Звуковая среда в четверг, и не только. Ультразвуковые аппараты как источник вредных производственных факторов. Применение ультразвука в производственной деятельности. Лечебное применение ультразвука.
Е.В. Штрыкова,
Главный специалист-эксперт
отдела специализированного надзора
за радиационной безопасностью Межрегионального
управления № 153 ФМБА России
И.С. Плотникова,
Заместитель руководителя Межрегионального
управления № 153 ФМБА России
А.Е. Смирнов,
Заместитель главного врача по медицинской части
Клинической больницы № 4
ФБУЗ ПОМЦ ФМБА России
Двадцать первый век – век атомной энергии, ядерной медицины, радиофармацевтики, нанотехнологий и ультразвука.
Ультразвук представляет собой волнообразное распространяющееся колебание частиц среды. Ультразвуковые колебания лежат за пределами восприятия человеческого уха, в акустическом диапазоне от 16 кГц до 109 ГГц. Ультразвук нашёл широкое применение в самых разных сферах производственной деятельности: в гидролокации, в неразрушающем контроле ультразвуковой дефектоскопии, в медицине.
Ультразвук в качестве вредного производственного фактора присутствует при проведении процессов металлизации, пайки, механической обработки и очистки деталей, сварочных работ.
Источниками ультразвука в производственных условиях являются все виды ультразвукового технологического оборудования, ультразвуковые приборы и аппаратура промышленного, медицинского, бытового назначения, генерирующие ультразвуковые колебания в диапазоне частот от 18 кГц до 100 МГц и выше. К источникам ультразвука относится также оборудование, при эксплуатации которого ультразвуковые колебания возникают как сопутствующий фактор.
Понятие «ультразвук» неотделимо от понятия «контактной среды» - среды (твёрдой, жидкой, газообразной), в которой распространяются ультразвуковые колебания при контактном способе передачи.
Существует несколько видов гигиенической классификации ультразвука:
-
По способу распространения ультразвуковых колебаний выделяют:
- контактный способ. В данном случае ультразвук распространяется при соприкосновении рук или других частей тела человека с источниками ультразвука, обрабатываемыми деталями, приспособлениями для их удержания, озвученными жидкостями, сканерами медицинских диагностических приборов, физиотерапевтической и хирургической ультразвуковой аппаратуры и т. д.
- воздушный способ. В данном случае ультразвук распространяется по воздуху.
2. По типу источников ультразвуковых колебаний выделяют:
- ручные источники;
- стационарные источники.
3. По спектральным характеристикам ультразвуковых колебаний выделяют:
- низкочастотный ультразвук - 16÷63 кГц;
- среднечастотный ультразвук – 125÷250 кГц;
высокочастотный ультразвук – 1,0÷31,5 МГц.
4. По режиму генерирования ультразвуковых колебаний выделяют:
- постоянный ультразвук;
- импульсный ультразвук.
5. По способу излучения ультразвуковых колебаний выделяют:
- источники ультразвука с магнитострикционным генератором;
- источники ультразвука с пьезоэлектрическим генератором.
Ультразвуковые исследования проводятся на аппаратах:
- Megas GP;
- MEDISON SONOACE 9900;
- ALOKA;
- VOLUSON 730;
- переносном аппарате LOGIQ Book XF;
- Technos Partner с конвексным датчиком;
-SIEMENS с конвексными, линейными, фазированными и кардиологическими датчиками;
- портативной ультразвуковой диагностической системе М5 с конвексным и полостным датчиками;
- SONIX SP с конвексными, линейными, фазированными и кардиологическими датчиками;
- переносном аппарате «МИНДРЕЙ» с конвексным и полостным датчиками.
В различных лечебных учреждениях проводятся самые разнообразные виды ультразвуковой диагностики органов человека: УЗИ органов брюшной полости и забрюшинного пространства, УЗИ сосудов и сердца, УЗИ молочных желёз, УЗИ щитовидной железы, УЗИ малого таза и многие другие разновидности ультразвуковой диагностики.
Благодаря малой длине волны, ультразвук способен создавать очень высокие плотности акустической энергии. Для терапевтических целей обычно применяют частоты 800 кГц. Средняя применяемая терапевтическая интенсивность ультразвука составляет около 1 Вт/см2 и меньше. Тончайшие прослойки воздуха (в сотые доли миллиметра) препятствуют прохождению ультразвука в ткани организма.
Воздействие ультразвука на организм человека:
- механическое действие, вызываемое переменным звуковым давлением;
-тепловой эффект, возникающий внутри ткани;
-физико-химическое действие.
При действии ультразвука большой интенсивности на жидкие среды возникает разрыв жидкости, называемый кавитацией, при которой образуются полости, несущие электрический заряд. Электрические заряды могут вызывать ионизацию, а также химические реакции. Результатом кавитации является деполяризация макромолекул в ультразвуковом поле. Кавитация может вызвать разрыв тканей биологических объектов, если применяют ультразвук больших интенсивностей. При использовании терапевтических дозировок кавитации внутри человеческой ткани не происходит, а происходит псевдокавитация, т. е. микромассаж тканей.
Возникновение тепла в ткани при применении ультразвука объясняют периодическим сжатием среды и превращением акустической энергии в тепловую.
Кроме теплового, ультразвук обладает и физико-химическим действием. Под влиянием ультразвука происходят различные окислительно-восстановительные процессы, например окисление йодистого калия, обесцвечивание органических красителей. При воздействии на дистиллированную воду, содержащую воздух, за счет появления псевдокавитации в отрицательной фазе звукового переменного давления образуются маленькие пузырьки газа. Из-за псевдокавитации далее возникают электрические заряды, обусловливающие явления люминесценции. Эти явления люминесценции в свою очередь являются причиной вторичных реакций, которые образуют фотохимическим путем свободные радикалы ОН, осуществляющие окисляющее действие.
Вопрос о дозировке ультразвука весьма сложный, и при установлении биологической дозы предлагается исходить из химических реакций, вызываемых ультразвуком. В практике при дозировке пользуются интенсивностью ультразвука и продолжительностью воздействия. Биологический эффект в основном зависит от интенсивности ультразвука, которую определяют в Вт/см2 с помощью ультразвуковых весов. При применении ультразвука необходимо учитывать его интенсивность в Вт/см2, продолжительность воздействия, последовательность и число воздействий, режим применения - непрерывный или импульсный.
В физиотерапии считают интенсивности:
- 0,1÷0,4 Вт/см2 - малыми;
-0,5÷0,8 Вт/см2 – средними;
- 0,9÷1,2 Вт/см2 - большими.
Большими интенсивностями пользуются только при биологических исследованиях. При терапевтическом применении ультразвука следует проявлять большую осторожность, особенно в отношении нервной системы. Эмбриональная быстрорастущая и новообразованная ткани значительно восприимчивее к действию ультразвука, чем другие.
При применении средних интенсивностей ультразвука в клетке отмечается сильная циркуляция протоплазмы, благодаря чему изменяется проницаемость клеточной оболочки для ионов калия и кальция. Внутри «озвученных» клеток наблюдается образование амилоидных глыбок, патологических вакуолей и жировых капелек, межклеточный обмен усиливается.
Биологическое действие ультразвука на кожу исследовано довольно хорошо. Кожа как пограничная область, на которую воздействует ультразвук, может полностью отразить его, если между кожей и поверхностью излучателя имеется даже тончайший слой воздуха (0,001 мм); небольшие пузырьки воздуха, находящиеся в волосяных мешочках, препятствуют проникновению ультразвуковых колебаний в организм. Поэтому между звуковой головкой аппарата и кожей должна находиться какая-либо жидкость; обычно используют вазелиновое масло или специальный сертифицированный гель.
Выход ультразвуковых колебаний из биологической ткани в воздух может повести к сильному повышению температуры кожи и ее ожогу. Высокая температура возникает из-за полного отражения ультразвука от этой поверхности. Так, при воздействии на палец руки по стабильной методике через некоторое время возникает боль от ожога на поверхности кожи. Появляющуюся гиперемию кожи объясняют иногда тепловым воздействием ультразвука.
Ультразвук действует на костную и хрящевую ткань, а также на эндоост, надкостницу и надхрящницу. При этом необходимо учитывать значение проникновения ультразвука через пограничные поверхности, имеющие неоднородную структуру. Из-за этих граничащих поверхностей кости подвергаются повышенному тепловому и механическому воздействию. Кроме того, вследствие возникающих под воздействием ультразвука изменений может быть нарушено нормальное питание костной ткани. Характерным является медленное повреждение кости, подвергшейся воздействию ультразвука. Позже в местах утолщений могут появляться переломы костей.
Очень чувствительны к действию ультразвука яичники, семенники и паренхиматозные органы (селезенка, печень, почка). Во всех этих органах при действии ультразвука слабой интенсивности отмечается гиперемия, при большей интенсивности и длительном воздействии появляются вакуоли, кровоизлияния с последующими дегенеративными изменениями.
Многие явления, которые возникают в различных органах при действии ультразвука, объясняются раздражением нервной системы. При воздействии на нерв на первый план выступает его нагрев с понижением скорости проведения возбуждения, однако после прекращения воздействия ультразвука проводимость нерва восстанавливается. При значительных интенсивностях ультразвука резко снижается физиологическая активность нерва. При этом с помощью поляризационного микроскопа в нерве можно обнаружить местные разрушения поляризационных свойств нервных оболочек, по-видимому, в результате превышения порога кавитации.
Вредные производственные факторы, возникающие при работе с ультразвуковой аппаратурой:
-
Акустический фактор (шум).
-
Электромагнитные поля.
- < >
Световая среда.
-
Мягкое рентгеновское излучение.
-
Аэроионный состав воздуха.
-
Химический фактор (вредные вещества, выделяющиеся в воздух).
-
Персональные электронно-вычислительные машины (ПЭВМ).
-
Тяжесть труда (вынужденная рабочая поза и др.)
-
Напряжённость труда (зрительное и нервно-эмоциональное напряжение и др.).
Все указанные факторы подлежат постоянному контролю, гигиенической оценке и нормированию в соответствии с действующими нормативными документами (Федеральным, трудовым, санитарным и иными законодательными документами).
Нормируемыми параметрами контактного ультразвука являются пиковые значения виброскорости или ее логарифмические уровни в децибелах в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000; 16000; 31500 кГц.
Предельно допустимые уровни контактного ультразвука следует принимать на 5 дБ ниже значений, указанных в таблице, в тех случаях, когда работающие подвергаются совместному воздействию воздушного и контактного ультразвука.
Учитывая то, что допустимые уровни ультразвука охватывают высокочастотный диапазон октавных полос, замеры акустического фактора рекомендуется проводить, используя приборы-шумомеры типа «Роботрон» и «Брюль и Къер».
При использовании ультразвуковых источников бытового назначения, как правило, генерирующих колебания с частотами ниже 100 кГц, допустимые уровни воздушного и контактного ультразвука не должны превышать 75 дБ на рабочей частоте источника.
Мощность экспозиционной дозы мягкого рентгеновского излучения в любой точке на расстоянии 0,05 м от экрана и корпуса ВДТ ультразвукового оборудования при любых положениях регулировочных устройств не должна превышать 1 мкЗв/ч.
Ограничение неблагоприятного влияния ультразвука на работающих.
Запрещается непосредственный контакт человека с рабочей поверхностью источника ультразвука и с контактной средой во время возбуждения в ней ультразвуковых колебаний.
В целях исключения контакта с источниками ультразвука необходимо применять:
- дистанционное управление источниками ультразвука;
- автоблокировку, т.е. автоматическое отключение источников ультразвука при выполнении вспомогательных операций (загрузка и выгрузка продукции, белья, медицинского инструментария и т.д., нанесения контактных смазок и др.);
- приспособления для удержания источника ультразвука или предметов, которые могут служить в качестве твердой контактной среды.
Для защиты рук от неблагоприятного воздействий контактного ультразвука в твердых, жидких, газообразных средах, а также от контактных смазок необходимо применять нарукавники, рукавицы или перчатки (наружные резиновые и внутренние хлопчатобумажные).
Ручные ультразвуковые источники должны иметь форму, обеспечивающую минимальное напряжение мышц кисти и верхнего плечевого пояса оператора и соответствовать требованиям технической эстетики.
Стационарные ультразвуковые источники, генерирующие уровни звукового давления, превышающие нормативные значения, должны оборудоваться звукопоглощающими кожухами и экранами и размещаться в отдельных помещениях или звукоизолирующих кабинах.
Неблагоприятное воздействие на человека-оператора воздушного ультразвука может быть ослаблено путем использования в ультразвуковых источниках генераторов с рабочими частотами не ниже 22 кГц.
Запрещается облицовка стен керамической плиткой.
При систематической работе с источниками контактного ультразвука в течение более 50 % рабочего времени необходимо устраивать два регламентированных перерыва - десятиминутный перерыв за 1 - 1,5 ч до и пятнадцатиминутный перерыв через 1,5 - 2 ч после обеденного перерыва для проведения физиопрофилактических процедур (тепловых гидропроцедур – гидропрцедур или сухого обогрева, массажа или самомассажа кистей и предплечий рук, ультрафиолетового облучения), а также лечебной гимнастики – упражнений для глаз, комплекса производственной гимнастики, психологической разгрузки, витаминизации (витамины С, В1, никотиновая кислота, поливитамины).
Общеукрепляющие процедуры (витаминизация, ультрафиолетовое облучение, комплексы гимнастических упражнений и др.) необходимо проводить и работающим в условиях воздействия низкочастотного воздушного ультразвука.
Температура воды при гидропроцедурах должна составлять 37 - 38 °С, продолжительность процедуры 5 - 7 мин, после тепловых гидропроцедур рекомендуется массаж или самомассаж кистей и предплечий рук по 2 - 3 мин на каждую руку.
Лица, подвергающиеся в процессе трудовой деятельности воздействию воздушного и контактного ультразвука, подлежат предварительным, при приеме на работу, и периодическим медицинским осмотрам в соответствии с приказом МЗ СР РФ № 302н от 12.04.2011 «Об утверждении перечней вредных и (или) опасных производственных факторов и работ, при выполнении которых проводятся предварительные и периодические медицинские осмотры (обследования), и порядка проведения обязательных предварительных и периодических медицинских осмотров (обследований) работников, занятых на тяжёлых работах и на работах с вредными и (или) опасными условиями труда». Медицинское обследование проводится с привлечением невролога, хирурга, офтальмолога, отоларинголога. Перечень лабораторных и функциональных исследований включает реовазографию периферических сосудов, электронейромиографию, исследование вестибулярного аппарата, офтальмоскопию глазного дна. Дополнительно, по рекомендациям врачей-специалистов, может быть проведена оценка вибрационной, болевой и слуховой чувствительности, термометрия кожных покровов кистей рук (с холодовой пробой), тепловизиография, биомикроскопия сред глаза, ультразвуковое исследование кровотока (допплерография). Кроме основных медицинских противопоказаний, дополнительными медицинскими противопоказаниями при работе с ультразвуком являются: хронические заболнвания периферической нервной системы с частотой обострения 3 раза и более за календарный год, облитерирующие заболевания сосудов вне зависимости от степени компенсации, периферический ангиоспазм, болезнь и синдром Рейно, выраженные расстройства вегетативной (автономной) нервной системы. Кратность проведения периодических медицинских осмотров для данной категории работников – не реже 1раза в 2 года.
Медицинский персонал, выполняющий ультразвуковые диагностические исследования, подлежит обязательному диспансерному наблюдению.
Не реже 1 раза в 5 лет на рабочих местах работников, чья профессиональная деятельность связана с ультразвуком, проводится обязательная аттестация рабочих мест, в соответствии с порядком проведения аттестации, установленном действующим законодательством.
Лечебное применение ультразвука имеет большие перспективы в будущем, так как в тканях организма он вызывает изменения различной направленности в зависимости от применяемой интенсивности, способа и места воздействия. Однако биологические основы механизма действия ультразвука изучены еще недостаточно, несмотря на то, что в терапии его применяют уже около 30 лет. Это, с одной стороны, объясняют сложностью физиологических процессов, вызываемых ультразвуком при прохождении через различные ткани, а с другой,- тем, что при биологических исследованиях ультразвука основное внимание было направлено на выяснение характера действия больших интенсивностей, которые для терапии не пригодны. Выяснение специфических особенностей действия ультразвука на различные ткани позволит успешно применять его при диагностике и лечении различных заболеваний.
Литература:
"Трудовой кодекс Российской Федерации" в редакции Федерального закона от 30.06.06 N 90-ФЗ.
Федеральный закон "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения" от 30 марта 1999 г. N 52-ФЗ (Собрание законодательства Российской Федерации, 1999, N 14, ст. 1650).
ГН 2.1.6.1338-03 "Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест".
ГН 2.2.5.1313-03 "Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны".
ГОСТ 12.2.032-78 "ССБТ. Рабочее место при выполнении работ сидя. Общие эргономические требования".
Инструкция о порядке обеспечения рабочих и служащих специальной одеждой, специальной обувью и другими средствами индивидуальной защиты (Постановление Госкомтруда и ВЦСПС от 24.05.83 N 100/п-9).
Методическое пособие "Критерии диагностики начальных форм профессиональных заболеваний" от 23.11.90 N 10-11/132.
Приказ Минздравсоцразвития «Об утверждении порядка проведения аттестации рабочих мест по условиям труда» от 26 апреля 2011 г. № 342н.
Приказ Минздравсоцразвития «Об утверждении межотраслевых правил обеспечения работников специальной одеждой, специальной обувью и другими средствами индивидуальной защиты» от 01 июня 2009 г. № 290н.
Приказ Минздравсоцразвития «Об утверждении перечней вредных и (или) опасных производственных факторов и работ, при выполнении которых проводятся предварительные и периодические медицинские осмотры (обследования), и порядка проведения обязательных предварительных и периодических медицинских осмотров (обследований) работников, занятых на тяжёлых работах и на работах с вредными и (или) опасными условиями труда» от 12.04.2011 № 302н.
Приказ от 21.07.88 N 581 "О дальнейшем развитии и совершенствовании ультразвуковой диагностики в лечебно-профилактических учреждениях страны".
Руководство Р 2.2.2006-05 "Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда".
СанПиН 2.1.3.2630-10 «Санитарно-эпидемиологические требования к организациям, осуществляющим медицинскую деятельность».
СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03 "Гигиенические требования к естественному, искусственному и совмещенному освещению общественных и жилых зданий".
СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 "Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы".
СанПиН 2.2.4.1191-03 "Электромагнитные поля в производственных условиях".
СанПиН 2.2.4.548-96 "Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений".
СанПиН 2.2.4/2.1.8.582-96 "Гигиенические требования при работах с источниками воздушного и контактного ультразвука промышленного, медицинского и бытового назначения".
СН 2.2.4/2.1.8.562-96 "Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки".
СП 1.1.1058-01 "Санитарные правила. Организация и проведение производственного контроля за соблюдением санитарных правил и выполнением санитарно-противоэпидемических (профилактических) мероприятий".
СП 2.2.2.1327-03 "Гигиенические требования к организации технологических процессов, производственному оборудованию и рабочим инструментам".
СП 2.2.4.1294-03 "Гигиенические требования к аэроионному составу воздуха производственных и общественных зданий".
Руководство Р 2.2.4/2.2.9.2266-07 «Физические факторы производственной среды. Состояние здоровья работающих в связи с состоянием производственной среды. Гигиенические требования к условиям труда медицинских работников, выполняющих ультразвуковые исследования».
Методические рекомендации МР 2.2.9.2128-06 "Комплексная профилактика развития перенапряжения и профессиональных заболеваний спины у работников физического труда".
Гигиенические рекомендации по оптимизации и оздоровлению условий труда медработников, занятых ультразвуковой диагностикой от 2 октября 1985 г. N 3939-85.