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硅酸盐尘肺病的发病原因及症状诊断治疗

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硅酸盐(silicates)是指由二氧化硅、金属氧化物和结晶水组成的无机物,按其 来源分天然和人造两种。天然硅酸盐广泛分布于自然界中,是地壳的主要构成,由二 氧化硅与钾、铝、铁、镁和钙等元素以不同结合形式组成。人造硅酸盐是由石英和碱 类物质焙烧化合而成。硅酸盐有纤维状和非纤维状两类。纤维是指纵横径比为3 : 1 的尘粒。直径<3^m、长度的纤维称可吸入性纤维(respirable fibers),直 径长度的纤维称不可吸入性纤维(non-respirable fibers)。工业中最 重要的硅酸盐是石棉(asbestos)。 在生产环境中因长期吸入硅酸盐尘所致的尘肺,统称硅酸盐尘肺。我国现行法定齐乐娱乐名单中列有石棉肺、滑石尘肺、云母尘肺和水泥尘肺,其他种类硅酸盐尘大量吸入,也可引起肺组织损害。硅酸盐尘肺具有以下共同特点: 1.病理改变主要表现为弥漫性肺间质纤维化,组织切片中可见含铁小体。 2. 胸部X线改变以不规则小阴影为主。 3. 自觉症状和体征一般较明显,肺功能改变出现较早,早期为气道阻塞和肺活 量下降,晚期出现“限制性综合征”,气体交换功能障碍。 4. 气管炎、肺部感染和胸膜炎等合并症多见,肺结核合并率较矽肺低。 (一)石棉肺 石棉肺(asbestosis)是在生产过程中长期吸入石棉粉尘所引起的以肺部弥漫性 纤维化改变为主的疾病。其特点是全肺弥漫性纤维化,是弥漫性纤维化型尘肺的典型 代表,不出现或极少出现结节性损害。 1.石棉的种类石棉有两种类型,即蛇纹石类和闪石类。蛇纹石类只有温石棉 一种,闪石类包括5种。近年发现相同化学组成的各类石棉,既存在着纤维型,又存 在着非纤维型,其中温石棉、青石棉和铁石棉已分别有相应的非纤维石棉名称,而其 他三种尚无名称(表2-2-1)。温石棉主要产于加拿大、俄罗斯和中国,为银白色片状 结构,并形成中空的管状纤维丝,柔软、可弯曲,因而具有可织性。使用量占世界全 部石棉产量的95%以上。闪石类石棉纤维为硅酸盐的链状结构,直硬而脆,主要产 于南非、澳大利亚和芬兰等地。 2. 石棉的理化特性及其在发病学上的意义石棉是一族天然的纤维性晶形含水 桂酸盐矿物,纤维性石棉都具有抗拉性强,不易断裂,耐火,隔热,耐酸,耐碱和绝 缘性能好等特点。由于多样而优异的工艺性能,石棉在工业上的用途达3000种以上。 石棉纤维粗细随品种而异,其直径大小依次为直闪石>铁石棉>温石棉>青石棉。粒 径愈小则沉积在肺内的量愈多,对肺组织的穿透力也愈强,故青石棉致纤维化和致癌 作用都最强,而且出现病变早,形成石棉小体多。温石棉富含氧化镁,在肺内易溶 解,因而在肺内清除比青石棉和铁石棉快。动物实验发现,不同粉尘的细胞毒性依次 为石英>青石棉>温石棉。 3. 接触作业接触石棉的主要作业是采矿、加工和使用,如石棉采矿、选矿、 纺织、建筑、绝缘、造船、造炉、电焊、耐火材料、石棉制品检修、保温材料、刹车 板制造和使用等工人。 4. 石棉的吸入与归宿石棉纤维粉尘主要是通过呼吸道进入肺部,在纤维粉尘 随气流经气道入肺泡的过程中,较长的纤维在支气管分叉处易被截留,直径<3pm 的纤维才易进入肺泡。截留方式沉积易受纤维形态的影响,直而硬的闪石类纤维轴流 于肺泡沉积量大约2倍于软而弯曲的温石棉纤维,后者多在呼吸细支气管以上部位被 截留沉积,所以在肺组织中可见到长度达ZOOjum的石棉纤维。吸入肺泡的石棉纤维 大多被巨噬细胞吞噬,的纤维可以完全被吞噬。一根长纤维可由两个或多个 细胞同时吞噬。吞噬后大部分由黏液纤毛系统排出,部分经由淋巴系统廓清,有部分 滞留于肺内,还有部分可穿过肺组织到达胸膜。 5. 影响石棉肺发病的因素影响石棉肺发病的主要因素包括:石棉种类、石棉 纤维长度、石棉纤维尘浓度、接触石棉时间和接触者个体差异等。较柔软而易弯曲的 温石棉纤维易被阻留于细支气管上部气道并清除,不易穿透肺组织深部,直而硬的闪 石类纤维,如青石棉和铁石棉纤维可穿透肺组织,并可达到胸膜,导致胸膜疾患;过 去认为只有长的石棉纤维,即>20;xm才有致纤维化作用,现已证实<5jum的石棉纤 维均能引起肺纤维化;粉尘中含石棉纤维量越高,接触时间越长,越易引起肺纤维 化,常以接触量(浓度X接触时间)表示,接触量越大,吸入肺内纤维越多,发生石 棉肺的可能性越大。脱离粉尘作业后仍可发生石棉肺。此外,接触者个体差异及其生 活习性,如吸烟等均与石棉肺发病有关。 6. 石棉肺的病理改变与发病机制 (1)病理改变:石棉肺的病变特点是肺间质弥漫性纤维化。其中可见石棉小体及 脏层胸膜肥厚和在壁层胸膜形成胸膜斑。肉眼观察,早期仅两肺胸膜轻度增厚,并丧 失光泽。随着病变进展,两肺切面出现粗细不等的灰黑白色弥漫性纤维化索条和网 架,为石棉肺的典型特征。纤维化病变以胸膜下区、血管支气管周围和小叶间隔最为 显著,以两下叶底后部病变尤为突出。晚期病例,两肺明显缩小、变硬,表面因斑痕 下陷与结节样隆起而凹凸不平,切面为典型的弥漫性纤维化伴蜂房样变。 镜下,石棉纤维主要沉积于呼吸细支气管及其相邻的部位,诱发呼吸细支气管肺 泡炎,表现为大量中性粒细胞渗出,伴有浆液纤维素进入肺泡腔内,基底膜肿胀或裸 露,呼吸细支气管上皮细胞坏死脱落。此后,病变过渡到修复和纤维化阶段,呈现肺 泡腔内巨噬细胞大量集结和吞噬石棉粉尘,并有成纤维细胞通过基底膜和损伤上皮, 由间质向腔内生长延伸,与巨噬细胞共同形成肉芽肿,逐渐产生网状纤维和胶原纤 维,导致呼吸细支气管肺泡结构破坏,可称为纤维化性呼吸细支气管肺泡炎。当病变 进展,纤维化纵深扩延,呼吸细支气管周围及其远端受累肺泡层次增多,最终突破小 叶范围,致使小叶间隔和胸膜以及血管支气管周围形成纤维肥厚或索条,相邻病灶融 合连接构成网架,成为中期石棉肺的改变,特别以两肺下叶为主。疾病晚期,广泛而 严重的胸膜下区大块纤维化伴蜂房状,是一个最突出的特征。石棉肺大块纤维化的显 著特点在于,几乎全部由弥漫性纤维组织和残存的肺泡小岛,集中靠拢的粗大血管、 支气管所构成,与主要由矽结节密集融合所形成的矽肺块的结构完全不同。 石棉小体(asbestoic body)系石棉纤维被巨噬细胞吞噬后,由一层含铁蛋白颗粒和酸性粘多糖包裹沉积于石棉纤维之上所形成。铁反应阳性,故又称含铁小体 (ferrugenous body)。石棉小体可长达10?300pm,一^般多为30?50um,粗2~5um,金黄色,典型者呈哑铃状或鼓槌状样,分节或念珠样结构,轴心为无色透明的 石棉丝。石棉小体可见于巨噬细胞内外单个或成群地存在于肺泡或呼吸细支气管腔 内,或包埋于纤维化病灶之中,其数量多少与肺纤维化程度不一定平行。 胸膜对石棉的反应包括胸膜斑、胸膜渗出和弥漫性胸膜增厚。胸膜斑(plaque) 是指厚度>5mm的局限性胸膜增厚,典型胸膜斑主要在壁层形成,最常见于脊柱两 侧胸壁和膈肌中心腱,可单侧或两侧,高出表面,呈乳白色质韧,表面光滑与周围胸 膜分界清楚。镜下,胸膜斑由玻璃样变的粗大胶原纤维束构成。胶原纤维层层重叠, 平行于表面,显示网栏样编织结构。胸膜斑中相对无血管、无细胞,有时可见钙盐沉 着,其深部可见少量粉尘沉积。胸膜斑也被看作是接触石棉的一个病理学和放射学标 志,它可以是接触石棉者的唯一病变,而不伴有石棉肺。 (2)发病机制:石棉肺纤维化的发病机制至今尚不清楚,根据近年来的研究报 道,将石棉损伤细胞和致肺纤维化的发病机制归纳为几个方面。 1) 物理特性:石棉的致纤维化作用可能与其所共有的物理特性,即纤维性、坚 韧性和多丝结构有关。石棉纤维的长短与纤维化的关系已讨论多年,倾向性的看法认 为,长纤维石棉OlC^m)致纤维化能力更强。但不少研究证实,短纤维石棉 ?5^m)因其具有更强的穿透力而大量进入肺深部,甚至远及胸膜,因而不仅具致 弥漫性纤维化潜能,而且能引起严重的胸膜病变:胸膜斑、胸膜积液或间皮瘤。 2) 细胞毒性作用:近年研究表明,温石棉纤维的细胞毒性作用似乎强于闪石类 纤维。当温石棉纤维与细胞膜相接触时,其表面的镁离子及其正电荷与巨噬细胞的膜 性结构相互作用,致膜上的糖蛋白,特别是唾液酸基团丧失活性,形成离子通道,钾 钠泵功能失调,使细胞膜的通透性增高和溶酶体酶释放,进而细胞肿胀、崩解。 3) 自由基介导损伤:石棉可诱导刺激肺泡巨噬细胞产生活性氧(0厂、H202、 OH-等),这些活性氧自由基具有介导染色体和DNA损伤的活性,尤其是0H-在体 内无相应的灭活剂,一旦形成很容易损伤细胞。石棉还刺激肺泡巨噬细胞产生活性氮 (NO、ONOO-等),通过脂质过氧化作用和对含巯基组分蛋白的氧化作用启动细胞 损伤。石棉也能通过纤维表面的铁催化产生活性氧(02.、OH'),这种催化性铁与 诱导脂质过氧化和DNA链断裂有关。石棉表面络和铁的含量为:青石棉>铁石棉> 温石棉,而它们诱导过氧化物产生和DNA链断裂的量恰好符合此顺序。石棉表面的 铁是石棉危害健康的主要原因之一。 7.临床表现和诊断 (1)症状和体征:石棉肺一般进展缓慢,早期无自觉症状,症状明显时已接触石 棉多年。最主要的症状是咳嗽和呼吸困难。咳嗽一般多为干咳或少许黏液性痰,难于 咳出,多发生阵发性咳嗽。发病初期在体力活动时出现呼吸困难,以后随病情加重而 明显。晚期,静息时也发生气短,病程可能是几年或几十年。胸痛不是石棉肺的特 征,但若累及胸膜即会有胸痛发生。一时性或尖锐性胸痛可能由于严重呼吸困难或呼 吸肌过度负荷所致;若发生持续性胸痛,首先要考虑合并了肺癌或恶性胸膜间皮瘤。 石棉肺特征性的体征是双下肺区出现捻发音,只在吸气期间闻及,该体征出现较 早,随病情进展而增多,肺中区甚至肺上区也可闻及,由细小声变为粗糙声。杵状指 (趾)出现于石棉肺晚期,随着病变加重而明显。如其迅速发生或原有杵状指恶化,则可能是合并肺癌的信号,预后不良。石棉肺晚期并发肺心病可出现唇、指发绀。 (2) 肺功能改变:石棉肺患者由于肺间质弥漫性纤维化,严重损害肺功能。石棉 肺早期肺功能损害是由于弥漫性纤维化后,肺脏硬化,从而导致肺顺应性降低,表现 为肺活量渐进性下降,这是石棉肺肺功能损害的特征。弥散量改变是发现早期石棉肺 的最敏感指标之一,有报道认为它的下降早于肺活量。如果同时有肺气肿,则残气量 和肺总量可能正常或稍高。随着病情加重,多数石棉肺患者肺功能改变主要表现为肺 活量、用力肺活量、肺总量下降,而第一秒用力呼气容积/用力肺活量变化不大,预 示肺纤维化进行性加重,呈限制性肺功能损害的特征。石棉肺患者肺功能变化类型, 也可能表现为阻塞性或混合性肺功能损害。 (3) X线胸片变化:石棉肺主要的X线胸片改变,是呈现不规则小阴影和胸膜 变化。不规则小阴影是石棉肺X线表现的特征,也是我国进行石棉肺诊断分期的主 要依据。早期多在两肺下区近肋膈角处出现密集度较低的不规则小阴影,随着病情进 展而增多增粗、呈网状并逐渐扩展至肺中区,但很少到达肺部上区。 胸膜改变包括:胸膜斑、胸膜增厚和胸膜钙化。胸膜斑是指除肺尖部和肋膈角区 以外的厚度>5mm的局限性胸膜增厚,是我国石棉肺诊断分期的指标之一。胸膜斑 分布多在双下肺侧胸壁6?10肋间,不发生粘连。斑影外缘与肋骨重合,内缘清晰, 呈致密条状或不规则阴影。胸膜斑较少见于膈胸膜和心包膜。弥漫性胸膜增厚呈不规 则阴影,中下肺区明显,有时可见到条、片或点状密度增高的胸膜钙化影。脏层胸膜 由于纤维组织增生呈弥漫性增厚或局限性肥厚,但一般不形成典型的胸膜斑。若纵隔 胸膜增厚并与心包膜和肺组织纤维化交叉重叠导致心缘轮廓不清,显示篷乱影像,形 成所谓“篷发状心”(shaggy heart),这是诊断“IE”期石棉肺的重要指标之一。某 些石棉肺X线胸片上也可见散在的圆形小阴影,特别是石棉采矿工,因矿石中含有 游离二氧化硅粉尘所致。 (4) 并发症:晚期石棉肺患者易并发呼吸道及肺部感染较矽肺多见,但合并结核 者比矽肺少,由于反复感染,往往可致心力衰竭。石棉肺患者并发肺心病的几率较矽 肺患者多,且较为严重。肺癌和恶性间皮瘤是石棉肺的严重并发症。 石棉肺按《尘肺病诊断标准》(GBZ70-2002)进行诊断和分期。 8.石棉粉尘与肿瘤石棉是公认的致癌物,石棉纤维在肺中沉积可导致肺癌和 恶性间皮瘤。石棉不仅危害接尘工人,而且因广泛使用而污染大气和水源,危害广大 居民。许多国家已将石棉作为法定致癌物严加控制。 (1)肺癌:石棉可致肺癌已由国际癌症研究中心(AIRC)确认。石棉接触者或 石棉肺患者肺癌率显著增高。影响发生肺癌的因素是多方面的,如石棉粉尘接触量、 石棉纤维类型、工种、吸烟习惯和肺内纤维化存在与否等。近年对石棉粉尘接触量与 肺癌发生的研究表明,随接触量的增加,肺癌发生危险度增加,呈线性关系;石棉诱 发肺癌发病潜伏期一般是15?20年,而且发病年龄提早;关于石棉纤维类型方面, 一般认为青石棉的致癌作用最强,其次是温石棉,铁石棉;肺癌的组织学类型以外周 型腺癌为多,且常见于两肺下叶的纤维化区域。吸烟与石棉有协同作用,吸烟的石棉 工人肺癌发生率显著高于不吸烟者,也高于普通人群20?100倍。石棉的致癌作用被 归因于:①石棉纤维的特殊物理性能;②吸附于石棉纤维的多环芳烃物质;③石棉中 所混杂的某些稀有金属或放射性物质;④吸烟的协同作用。 (2)间皮瘤:间皮瘤分良性和恶性两类,石棉接触与恶性间皮瘤(mesothelioma) 有关,间皮瘤可发生于胸、腹膜,以胸膜最多见。在石棉作业人群中,间皮瘤约占总 死亡率的10% (普通人群近于零)。同时,75%?80%的恶性间皮瘤患者过去曾经接 触过石棉。间皮瘤的潜伏期多数为15?40年。恶性间皮瘤发生与接触石棉类型有关, 致恶性间皮瘤强弱顺序为:青石棉>铁石棉>温石棉。研究表明接触石棉尘剂量与恶 性间皮瘤的发生不存在剂量反应关系,即使非职业性微量接触者也可发生恶性间皮 瘤,有些患者既无石棉肺也无胸膜斑。关于石棉纤维诱发恶性间皮瘤的机制,一般认 为主要是物理而非化学作用致癌,石棉纤维的粒径最为重要。粒径<0.25Mm,长 度>5;xm致恶性间皮瘤作用最强。有人认为引起恶性间皮瘤多系长度>8pon的纤维。 石棉具有较强的致恶性间皮瘤潜能,可能与其纤维性状和多丝结构,容易断裂成巨大 数量的微小纤维富集于胸膜有关。此外石棉纤维的耐久性和表面活性也是致癌的重要 因素。 9.预防预防石棉肺及其有关疾病的关键在于从源头上消除石棉纤维粉尘的危 害,加强作业场所监测,严格控制职业接触水平(我国规定石棉职业接触标准为:总 尘0.8mg/m3,纤维0.8f/ml)。近年来一些发达国家已纷纷禁止使用石棉,并组织研 制石棉代用品,发展中国家尽可能安全生产和使用温石棉。同时,对石棉作业工人要 加强宣传吸烟的危害,接触石棉工人应戒烟。坚决贯彻执行国家有关加强防止石棉纤 维粉尘的危害的规定。

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