Sole, estate, vacanze: proteggiamo gli occhi dalle radiazioni

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La luce del sole è costituita da onde elettromagnetiche di varia lunghezza.

Si distinguono in onde elettromagnetiche più corte, radiazioni ionizzanti ad elevata energia (i raggi cosmici, i raggi gamma, i raggi x, certi UV) e all’estremo opposto le radiazioni non ionizzanti con lunghezze d’onda più lunghe e frequenze energetiche più basse (raggi infrarossi (IR), onde radar, microonde, radiofrequenze).

La luce del sole è quindi un insieme molto vario e complesso di radiazioni.
In questo articolo prenderemo in considerazione solo le onde elettromagnetiche di interesse per la vista.

L’occhio è la porta principale d’entrata dell’energia luminosa che va a focalizzarsi sulle strutture oculari più interne, “ostacolata” da una serie di elementi che la natura ha posto a regolarne la penetrazione: l’arcata sopraccigliare, le palpebre, il film lacrimale pre-corneale, il riflesso dell’ammiccamento, l’iride, il diaframma pupillare ed il cristallino.

Figura dello spettro luminoso

Per l’uomo è di fondamentale importanza soprattutto il piccolo gruppo di radiazioni dette “visibili”, che, quando sono catturate dalla retina dei nostri occhi, suscitano nel cervello la straordinaria sensazione percepita come “luce” visibile, bianca o colorata e permettono il fenomeno della visione.

 

Tabella 1
LE PRINCIPALI COMPONENTI DELLA LUCE SOLARE CHE INTERESSANO L’OCCHIO

1 - RADIAZIONI ULTRAVIOLETTE UV: non visibili, lunghezza d’onda da 100 nm a 400 nm.

2 - RADIAZIONI VISIBILI: da 390 a 760 nm. a seconda del colore che evocano (ad es. colore viola: 390-435 nm, colore rosso: 640-760 nm).

3 - RADIAZIONI INFRAROSSE IR: sono radiazioni calde

IR.A (tra 700-1400 nm.) possono attraversare le porzioni anteriori dell’occhio e arrivare alla retina;

IR.B (tra 1400-3000 nm.) sono bloccate in gran parte dalla cornea e per la parte residua dall’umor acqueo;

IR.C (tra 3000-10.000 nm.) sono assorbite dall’atmosfera, si rinvengono in fonti artificiali quali certi laser, altiforni, archi voltaici.

 

Gli infrarossi IR

In genere le radiazioni situate nello spettro dell’infrarosso non sono particolarmente nocive per gli occhi.

 

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Fig. 1 Spettro delle radiazioni luminose visibili (VIS) e invisibile (UV e IR).

Radiazioni UV

Gli UV sono le radiazioni elettromagnetiche più pericolose per l’occhio perché altamente energetiche e sono responsabili di possibile danno fotochimico: posseggono lesività massima intorno a 441 nm.
Essendo radiazioni “fredde” ed invisibili non provocano alcuna sensazione particolare, non danno segnali di allarme e non sollecitano alcun riflesso di difesa: ad esempio non eccitano il naturale e protettivo restringimento pupillare che viene innescato automaticamente dalla luce visibile.
Il 40% di esse arriva al nostro corpo anche se non ci troviamo in pieno sole: possono penetrare attraverso le nuvole, aumentano con l’altitudine (del 10% ogni mille metri), vengono riflesse dalla neve fino al 90% e per il 16% circa dalla sabbia marina (in tal modo le radiazioni riflesse si sommano a quelle del sole, aumentando il rischio globale per l’occhio).

Possono dare effetti nocivi a breve e a lungo termine e la gravità del danno aumenta con il tempo di esposizione. 

Tabella 2

LE RADIAZIONI UV

Le radiazioni UV vengono normalmente suddivise in tre bande di differenti lunghezze d'onda: lacapacità di penetrazione e quindi la “pericolosità” per l’uomo dei raggi UV aumenta al diminuire della lunghezza d’onda e cioè all’aumentare della energia.

1.UVA (400-315 nm): raggiungono in buona parte (circa il 55-60%) la superficie terrestre e quindi anche il corpo umano.

2.UVB (315-280 nm): vengono per l’80-85 % assorbite dall’atmosfera terrestre, ma una buona percentuale raggiungono la crosta terrestre.

3. UVC (280-100 nm): sono potenzialmente le più dannose a causa del loro alto contenuto energetico; vengono completamente assorbite dagli strati più alti dell´atmosfera (ozono).

Le radiazioni UV più corte e di maggiore energia (tra i 100 e 280 nm,) sarebbero le più dannose, ma per fortuna vengono quasi completamente assorbite dall’atmosfera grazie allo strato di ozono e di ossigeno che rappresentano le barriere naturali di difesa per i nostri occhi e per la pelle.

Gli UV B (280-315 nm), che vengono in gran parte assorbiti dalla cornea, rappresentano poco meno del 5% di tutti gli UV ma sono i più attivi biologicamente nel procurare sia lesioni acute, ustioni, sia croniche, degenerative o anche neoplastiche e tutto ciò con una velocità molto superiore agli UV di tipo A.

Gli UVA: vengono assorbiti soprattutto dal cristallino.

 

FIG. 2: Assorbimento die raggi UV da parte dello strato di ozono terrestre 

Le sorgenti di radiazione ultravioletta

Le sorgenti di radiazione ultravioletta possono essere classificate in:

- naturali: il sole è indubbiamente la fonte in assoluto più importante anche perchè è presente per ogni giorno della vita;

-artificiali: svariate tipologie di lampade o strumenti emettono raggi UV: i più conosciuti sono: le lampade germicide, usate per dare la sterilità a strumenti e ambienti ospedalieri; le lampade abbronzanti, utilizzate negli istituti di estetica; nel campo del lavoro una ben nota fonte di raggi UV sono le saldatrici ad arco elettrico ed anche di alcuni laser che operano a lunghezze d’onda comprese nell’ultravioletto.

 

Tabella 3

L’Oms ha identificato dieci malattie strettamente legate all’esposizione a radiazioni ultraviolette e ben 5 di queste possono interessare l’occhio:

- Cheratocongiuntivite attinica

- Cataratta corticale

- Degenerazione maculare

- Pterigio (e pinguecola)

- Carcinoma squamoso della cornea o della congiuntiva (raro).

E altre interessano altre parti del nostro organismo.

- Melanoma cutaneo

- Carcinoma squamoso della pelle

- Carcinoma basocellulare (basalioma)

- Cheratosi (malattie croniche della pelle che in rare occasioni possono generare lesioni pretumorali)

- Attivazione dell’herpes labiale, se già presente nel corpo.

 

 

Quali strutture dell’occhio assorbono gli UV? E quali danni possono provocare?

La cornea e il cristallino sono i tessuti oculari principalmente interessati dall’assorbimento della radiazione ultravioletta. Ma anche la retina può esserne colpita.

La cornea assorbe la maggior parte della radiazione al di sotto di 300 nm (UVB).

Il cristallino assorbe principalmente i raggi UVA di lunghezza d’onda inferiore a 370 nm.

L’esposizione alla radiazione ultravioletta è uno dei fattori di rischio o la concausa della patogenesi di un’ampia varietà di disturbi o patologie oculari.

 

Fig. 3: Assorbimento delle radiazioni luminose da parte delle strutture oculari

 

Tabella 4

STRUTTURE OCULARI E RADIAZIONI DANNOSE

Cornea: raggi UVB sotto i 300 nm

Cristallino: raggi UVA di lunghezza inferiore a 370 nm e in misura minore raggi UVB oltre alle radiazioni infrarosse A e B

Retina: i raggi UV che raggiungono la retina sono pochi e sono quelli sotto i 340 nm

 

 

 

Sole: la cheratocongiuntivite attinica

La fotocheratite conosciuta come "cecità da riflesso della neve", costituisce un chiaro esempio di risposta acuta alla radiazione UV.

E’ la luminosità atmosferica molto intensa, soprattutto se riflessa da superfici orizzontali, neve e ghiaccio in alta montagna, come la sabbia nel deserto, distese di acqua al mare, che può dare grossi problemi visivi acuti: la neve riflette fino al 90% degli UV, l’acqua il 25%, la sabbia il 15%, l’erba l’1%.

L’esposizione a forte irradiazione UV, in assenza di adeguata protezione, produce una rapida ustione del piano corneo-congiuntivale con una iperemia congiuntivale fastidiosa ed una diffusa sofferenza dell’epitelio corneale; nella fotocheratite il danno quasi esclusivamente interessa solo l’epitelio cioè lo strato più superficiale della cornea.

Questa condizione è caratterizzata da forte dolore, lacrimazione, blefarospasmo e fotofobia. Ciò avviene perché l’epitelio corneale e la membrana di Bowman assorbono una quantità circa doppia di radiazione UVB rispetto agli strati posteriori della cornea.

Questa condizione si manifesta dopo una esposizione più o meno prolungata e continua ad una sorgente di UV che ha come esempi più semplici nel mondo del lavoro la cheratocongiuntivite attinica del saldatore che non adopera la maschera, e nel mondo dello sport e nel tempo libero lo sciatore che pratica senza filtri adeguati o chi si espone sulla spiaggia al riverbero del sole inadeguatamente e a lungo.

Un’esposizione di un’ora alla radiazione ultravioletta riflessa dalla neve o un’esposizione di sei-otto ore alla luce riflessa dalla sabbia a mezzogiorno può essere più che sufficiente a provocare una “fotocheratite o cheratocongiuntivite attinica”.

La patologia si risolve in pochi giorni con adeguato trattamento locale e, pur essendo queste evidenze ben conosciute da tutti, ancora oggi parecchie persone si rivolgono ad un pronto soccorso oculistico per una visita urgente in conseguenza di questo problema legato alla eccessiva esposizione alla luce ultravioletta.

Pinguecola

E’ un’alterazione della struttura congiuntivale; pur essendo una lesione benigna è esteticamente facile da evidenziare, perché nel suo contesto molto spesso i capillari congiuntivali divengono ectasici ed iperemici.

L’alterazione della trama congiuntivale con deposito di materiale adiposo e fibrotico dello stroma produce a seguito di continue esposizione ai raggi UV un ispessimento dell’area interessata con un aspetto lineare ma rilevato talvolta di colorito rosso vivo.

L’attività dei raggi UV stimola e induce questa alterazione del tessuto congiuntivale, ne attiva i meccanismi infiammatori, anche se superficiali, producendo una sensazione di discomfort nella persona affetta da pinguecola quasi ad ogni ammiccamento per la evidente sensazione di corpo estraneo percepita.

La terapia locale con colliri FANS o steroidei e lacrime artificiali può ridurre l’aspetto flogistico, ma non sempre contrastare il fattore crescita.

In casi estremi, è necessaria la rimozione chirurgica.

Questa patologia è abbastanza comune in persone che lavorano all’aria aperta, con una facile e continua esposizione al danno da raggi UV, aggiunto alla irritazione meccanica che vento o polvere possono produrre sulla congiuntiva.

Pterigio

Lo pterigio è una piega della congiuntiva che si accresce verso il piano corneale, solitamente nel canto interno, estendendosi nei casi più avanzati in alto e in basso.

Fattori razziali, climatici e anche lavorativi sono in diversa misura responsabili di questa patologia, solitamente bilaterale.

La multifattorialità, tra cui una frequente e costante esposizione ai raggi UV o ad ambienti climatici o microclimatici sfavorevoli, innescherebbero l’irritazione cronica della congiuntiva, che degenerando a livello del tessuto connettivale sub epiteliale - pseudo elastosi - innesca il meccanismo di riposta flogistica e di crescita tissutale.

La progressione è legata quindi al mantenimento di queste fonti irritative, tra le quali i raggi UV hanno un posto privilegiato.

L’uso di colliri antinfiammatori non sempre è sufficiente a ridurre la crescita dello pterigio e a limitarne lo stato irritativo.

La riduzione o sospensione della irritazione silenziosa che i raggi UV possono produrre ha senz’altro una valenza superiore

Cataratta

Sono le radiazioni UVA e UVB (una piccola parte) tra i 300-400 nm e quelle infrarosse A e B che, se superano la barriera corneale, possono causare danni al cristallino: si tratta di un danno indolore, cumulativo, permanente che può accelerare l’insorgenza della cataratta.

L’interferenza delle radiazioni UV con la trasparenza del cristallino è stato oggetto di ricerche già da parecchio tempo; lo sviluppo della cataratta a seguito dell’esposizione ai raggi ultravioletti è stata dimostrata in numerosi studi ed è ben riconosciuta l’esistenza di una connessione fra formazione di cataratta ed esposizione ai raggi UV; anche alcuni dati dell’OMS confermano questa informazione.

L’Organizzazione Mondiale della Sanità valuta che circa il 20% dei 12-15 milioni di persone che ogni anno vengono rese cieche dalla cataratta può essere stata provocata o aumentata dall’esposizione solare.

Il cristallino assorbe sia la radiazione UVA sia quella UVB; esso è esposto tre volte in più alla radiazione UVA, ma entrambe recano danno alla lente attraverso meccanismi d’azione differenti.

L’irradiazione UV induce undanneggiamento del cristallino e ne modifica la struttura e la trasparenza.

Al contrario, la mancanza del cristallino nei confronti della retina toglie la protezione naturale e produce un foto traumatismo retinico.

Per questo motivo, sia nelle lenti da occhiale che nei cristallini artificiali per la chirurgia della cataratta si è inserito un trattamento UV block per aumentare la protezione retinica.

 

Fig. 4: Occhio affetto da cataratta

Retina

La quantità  di raggi UV che raggiungono la retina è relativamente bassa grazie alla, protezione fornita dal  cristallino (1% di raggi UV al di sotto di 340 nm e il 2% nel range 340-360 nm); nonostante ciò vari studi hanno collegato la comparsa di una degenerazione maculare senile ad una aumentata quantità di tempo trascorso all’aria aperta; e recentemente, è stato riportato un significativo legame fra l’incidenza di degenerazione maculare senile precoce e l’aumentata esposizione al sole.

La cute palpebrale

La cute in generale ma soprattutto quella palpebrale è sensibile alla maggior parte degli UV (tra 220-440 nm). Poiché è particolarmente sottile e delicata, e, quindi, subisce danni maggiori della cute normale: dall’accelerazione dei naturali processi degenerativi d’invecchiamento, alla formazione di più precoci e profonde rughe cutanee per indurimento del connettivo, dalle scottature (eritemi) fino al temibile carcinoma squamoso (il 10% dei tumori della pelle si sviluppano attorno agli occhi).

 

Tabella 3

1. Le radiazioni UV non provocano alcuno stimolo sensoriale, non si vedono e non si avvertono e quindi anche per questo sono pericolose.

2. Il 60% degli UV raggiunge la terra nelle ore più centrali tra le 10 e le 14.

3. L’occhio ha un sistema di lenti focalizzanti per cui l’energia che arriva sulla retina è da 10 a 100 volte più elevata di quella che colpisce la pelle. Particolarmente a rischio sono i bambini perché il loro cristallino ha poca capacità filtrante.

4. Quanto più il sole è alto, tanto più il percorso delle radiazioni è breve e quindi l’irradiazione è più alta. Ai tropici gli UV sono 5 volte più alti che nell’Europa del Nord.

5. Più il sole è basso all’orizzonte tanto più lo strato di ozono e di atmosfera è spesso per cui l’intensità delle radiazioni per l’occhio è minore.

6. Gli UV sono più concentrati d’estate che d’inverno, cioè più alta è l’elevazione del sole maggiore è la quantità di UV.

7. L’irradiazione UV aumenta con l’altitudine (a 2000 metri è circa il 25% più alta che a livello del mare).

8. Con il cielo sereno l’irradiazione è massima; le nubi dense fermano tutti gli UV; le nubi leggere ad alta quota limitano l’intensità luminosa e quindi creano una falsa sicurezza ma filtrano poco gli UV.

9. Alcune superfici (neve, acqua, sabbia) provocano riflessione delle radiazioni UV e ne potenziano l’effetto.

10. Le lenti protettive di buona qualità, chiare o colorate, devono filtrare il 100% delle radiazioni UV.

 

Lenti degli occhiali e luce

La protezione nei confronti dalle radiazioni invisibili e pericolose della luce solare (soprattutto le radiazioni degli UV) è affidata al materiale con il quale è stata fabbricata la lente. E’ indipendente dalla tinta della lente.

La riduzione a livello confortevole delle radiazioni dello spettro visibili, quando sia avvertita come molesta e susciti abbagliamento, fenomeno che rende la visione difficoltosa è invece regolata dalla colorazione della lente; il risultato si ottiene attenuando le radiazioni luminose visibili, globalmente o selettivamente, con diversi gradi di colorazione della lente ma facendo attenzione a non alterare la percezione dei colori ambientali (è importante ad esempio non alterare il colore delle luci dei semafori) e adeguandosi all’utilizzo che se ne vuole fare.

L'“abbagliamento” è una situazione assai comune che avviene in occasione di esposizione a radiazioni luminose intense e che provoca manifestazioni soggettive di fastidio, dolore, spasmo palpebrale, e altri disturbi oggettivi come riduzione dell’acutezza visiva, immagini fantasma e alterazione del campo visivo.

Per difendersi da questo fenomeno molesto si usano come detto sopra lenti tinte, cioè colorate; le lenti tinte riducono il flusso luminoso ma hanno l’inconveniente di inibire contemporaneamente il riflesso naturale della miosi (la contrazione della pupilla), favorendo in tal modo un’indesiderata dilatazione della pupilla e la penetrazione di altre radiazioni, magari tossiche come gli UV: a titolo d’esempio, un diametro pupillare che passa da 3 a 7 mm, moltiplica di 10 volte l’esposizione dei tessuti oculari agli UV; ne deriva quindi che soprattutto le lenti colorate devono filtrare la massima quantità possibile di radiazioni UV.

In conclusione è bene sottolineare che non sempre la colorazione scura della lente è sinonimo di maggiore protezione dell’occhio (quindi non è vero che più la lente è scura, maggiore sia la protezione) e che obbligatoriamente è il binomio materiale della lente + colore che la garantisce sia la protezione dalle radiazioni invisibili (UV) sia la diminuzione dell’abbagliamento luminoso.

Filtri da sole e lenti oftalmiche: le differenze

Esiste ad oggi una normativa differente che regola la produzione dei filtri solari, poi inseriti negli occhiali da sole, e le lenti oftalmiche.

Ad oggi i primi sono sottoposti a normative più severe dettate dalla Commissione internazionale sulla protezione dalle radiazioni non-ionizzanti (ICNIRP) e accolte dall’OMS, che impongono un taglio UV a 400nm.

Le seconde, al contrario, sono regolate dallo standard ISO 8980-3 che pone il limite superiore a 380nm. E’ noto che lo spettro tra 380 e 400 nm rappresenta circa il 40% dell’irradianza totale delle radiazioni UV in arrivo sulla superficie terrestre.

Mentre lenti oftalmiche in basso indice hanno un taglio UV a circa 355nm, le lenti in alto indice possono arrivare a 400nm.

Ciò porta a dire che circa il 70% dei portatori di lenti oftalmiche (dati ANFAO – Associazione nazionale fabbricanti articoli ottici) non è adeguatamente protetto dalle radiazioni UV.

Per una corretta protezione dalle radiazioni UV è importante garantire anche su lenti oftalmiche, sia chiare sia vista-sole, una protezione completa a 400nm, in tutti gli indici di refrazione.