呼吸系统与职业病

Respiratory System and Occupational Diseases

孙文均

环境医学研究所

公共卫生学院生物电磁学重点实验室

sunwj@zju.edu.cn

一、概述

1、呼吸系统构成

2、呼吸系统特点

• 对外开放，血流丰富，不经代谢，全身性。

• 容易成为多种职业因素的靶器官。

• 发病特点：直接，迅速。

3、呼吸系统的防御机制

机械防御，免疫防御，细胞防御

二、病因

1、呼吸道毒性刺激物

• 刺激性气体

• 刺激性金属

2、生产性粉尘

3、职业性致敏物

三、发病机制

1、呼吸道刺激

职业因素－－肺－－刺激作用－－细胞炎性反应和组织破坏－－巨噬细

胞和多形核细胞侵入间质或肺泡腔，吞噬异物，产生反应：

• 氧化反应

产生超氧化物阴离子、羟自由基、单线态氧等自由基－－过氧化反应。

• 释放炎症介质

白三烯（LTs）、前列腺素（PGs）、血栓素（TXA）、血小板活化

因子（PAF)－－平滑肌收缩、血管通透性增加，渗出增加。

• 分泌蛋白酶

尤其是蛋白水解酶：胶原酶、组织蛋白酶、弹性蛋白酶、糖苷酶、磷

脂酶、过氧化氢酶等－－溶解细胞，破坏组织结构，渗出增加。

• 分泌细胞活性因子

IL-1、CSF、TNF、纤维母细胞生长因子（FBGF）

• 肉芽肿形成

巨噬细胞的另一种反应时形成肉芽肿。三种形式：异物型、成纤维细胞

型和过敏性肉芽肿（如慢性铍病和外源性应变性肺泡炎）。

2、呼吸系统的免疫损伤与防御

免疫毒作用（直接作用）

职业性有害因素－－呼吸系统－－

变态反应（抗原-抗体反应）

屏障结构

非特异性免疫反应 吞噬细胞、NK 细胞

抗菌物质：补体、溶菌酶等

表现

抗体介导的免疫

特异性免疫反应

细胞介导的免疫

3、肺组织修复与纤维化

职业有害因素－－－肺组织损伤－－－启动修复机制：巨噬

细胞、多形核细胞、中性粒细胞、上皮细胞、成纤维细胞等－－

－分泌、释放多种细胞因子及炎性因子－－－各种炎性细胞及成

纤维细胞聚集－－－释放炎性介质，蛋白酶－－－机制破坏，胶

原及弹性蛋白裸露－－－成纤维细胞聚集，纤维粘连蛋白（FN）

分泌增加－－－肺组织纤维化。

5

四、病理改变

1、急性损伤

以炎症性病理表现为主。

2、慢性损害

以增生性病理表现为主。

3、变应性损害

• 变应性肺泡炎

主要由有机粉尘：枯草、甘蔗的霉菌，动物羽毛、粪便等引起。

• 过敏性气道炎症

以职业性哮喘为代表，支气管管腔内嗜酸性粒细胞增加。

• 金属性肉芽肿（如慢性铍病）

肺泡壁出现大量的组织细胞，淋巴细胞及浆细胞的弥漫性浸

润，巨噬细胞内常有包涵体形成。

五、临床表现、诊断、治疗及预防

生产性粉尘与尘肺

Dust and Pneumoconiosis

一、生产性粉尘（industrial dust）

定义：生产过程中形成的，能长时间漂浮在空气中的固体微粒。

来源与分类

• 来 源

几乎各个行业均可产生，如矿山开采，交通，冶金行业，机械

制造业，陶瓷，纺织业，农业，食品加工，化工，包装等。

• 分 类

无机粉尘（inorganic dust）：金属、非金属、人工无机性粉尘。

有机粉尘（organic dust）：动物性、植物性、合成材料粉尘。

混合性粉尘（mixed dust）：

（一）概述

（二）粉尘理化特性与卫生学意义

化学成分、浓度和接触时间

直接决定其对人体危害性质与严重程度。根据化学成分的不同，粉

尘对人体可有致纤维化、刺激、中毒、致敏等作用。二氧化硅致纤

维化。

分散度（distribution of particulate size）

用粉尘颗粒大小的组成描述某一生产过程中物质被粉碎的程度，以

粒径大小的数量或质量组成百分比来表示。

分散度越高，粉尘越细，沉降越慢，悬浮时间越长，表面积越大，

危害越大。

空气动力学直径（aerodynamic equivalent diameter，AED）

可吸入性粉尘 （inhalable dust）< 15μm；

呼吸性粉尘 （respirable dust）< 5μm 10

不同直径的粉尘粒子在呼吸道中的阻留

呼吸性粉尘

<15μm－可吸入性粉尘

>15μm－非吸入性粉尘

上呼吸道

支气管

细支气管

肺泡

10～15 μm

5～10 μm

< 5μm

气管

PM 2.5

NASA (2010)

PM， particulate matter

PM2.5千倍放大图

硬度

呼吸道粘膜的机械损伤

溶解度

毒性粉尘，溶解度越高毒性越大；

无毒粉尘反之；溶解度低，作用持久。

荷电性

影响其沉降

爆炸性

可氧化的粉尘，如煤、面粉、糖、亚麻、硫磺、铝等，在适

宜浓度下遇到明火、电火花或放电，可发生爆炸（闪爆）。

Dust sampler

1

2

3

4

weight difference of filter

Dust concentration=

flow ｘsample duration (mg/m3)

(L/min)

mass concentration: g/m3 , mg/m3

粉尘检测

（三）生产性粉尘在体内的转归

粉尘在呼吸道的沉积

粉尘进入呼吸道后，主要通过撞击、截留、重力沉积、

静电沉积和布朗运动而发生沉降。

机体对粉尘的防御和清除

• 鼻腔、喉、气管、支气管的阻留作用；

• 呼吸道上皮黏膜纤毛系统的排出作用；

• 肺泡巨噬细胞的吞噬作用；

可排出进入呼吸道

的97%-99%的粉尘；

1%-3%粉尘沉积；

15

cilia mucus

blood

vessel

gas exchange

Particle

Airways

Alveoli

macrophage

Courtesy: Ken Donaldson

纤维长度大于肺泡巨噬细胞直径(10-15µm)

纤毛

对呼吸系统的影响

• 尘 肺

定义：在生产过程中长期吸入粉尘发生的以肺组织纤维化为主的疾病。

是职业性疾病中发病最多，危害最重的一类疾病，病例数超

过职业病的70%以上。

尘肺分类（根据临床特征，X线胸片，病理等资料）

矽肺：游离二氧化硅

硅酸盐肺：结合二氧化硅，如石棉、滑石、云母

碳尘肺：煤、石墨、碳黑、活性炭

混合性尘肺：游离二氧化硅和其他粉尘

金属尘肺：金属粉尘如铁、铝尘

（四）生产性粉尘对健康的影响

法定职业病中的尘肺名单：

1. 矽肺 2. 煤工尘肺 3. 石墨尘肺

4. 碳黑尘肺 5. 石棉肺 6. 滑石尘肺

7. 水泥尘肺 8. 云母尘肺 9. 陶工尘肺

10. 铝尘肺 11. 电焊工尘肺 12. 铸工尘肺

13. 根据《尘肺病诊断标准》和《尘肺病理诊断标准》

可以诊断的其他尘肺。

2002年公布实施的《职业病范围和职业病患者处理办法的规定》

• 其他呼吸系统疾患

1. 粉尘沉着症：

如锡、钡、铁、锑尘等，沉积于肺部，可引起一般性的异物反应，

继发轻度的肺间质非胶原型纤维增生。一般不损伤肺泡结构，肺功能

不受影响；脱离接尘作业，病变会减轻，X线阴影会消失。

2. 有机粉尘所致呼吸系统疾患

棉尘症（棉、亚麻等）、职业性变态反应性肺泡炎（真菌、血清）

有机粉尘毒性综合症（内毒素污染的粉尘）、非特异性慢性阻塞

性肺病（聚氯乙烯、人造纤维）

3. 粉尘性支气管炎、肺炎、哮喘性鼻炎、支气管哮喘等

2002年职业病名录：1.过敏性肺炎 2.棉尘病 3.哮喘

2013年新增加的职业病包括：金属及其化合物粉尘肺沉着病（锡、铁、锑、

钡及其化合物等）；刺激性化学物所致慢性阻塞性肺疾病；硬金属肺病。

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局部作用

呼吸道：鼻炎、咽炎、气管炎等；粘膜充血、水肿、糜烂等；

皮肤：阻塞性皮脂炎，粉刺，毛囊炎，光敏感性皮炎 (沥青)；

眼睛：角膜损伤，浑浊；

耳朵：阻塞耳道，影响听力。

中 毒

与生产性粉尘的化学性质相关。

肿 瘤

石棉、放射性物质、铬等。

（五）粉尘危害的控制

现状：在我国，尘肺仍然是主要的职业病（70%以上），尤其是矽肺和煤工尘

肺（90%以上）。自50年代以来，尘肺累积病例达676541例。

1995年，ILO和WHO职业卫生联合委员会---ILO/WHO全球消除矽肺的

国际计划：2005年前明显降低矽肺发病率，2015年消除矽肺。

法律措施

• 立法和执法

1956年，国务院，《关于防止厂、矿企业中的矽尘危害的决定》

1978年，《中华人民共和国尘肺防治条例》

2002年，颁布了《职业病防治法》，2012年修订颁布实施

• 职业接触限值

工作场所有害因素职业接触限值（GBZ2.1-2007）

总尘 呼尘(<5)

矽尘 10%-50%游离SiO2 1 0.7

50% -80%游离SiO2 0.7 0.3

> 80% 游离SiO2 0.5 0.2

煤尘 4 2.5

水泥尘 4 1.5

石棉尘 0.8 (mg/m3 )

技术措施

• 改革工艺过程，革新生产设备；

• 湿式作业；

• 密闭抽风作业；

卫生保健措施

• 接尘工人健康体检

1、就业前体检：不满18岁以及有下列疾病者不得从事接尘作业：

活动性肺结核；严重的慢性呼吸道疾病；严重影响肺功能的疾

病；严重的心血管疾病。

2、定期体检

3、离岗和转岗体检

• 个人防护和个人卫生

降尘措施八字方针：革、水、密、风、护、管、教、查

二、矽肺（Silicosis）

定义

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 肺组织纤维化为主的疾病。占尘肺的50%

病因

游离二氧化硅(SiO2)，常以石英代表之。

接尘作业

矿山、采掘业、冶金、机械制造、珠宝加工、耐火材料等

通常将接触含有10%以上游离二氧化硅的粉尘作业，称为

矽尘作业。

影响矽肺发生的因素

• 矽尘理化特性（游离SiO2含量、类型、浓度，分散度等）

致纤维能力鳞石英>方石英>石英>柯石英>超石英；

结晶型>隐晶型>无定型

• 肺内粉尘蓄积量

接触时间、防护

• 个体因素

年龄、营养、遗传、个体易感性、卫生习惯、呼吸系统疾患

• 分型

普通型（classic）：接尘15-20年后发病；

晚发型（delayed）：脱尘后发；

激进型 （accelerated ）：5-10年；

速发型（acute）：1-2年。 25

发病机制

石英致肺纤维化的假说：

机械刺激学说；

硅酸聚合学说；

表面活性学说；

免疫学说……

肺内粉尘颗粒（silica)

矽肺发生机制

激活淋巴细胞、巨噬细胞等

分泌细多种胞因子和生长因子

IFN-γ、IL-2、4、6、12、

TGF-β、粘附分子等

成纤维细胞

胶原蛋白纤维化、透明变性

I型上皮细胞肿胀、脱落

II型上皮细胞增生、修复

肺泡基底膜受损

免疫系统

抗原抗体复合物

网状纤维

病理改变

• 矽肺的基本病理改变是矽结节形成和弥漫性间质纤维化。

• 矽结节是矽肺特征性的病理改变。

• 病理形态可分结节型、弥漫间质纤维化型、矽性蛋白质

沉积和团块型。

1、结节型矽肺（吸入较高的游离SiO2）

外观：矽结节稍隆起于肺表面呈半球状，切面多见于胸膜

下或肺组织内，1-5mm。

镜检：典型的矽结节横截面似葱头状，外周是多层紧密排

列的呈同心圆状的胶原纤维，中心为一闭塞的小血管

或细支气管；或以胶原纤维为核心，周围是呈漩涡状

排列的尘细胞、尘粒及纤维性结缔组织。

An cellular, hyalinized center is

surrounded concentrically

arranged collagen fibers and a

peripheral rim of dust-containing

macrophages.

Courtesy of Dr. Vallyathan

2、弥漫性间质纤维化型矽肺（粉尘中游离SiO2含量较低）

特征：在肺泡、肺小叶间隔及小血管和呼吸性细支气管周，

纤维组织呈弥漫性增生，相互连接呈放射状、星状，

有时形成大块纤维化，期间夹杂尘颗粒和尘细胞。

3、矽性蛋白沉积 (短期，高浓度、分散度、游离SiO2，年轻人)

特征：肺泡腔内有大量蛋白分泌物，即矽性蛋白；随后伴

有纤维增生，形成小纤维灶和矽结节。

30

4、团块型矽肺

肉眼观：病灶为黑色或灰黑色，条索状，呈圆锥、梭

状或不规则形，界限清晰，质地坚硬；切面可见

原结节轮廓、条索状纤维束、薄壁空洞等。

镜检：可见结节型、弥漫性间质纤维化型病变、大量

胶原纤维增生及透明性变；还可见被压迫的神经、

血管及所造成的营养不良性坏死、薄壁空洞及钙

化灶等。

矽肺的病理改变--肉眼观察

肺表面黑色炭

末沉着，见多

个矽结节

矽结节呈青灰

色，有陶瓷样

光泽，部分结

节融合

胸膜下见多个矽结节

--矽结节的病理形态

典型的矽结节，中间淡红色为增生的胶原纤维

正常肺的呼吸部分：包括呼吸性细支气管、肺泡管、肺泡囊和肺泡。

典型葱皮样结节，中央无细胞成分，旁侧有一血管。石粉厂磨粉工14年。

--弥漫性纤维化病理形态

肺间质明显纤维化，血管周围组织增加，肺泡腔狭窄。石粉厂装料工12年。

肺间质和肺泡重度纤维化，胶原纤维大量形成，肺上皮细胞增生。矿山掘

进工6年。

--团块型病变

融合团块，组织结构为大量纵横交错的变形胶原纤维，淋巴细胞浸润，肺泡毁损。VG染色。石工21年。

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正常肺组织 弥漫性肺纤维化 矽肺结节

石英暴露 即使暴露停止，仍可继续发展

矽肺的病理变化

临床表现

• 症状和体征

早期可没有明显的自觉症状，X线形态表现先于症状；此后可出现胸闷、气短、

胸痛、咳嗽、咳痰等，无特异性，可逐渐加重，与X线胸片变性不一定平行；

• X线胸片表现

1、圆形小阴影 (p<1.5mm, 1.5mm<q<3mm, 3mm<r<10mm)

2、不规则小阴影 (s<1.5mm, 1.5mm<t<3mm, 3mm<u<10mm)

3、大阴影 (>10mm)

4、胸膜斑

5、肺气肿

6、肺门和肺纹理变化

• 肺功能改变

VC、TLC、MVV降低；肺气肿和慢性炎症时，FVC1减小。

并发症

• 肺结核、肺及支气管感染、自发性气胸、肺心病；

• 矽肺合并肺结核是患者死亡的最常见原因。

诊断

• 职业史；

• 现场劳动卫生学调查资料；

• 高质量的高仟伏X线后前位胸片；

• 临床表现及相关实验室检查；

• 排除其他肺部类似疾病。

• 《尘肺病理诊断标准》(GBZ25-2002)

诊断标准

按照《尘肺病诊断标准》（GBZ 70-2009），对X线胸

片表现进行分期诊断。

肺区划分方法

将肺尖至膈顶的垂直距离等分为三，用等分点的水平线

把每侧肺野各分为上、中、下三个肺区。

X射线胸片表现分期

尘肺诊断分为：壹期、贰期和叁期尘肺

•壹期尘肺

有总体密集度1级的小阴影，分布范围至少达到2个肺区

。

右肺 左肺

1/1 1/0

1/0 0/1

40

•贰期尘肺

有总体密集度2级的小阴影，分布范围超过4个肺区；

或有总体密集度3级的小阴影，分布范围达到4个肺区。

右肺 左肺

1/2 1/0

2/2 2/1

2/2 1/1

右肺 左肺

3/2 2/3

2/3 2/2

• 叁期尘肺

有下列三种表现之一者：

有大阴影出现，其长径不小于20mm，短径不小于

10mm；

有总体密集度3级的小阴影，分布范围超过4个肺区并

有小阴影聚集；

有总体密集度3级的小阴影，分布范围超过4个肺区并

有大阴影。

右肺 左肺

大阴影 大阴影

右肺 左肺

3/3 3/+ 小阴影聚集

3/+ 小阴影聚集

3/+ 小阴影聚集

3/3 3/2

右肺 左肺

2/2 2/1

2/2 3/+ 心缘蓬乱

3/+ 胸膜肥厚

3/+

• 观察对象

粉尘作业人员健康检查发现X射线胸片有不能确定的尘肺样影

像学改变，其性质和程度需要在一定期限内进行动态观察者；

观察对象应在X射线胸片有尘肺样小阴影改变的基础上，至少

有2个肺区小阴影的密集度达到0/1，或有1个肺区小阴影的密

集度达到1级；

观察对象可根据职业健康监护技术规范的有关规定，适当缩短

健康检查的周期；

观察期限最长可为5年，即观察5年仍不能诊断为尘肺病者，则

按一般接触粉尘作业工人进行健康监护。

治疗

• 目前尚无法根治，但百分之一百可防!

• 药物治疗

1、克矽平（聚2-乙烯吡啶氮氧化合物，简称P204）是高分子氮氧化合物，

在矽尘破坏巨噬细胞过程中起保护作用，具有阻止或延缓矽肺进展的作

用，对壹、贰期矽肺有一定疗效，叁期矽肺疗效则不明显。对改善患者

的一般情况及呼吸道症状较明显。

2、哌喹类（以磷酸哌喹和羟基磷酸哌喹为主）、汉防已甲素、铝制剂（柠

檬酸铝、山梨醇铝）等药物。经治疗后，矽肺患者主观症状有不同程度

改善，有的可延缓病情的进展。

• 大容量肺泡灌洗术是目前尘肺治疗的一种探索性方法；

• 保健康复治疗：及时脱离、定期复查、随访、营养、锻炼、生活习惯

• 对症治疗：镇咳、祛痰、解痉、平喘、氧疗等

• 并发症治疗

积极控制呼吸系统感染；慢性肺源性心脏病治疗；呼吸衰竭治疗等。 45

处 理

• 职业病致残程度鉴定

尘肺确诊患者应依据其X线诊断尘肺期别、肺功能损害程度、和呼吸

困难程度，按《劳动能力鉴定职工工伤与职业病致残等级》

（GB/T16180-2006）进行职业病致残程度鉴定。尘肺致残程度分6级：

一级：尘肺Ⅲ期伴肺功能重度损伤及／或重度低氧血症[PO2＜

5. 3 kPa (40 mmHg)]；

二级：尘肺Ⅲ期伴肺功能中度损伤及／或中度低氧血症；/尘肺II期伴肺

功能重度损伤及／或重度低氧血症[PO2＜5. 3 kPa (40 mmHg)]；/

尘肺Ⅲ期伴活动性肺结核;

三级：尘肺III期/尘肺II期伴肺功能中度损伤或中度低氧血症/尘肺II期合

并活动性肺结核 ；

四级：尘肺II期/尘肺I期伴肺功能中度损伤/尘肺Ⅰ期伴活动性肺结核;

六级：尘肺I期伴肺功能轻度损伤（或）轻度低氧血症 ；

七级：尘肺I期，肺功能正常。

• 患者安置原则

1、尘肺一经确诊，均应及时调离接尘作业；

2、伤残程度轻者（六、七级），可安排在非接尘作业从

事劳动强度不大的工作；

3、伤残程度轻者（四级），可安排在非接尘作业从事些

力所能及的工作，在医务人员指导下从事康复活动。

4、伤残程度轻者（二、三级），不担负任何工作，在医

务人员指导下从事康复活动。

58岁女性，8天前右前胸部出现持续性疼痛，强度1级，

X胸片未见异常，CT扫描发现一个小肺结节。肺功能测试正

常，结核菌素（PPD）检测阴性。首诊11天后，患者行CT引

导的右肺活检。病理结果示肺急性机化性肺炎或脓肿机化，

无肉芽肿或恶性肿瘤迹象。组织细菌和真菌特殊染色阴性，

活检组织培养发现有偶发分枝杆菌。五个月后复诊，CT示

右上肺叶小结节部分消退，残余结构扭曲。

本周的PBL案例是:“医生，我还能撑多久？”