讲稿课程名称：职业卫生与职业医学课程编号：Y100103授课学期：、2013年秋季学期授课班级：09级预防本科任课教师：沈福海教授河北联合大学公共卫生学院
讲 稿 课程名称： 职业卫生与职业医学 课程编号： Y100103 授课学期： 2013 年秋季学期 授课班级： 09 级预防本科 任课教师： 沈福海 教授 河北联合大学 公共卫生学院
第8周，第课程名称：《职业卫生与职业医学》12.13摘要第二章重职业性有害因素与健康授课题目（章、节）第二节生产性粉尘与尘肺（游离二氧化硅粉尘与矽肺）本讲目的要求及重点难点：【目的要求】通过本讲的学习，掌握矽肺的病理特征、矽肺小阴影和大阴影的判断方法、尘肺诊断标准；熟悉矽线表现及其与病理变化的关系。了解矽肺的发病机制及治疗措施。[重点】矽肺的X线表现、矽肺诊断标准、矽肺发病机制。【难点】矽肺小阴影形态及密集度的判定、矽肺发病机制。内容
课程名称 ：《职 业 卫 生与 职 业 医学 》 第 8 周 ，第 1 2 , 1 3 讲 次 摘 要 授课题目（章、节） 第二章 职业性有害因素与健康 第二节 生产性粉尘与尘肺（游离二氧化硅粉尘与矽肺） 本讲目的要求及重点难点： 【目的要求】通过本讲的学习，掌握矽肺的病理特征、矽肺小阴影和大阴影的判断方法、尘肺诊断标准；熟悉矽肺的 X 线表现及其与病理变化的关系。了解矽肺的发病机制及治疗措施。 【重 点】矽肺的 X 线表现、矽肺诊断标准、矽肺发病机制。 【难 点】矽肺小阴影形态及密集度的判定、矽肺发病机制。 内 容
【本讲课程的引入】复习粉尘与尘肺章节讲授的重点内容及基本概念，以4个案例引出矽尘及矽肺的概念，介绍该内容讲授的学时、教学目标以及提示重点难点。矽肺（silicosis)是由于在生产过程中长期吸入游离二氧化硅含量较高的粉尘而引起的以组织纤维化为主的疾病。它是一种发病率高、进展较快、严重危害工人健康的职业病。86年底累积矽肺19方多人，现患14方多人。2010年新发尘肺病病例中（23812例）矽肺9870例（41.45%）口发病工龄：10-15年口发病率：差异较大【本讲课程的内容】一、病因：游离二氧化硅在自然界游离二氧化硅分布很广，在16km以内的地壳内约占25%，在95%的矿石中均含有数量不等的游离二氧化硅。游离二氧化硅按晶体结构分为结晶型（crystalline）、隐晶型（Cryptocrystalline）和无定型(amorphous）三种。1结晶型（显晶质类）结晶型大多数呈硅氧四面体有的规律排列，硅氧四面体是致纤维化的必要条件。如石英、鳞石英，存在于石英石、花岗岩、矿石或夹杂于其他矿物内的硅石。纯结晶状态的硅石称为石英（quartz），石英有多种变体，致纤维化能力依次为鳞石英（2.24)>方石英（2.33)》石英（2.65)>柯石英（2.93)>超石英（4.35)。括号内为比重（g/cm）。从矿物学角度认为，致纤维化作用之所以不同，是由于它们的比重所决定的，其比重又决定于垛积结构，垛积结构越疏松，其比重越小，致纤维化能力越强。2微晶型（隐晶质类）微晶型是硅氧四面体无规律排列的集合体，它们也可以引起矽肺，但其致纤维化作用慢，程度轻。主要有碧玉、玛瑙、燧石和石英玻璃。3无定型（非晶质类）主要存在于硅藻土、硅胶和蛋白石、石英熔炼产生的二氧化硅蒸气和在空气中凝结的气溶胶中。这类致纤维化作用最弱。游离二氧化硅在不同温度和压力下，石英的晶体结构可以发生变化，无定型可以转变成结晶型：硅藻土1600-1700℃方石英制造矽砖时，石英经高温焙烧方石英和鳞石英硅酸盐为原料制造瓷器和粘土砖，焙烧后可含有石英、方石英和鳞石英。致纤维化作用：结晶型>隐晶型>无定型
【本讲课程的引入】复习粉尘与尘肺章节讲授的重点内容及基本概念，以 4 个案例引出矽尘及矽肺的概念，介 绍该内容讲授的学时、教学目标以及提示重点难点。 矽肺 (silicosis)是由于在生产过程中长期吸入游离二氧化硅含量较高的粉尘而引起的以组织纤维化为主 的疾病。 它是一种发病率高、进展较快、严重危害工人健康的职业病。86 年底累积矽肺 19 万多人，现患 14 万多人。 2010 年新发尘肺病病例中(23812 例） 矽肺 9870 例（41.45%） 发病工龄：10-15 年 发病率：差异较大 【本讲课程的内容】 一、病因：游离二氧化硅 在自然界游离二氧化硅分布很广，在 16km 以内的地壳内约占 25%，在 95%的矿石中均含有数量不等的游离二 氧化硅。游离二氧化硅按晶体结构分为结晶型 (crystalline)、隐晶型 (Cryptocrystalline)和无定型 (amorphous)三种。 1 结晶型(显晶质类) 结晶型大多数呈硅氧四面体有的规律排列，硅氧四面体是致纤维化的必要条件。如石英、鳞石英，存在于石 英石、花岗岩、矿石或夹杂于其他矿物内的硅石。 纯结晶状态的硅石称为石英（quartz）,石英有多种变体，致纤维化能力依次为鳞石英(2.24)>方石英(2.33)> 石英(2.65)>柯石英(2.93)>超石英(4.35)。括号内为比重（g/cm3）。从矿物学角度认为，致纤维化作用之所以不 同，是由于它们的比重所决定的，其比重又决定于垛积结构，垛积结构越疏松，其比重越小，致纤维化能力越强。 2 微晶型（隐晶质类） 微晶型是硅氧四面体无规律排列的集合体，它们也可以引起矽肺，但其致纤维化作用慢，程度轻。主要有碧 玉、玛瑙、燧石和石英玻璃。 3 无定型（非晶质类）主要存在于硅藻土、硅胶和蛋白石、石英熔炼产生的二氧化硅蒸气和在空气中凝结的 气溶胶中。这类致纤维化作用最弱。 游离二氧化硅在不同温度和压力下，石英的晶体结构可以发生变化，无定型可以转变成结晶型： 硅藻土 1600-1700℃ 方石英 制造矽砖时，石英经 高温焙烧 方石英和鳞石英 硅酸盐为原料制造瓷器和粘土砖，焙烧后可含有石英、方石英和鳞石英。 致纤维化作用：结晶型>隐晶型>无定型。 以 案 例 形 式 介 绍 矽 尘 危 害 的 严 重 程度。 板 书 结 晶 性 游 离 二 氧 化 硅 化 学 结 构 及 物 理 性 形 状。 插 入 三 种
二、影响矽肺发病的主要因素1粉尘中游离二氧化硅含量（concentrationoffreesilica）粉尘中游离二氧化硅含量越高，发病时间越短，病变越严重。有人用含游离二氧化硅50%和4.5%的粉尘分别进行实验，发生实验性矽肺病理改变前者需3个月，后者需12个月。石粉厂粉碎工接触的粉尘游离二氧化硅为98%左右，矽肺患病率65.9%发病工龄1.1-8.1年。煤矿掘进工接触的粉尘游离二氧化硅30%左右，矽肺发病率16%，发病工龄5-10年。99年报道，四川甘孜州《18岁患II期矽肺并发气胸1例》，患者1996年1月因咳嗽、气短住院，抗痨治疗无效，双肺上、中、下肺区有密集度3级、q类小阴影，有3年为个体户采矿职业史，诊断为Ⅱ期矽肺合并气胸，因气胸加重而死亡。作业环境粉尘浓度150-320mg/m3，二氧化硅含量35-72%。2进入肺内粉尘蓄积量肺内粉尘蓄积量主要取决于粉尘浓度、分散度、接尘时间和防护措施。空气中粉尘浓度越高，分散度越大，接尘工龄越长，再加上防护措施差，吸入并蓄积在肺内的粉尘量就越大，越易发生矽肺，病情越严重。3粉尘的联合作用在生产环境中很少有单纯石英粉尘存在，大部分情况下是多种粉尘同时存在。因此，必须考虑混合性粉尘的联合作用。1）致病作用加强：在石英粉尘中含有砷、氟、铬等元素及放射性物质加强矽尘毒作用。2）致病作用减弱：开采矿时，粉尘中除含有游离二氧化硅外，还有1%、氧化铝、铁、煤等。3）彼此无作用4个体因素个体健康状况对尘肺的发生也起一定作用。既往患有肺结核、尤其是接尘期间患有活动性肺结核、其他慢性呼吸系统疾病者易罹患矽肺。国外有报道李生兄弟同样接触粉尘，如其中一个患矽肺，另一个也易发生矽肺，提示矽肺的发生与某种遗传机制或个体易感性有关。肿瘤坏死因子（TNF）探讨肺纤维化转化生长因子β（TGF-β）相关因子基因白细胞介素-1（IL-1）多态性与尘肺基白细胞介素-6（IL-6）发病之间的关白细胞介素-4（IL-4）因系。从研究的因一V白细胞介素-8（IL-8）素中筛检出检调纤维粘连蛋白（FN）测粉尘暴露高人类白细胞抗原（HLA）危人群的生物血小板源因子（PDGF）学易感指标。酪氨酸激酶（RTK）5个体防护加强锻炼、合理膳食。佩戴合格的防尘口罩。国服防全口注意防尘
二、影响矽肺发病的主要因素 1 粉尘中游离二氧化硅含量（concentration of free silica） 粉尘中游离二氧化硅含量越高，发病时间越短，病变越严重。有人用含游离二氧化硅 50%和 4.5%的粉尘分 别进行实验，发生实验性矽肺病理改变前者需 3 个月，后者需 12 个月。石粉厂粉碎工接触的粉尘游离二氧化硅 为 98%左右，矽肺患病率 65.9%发病工龄 1.1-8.1 年。煤矿掘进工接触的粉尘游离二氧化硅 30%左右，矽肺发病 率 16%，发病工龄 5-10 年。 99 年报道，四川甘孜州《18 岁患Ⅱ期矽肺并发气胸 1 例》，患者 1996 年 1 月因咳嗽、气短住院，抗痨治疗 无效，双肺上、中、下肺区有密集度 3 级、q 类小阴影，有 3 年为个体户采矿职业史，诊断为Ⅱ期矽肺合并气 胸，因气胸加重而死亡。作业环境粉尘浓度 150-320mg/m3，二氧化硅含量 35-72%。 2 进入肺内粉尘蓄积量 肺内粉尘蓄积量主要取决于粉尘浓度、分散度、接尘时间和防护措施。空气中粉 尘浓度越高，分散度越大，接尘工龄越长，再加上防护措施差，吸入并蓄积在肺内的粉尘量就越大，越易发生 矽肺，病情越严重。 3 粉尘的联合作用 在生产环境中很少有单纯石英粉尘存在，大部分情况下是多种粉尘同时存在。因此， 必须考虑混合性粉尘的联合作用。 1）致病作用加强：在石英粉尘中含有砷、氟、铬等元素及放射性物质加强矽尘毒作用。2）致病作用减弱： 开采矿时，粉尘中除含有游离二氧化硅外，还有 l%、氧化铝、铁、煤等。3）彼此无作用 4 个体因素 个体健康状况对尘肺的发生也起一定作用。既往患有肺结核、尤其是接尘期间患有活动性肺结核、其他慢 性呼吸系统疾病者易罹患矽肺。国外有报道孪生兄弟同样接触粉尘，如其中一个患矽肺，另一个也易发生矽肺， 提示矽肺的发生与某种遗传机制或个体易感性有关。 5 个体防护 加强锻炼、合理膳食。佩戴合格的防尘口罩。 结 合 国 内 外 研 究 动 态 及 本 学 科 的 研 究 结 果 讲解， 讲 解 过 程 中 插 入 图 表。 肿瘤坏死因子（TNF） 转化生长因子β（TGF-β） 白细胞介素-1（IL-1） 白细胞介素-6（IL-6） 白细胞介素-4（IL-4） 白细胞介素-8（IL-8） 纤维粘连蛋白（FN） 人类白细胞抗原（HLA） 血小板源因子 （PDGF） 酪氨酸激酶（RTK） 基 因 调 控 探 讨肺 纤 维化 相 关因 子 基因 多 态性 与 尘肺 发 病之 间 的关 系。从研究的因 素 中筛 检 出检 测 粉尘 暴 露高 危 人群 的 生物 学易感指标。 ？
二、矽肺类型发病工龄：从接触粉尘开始，至发生I期尘肺时为止。接尘工龄：接触粉尘作业的时间。1速发型矽肺（acutesilicosis）矽肺发病一般比较缓慢，接触较低浓度游离二氧化硅粉尘多在15-20年后发病。但发病后，即使脱离粉尘作业，病变仍可继续发展。少数由于持续吸人高浓度、高游离二氧化硅含量的粉尘，经1-2年即发病者，称之为"速发型矽肺”（acutesilicosis)。2晚发型矽肺（delayedsilicosis)还有些接尘者，虽接触较高浓度矽尘，但在脱离粉尘作业时X线胸片未发现明显异常，或发现异常但尚不能诊断为矽肺，在脱离接尘作业若于年后被诊断为矽肺，称为”晚发型矽肺"(delayedsilicosis)。国外一般分三型1Classicsilicosis（典型）：接触一定浓度游离二氧化硅粉尘，一般在接尘开始后20年以上发病；2Acceleratedsilicosis（速发型）：接触较高浓度游离二氧化硅粉尘，开始接尘后5-10年发病：3Acutesilicosis急进型）：接触极高浓度游离二氧化硅粉尘，在很短时间，甚至在一年内就发病，病理改变以肺泡内矽性蛋白沉积为主，常导致死亡。三、发病机制1930年第一次国际矽肺会议明确矽肺病因后，各国对矽肺的发病机制进行了大量研究，但尚未完全清楚，在研究矽肺发病机制中要解决下面几个问题：1矽尘如何引起巨噬细胞死亡的？2新的巨噬细胞的来源？3巨噬细胞死亡与胶原纤维之间的关系？4如何形成透明样典型矽结节的？经过数十年的研究，提出近百种学说但都尚难以圆满解释发病过程。主要学说有：1机械刺激学说1866年Zenkers首先提出“矽肺纤维化的产生是由于石英粒子有针一样锐角和锋利的边缘，在它的不断刺激下，不断形成瘢痕，也就是纤维化。”后人进行大量研究，1932年Garden用物理性状与石英相似，但硬度比石英还大的金刚砂（SiC）粒子进行实验，没有引起纤维化，单纯用机械刺激学说不能完全解释矽肺的病理变化。但是至少在粉尘的刺激下，巨噬细胞增生活跃，吞噬肺内的粉尘粒子。肺泡I型上皮细胞在石英的作用下，变性肿胀，崩解脱落，当肺泡IⅡI型上皮细胞不能及时修补时，基底膜受损松解，暴露间质，激活成纤维细胞增生。2化学中毒学说（硅酸聚合说）Haldane（1914)heMellor(1918)先后都提出石英溶解后形成硅酸是病变形成的原因。石英溶解后表面释放的单体硅酸聚合成聚合硅酸胶体引起细胞损伤，引起纤维化。石英属于难溶性颗粒，表面虽然可以形成聚合硅酸，但未从体内分离出聚合硅酸。3毒作用说石英损害巨噬细胞膜，导致细胞膜上的Na+-K+ATP酶和Ca-ATP酶失活，线粒体和内质网rCa-ATP酶失活，钙离子由细胞器释放人胞浆，细胞外的钙离子大量进入胞内，形成”钙超载”，导致细胞死亡、破裂。4表面活性说
二、矽肺类型 发病工龄：从接触粉尘开始，至发生Ⅰ期尘肺时为止。 接尘工龄：接触粉尘作业的时间。 1 速发型矽肺 (acute silicosis) 矽肺发病一般比较缓慢，接触较低浓度游离二氧化硅粉尘多在 15-20 年 后发病。但发病后，即使脱离粉尘作业，病变仍可继续发展。少数由于持续吸人高浓度、高游离二氧化硅含量 的粉尘，经 1-2 年即发病者，称之为"速发型矽肺"(acute silicosis)。 2 晚发型矽肺 (delayed silicosis)还有些接尘者，虽接触较高浓度矽尘，但在脱离粉尘作业时 X 线胸片 未发现明显异常，或发现异常但尚不能诊断为矽肺，在脱离接尘作业若干年后被诊断为矽肺，称为"晚发型矽肺 "(delayed silicosis)。 国外一般分三型 1 Classic silicosis(典型):接触一定浓度游离二氧化硅粉尘，一般在接尘开始后 20 年以上发病; 2 Accelerated silicosis (速发型):接触较高浓度游离二氧化硅粉尘，开始接尘后 5-10 年发病; 3Acute silicosis(急进型 ):接触极高浓度游离二氧化硅粉尘，在很短时间，甚至在一年内就发病，病理改变以 肺泡内矽性蛋白沉积为主，常导致死亡。 三、发病机制 1930 年第一次国际矽肺会议明确矽肺病因后，各国对矽肺的发病机制进行了大量研究，但尚未完全清楚， 在研究矽肺发病机制中要解决下面几个问题： 1 矽尘如何引起巨噬细胞死亡的？ 2 新的巨噬细胞的来源？ 3 巨噬细胞死亡与胶原纤维之间的关系？ 4 如何形成透明样典型矽结节的？ 经过数十年的研究，提出近百种学说但都尚难以圆满解释发病过程。主要学说有： 1 机械刺激学说 1866 年 Zenkers 首先提出“矽肺纤维化的产生是由于石英粒子有针一样锐角和锋利的边缘，在它的不断刺 激下，不断形成瘢痕，也就是纤维化。”后人进行大量研究，1932 年 Garden 用物理性状与石英相似，但硬度比 石英还大的金刚砂（SiC）粒子进行实验，没有引起纤维化，单纯用机械刺激学说不能完全解释矽肺的病理变化。 但是至少在粉尘的刺激下，巨噬细胞增生活跃，吞噬肺内的粉尘粒子。 肺泡 I 型上皮细胞在石英的作用下，变性肿胀，崩解脱落，当肺泡Ⅱ型上皮细胞不能及时修补时，基底膜 受损松解，暴露间质，激活成纤维细胞增生。 2 化学中毒学说（硅酸聚合说） Haldane(1914)he Mellor(1918)先后都提出石英溶解后形成硅酸是病变形成的原因。石英溶解后表面释放 的单体硅酸聚合成聚合硅酸胶体引起细胞损伤，引起纤维化。石英属于难溶性颗粒，表面虽然可以形成聚合硅 酸，但未从体内分离出聚合硅酸。 3 毒作用说 石英损害巨噬细胞膜，导致细胞膜上的 Na+-K+ATP 酶和 Ca2+ -ATP 酶失活，线粒体和内质网 rCa2+ -ATP 酶失活， 钙离子由细胞器释放人胞浆，细胞外的钙离子大量进入胞内，形成"钙超载"，导致细胞死亡、破裂。 4 表面活性说