什么原因导致硅肺病?
硅肺病是已知最古老的职业性肺部疾病,其病因是吸入以透明“游离”石英(普通石英)形式存在的微小硅颗粒,或较少见的吸入硅酸盐(一种含有二氧化硅并混合其他成分(例如滑石粉)的矿物)引起的。高危人群是那些接触岩石或沙子的工人(矿工、采石工人、石材切割工人),或使用含石英工具或砂轮的工人(采砂工人;玻璃吹制工人;铸造、珠宝和陶瓷工人;陶工)。矿工面临混合性疾病的风险,即硅肺病和煤矿工人尘肺病。
慢性硅肺病是最常见的类型,通常仅在接触数十年之后才会出现。加速型硅肺病(罕见)和急性硅肺病可能在数年或数月的更剧烈接触后发生。石英也是导致肺癌的一个原因。
影响罹患硅肺病风险的因素包括:暴露时间的长短和强度、硅油的形态(接触透明形态的风险高于接触结合形态的风险)、表面特性(接触未涂层形态的风险高于接触涂层形态的风险),以及粉尘研磨后可吸入时的吸入速率(研磨后立即接触的风险高于延迟接触的风险)。目前,工业大气中游离二氧化硅的限值为100微克/立方米,该值是根据平均八小时暴露量和粉尘中二氧化硅的百分比计算得出的。
硅肺病的病理生理学
肺泡巨噬细胞吞噬吸入的游离二氧化硅颗粒,并进入淋巴系统和间质组织。巨噬细胞诱导释放细胞因子(肿瘤坏死因子TNF-α,IL-1)、生长因子(肿瘤生长因子FGF-β)和氧化剂,刺激实质炎症、胶原合成,并最终导致纤维化。
巨噬细胞死亡时,会将二氧化硅释放到小细支气管周围的间质组织中,从而形成特征性的硅结节。这些结节最初包含巨噬细胞、淋巴细胞、肥大细胞、成纤维细胞,这些细胞含有杂乱无章的胶原蛋白团块和散在的双凸颗粒,在偏光显微镜下观察效果最佳。随着这些结节逐渐成熟,其中心会变成致密的纤维组织球状,呈现出典型的洋葱皮状外观,并被一层炎症细胞包裹。
在低强度或短期暴露下,这些结节保持离散状态,不会引起肺功能改变(单纯性慢性硅肺病)。但在高强度或长期暴露下(复杂性慢性硅肺病),这些结节会融合,导致进行性纤维化,并在肺功能测试中显示肺容量减少(VLC、VC),或者它们融合,有时形成大的聚集性肿块(也称为进行性块状纤维化)。
急性硅肺病是由短期内大量接触二氧化硅粉尘引起的,其肺泡腔内充满PAS阳性蛋白质底物,类似于肺泡蛋白沉积症(硅蛋白沉积症)中的蛋白质底物。单核细胞浸润肺泡隔。短期职业暴露史对于区分硅蛋白沉积症和特发性病变至关重要。
硅肺病的症状
慢性硅肺病患者通常无症状,但许多患者最终会出现运动时呼吸困难,并进展为静息时呼吸困难。如果出现咳痰,可能是由于硅肺病、合并的慢性职业性支气管炎或吸烟所致。随着病情进展,呼吸音会逐渐减弱,晚期患者可能出现肺实变、肺动脉高压以及呼吸衰竭(伴或不伴有右心室衰竭)。
快速进展型硅肺病患者的症状与慢性硅肺病患者相同,但病程较短。相似的病理改变和影像学特征通常在数月或数年内出现。
急性硅肺病患者表现为迅速进展的呼吸困难、体重下降、乏力、双侧弥漫性哮鸣音。常在2年内发生呼吸衰竭。
复杂性硅肺病是一种严重的慢性或进行性疾病,其特征是大面积纤维化肿块,通常局限于肺上部。它会导致严重的慢性硅肺呼吸道症状。
所有硅肺病患者罹患肺结核或非肉芽肿性分枝杆菌病的风险均增加,这可能是由于巨噬细胞功能下降和潜伏感染激活风险增加所致。其他并发症包括自发性气胸、支气管结石和气管支气管阻塞。肺气肿常见于聚集性结节的邻近区域以及进行性大块纤维化区域。石英暴露和硅肺病是肺癌的危险因素。
硅肺病的诊断
硅肺病的诊断基于影像学资料和既往病史。当影像学资料不明确时,活检可起到确诊的作用。此外,还需要进行其他检查以鉴别硅肺病与其他疾病。
慢性硅肺病的诊断依据是胸部X线片或CT扫描(通常位于上肺野)上多发、圆形、1-3毫米的浸润灶或结节。CT扫描比普通X线片更敏感,尤其是在使用螺旋CT或高分辨率CT时。严重程度分级采用国际劳工组织制定的标准化量表,由训练有素的检查者评估胸部X线片上的浸润灶大小和形状、浸润灶浓度(数量)以及胸膜改变。目前尚无适用于CT的等效量表。肺门和纵隔淋巴结钙化很常见,有时呈蛋壳状。除非严重的实质性病变不邻近胸膜,否则胸膜增厚并不常见。少数情况下,少量实质性病变患者会出现钙化性胸膜沉积。肺大疱通常围绕聚集物形成。如果聚集物变大并导致体积减少,则可能发生气管偏位。真正的空洞可能提示结核病灶。许多疾病在X线片上的表现可能与慢性硅肺病相似,包括焊工铁质沉着症、含铁血黄素沉着症、结节病、慢性铍病、过敏性肺炎、煤工尘肺、粟粒性结核、真菌性肺部病变以及转移性肿瘤。肺门和纵隔淋巴结的蛋壳样钙化可能有助于硅肺病与其他肺部疾病的鉴别,但并非特征性表现,通常不会出现。
快速进展型硅肺病在 X 光片上看起来像慢性硅肺病,但发展更快。
急性硅肺病的诊断依据是症状快速进展,以及由于肺泡充满液体,胸片上可见肺基底区弥漫性肺泡浸润影。CT扫描可见毛玻璃密度区,由网状浸润影和局灶性实变及异质性影组成。慢性和进行性硅肺病中出现的多发性圆形阴影并非急性硅肺病的特征。
硅肺聚集物是在慢性硅肺病的背景下通过直径超过 10 毫米的融合暗化物来识别的。
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针对硅肺病的进一步研究
胸部CT扫描可用于鉴别石棉肺和硅肺,尽管这通常基于接触史和胸部X光检查。CT扫描更有助于发现从单纯性硅肺到硅肺融合型的转变。
结核菌素皮肤试验、痰液检查和细胞学检查、CT、PET和支气管镜检查有助于区分硅肺病与播散性结核病或恶性肿瘤。
肺功能检查 (PFT) 和气体交换(一氧化碳弥散能力 (DL)、动脉血气分析)并非诊断依据,但有助于监测病情进展。早期慢性硅肺病可能表现为肺容量减少,处于正常下限,但功能残气量和容量正常。硅肺聚集性肺病患者的 PFT 检查结果显示肺容量减少、DL 减少和气道阻塞。动脉血气分析结果显示低氧血症,通常无二氧化碳潴留。使用脉搏血氧仪或(最好使用)动脉导管进行运动性气体交换研究是肺功能恶化最敏感的指标之一。
部分患者偶尔可检测到抗核抗体和类风湿因子升高,这些指标提示但不能确诊潜在的结缔组织疾病。硅肺病患者还有进展为系统性硬化症(硬皮病)的风险,部分硅肺病患者会发展为类风湿关节炎,胸部X光或CT检查可发现3-5毫米的肺部类风湿结节。
硅肺病的治疗
全肺灌洗可能对某些急性硅肺病有效。全肺灌洗可以降低慢性硅肺病患者肺内的总矿物质负荷。据报道,部分病例在灌洗后硅肺病症状短期内有所改善,但尚未进行对照研究。一些研究者支持对急性和快速进展性硅肺病使用口服糖皮质激素。肺移植是最后的治疗手段。
阻塞性肺病患者可经验性地使用支气管扩张剂和吸入性糖皮质激素治疗。应监测并治疗患者低氧血症,以预防肺动脉高压。肺部康复可帮助患者耐受日常体力活动。患有硅肺病的工人应隔离,避免进一步接触。其他预防措施包括戒烟以及接种肺炎球菌疫苗和流感疫苗。
如何预防硅肺病?
最有效的预防措施是在职业层面而非临床层面采取的措施;这些措施包括防尘、隔离程序、通风和使用不含二氧化硅的研磨剂。呼吸面罩虽然有用,但不能提供足够的保护。建议使用问卷调查、肺量计和胸部 X 光检查对接触石英的工人进行监测。监测频率在一定程度上取决于预期的接触强度。医生应警惕接触石英的患者,尤其是矿工,患结核病和非结核分枝杆菌感染的风险很高。接触石英但没有患硅肺病的人患结核病的风险是一般人群的 3 倍。患有硅肺病的矿工患结核病和非结核分枝杆菌感染的风险是一般人群的 20 倍以上,并且更容易出现肺部和肺外表现。接触石英且结核菌素皮试阳性、痰培养阴性的患者应接受标准异烟肼化学预防治疗。治疗建议与其他结核病患者相同。硅肺结核患者的复发率更高,有时需要比通常建议更长的疗程。