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肺尘埃沉着症(尘肺、矽肺、石棉肺)

肺尘埃沉着症(pneumoconiosis)简称尘肺,是因长期吸入有害粉尘并沉积于肺,引起以肺广泛纤维化为主要病变的肺疾病。本病伴有肺功能损害,为职业性肺疾病。根据沉积粉尘的化学性质,可将肺尘埃沉着症分为无机尘埃沉着症和有机尘埃沉着症。国内常见的是无机尘埃沉着症,主要有硅沉着症、石棉沉着症、煤沉着症等。有机尘埃沉着症多由真菌代谢产物或动物性蛋白质、细菌产物引起,如农民肺、棉尘肺、麦芽肺等。

(一)肺硅沉着症

肺硅沉着症(silicosis)简称硅肺(亦曾称矽肺),是因长期吸入含大量游离二氧化硅(SiO2)粉尘微粒而引起的以硅结节形成和肺广泛纤维化为病变特征的尘肺。游离的二氧化硅存在于绝大多数的岩石中,尤其是石英,二氧化硅含量高达97%~99%。长期从事开矿、采石、碎石作业,在玻璃厂、陶瓷厂、搪瓷厂工作的工人,可经常吸入二氧化硅粉尘,若防预措施不当,则有可能患肺硅沉着症。硅肺是尘肺中最常见、进展最快、危害最严重的一种。

病因及发病机制

硅肺的病因是吸入含游离二氧化硅的粉尘。硅肺的发病与石英的类型、粉尘中游离二氧化硅的含量、粉尘颗粒大小、接触时间、防护措施及呼吸道防御功能削弱等因素有关。硅尘颗粒愈小,在空气中的沉降速度愈慢,被吸入的机会也愈多。一般直径>5μm的硅尘被吸入后,通常可被呼吸道粘膜阻挡或通过粘液纤毛排送系统而咳出,不能进入肺内。<5μm的硅尘颗粒则可被吸入肺内并沉积于肺间质而致病。尤其是1~2μm的硅尘颗粒致病力最强。少量硅尘颗粒被吸入肺后,可由巨噬细胞吞噬并带走。若吸入的硅尘量超出肺的清除能力,或肺的清除能力减弱,特别是气道的清除能力降低均可导致硅尘在肺内的沉积。

二氧化硅粉尘引起硅结节形成和肺间质弥漫性纤维化的机制尚未阐明。多数学者认为,硅尘被巨噬细胞吞噬后,硅尘表面的SiO2与水作用形成硅酸,其羟基与细胞内次级溶酶体膜结构中的磷脂和蛋白质分子中的氢原子形成氢键,从而改变了溶酶体膜的稳定性和完整性,使膜的通透性增强,导致巨噬细胞溶酶体崩解,并释放出多种蛋白水解酶,使细胞崩解死亡,硅尘释放,又被其它巨噬细胞吞噬,如此反复。被激活的巨噬细胞可释放白细胞介素(IL)、肿瘤坏死因子(TNF)、纤维连接蛋白(FN)等,可引起肺组织的炎症,促进纤维母细胞增生和胶原形成,巨噬细胞增生聚集,最终导致肺纤维化。硅尘反复吸入、沉积,并被吞噬释放,使肺内病变不断进展加重,这也是患者脱离硅尘作业环境后肺部病变仍会继续发展的原因。

免疫因素在硅肺病变的发生上也具有作用,研究证实在硅结节玻璃样变的组织中,存在免疫球蛋白,患者血清中也可检出异常的抗体,进而推测SiO2与血清蛋白结合成为抗原,缓慢刺激了抗体的产生,但尚缺乏直接证据。

病理变化

肺硅沉着症

硅沉着症的基本病变是肺及肺门淋巴结内硅结节(silicotic nodule)形成和肺间质弥漫性纤维化。硅结节为境界清晰的圆形、椭圆形结节,直径2~5mm,灰白色,质坚实,触之有砂粒感。随着病变的不断进展,硅结节逐渐增大或相互融合成团块状,中心常因缺血缺氧而发生坏死液化,形成硅肺性空洞。镜下,硅结节的形成和发展过程大致可分为:①细胞性结节,为早期硅结节,由吞噬硅尘的巨噬细胞聚集在局部形成的;②纤维性结节,由纤维母细胞、纤维细胞和胶原纤维组成,纤维组织呈同心圆状排列;③玻璃样结节,纤维性结节从中心开始发生玻璃样变,最终形成典型的硅结节,由呈同心圆状或漩涡状排列的、已发生玻璃样变的胶原纤维构成)。结节中央往往可见内膜增厚的血管。

肺内尚有不同程度的间质弥漫性纤维化,在血管、支气管周围及肺泡间隔纤维组织增生,为致密的有玻璃样变的胶原纤维。此外,胸膜也因纤维组织弥漫增生而增厚,可达1~2cm。

硅肺分期及病变特征

根据肺内硅结节的数量、分布范围和直径大小及肺纤维化程度,将硅肺分为三期。

Ⅰ期硅肺:硅结节主要局限于肺门淋巴结。近肺门肺组织中可见少量硅结节。此期肺组织内硅结节体积小,1~3mm,数量少。X线检查肺门阴影增大,密度增高,肺野内硅结节阴影主要分布在两肺中、下叶近肺门处。胸膜可有硅结节形成,但增厚不明显。肺重量、体积、硬度无明显改变。

Ⅱ期硅肺:硅结节体积增大,数量增加,可散布于全肺,但仍以中、下肺叶近肺门处为密集,总的病变范围未超过全肺的1/3。X线显示肺野内有多量直径>1cm的阴影。胸膜增厚。肺的重量、体积、硬度均有所增加。

Ⅲ期硅肺:硅结节密集且融合成肿瘤样团块X线检查可见团块状硅结节阴影,直径可达2cm,团块状结节中央可有硅肺空洞形成。胸膜明显增厚。肺的重量、体积、硬度明显增加,浮沉实验全肺入水下沉。

并发症

1.肺结核病 硅肺病人易并发肺结核病,称硅肺结核病(silicotuberculosis)。硅肺结核病的发病率随病变的加重而增加,Ⅲ期硅肺的合并率达60%~70%。硅肺与肺结核的病变可分别存在,亦可混合存在。硅肺并发肺结核的原因,可能是由于肺间质弥漫性纤维化使肺内淋巴和血液循环障碍及巨噬细胞的吞噬功能下降,降低了肺组织对结核菌的抵抗力。硅肺结核病的病变较单纯肺结核病变更重,发展更快,更易形成空洞,且空洞数量多,直径大,极不规则。

2.肺源性心脏病 晚期硅肺并发肺源性心脏病者颇多,据统计约占60%~75%。硅结节内的小血管炎使血管腔狭窄甚至闭塞,肺间质弥漫性纤维化造成肺毛细血管床减少,加之肺组织缺氧引起的肺小动脉痉挛均可导致肺循环阻力增加,肺动脉高压,右心室肥厚。

3.肺感染 由于硅肺患者抵抗力较低,易继发细菌、病毒感染而诱发呼吸衰竭。

4.肺气肿和自发性气胸 晚期硅肺患者常发生不同程度的阻塞性肺气肿。在胸膜下形成肺大泡,并可因剧烈咳嗽等破裂引起自发性气胸。

(二)肺石棉沉着症

肺石棉沉着症也称石棉肺(asbesesis),是因长期吸入石棉粉尘而引起的以肺间质纤维化为主要病变的职业性尘肺。石棉是含有多种化学元素的硅酸盐复合物,具有高度的抗热性,被广泛用于隔热绝缘材料。石棉矿的开采及运输工人,石棉加工厂和石棉制品厂的工人长期在操作过程中吸入石棉粉尘而导致石棉肺。本病在不知不觉中发病,患者逐渐出现咳嗽、咳痰、气急胸闷等症状,晚期因并发肺源性心脏病而出现右心室肥大。

病因及发病机制

石棉肺是由于石棉纤维沉积于呼吸细支气管和肺泡壁所致。石棉纤维的致病力与其吸入的数量、纤维大小、形状及溶解度有关。石棉纤维有螺旋形和直形两种。螺旋形纤维吸入后常可被呼吸道粘膜排出,直形纤维硬而易碎,在呼吸道穿透力较强,因而致病性亦较强。早期吸入的石棉纤维多停留在呼吸细支气管,仅部分抵达肺泡,穿过肺泡壁进入肺间质被巨噬细胞吞噬,并释放致炎因子和致纤维化因子,引起肺间质炎症和广泛纤维化。石棉纤维可直接刺激纤维母细胞合成并分泌胶原,形成纤维化。此外,石棉对肺组织中的巨噬细胞、肺泡上皮细胞、间皮细胞均有毒性作用,导致肺、胸膜的纤维化

病理变化

石棉肺

石棉肺的病变特点是肺间质弥漫性纤维化石棉小体形成及脏层胸膜肥厚,壁层胸膜形成胸膜斑。肺部病变以双肺下叶为著。肉眼观,病变早期,由于细支气管周围、肺泡壁、小叶间隔内纤维组织增生,使双肺下叶呈明显的纤维网状结构。晚期,由于肺间质广泛纤维化,使肺体积缩小,质地变硬。常因伴明显的肺气肿和支气管扩张,肺组织呈蜂窝状改变。胸膜明显增厚并有纤维性粘连,甚至形成胸膜斑。胸膜斑是指发生于壁层胸膜上的局限性纤维瘢痕斑块,境界清楚,凸出于胸膜,质地坚硬,呈灰白色,半透明。常位于两侧中、下胸壁。镜下,早期病变是由于石棉纤维刺激引起的脱屑性间质性肺炎,肺泡腔内见大量脱落的Ⅱ型肺泡上皮细胞和巨噬细胞,肺间质内可见大量淋巴细胞、单核细胞浸润。小动脉受累呈现闭塞性动脉内膜炎。细支气管周围、肺泡间隔、小叶间隔内纤维组织增生,并发展成肺组织弥漫性纤维化。在增生的纤维组织中可见多数石棉小体,其表面有铁蛋白沉积的石棉纤维。小体大小不等,黄褐色,分节状,两端膨大,中央为棒状,呈哑铃形。其旁有时可见异物巨细胞,普鲁氏蓝染色时小体常呈阳性铁反应。检出石棉小体是病理诊断石棉肺的重要依据

并发症

1.恶性肿瘤 石棉肺易并发恶性胸膜间皮瘤和肺癌,并发胃癌、喉癌者亦有报道。石棉具有致癌性,据统计石棉肺并发肺癌者高达12%~17%,尤其是并发恶性胸膜间皮瘤者多见。

2.肺结核及肺心病 石棉肺晚期肺组织广泛纤维化使肺小动脉内膜增厚、闭塞,肺循环阻力增加,肺动脉高压,故易发生肺源性心脏病和呼吸衰竭。此外,石棉肺合并肺结核病者约10%,低于硅肺,且病情较硅肺轻。

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