Вопрос: Что содержится в шлейфе, вырабатываемом при лазерной эпиляции?
Результаты. В этом исследовании было идентифицировано 62 органических соединения, включая канцерогены и токсины. По оценкам, суточное воздействие трех химикатов превышает допустимые суточные нормы Управления по охране труда и здоровья, а выбросы ультрамелких частиц без дымоотсоса превышают уровни, считающиеся безопасными.
Значение: Обжигающий шлейф, образующийся во время лазерной эпиляции, следует рассматривать как биологическую опасность, что требует использования дымоотсосов, хорошей вентиляции и защиты органов дыхания, особенно для медицинских работников.
Важность. При испарении тканей выделяются потенциально вредные химические вещества. Лазерная эпиляция вызывает нагревание и часто испарение волос, создавая как характерный зловонный шлейф, так и видимые частицы.
Задача: Охарактеризовать химический состав и количественно определить содержание ультрамелких частиц в шлейфе, образующемся во время процедуры.
Дизайн, условия и участники: В лазерном центре большой академической больницы отброшенные терминальные волосы на туловище и конечностях были удалены у 2 взрослых добровольцев. Образцы волос запаивали в стеклянных камерах для газовой хроматографии и обрабатывали лазером. Лазерный факел анализировали методом газовой хроматографии-масс-спектрометрии (ГХ-МС). Во время обработки использовались две канистры с отрицательным давлением объемом 6 л для захвата 30-секундного лазерного шлейфа, а портативный счетчик частиц конденсации использовался для измерения ультрамелких частиц (<1 мкм). Концентрации ультрамелких частиц были измерены в процедурном кабинете, в зале ожидания и за пределами здания.
Основные результаты и меры: Химический состав лазерного шлейфа был проанализирован с помощью ГХ-МС и проверен на наличие токсинов в виде аэрозолей с использованием методов, сертифицированных Агентством по охране окружающей среды. Концентрация ультрамелких частиц в окружающей среде во время лазерной эпиляции измерялась счетчиками конденсационных частиц.
Результаты: Анализ с помощью ГХ-МС выявил 377 химических соединений. Шестьдесят два из этих соединений, 13 из которых являются известными или предполагаемыми канцерогенами и более 20 — известными токсинами окружающей среды, показали сильные пики абсорбции. Во время эпиляции портативные счетчики частиц конденсации зарегистрировали 8-кратное увеличение по сравнению с базовым уровнем концентрации ультрамелких частиц в помещении (исходное значение в помещении 15300 частиц на кубический сантиметр [ppc]; процедуры с дымоотводчиком, 129376 ppc). даже когда дымоотсос находился в непосредственной близости (5,0 см) от места проведения процедуры. Когда дымоотсос был выключен на 30 секунд, количество твердых частиц увеличилось более чем в 26 раз по сравнению с исходными уровнями окружающей среды (исходный уровень окружающей среды, 15300 ppc; LHR без дымоотсоса на 30 секунд, 435888 ppc).
Выводы и значимость: Эти результаты подтверждают опасения, что шлейф горящих волос, часто присутствующий во время лазерной эпиляции, следует рассматривать как биологическую опасность, что требует использования дымоотсосов, хорошей вентиляции и защиты органов дыхания, особенно для медицинских работников, длительное время подвергающихся воздействию шлейфа LHR.
Вступление
Многие важные хирургические процедуры, связанные с использованием тепловой энергии, производят аэрозольный побочный продукт, известный как хирургический шлейф, который вызывает опасения, связанные с рисками с долгосрочным воздействием. Отчеты о расследованиях привели к попыткам свести к минимуму воздействие хирургического шлейфа на рабочем месте. Многочисленные химические вещества были обнаружены в шлейфах, образованных лазерной абляцией тканей углекислым газом и Nd: YAG, включая бензол, формальдегид, акролеин, монооксид углерода и цианистый водород. Более крупные органические аэрозольные частицы, включая клеточные скопления, эритроциты, ДНК вируса папилломы человека, бактериофаги , бактерии и ДНК вируса иммунодефицита человека были обнаружены в лазерном шлейфе.
Наночастицы изучаются все активнее из-за их токсического воздействия на человека. Наночастицы, в дальнейшем называемые сверхмелкозернистыми частицами (UFP), имеют диаметр менее 1000 нм. Сверхмелкозернистые частицы обнаруживаются в повышенной концентрации в сигаретном дыме, выхлопных газах автомобилей и других элементах окружающей среды. При более низких уровнях токсичности повышенные концентрации UFP были связаны с заболеваниями дыхательных путей, таких как астма. Городские районы по всему миру с высоким содержанием UFP связаны с повышенной смертностью, раком легких и сердечно-легочными рисками по сравнению с регионами с низким содержанием UFP. Ультратонкие частицы размером менее 1 мкм вызывают наибольшее беспокойство из-за их способности обходить биологические фильтры и глубоко проникать в альвеолярное пространство легких.
Лазерная эпиляция, разработанная в 1996 году на основе теории селективного фототермолиза, является одной из самых популярных косметических процедур во всем мире. Лазер подает импульс света, поглощаемый меланином в пигментированном стержне волоса, который становится горячим. Желаемый результат — термическое разрушение клеток выпуклости, окружающих стержень волоса. Лазерная эпиляция часто вызывает сгорание волос с характерным зловонным и видимым шлейфом, который остается в процедурном кабинете. Стержень волоса содержит белки с высоким содержанием серы, воски и масла кожного сала, а также химические вещества, абсорбированные из таких продуктов, как шампуни и мыло. Насколько нам известно, ранее не проводился анализ аэрозольного содержимого, производимого во время лазерной эпиляции. В этом исследовании мы использовали несколько методов для качественного и количественного анализа аэрозольных химических соединений и UFP, образующихся во время LHR.
Методы и материалы
Идентификация шлейфовых химикатов
Чтобы смоделировать образование шлейфа во время лазерной эпиляции, отброшенные терминальные волосы были собраны у 2 взрослых добровольцев в типичных местах: подмышечные впадины, спина и руки. Собранные образцы волос хранили, взвешивали и закрывали в герметичных прозрачных стеклянных камерах. Два импульса подавались через прозрачное стекло либо с помощью диодного лазера с длиной волны 810 нм, либо с помощью александритового лазера с длиной волны 755 нм. Диодный лазер был настроен на размер пятна 9 мм, длительность импульса 30 миллисекунд и плотность энергии 30 Дж / см2. Настройка александритового лазера имела размер пятна 18 мм, длительность импульса 3 миллисекунды и плотность энергии 20 Дж / см2. После лазерной обработки в камеру вводили 2 мл гексана или хлороформа для растворения шлейфа для анализа методом газовой хроматографии-масс-спектрометрии (ГХ-МС). Контроли для этого эксперимента включали необработанные волосяные фолликулы, погруженные в растворители для элюирования гексана или хлороформа. Это исследование было одобрено наблюдательным советом Массачусетской больницы общего профиля. Участники пожертвовали волосы, выброшенные после бритья, и дали устное согласие. Материальной компенсации не было.
ГХ-МС анализ проводился на химическом факультете Бостонского университета. Образцы были проанализированы с помощью ГХ с использованием масс-селективного обнаружения для идентификации органических соединений, образующихся во время термической абляции волосяных фолликулов.
Количественное определение шлейфовых химикатов
Чтобы количественно определить концентрацию аэрозольных химикатов во время лазерной эпиляции с помощью александритового лазера с длиной волны 755 нм, были использованы две канистры с отрицательным давлением объемом 6 л для захвата 30-секундного шлейфа, генерируемого во время обработки, и отправки во внешнюю лабораторию для стандартного Агентства по охране окружающей среды (EPA). токсичные органические (TO) –15 и модифицированные методы 25C (ALS Environmental). Канистры с отрицательным давлением могут улавливать только 30 секунд отбора проб воздуха, когда дымоотсос выключен.
Измерение UFP, произведенных во время лазерной эпиляции
Концентрация ультрамелких частиц измерялась двумя портативными счетчиками частиц конденсации (CPC), которые использовались во время обработки. Измерения проводились за пределами офисного здания в Бостоне, Массачусетс; в зале ожидания; и в процедурной комнате на исходном уровне, во время и после лечения. Измерения были получены с 1 CPC, расположенным рядом с лицом практикующего LHR, а другой — рядом с лицом пациента. Дымоотводчик (Acu-Evac IE; Acuderm Inc) с комбинированным фильтром сверхнизких твердых частиц и активированным углем был установлен на максимальный уровень (> 3300 м / мин) через соединительный шланг (диаметром 3,3 см) с мундштуком на расстоянии 2,5 см. с места лечения. Дымоотводчик выключили на 30 секунд во время обработки, чтобы измерить изменение концентрации частиц, а затем снова запустили.
Полученные результаты
Идентификация шлейфовых химикатов
Всего было идентифицировано 377 пиков, каждый из которых означает захваченное химическое соединение. 62 химических вещества имели пиковые уровни с достоверностью 90% или выше, что свидетельствует о большем количестве химических веществ, обнаруженных в аэрозольной пробе. Для каждого образца волос было собрано 4 набора данных, каждый из которых был получен от другого лазерного источника (длинноимпульсный александрит или диод) и другого растворителя (гексан или хлороформ). Хлороформ захватил 62 химиката; гексан захватил 47 химических веществ. Используемый лазерный источник не оказал значительного влияния на идентифицированные химические вещества.
Химические вещества, идентифицированные с помощью ГХ-МС с высокой точностью:
- Ацетамид.
- Ацетонитрил.
- Акрилонитрил.
- Антрацен.
- Бензальдегид.
- Бензол.
- Бензолацетонитрил.
- Бутен.
- Холестерин.
- Циклоалканы (много).
- Циклоалкены (много).
- Циклопропан.
- Декановая кислота.
- Деканон.
- Диэтилфталат.
- Диметилсульфид (тритиолан).
- Дифениловый эфир.
- Додеканон.
- Этилбензол.
- 1-Н инден.
- 1-H-индол.
- Изохинолин.
- Алканы с длинной цепью (много).
- Алкены с длинной цепью (много).
- Длинноцепочечные жирные спирты (многие).
- 2-метилпиридин.
- Метил салицилат.
- Нафталин.
- Карбонитрил нафталина.
- Октадекановая кислота (стеариновая кислота).
- Олеиновая кислота.
- Фенол.
- Пропен.
- П-ксилол.
- Хинолин.
- Силан.
- Силоксан.
- Сквален.
- Стирол.
- Толуол.
- Трикозан.
- Триметилсульфат.
Из этих 62 химических веществ 13 предположительно или известны как канцерогенные, включая бензол, этилбензол, бензолацетонитрил, акрилонитрил, ацетонитрил, хинолин, изохинолин, стирол, диэтилфталат, 2-метилпиридин, нафталинкарбонитрил, ацетамид и пропен . Известно, что более 20 из этих химических веществ являются токсинами окружающей среды, потенциально вызывающими острые токсические эффекты при воздействии; к ним относятся п-ксилол, фенол, толуол, бензальдегид, бензолдикарбоновая кислота (фталевая кислота), а также длинноцепочечные и циклические углеводороды. Холестерин, компонент кожного сала, был обнаружен во всех образцах шлейфа, а 1 образец содержал метилсалицилат.
Количественная оценка шлейфовых химикатов
В течение 30 секунд отбора проб воздуха методами EPA TO-15 и 25C было обнаружено 7 содержащихся в воздухе химических веществ. Метод TO-15 выявил повышенные уровни ацетонитрила, акрилонитрила, толуола, этилбензола, стирола и пропена, а метод EPA 25C выявил повышенный уровень монооксида углерода. Большинство химикатов, обнаруженных с помощью ГХ-МС, не входят в число тех, которые проверяются методами EPA, которые специально разработаны для оценки промышленных загрязнителей.
Измерение UFP, произведенных во время эпиляции
CPC, измеряющие количество UFP, испускаемых с течением времени, показали существенное увеличение количества UFP в воздухе во время типичной процедуры лазерной эпиляции. В зоне ожидания клиники было 15300 частиц на кубический сантиметр (ppc). Во время процедуры LHR CPC, расположенный на уровне практикующего лазерного врача, измеряется между 69976 и 129376 ppc, с постепенным увеличением во время процедуры. CPC, расположенный на уровне лица пациента, который лежал ничком на столе для лечения его спины, измерял большее увеличение с 32301 до 142019 ppc, когда лечение проводилось ближе к его лицу. Подсчет CPC упал до 99740 ppc по мере того, как лечение перемещалось дальше от лица пациента.
Когда дымоотсос был отключен, количество UFP на уровне практикующего увеличилось до 435888 ppc. На уровне пациента количество UFP увеличилось до 145386 ppc. После перезапуска дымоотсоса количество UFP вернулось к 123230 ppc. В конце процедуры количество UFP медленно снижалось, поскольку дымоотсос был включен до исходного уровня 37497 ppc. CPC были перемещены в зону ожидания, а затем за пределы здания, чтобы имитировать пациента, покидающего процедурную комнату. Измерение снизилось до исходного значения 15300 ppc в зоне ожидания и 7007 ppc вне здания.
Обсуждение исследования
Это исследование исследовало газообразный шлейф и шлейф твердых частиц, создаваемые во время лазерной эпиляции. Газовая хроматография-масс-спектрометрия идентифицировала 62 органических соединения, 13 из которых являются предполагаемыми или известными канцерогенами, а более 20 — признанными раздражителями и токсинами. Когда дымоотсос выключен всего на 30 секунд во время лазерной эпиляции, был обнаружен высокий уровень токсинов в окружающей среде (включая окись углерода). За тот же период портативный CPC уловил более чем 26-кратное увеличение количества частиц, раздражающих дыхательные пути.
В первой части этого исследования шлейфа почти все соединения, обнаруженные с помощью ГХ-МС, были ароматическими или длинноцепочечными углеводородами. Углеводороды, вероятно, образуются в результате термического сгорания углеродсодержащих органических тканей. Многие соединения содержат ароматические бензольные кольца и являются производными бензола. В органических тканях бензолы содержатся в ароматических аминокислотах, таких как триптофан.
Бензол, известный канцероген, и родственное ему соединение толуол являются побочными продуктами различных форм органического горения, таких как сигаретный дым и выхлопные газы автомобилей. Длительное воздействие бензола было связано с острым миелогенным лейкозом, апластической анемией, аномалиями костного мозга, и бесплодие. Метилпиридин, структурно связанный с бензолом с азотом в ароматическом кольце вместо углерода, может вызывать головокружение и головную боль при попадании в организм человека.В исследованиях на животных воздействие N-метилпиридина было связано с повреждением дофаминергических нейронов, что приводит к симптомам, подобным болезни Паркинсона. Диэтилфталат обычно используется в качестве пластификатора, используемого для связывания косметики и ароматизаторов. Хотя это соединение имеет низкий токсический потенциал, исследования на животных показали, что воздействие ингибирует биосинтез андрогенов у мужчин и приводит к тератогенности у крыс.
Многочисленные нетоксичные соединения были также идентифицированы при анализе ГХ-МС. Дифениловый эфир и бензальдегид являются обычными косметическими ароматизаторами, используемыми в мыле. Такие соединения, как 1-H индол и триметилсульфат, являются побочными продуктами дисульфидных связей триптофана и кератина соответственно. Были также идентифицированы соединения, вероятно, происходящие из сальных желез, включая холестерин, сквален и олеиновую кислоту. Анализ 1 образца волос неизменно показал наличие метилсалицилата. Салицилат входит в состав многих обезболивающих кремов, используемых при мышечных болях. На допросе донор сообщил, что применял обезболивающий крем, содержащий салицилат, от мышечных болей. Триметилсульфат и диметилсульфид, вероятно, являются основными источниками характерного неприятного запаха, напоминающего тухлое яйцо, связанного с лазерной эпиляцией.
Для количественного определения токсинов в окружающей среде метод EPA TO-15 использовался в качестве аналитической процедуры для измерения подмножества 97 из 189 опасных загрязнителей воздуха. Канистры с отрицательным давлением улавливали 30 секунд шлейфа, полученного без дымоотвода. Результаты показали высокие уровни ацетонитрила, акрилонитрила, толуола, этилбензола, стирола и пропена в частях на миллиард, что ниже допустимых пределов, установленных Управлением по охране труда. Однако при корректировке с расчетным 8-часовым ежедневным образованием шлейфа результаты показали, что концентрации ацетонитрила и акрилонитрила (921,6 и 153,6 частей на миллион, соответственно) могут превышать допустимые пределы OSHA (40 и 2 частей на миллион, соответственно). Ацетонитрил обычно является побочным продуктом производства акрилонитрила. Ацетонитрил может метаболизироваться в цианистый водород, который очень токсичен. Интенсивное воздействие через вдыхание может привести к симптомам, аналогичным симптомам отравления цианидом, включая затруднение дыхания, тошноту, рвоту и судороги. Эффект акрилонитрила аналогичен эффекту ацетонитрила, приводя к отравлению цианидом при ингаляционном воздействии. Кроме того, в исследованиях на животных было обнаружено, что акрилонитрил канцерогенен и цитотоксичен для мезенхимальных стволовых клеток человека. Этилбензол, толуол и стирол являются производными бензола, как описано выше. Кратковременное воздействие бензола может вызвать раздражение кожи, глаз и дыхательных путей; головокружение; и головную боль. Длительное воздействие бензола в высоких дозах было связано с острым миелогенным лейкозом и аномалиями костного мозга.
Пропен — неароматический углеводород, часто встречающийся в процессе переработки ископаемого топлива. Пропен обладает низким уровнем острых токсических эффектов, что приводит к анестезирующему эффекту головокружения при сильном воздействии. Однако известно, что длительное воздействие пропена является канцерогенным, как показали исследования на животных.
Метод EPA 25C измеряет уровень окиси углерода. В течение 30-секундного периода, когда дымоотсос был выключен, уровень монооксида углерода составлял 16 частей на миллион на объем (частей на миллион по объему). Предполагая линейное во времени увеличение производства окиси углерода в течение 8-часового рабочего дня, расчетный уровень окиси углерода может достигать 15360 ppmV, что намного превышает предел OSHA в 50 ppmV. Даже при небольшом воздействии 35 ppmV в течение 6-8 часов окись углерода вызывает токсические эффекты, включая головную боль и головокружение. При производстве в значительных количествах окись углерода может вызывать побочные эффекты, такие как головная боль, усталость и тошнота, у тех, кто занимается лазерной обработкой. Согласно OSHA, максимально допустимое воздействие окиси углерода должно составлять менее 50 ppmV в течение не более 8 часов. Кроме того, Национальный институт профессиональной безопасности и здоровья (NIOSH) рекомендует максимальный уровень окиси углерода 200 ppmV, который никогда не должен превышаться.
Ультратонкие частицы имеют размер 1 мкм (1000 нм) или меньше. Основное воздействие UFP происходит через ингаляцию. Из-за своего небольшого размера UFP обладают наибольшим потенциалом депонирования в самых глубоких альвеолярных пространствах, интерстициализации или всасывания непосредственно в кровоток. Воздействие UFP, даже если они нетоксичны, могут вызывать окислительный стресс, высвобождение медиатора воспаления, заболевания легких и другие респираторные расстройства. В нашем исследовании уровень воздействия UFP был самым высоким для практикующего лазерного врача, который находился ближе всего к центру образования шлейфа. В зоне ожидания было обнаружено 2-кратное увеличение концентрации UFP по сравнению с тем, что находится за пределами здания. После начала лазерной процедуры и включения дымоудаления концентрация UFP увеличилась в 8 раз. Когда дымоотсос был выключен на 30 секунд, счетчик UFP показал почти 4-кратное резкое увеличение. Таким образом, когда дымоотсос был выключен, количество отходов было более чем в 26 раз выше, чем базовый уровень, и в 64 раза выше, чем за пределами здания. Измеренное воздействие на пациента было гораздо менее выраженным, поскольку лечение было применено к его спине. Количество UFP для пациента увеличилось только в 8 раз, когда дымоотсос был выключен. Степень воздействия UFP пропорциональна расстоянию от центра образования шлейфа.
Мы признаем ограничения нашего исследования. Многие химические вещества имеют разную растворимость в разных растворителях. Следовательно, вероятно, что во время лазерной эпиляции образуются другие химические вещества, не растворимые в гексане или хлороформе. Кроме того, объем отбора проб воздуха EPA позволял проводить отбор проб воздуха всего за 30 секунд, а расчетные суточные экспозиции были экстраполированы на основе 30-секундных данных. Наконец, методы TO-15 и 25C измеряют небольшую долю химических веществ, идентифицированных в данных ГХ-МС.
В настоящее время клинические условия и уровень подготовки практикующих специалистов по лазерной технике варьируются от сертифицированных врачей в крупных медицинских центрах до эстетиков в спа-салонах. Нет никаких нормативных минимальных требований к вентиляции воздуха во время лазерной обработки, кроме тех, которые требуются местными строительными нормами.
В целом, дымоотсосы имеют двойную функцию: нейтрализовать и фильтровать образующиеся химические газы и отфильтровывать частицы небольшого размера. Согласно данным NIOSH26, более 500000 медицинских работников ежегодно подвергаются воздействию лазерного и хирургического дыма. Шлейфы, возникающие во время дерматологических хирургических процедур, были задокументированы. В настоящее время NIOSH может выдавать предупреждения о хирургическом дыме и рекомендации, но ему не хватает регулирующих полномочий. OSHA рекомендует лазерное удаление дыма и фильтрацию, но также не может требовать их использования.
Дымоотсосы содержат всасывающий агрегат (вакуумный насос), фильтр, шланг и входное сопло. Дымоотсос должен иметь высокую эффективность в уменьшении количества аэрозольных частиц и скорость улавливания примерно от 30 до 45 м / мин на входном сопле. Скорость частиц, притягиваемых к дымоотсосу, падает в четвертой степени расстояния от источника всасывания. Следовательно, он обычно должен находиться в пределах 5,0 см от места образования шлейфа. Во многих случаях органическое горение приводит к к высокоскоростной струе в определенном направлении, особенно для лазеров с охлаждением жидким азотом или воздушным распылением. Если бы струя была направлена в сторону от дымоотсоса, большая часть шлейфа вылетела бы из эвакуатора. Поэтому важно располагать вход для эвакуатора непосредственно перед распылителем. Хотя такое позиционирование было бы технически простым, большинство производителей лазеров не предоставляют дымоотсосы, интегрированные с наконечником. Результаты настоящего исследования показывают, что интегрированные дымоотсосы могут быть полезны для снижения риска образования шлейфа.
Комнатные вытяжные системы всасывают воздух с меньшей скоростью и могут быть оснащены как воздушным фильтром для твердых частиц (высокоэффективный воздух для твердых частиц или воздух со сверхнизким содержанием твердых частиц), так и угольным фильтром. Вообще говоря, комнатная вытяжная система не заменяет использование дымоотсосов, которые более эффективно улавливают лазерный шлейф.
Респираторные маски, которые носят пациенты и практикующие врачи, являются еще одной защитой, хотя они эффективны только при правильном ношении. Маски N95 и N99, которые фильтруют не менее 95% и 99% взвешенных в воздухе частиц, соответственно, имеют высокую скорость фильтрации частиц менее 1 мкм. Для фильтрации вредных химикатов доступны маски, пропитанные углем, которые обычно используют маляры. Однако, поскольку было показано, что лазерный шлейф содержит много канцерогенов, одних только угольных масок может быть недостаточно без дымоотсосов. Маски должны быть надежно закреплены и проверены на наличие периферийных утечек.
В заключение
Шлейф, образующийся во время лазерной эпиляции, содержит потенциально опасные органические соединения и UFP в количествах, которые могут вызвать проблемы со здоровьем, начиная от раздражения дыхательных путей и заканчивая раком с течением времени. Долгосрочные кумулятивные эффекты от вдыхания этих потенциально вредных химических веществ и UFP неизвестны. Мы предлагаем, как минимум, эффективную местную выхлопную систему, оборудованную химическим извлечением и улавливанием твердых частиц, использовать практикующие, которые регулярно проводят лазерную эпиляцию.