矽肺是一種肺部纖維化疾病，由吸入、滯留和肺部對結晶二氧化矽的反應引起。 儘管知道這種疾病的病因——呼吸接觸含二氧化矽的粉塵——這種嚴重且可能致命的職業性肺病在全世界仍然普遍存在。 二氧化矽或二氧化矽是地殼的主要成分。 職業接觸可吸入大小的二氧化矽顆粒（空氣動力學直徑為 0.5 至 5μm）與採礦、採石、鑽孔、隧道和使用含石英材料的噴砂（噴砂）有關。 接觸二氧化矽還會對石匠、陶器、鑄造、研磨二氧化矽和耐火工人造成危害。 由於結晶二氧化矽的暴露範圍如此之廣，而且矽砂是許多製造過程中廉價且用途廣泛的成分，因此全世界數百萬工人都面臨感染這種疾病的風險。 該病的真實流行率尚不清楚。
定義
矽肺病是一種職業性肺病，可歸因於吸入結晶形式的二氧化矽，通常稱為二氧化矽，通常為石英，但也為二氧化矽的其他重要結晶形式，例如方英石和鱗石英。 這些形式也稱為“游離二氧化矽”，以區別於矽酸鹽。 砂岩、花崗岩和板岩等不同岩層中的二氧化矽含量從20%到接近100%不等。
從事高風險職業和行業的工人
儘管矽肺病是一種古老的疾病，但在發達國家和發展中國家仍有新病例報告。 在本世紀初，矽肺病是發病率和死亡率的主要原因。 當代工人在各種職業中仍然會接觸到矽塵——當新技術缺乏足夠的粉塵控制時，與非機械化工作環境相比，他們可能會接觸到更危險的粉塵水平和顆粒。 每當地殼受到干擾並且使用或加工含二氧化矽的岩石或沙子時，工人就有潛在的呼吸風險。 之前未被認為存在矽肺風險的行業和工作環境繼續報告矽肺病，反映出二氧化矽幾乎無處不在。 事實上，由於這種疾病的潛伏期和長期性，包括停止接觸後矽肺病的發展和進展，一些當前接觸的工人可能要到下個世紀才會表現出疾病。 在世界上許多國家，採礦、採石、隧道、噴砂和鑄造工作繼續存在二氧化矽暴露的主要風險，矽肺病的流行繼續發生，即使在發達國家也是如此。
矽肺病的形式——接觸史和臨床病理學描述
通常描述慢性、加速和急性形式的矽肺病。 該疾病的這些臨床和病理表現反映了不同的暴露強度、潛伏期和自然史。 慢性或經典型通常在暴露於含石英的可吸入粉塵中長達 XNUMX 年或數十年之後，這可能會發展為進行性大塊纖維化 (PMF)。 加速形式遵循更短和更重的暴露並且進展更快。 急性形式可能發生在短期、強烈暴露於高濃度二氧化矽含量高的可吸入粉塵中，持續時間可能以月而不是年為單位。
慢性（或典型）矽肺 可能沒有症狀或導致潛在的進行性勞力性呼吸困難或咳嗽（通常被錯誤地歸因於衰老過程）。 它表現為射線照相異常，具有主要在上葉的小（<10 毫米）圓形混濁。 自接觸開始後 15 年或更長時間的病史很常見。 慢性形式的病理標誌是矽肺結節。 病變的特徵是無細胞的中心區域由同心排列的、輪狀的透明膠原纖維組成，周圍環繞著具有網狀纖維的細胞結締組織。 慢性矽肺可能會發展為 PMF（有時稱為複雜性矽肺），即使在停止接觸含二氧化矽的粉塵後也是如此。
進行性大塊纖維化 更可能出現勞力性呼吸困難。 這種疾病的特徵是胸片上大於 1 cm 的結節性混濁，通常涉及一氧化碳擴散能力降低、靜息或運動時動脈氧分壓降低以及肺活量測定或肺容量測量明顯受限。 支氣管樹的扭曲也可能導致氣道阻塞和咳痰。 可能會發生與支氣管擴張症不同的複發性細菌感染。 大混濁的體重減輕和空洞形成應引起對結核病或其他分枝桿菌感染的關注。 氣胸可能是危及生命的並發症，因為纖維化的肺可能難以再擴張。 伴有肺心病的低氧性呼吸衰竭是常見的終末事件。
加速矽肺病 可能會在持續時間較短（5 至 10 年）的更強烈暴露後出現。 症狀、放射學檢查結果和生理測量結果與慢性病相似。 肺功能惡化更快，許多病情加速的工人可能發生分枝桿菌感染。 自身免疫性疾病，包括硬皮病或系統性硬化症，可見於矽肺病，通常是加速型。 當自身免疫性疾病與矽肺相關時，影像學異常和功能障礙的進展可能非常迅速。
急性矽肺病 可能會在幾個月到 2 年的大量二氧化矽暴露中發展。 劇烈的呼吸困難、虛弱和體重減輕通常是症狀。 瀰漫性肺泡充盈的影像學表現不同於更慢性形式的矽肺病。 已經描述了類似於肺泡蛋白沉積症的組織學表現，並且偶有肺外（腎和肝）異常的報導。 快速進展為嚴重低氧性通氣衰竭是通常的過程。
結核病可能會使所有形式的矽肺病複雜化，但患有急性和加速疾病的人可能處於最高風險中。 單獨接觸二氧化矽，即使沒有矽肺也可能易患這種感染。 結核分枝桿菌 是常見的微生物，但也可見非典型分枝桿菌。
即使沒有放射照相矽肺，接觸二氧化矽的工人也可能患有與職業粉塵接觸相關的其他疾病，例如慢性支氣管炎和相關的肺氣腫。 這些異常與許多職業性礦物粉塵接觸有關，包括含二氧化矽的粉塵。
發病機制及與結核病的關係
矽肺病的確切發病機制尚不確定，但大量證據表明肺泡巨噬細胞與沈積在肺部的二氧化矽顆粒之間存在相互作用。 二氧化矽顆粒的表面特性似乎促進了巨噬細胞的活化。 然後這些細胞釋放趨化因子和炎症介質，導致多形核白細胞、淋巴細胞和其他巨噬細胞產生進一步的細胞反應。 釋放促進透明化和膠原沉積的成纖維細胞刺激因子。 由此產生的病理性矽肺病灶是透明結節，中央無細胞區有游離二氧化矽，周圍環繞著膠原蛋白和成纖維細胞的漩渦，以及由巨噬細胞、成纖維細胞、漿細胞和額外的游離二氧化矽組成的活躍外圍區，如圖 1 所示。
圖 1. 典型的矽肺結節，顯微鏡切片。 由 V. Vallyathan 博士提供。
引起上述肺部反應的二氧化矽顆粒的精確特性尚不清楚，但表面特徵可能很重要。 生物反應的性質和程度通常與暴露強度有關； 然而，越來越多的證據表明，新破碎的二氧化矽可能比含二氧化矽的老化粉塵毒性更大，這種影響可能與新破碎二氧化矽的解理面上的活性基團有關。 這可能為觀察到噴砂工和鑿岩工的晚期疾病病例提供了致病解釋，在這些情況下，暴露於最近破裂的二氧化矽特別強烈。
最初的毒性損害可能伴隨最小的免疫反應而發生； 然而，對損傷的持續免疫反應在矽肺的某些慢性表現中可能很重要。 例如，在接觸二氧化矽的工人中，加速性矽肺和硬皮病以及其他膠原病可能會出現抗核抗體。 矽肺病工人對感染的易感性，例如肺結核和 諾卡氏小行星, 可能與二氧化矽對肺巨噬細胞的毒性作用有關。
近一個世紀以來，矽肺病和結核病之間的聯繫已經得到認可。 當社區結核病流行率很高時，矽肺工人的活動性結核病可能超過 20%。 同樣，患有急性矽肺病的人似乎處於相當高的風險中。
矽肺的臨床表現
主要症狀通常是呼吸困難，首先在活動或運動時出現，然後在休息時出現，因為肺部的肺儲備功能已喪失。 然而，在沒有其他呼吸系統疾病的情況下，可能沒有呼吸急促，並且可能是胸片異常的無症狀工人。 X 光片有時可能會顯示非常晚期的疾病，只有輕微的症狀。 呼吸困難的出現或進展可能預示著並發症的發生，包括肺結核、氣道阻塞或 PMF。 咳嗽通常繼發於職業粉塵接觸、煙草使用或兩者兼有引起的慢性支氣管炎。 咳嗽有時也可歸因於氣管或主支氣管上大量矽肺淋巴結的壓力。
其他胸部症狀不如呼吸困難和咳嗽常見。 咯血很少見，應引起對並發症的關注。 喘息和胸悶通常是相關的阻塞性氣道疾病或支氣管炎的一部分。 胸痛和杵狀指不是矽肺的特徵。 全身症狀，如發燒和體重減輕，表明並發感染或腫瘤性疾病。 晚期形式的矽肺與伴或不伴肺心病的進行性呼吸衰竭有關。 除非出現並發症，否則很少會注意到體徵。
射線照相模式和功能性肺異常
無並發症矽肺最早的影像學徵象通常是小的圓形不透明影。 這些可以通過國際勞工組織塵肺病放射照片國際分類按大小、形狀和大量類別進行描述。 在矽肺病中，“q”和“r”型混濁占主導地位。 還描述了其他圖案，包括線性或不規則陰影。 X 光片上看到的混濁代表病理性矽肺結節的總和。 它們通常主要出現在上部區域，隨後可能會發展到涉及其他區域。 有時在結節性實質陰影之前也會發現肺門淋巴結腫大。 蛋殼鈣化強烈提示矽肺，儘管這種特徵並不常見。 PMF 的特點是形成大的混濁。 這些大病灶可以使用 ILO 分類按大小描述為 A、B 或 C 類。大的混濁或 PMF 病灶往往收縮，通常收縮到上葉，在其邊緣和通常在肺底部留下代償性肺氣腫區域。 因此，先前明顯的小圓形混濁有時可能會消失或不那麼突出。 胸膜異常可能發生，但不是矽肺的常見影像學特徵。 大的混濁也可能引起對腫瘤的關注，並且在沒有舊膠片的情況下可能難以進行射線照相區分。 所有空洞化或快速變化的病變都應評估是否為活動性結核病。 急性矽肺可能表現為放射學肺泡充盈模式，並伴有快速發展的 PMF 或複雜的腫塊病變。 見圖 2 和 3。
圖 2. 胸片，露天煤礦司鑽的急性矽蛋白沉積症。 由 NL Lapp 博士和 DE Banks 博士友情提供。
肺功能測試，如肺量計和彌散量，有助於對疑似矽肺患者進行臨床評估。 肺活量測定法對於早期識別職業性粉塵暴露對健康的影響也可能有價值，因為它可以檢測出可能先於放射學變化的生理異常。 矽肺不存在通氣障礙的唯一特徵模式。 肺活量測定法可能正常，或者當異常時，描記圖可能顯示阻塞、限製或混合模式。 阻塞確實可能是更常見的發現。 這些變化往往在高級放射學類別中更為明顯。 然而，影像學異常與通氣障礙之間的相關性較差。 在急性和加速性矽肺病中，功能變化更明顯，進展更快。 在急性矽肺病中，放射學進展伴隨著通氣障礙和氣體交換異常的增加，這會導致呼吸衰竭並最終死於頑固性低氧血症。
並發症和特殊診斷問題
有了暴露史和特徵性 X 光片，矽肺病的診斷通常不難確定。 只有當放射學特徵異常或暴露史未被識別時，挑戰才會出現。 很少需要肺活檢來確定診斷。 然而，當存在並發症或鑑別診斷包括結核病、腫瘤或 PMF 時，組織樣本在某些臨床環境中是有幫助的。 活檢材料應送去培養，在研究環境中，粉塵分析可能是一種有用的附加措施。 當需要組織時，通常需要進行開放式肺活檢以獲得足夠的材料進行檢查。
對感染性並發症（尤其是肺結核）的警惕怎麼強調都不為過，咳嗽或咯血、發熱或體重減輕等症狀的變化應引發檢查以排除這種可治療的問題。
對二氧化矽暴露、矽肺和肺癌之間關係的極大關注和興趣繼續激發爭論和進一步研究。 1996 年 XNUMX 月，國際癌症研究機構 (IARC) 的一個委員會將結晶二氧化矽歸類為 I 類致癌物，並基於“有足夠的人類致癌性證據”得出這一結論。 在二氧化矽暴露的人群中肺癌發展的致病機制存在不確定性，矽肺病（或肺纖維化）與暴露工人的癌症之間的可能關係仍在繼續研究。 無論可能導致腫瘤事件的機制如何，二氧化矽暴露與矽肺之間的已知關聯決定了控制和減少有患這種疾病風險的工人的暴露。
預防矽肺
預防仍然是消除這種職業性肺病的基石。 使用改進的通風和局部排氣、工藝封閉、濕式技術、個人防護（包括正確選擇呼吸器）以及在可能的情況下使用比二氧化矽危險性更小的工業替代劑都可以減少接觸。 對工人和雇主進行有關接觸二氧化矽粉塵的危害和控制接觸的措施的教育也很重要。
如果在工人中發現矽肺病，建議停止持續接觸。 不幸的是，即使沒有進一步接觸二氧化矽，該疾病也可能進展。 此外，發現矽肺病病例，尤其是急性或加速型矽肺病，應促使進行工作場所評估，以保護其他也處於危險中的工人。
篩查和監測
接觸二氧化矽和其他礦物粉塵的工人應定期篩查不利健康影響，作為對粉塵接觸控制的補充，但不能替代。 這種篩查通常包括對呼吸道症狀、肺功能異常和腫瘤疾病的評估。 還應進行結核感染評估。 除了個體工人篩查外，還應收集工人群體的數據用於監測和預防活動。 這些類型的研究指南包含在建議讀物列表中。
矽肺的治療、並發症管理和控制
當預防不成功並發展為矽肺時，治療主要針對該疾病的並發症。 治療措施與氣道阻塞、感染、氣胸、低氧血症和呼吸衰竭並發其他肺部疾病時常用的治療措施相似。 從歷史上看，吸入霧化鋁作為矽肺病的特異性療法一直沒有成功。 聚乙烯吡啶-N-氧化物，一種保護實驗動物的聚合物，不能用於人類。 最近對粉防己鹼的實驗室研究表明 体内 用這種藥物治療的二氧化矽暴露動物的纖維化和膠原合成減少。 然而，目前缺乏強有力的人體療效證據，人們擔心這種藥物的潛在毒性，包括致突變性。 由於一些國家的疾病流行率很高，因此對藥物組合和其他干預措施的研究仍在繼續。 目前，還沒有出現成功的方法，迄今為止，對矽肺病特定療法的研究也沒有取得任何成果。
進一步暴露是不可取的，關於離開或改變當前工作的建議應提供有關過去和現在暴露情況的信息。
在矽肺的醫療管理中，對並發感染（尤其是肺結核）保持警惕至關重要。 不推薦對結核菌素陰性矽肺患者使用 BCG，但在結核病流行率低的國家建議對結核菌素陽性矽肺患者使用預防性異煙肼 (INH) 治療。 矽肺患者活動性結核感染的診斷可能很困難。 體重減輕、發熱、出汗和不適等臨床症狀應及時進行影像學評估和痰液抗酸桿菌菌株和培養。 應特別關注放射學變化，包括混合性病變或結節性病變的擴大或空化。 對矽肺結核患者咳出的痰進行的細菌學研究可能並不總是可靠的。 纖維支氣管鏡檢查用於培養和研究的額外標本通常有助於確定活動性疾病的診斷。 與非矽肺患者相比，對矽肺患者疑似活動性疾病使用多種藥物治療的懷疑程度較低，因為難以確定活動性感染的確切證據。 利福平治療似乎提高了矽肺並發肺結核的治療成功率，並且在最近的一些研究中，矽肺病例對短期治療的反應與匹配的原發性肺結核病例相當。
當可治療的並發症引起呼吸衰竭時，需要通氣支持。 自發性和呼吸機相關的氣胸通常通過插入胸管來治療。 可能發生支氣管胸膜瘺，應考慮外科會診和處理。
急性矽肺可能會迅速發展為呼吸衰竭。 當這種疾病類似於肺泡蛋白沉積症並且存在嚴重的低氧血症時，積極的治療包括在全身麻醉下對患者進行大量全肺灌洗，以試圖改善氣體交換並清除肺泡碎片。 儘管在概念上很吸引人，但全肺灌洗的功效尚未確定。 糖皮質激素療法也已用於急性矽肺病； 但是，它仍然具有未經證實的好處。
經歷過這種昂貴且高風險手術的中心可能會考慮一些患有終末期矽肺病的年輕患者進行肺移植或心肺移植。 可以向選定的患者提供此干預的早期轉診和評估。
對諸如移植等積極和高科技治療干預的討論極大地強調了矽肺病的嚴重性和潛在致命性，並強調了初級預防的關鍵作用。 矽肺病的控制最終取決於減少和控制工作場所粉塵暴露。 這是通過嚴格和認真地應用基本的職業衛生和工程原理，並承諾保護工人健康來實現的。