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矽肺

作者: Lee S. Newman, MD, MA, Professor, Departments of Environmental and Occupational Health and Epidemiology, Colorado School of Public Health; Professor of Medicine, Division of Pulmonary Sciences and Critical Care Medicine, Colorado University Anschutz

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矽肺(silicosis)是由于吸入游离晶体硅粉尘所致疾病,以结节性肺纤维化为特征。慢性矽肺起始无症状或仅有轻度呼吸困难,但随时间进展可发生大面积肺组织侵犯,引起呼吸困难、低氧血症、肺动脉高压和呼吸功能损伤。诊断依赖于病史和胸部X线表现。除支持治疗外无其他有效治疗方法,严重病例可行肺移植术。

病因

矽肺是最早知道的职业性肺病,因吸入以“游离”晶体硅(常称石英)形式存在细小的硅颗粒,或较少情况下以吸入硅酸盐,含二氧化硅的矿物吸附了其他成分如滑石而致病。最高危人群包括从事石块或泥土搬运或爆破的工人(开矿工、采矿工、石匠),或使用含硅沙石磨砂者(喷沙工,玻璃制作者,铸造、宝石雕琢和陶瓷工人,陶工)。煤矿工人有罹患矽肺合并煤工尘肺的危险性( 煤工尘肺)。

影响进展为矽肺的因素包括

  • 暴露时间和暴露程度

  • 硅的形式(晶体形式较混合形式的暴露致病的危险性更大)

  • 表面特征(有包膜较无包膜暴露的危险性更大)

  • 以及是否在粉尘打碎入空气后迅速被吸入(迅速暴露较延迟暴露危险性更大)

病理生理学

肺泡巨噬细胞吞噬游离硅颗粒后进入淋巴系统和肺间质,其释放细胞因子(TNF-α,IL-1)、生长因子(TGF-β)和氧化剂,刺激肺实质炎症和胶原合成,最终发生肺纤维化。

巨噬细胞死亡后将硅颗粒释放入小的细支气管周围肺间质,形成病理特征性的矽结节。这些早期结节含有巨噬细胞、淋巴细胞、肥大细胞、成纤维细胞、胶原分解片段和散在的双折射颗粒,偏振光学显微镜下观察最佳。随之逐渐成熟,结节中心变成一致密纤维瘢痕球,形成典型的洋葱皮样改变,外层伴炎细胞围绕。较低程度或短期暴露时,这些结节分布独立不引起肺功能损伤(单纯型慢性矽肺),而较高程度或较长时间的暴露(复杂型慢性矽肺)下,这些结节发生融合,并引起进行性肺纤维化,肺功能试验显示肺容量(TLC、VC)降低,或者有时结节融合成大的团块(也叫做进行性块状纤维化)。

慢性矽肺是矽肺最常见的形式,在暴露后数十年形成。

急性矽肺和更加罕见的快速进展性矽肺由短时间内严重的含硅粉尘暴露引起(数月或数年),病人肺泡腔内充满PAS染色阳性的蛋白样物质,类似于肺泡蛋白沉着症中所见(硅蛋白沉积症—)。单核细胞浸润肺泡间壁,肺泡中充斥蛋白质样物质,这些物质呈过碘酸-雪夫染色阳性,表现类似于肺泡蛋白沉着症 (silicoproteinosis— 肺泡蛋白沉积症)。职业病急性暴露史对于鉴别硅蛋白沉积症与特发性病变较为重要。

混合性(复杂性)矽肺是慢性或加速性矽肺的进展期表现,以广泛大片纤维化为表现,典型的主要分布在上肺。

并发症

矽肺病人患其他疾病的风险增加,包括

  • 肺结核

  • 诺卡放线菌病

  • 肺癌

  • 渐进性系统性硬化(硬皮病)

  • 类风湿关节炎(rheumatoid arthritis,RA)

矽肺病人感染结核分枝杆菌和非结核分枝杆菌的风险是正常人的30倍,并且更易出现肺部和肺外症状。原因可能是有肺泡巨噬细胞功能受损或者导致潜在感染灶的活化风险增高。相对于没有接触的人群来说,接触硅尘而没有进展为矽肺的病人感染TB风险高于3倍。

其他的并发症包括自发性气胸,支气管结石、气管支气管阻塞。肺气肿常见于紧邻融合性结节和进行性大面积纤维化的区域。

症状和体征

慢性矽肺病人常无症状,但很多人最终发生劳力性呼吸困难,而后进展为静息时呼吸困难。出现排痰性咳嗽,可能是由于矽肺合并有慢性职业性(工业性)支气管炎或吸烟。随着疾病进展呼吸音逐渐减低,肺实变、肺动脉高压和呼吸衰竭,伴或不伴右心衰竭亦可在疾病进展期出现。

加速型矽肺病人的症状同慢性矽肺,但发病时间较短。

急性矽肺迅速进展至呼吸困难、体重减轻和乏力,伴双侧弥散性啰音,常在2年内进展至呼吸衰竭。

融合性(复杂型)矽肺可引起严重的慢性呼吸系统症状。

诊断

  • 硅职业暴露史

  • 胸部CT或胸部X线

  • 有时需要组织活检确诊

  • 与其他疾病鉴别的辅助检查

影像学

在具有暴露史的病人,胸部X线或CT常可诊断矽肺。CT较胸片敏感,尤其是螺旋和高分辨CT(薄层)。大多数病人,应首选胸部CT,因为胸部CT诊断矽肺更加敏感,且能发现单纯型矽肺向融合型的转变。胸部CT也能更好的区分矽肺和石棉肺,尽管根据暴露史和胸部X线也常可区别。部分矽肺病人可发生RA,其胸片或肺部CT上可出现3~5mm大小的类风湿结节。

慢性矽肺在胸部X线或CT上表现为多个1~3mm圆形云雾影或结节,多分布在肺上野。按照国际劳动组织(矽肺的影像学国际分类法)的标准化量表进行严重性分级,经过专业培训的人员对X线胸片进行评估,根据阴影的大小、形状和深浅,以及胸膜的变化做出判断。目前尚没有对CT进行评价的同样量表。常见肺门和纵膈淋巴结钙化灶,偶见蛋壳样变。胸膜增厚改变不常见,除非存在严重的胸膜相邻器官的实质性病变。轻度胸膜累及的患者中偶见胸膜增厚。肺大疱一般形成于融合性团块灶周围。气管偏移可见于团块增大并引起肺容积减少时。真性空洞提示结核可能。

各种X线表现类似矽肺的疾病包括电焊工铁尘肺、含铁血黄素沉着病、结节病、慢性铍病、过敏性肺炎、煤工尘肺、粟粒性肺结核、真菌性肺病和肺转移性肿瘤。肺门纵隔淋巴结蛋壳样钙化征有助于矽肺和其他肺部疾病的鉴别,但其既非病理特异性,也非常见表现。

加速型矽肺的胸片类似于慢性矽肺表现,进展相对较迅速。

急性矽肺症状进展迅速,由于肺泡腔充满液体,X线胸片见双肺基底部弥散性阴影。CT显示毛玻璃状阴影内有网状浸润影,以及斑片区衰减增加和不均一表现。这些表现在薄层和螺旋CT上更易发现。高分辨(薄层)、螺旋CT最宜观察病灶。发性圆形不透亮影并非急性矽肺的特异征象。

融合性矽肺表现为慢性矽肺的背景上见直径>10mm的融合阴影。

辅助检查

痰培养和细胞学检查、PET和支气管镜检查都有助矽肺与播散型结核或恶性肿瘤的鉴别。

肺功能检查和气体交换功能评价(CO弥散能力[DLco],动脉血气分析)并非诊断性检查,但有助疾病监测。慢性矽肺早期可表现为肺容量减低至预期范围的低限,而功能残气量和残气容积正常。融合性矽肺病人的肺功能检查可显示肺容量和DLco降低以及气道阻塞,动脉血气分析显示低氧血症,常不伴潴留。ABGs通常显示低氧血症,不包括 CO2分压。用脉氧仪或适当的动脉导管留置,在运动时检测气体交换功能 ( 血管通路 : 操作过程),是评价肺功能损伤最敏感的方法之一。

抗核抗体和类风湿因子水平在部分病人可升高,提示并存结缔组织疾病可能,但这并非诊断性结果(如系统性硬化、RA)。

治疗

  • 有时全肺灌洗术

  • 有时口服糖皮质激素

  • 极个别需要肺移植

  • 经验性应用支气管扩张剂和吸入糖皮质激素改善阻塞

  • 避免进一步暴露

全肺灌洗术对部分急性矽肺病人有效,在慢性矽肺病人此方法可降低肺内粉尘总负荷。病例分析显示灌洗后可在短期内减轻病人症状,但尚缺乏对照试验的结果。诸如此类的证据支持给予急性和加速型矽肺病人口服糖皮质激素治疗。肺移植术为最终治疗手段。

伴有气道阻塞的病人可经验性给予支气管舒张剂和吸入激素治疗。应在肺动脉高压发生之前对病人的低氧血症予以监护和治疗。肺康复疗法有助于改善病人日常活动能力。肺康复疗法有助于改善病人日常活动能力。发生矽肺的工人应离开该工作环境以免进一步暴露。

应按照推荐方法治疗TB,但是疗程要更长,因为矽肺伴有TB更加容易复发。

预防

最有效的预防性措施是在工厂而非临床,包括减少粉尘、工序隔离、通风和使用无硅磨料。呼吸面罩并不能提供完善的保护,因此尽管有用也不能算作是充分的保护措施。建议受到呼吸问卷调查的工人仍然需要进行呼吸量检测和X线检查。推荐采用呼吸病问卷、肺量计测定和X线胸片对有暴露因素的工人进行健康监测,监测频率根据预期暴露程度而定。(见美国大学职业和环境医学:医疗监控暴露结晶二氧化硅的工人指南) ♦其他预防措施包括戒烟、接种肺炎球菌和流感疫苗。

临床医生应警惕硅暴露病人,尤其是矿工发生结核和非结核性分枝杆菌感染的危险性。硅暴露的病人应每年检测结核菌素实验。那些结核菌素实验阳性病人应行痰结核菌培养。有时需要CT和支气管镜来确诊肺结核。硅暴露的病人若结核菌素试验阳性而痰结核培养阴性,应根据针对其他结核菌素反应性疾病的指南,给予异烟肼预防性化疗。

关键点

  • 矽肺通常是慢性的,但急性发作,急性加重,群体发生是可能的。

  • 矽肺病患者存在肺部并发症和其他疾病(如结核,诺卡菌病,肺癌,进行性系统性硬化症)的危险。

  • 诊断基于患者胸部成像(例如,多发1至3毫米圆形阴影)和职业接触史。

  • 考虑全肺灌洗和支持治疗。

  • 监测二氧化硅暴露患者(如矿工)的结核和非结核性分枝杆菌感染。

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