1、生产性粉尘与尘肺,陈章健 北京大学医学部劳动卫生与环境卫生学系博士研究生2014.3.15,主要内容,中国生产性粉尘与尘肺的危害现状尘肺的致病机制尘肺的诊断标准尘肺的治疗尘肺的预防与控制,中国生产性粉尘与尘肺的危害现状,什么是尘肺？,尘肺尘 肺 病 ( pneumoconiosis ) 是由于在职业活动中长期吸入生产性粉尘而引起的以肺组织弥漫性纤维化为主的全身性疾病。其病理特点是肺部进行性、弥漫性纤维组织增生。国际劳工组织 (International Labour Organization - ILO)定义：尘肺是粉尘在肺内的蓄积和组织对粉尘存在的反应”（pneumoconiosis is
2、the accumulation of dust in the lung and the tissue reaction to its presence ）。包括巨噬细胞性肺泡炎、尘细胞性肉芽肿和粉尘性肺组织纤维化所致的肺泡功能结构单位的损伤.,尘肺分类,由于粉尘的性质、成分不同，对肺所造成的损害，引起纤维化程度也有所不同，从病因上分析，可将尘肺分为六类:矽肺(吸入含有游离二氧化硅粉尘);硅酸盐肺(结合型二氧化硅如石棉肺);炭尘肺(煤炭、石墨、碳黑等);金属尘肺;混合性尘肺(游离二氧化硅和 其他某些粉尘的混合性粉尘);有机尘肺,十二种法定尘肺,2002卫生部与劳动保障部联合发布的职业病目录(2
3、11法监发E2002108号)公布的职业病名单中，列出了十二种法定尘肺，即矽肺、煤工尘肺、电墨尘肺、炭黑尘肺、石棉肺、滑石尘肺、水泥尘肺、云母尘肺、陶工尘肺、铝尘肺、电焊工尘肺、铸工尘肺。 还包括：根据尘肺职业病诊断标准诊断的,尘肺特点,中国目前为止最严重的一类职业病，发病率和患病率最高；职业病中最受关注的一类；近几年尘肺发病进入新的高发期，潜伏期和发病年龄提前；除传统致病行业外，珠宝加工和蔺草编制榻榻米等也出现尘肺患者以及电焊工尘肺等；,尘肺特点,肺盥洗成为目前尘肺治疗中的重要手段；但这种方法效果仅仅是暂时的；尘肺是中国拥有法律和条例最多最早的一类疾病；中华人民共和国尘肺病防治条例于1987
4、年12月3日颁布，以及职业病防治法，2002年实施； 尘肺病新的诊断标准 2009年颁布；,尘肺病仍是我国最严重的职业病，占职业病报告总例数的87.42%；建国以来，累计报告尘肺病67 6541例，死亡14 9110例，现患52 7431例；多为煤工尘肺和矽肺，主要分布在煤炭行业，中、小型企业；尘肺病发病工龄有缩短的趋势；,生产性粉尘来源与分类,粉尘与生产性粉尘,粉尘：以气溶胶状态或以烟雾状态存在的能较长时间漂浮于空气中的固体微粒。人类的生产活动和生活活动及自然界的风化、腐蚀、气体流动均可产生粉尘。典型的环境颗粒物如沙尘暴； 生产性粉尘：在人类的生产活动中产生的能够较长时间漂浮于生产环境中的固
5、体微粒。,几个基本概念,雾 悬浮于空气中的液体微滴，如喷漆产生 的漆雾；烟 悬浮于空气中的直径小于0.1m的固体微 粒；粉尘 粒子直径在10 m以下的固体微粒则称为粉尘。气溶胶 粉尘、烟和雾的统称。,固体物质的破碎或机械加工 粉碎、钻孔、研磨、切割等可燃物质的不完全燃烧 燃煤产生的煤烟雾某些物质加热时蒸气的冷凝或氧化 金属冶炼、铸造、电焊 粉末状物质的加工处理 包装、搬运、混合、过筛,生产性粉尘的来源,产生粉尘的行业,矿山开采业：金属矿山和非金属矿山的开采；机械加工业：铸造业；冶炼业：炼铁、炼钢等矿石粉碎、烧结、选矿；筑路业：铁路、公路修建中的隧道开凿及铺路；水电业：水电行业中的隧道开凿及运输
6、；,无机性粉尘(inorganic dust)矿物性粉尘、金属性粉尘、人工无机性粉尘。有机性粉尘(organic dust)动物性粉尘、植物性、人工有机性粉尘混合性粉尘(mixed dust)系指上述各种粉尘混合存在，在生产环境中，最常见的是混合性粉尘。,生产性粉尘的分类,无机性粉尘,矽尘：一般指含游离Si02 10%以上的矿物粉尘； 硅酸盐尘：含有Al、Mg、Ca、Fe等金属元素的硅酸盐，如：石棉、水泥、滑石、云母、高岭土；含炭粉尘：煤尘、石墨、炭黑等；金属粉尘：金属冶炼、电焊、切削、抛光；人工无机粉尘:玻璃纤维、金刚砂、矿物棉;,尘肺的致病机制,生产性粉尘的理化性质及其卫生学意义,粉尘的化
7、学组成以及化学性质 粉尘的分散度 粉尘的溶解度 粉尘的比重、形状和硬度粉尘的浓度,理化特性,粉尘的化学组成以及化学性质,游离Si02含量的多少游离二氧化硅大于70，短期暴露后即可发病，病理以胶原性结节为主；游离二氧化硅小于 10，病变发展较慢，病理上以间质纤维化为主； 致纤维化能力依次为: 鳞石英 方石英 石英 柯石英 超石英可溶性金属可经血液循环进入机体，引起中毒如铅尘、铬酸盐粉尘等,矽尘,肺泡巨噬细胞聚集,尘细胞,黏液纤毛 排出,肺泡间隔巨噬细胞吞噬 游离状态,慢性增殖性淋巴管炎,尘粒和尘细胞逆肺门堆积,矽结节和肺弥漫性纤维化,矽结节形成,尘细胞成纤维细胞 炎性细胞 胶原纤维,胶原纤维变粗
8、、密 细胞成分减少,胶原纤维透明性变,典型矽结节,晚期 细胞成份少，纤维成份多,早期 细胞成份多，纤维成分少,矽结节横断面呈同心圆排列-圆葱头状,矽结节形成原理-,游离SiO2尘粒,巨噬细胞吞噬胞膜 生物膜脂质破裂 过氧化损伤,肺泡型上皮细胞肿胀、崩解脱落,细胞不能增生、修复,肺泡基地膜受损暴露间质,成纤维细胞增生,免疫系统,抗原抗体 复合物,网状纤维,胶原形成纤维化透明性变,间隔内成纤维细胞移出,矽结节形成肺组织纤维化,刺激,颗粒的形态和表面活性,圆形： 易沉降 不规则形： 不易沉降 新鲜粉碎的颗粒：表面活性高 形成自由基可能性大,纤维状粉尘与颗粒状粉尘,粉尘的分散度 Distributio
9、n of particulate size,指物质被粉碎的程度，用来表示粉尘粒子大小组成的百分构成，通常以粉尘粒径大小的数量或质量组成百分比来表示，前者称为粒子分散度，粒径较小的颗粒数越多，分散度越高； 后者为质量分散度，粒径较小颗粒占总质量百分比越大，质量分散度越高。分散度高的粉尘，沉降速度较慢，悬浮在空气中的时间较长，因此被吸入的机会就越多，它是粉尘监测的常用指标。,空气动力学直径,颗粒在空气中的沉降速度与一种密度为1的球形粒子的沉降速度一样时， 则球形粒子的直径即为该种粒子的空气动力学直径(AED)15m的粒子可进入呼吸道， 10-15 m上呼吸道,称为可吸入性粉尘5 m以下,可到达呼吸
10、道深部和肺泡区, 称为呼吸性粉尘0.5um以下的粉尘，因其重力小，不易沉降，随呼气排出，故阻留率下降；0.1um以下的粉尘因布朗运动，阻留率反而增高。,Size-selective deposited,Inhalable (15- m), hazardous when deposited anywhere in the head airway regionThoracic (-10 m), hazardous when deposited in the lung airways Respirable (5- m), hazardous when deposited in the gas exc
11、hange regions of the lungs,Regional Lung Deposition不同粒径肺内沉积规律,10-100nm,了解分散度的卫生学意义,了解粉尘的吸入机会：漂浮时间长, 吸入机会多。 了解粉尘的致病能力：表面积大,参与理化反应的机会就越多,对人体危害大。粉尘工程控制方面，通风除尘技术选择的依据,Particle Particles/ml Particle SurfaceDiameter (um) of air area (um2/ml of air) 2.0 2 30 0.5 153 120 0.02 2,390,000 3000,Large particle,S
12、mall particle,颗粒数与表面积 10 mg/m3 airborne particles,比表面积Surface area to volume ratio,Smaller particles are more reactivePlatinumSmaller molecules are more toxicCarbon Black,Nanotechnology Risks, Ethics, and Law, Hunt, Mehta ed. 2006,Equivalent dia. 2 xSettling velocity 3-4 x,Mechanical interlocking,Ca
13、pillary (surface tension),Van der Waals (cohesive force 1/d*2),Chemical bonds,Single particle,Equivalent diameters of 10-1000x are common,颗粒间相互作用与表面化学受颗粒大小及团聚的影响,粉尘的硬度,粒径较大，外形不规则坚硬的粒尘可能引起呼吸道黏膜机械损伤；进入肺泡的粉尘，受肺泡表面活性物质影响，机械损伤作用可能不太明显。,溶解度,有毒物质溶解度高,毒性强,如铅、砷等,可引起全身中毒；相对无毒的粉尘,溶解度高,作用会低,如面粉；石英粉尘，溶解度低, 在体内持续
14、作用,危害严重；,荷电性,粉碎、相互摩擦或吸附其他离子而荷电；受粒径大小、比重以及温度、湿度影响；荷电影响在空气中沉降以及在呼吸道阻留和被巨噬细胞吞噬速度；,粉尘爆炸性,可氧化的粉尘如煤，面粉等，遇到明火或电火花和放电时，可发生爆炸；防爆采样器的选择依据；,影响毒性的主要理化特性,Composition组成Structure结构Solubility可溶性Reactivity反应性Surface Chemistry表面化学Aggregation Potential团聚能力Fresh particle, free radicals,Surface Area表面积Shape形状Density密度Pa
15、rticle Size尺寸,Chemical Related,Physical Related,影响粉尘致病作用的机体因素,接触时间的长短，呼吸系统保护机制的正常或异常，遗传易感性，个体防护，生活习惯如吸烟,尘肺的发生由以下因素决定,工龄粉尘中游离二氧化硅的含量二氧化硅的类型生产场所粉尘浓度分散度防护措施以及个体条件等有关潜伏期：一般在接触矽尘5-10年才发病，有的可长达15-20年,尘肺病的诊断标准,诊断原则,确切可靠的生产性粉尘接触史基本条件X射线后前位胸片表现主要依据现场职业卫生学调查尘肺流行病学调查资料临床检查和实验室检查,生产性粉尘接触史,工作单位工种不同时段接触生产性粉尘的起止时间
16、接触粉尘的名称和性质,X射线胸片,对照尘肺诊断标准片作出X射线分期，分为三期：一期尘肺是指有总体密集度1级的小阴影，分布范围至少达到2个肺区。二期尘肺是指有总体密集度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。三期尘肺是指有下列情形之一者：有大阴影出现，其长径不小于20毫米，短径不小于10毫米；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。,现场职业卫生学调查,判断接触程度和累计接触量：接触粉尘的性质粉尘中游离二氧化硅的含量粉尘分散度粉尘浓度检测和监测作业场所防尘降尘设施个人防护
17、情况,尘肺流行病学调查资料,企业尘肺病发病情况企业尘肺病患病情况,临床检查和实验室检查,临床呼吸系统症状和体征某些实验室检查不具有特异性，只是为了排除其他X射线胸片表现与尘肺病相似的疾病，进行鉴别诊断,尘肺的症状和体征,尘肺病无特异的临床表现，其临床表现多与合并症有关。咳嗽早期尘肺病人咳嗽多不明显，但随着病程的迸展，病人多合并慢性支气管炎，晚期病人多合并肺部感染，均可使咳嗽明显加重。咳痰咳痰主要是呼吸系统对粉尘的不断清除所引起的。一般咳痰量不多，如合并肺内感染及慢性支气管炎，痰量则明显增多。胸痛尘肺病人常常感觉胸痛，胸痛和尘肺临床表现多无相关或平行关系。部位不一，且常有变化，多为局限性。一般为
18、隐痛，也可胀痛、针刺样痛等。,尘肺的症状和体征,呼吸困难随肺组织纤维化程度的加重，有效呼吸面积减少，呼吸困难也逐渐加重。咯血较为少见，可由于呼吸道长期慢性炎症引起粘膜血管损伤，痰申带少量血丝；也可能由于大块纤维化病灶的溶解破裂损及血管而使血量增多。其它除上述呼吸系统症状外，可有程度不同的全身症状，常见有消化功能减。,尘肺的并发症,1、呼吸系统感染 主要是肺内感染，这是尘肺病人常见的并发症。2、自发性气胸 较少见。3、肺结核 粉尘作业工人特别是矽尘作业工人，比一般人群易患肺结核。4、肺癌及胸膜间皮瘤 主要见于石棉作业工人及石棉肺患者。5、慢性肺源性心脏 病见于部分晚期病人.6、呼吸衰竭 上呼吸道
19、及肺部感染、气胸等诱因是导致发生失代偿性呼吸衰竭的主要原因.,尘肺的治疗,肺盥洗成为目前尘肺治疗中的重要手段；但这种方法效果仅仅是暂时的；尘肺病人应及时调离粉尘作业，并根据病情需要进行综合治疗，积极预防和治疗肺结核及其它并发症，以期减轻症状、延缓病情进展、提高病人寿命、提高病人生活质量。,尘肺的预防,粉尘危害的控制,Hazard（Toxicity）,= Risk,x exposure,决定危险性的主要因素,物质本身有危险 或毒性,有接触机会,发生危险,危险性评价：对不良结果发生的机率进行描述和定量 的系统过程。,粉尘的浓度和接触评价,浓度:单位体积气体中粉尘颗粒的质量或个数 (总粉尘浓度，呼吸
20、性粉尘浓度) 累积暴露量浓度暴露时间 个体接触量个体采样浓度暴露时间通常可以通过现场记录资料以及工人问卷得到以往暴露资料；还可以通过现场采样和个体采样得到目前接触浓度。,个体暴露监测,1.法律措施 立法和执法1956年，国务院颁布了关于防止厂、矿企业中的矽尘危害的决定，规定了矽尘最高容许浓度为2mg/m3。1958年工厂防止矽尘危害技术措施办法、矿山防止矽尘危害技术措施暂行办法；1987年中华人民共和国尘肺防治条例；修订的粉尘作业工人医疗预防措施实施办法；1995年中华人民共和国劳动法；2002年中华人民共和国职业病防治法等。,控制措施,2.卫生技术标准粉尘最高容许浓度 1979年起相继颁布了
21、生产性粉尘最高容许浓度， 2002年卫生部颁布了中华人民共和国国家职业卫生标准工作场所有害因素职业接触限值GBZ2-2002， 规定的粉尘标准有47项， 包括时间加权平均容许浓度， 短时间接触容许浓度；其中13项包括总尘和呼吸性粉尘浓度， 石棉又分总尘和纤维浓度。,控制措施,3. 技术措施改革工艺过程、革新生产设备湿式作业密闭抽风除尘,控制措施,4. 卫生保健措施接尘工人健康体健 包括就业前体检和定期检查以及脱尘检查;定期检查时间间隔根据接尘程度而定,包括职业史,自觉症状以及高千伏x线后前位胸片. 个人防护和个人卫生个人防护用品, 防尘安全帽,送风头盔等,以及防尘口罩.注意洗澡,杜绝将污染衣服
22、带回家,控制措施,防尘“八字经验”,革、水、密、风、护、管、教、查革：改革工艺过程，革新生产设备。 水：湿式作业。密、风：密闭吸风除尘。护：个人防护。管：加强管理，建立健全防尘机构，制定规章制度。教：宣传教育。查：就业前及定期体检。,ILO/WHO消除矽肺的全球计划,2015年全球消除矽肺的规划：这是WHO号召在全球消灭的人类第三种疾病，也是第一种职业病。包括：建立消除矽肺的国际性规划和行动计划； 提供在工程控制、安全生产、接触评价、矽肺早期诊断和医学监测方面专家的建议；开展流行病学评价；培训和健康教育；监督消除矽肺国际性规划的执行情况。,治理前后,Coal Workers Pneumocon
23、iosis: Number of Deaths,Crude and Age-adjusted Mortality Rates, United States ResidentsAge 15 and over, 1968-1999,Data source: NCHS,预测,在未来的几年内，尘肺将进入高发阶段，这批尘肺病人大都是因为90年代接触了高浓度粉尘，经过20年前后的潜伏期，而发病。尘肺的发生与制度相关，与经济发展相关；中国集中在中小企业，煤炭和冶金行业。,根据尘肺病的发病特点：预防,尘肺至今没有很好的根治办法；防尘口罩目前还有很多是不标准和合格的；工人工作时间太长；环境恶劣；农民工尘肺在诊断
24、方面，遇到劳动合同的纠纷和职业史的模糊；诊断技术本身是没有太多技术障碍的；制度管理是根本；政府要管；职业卫生预防是控制尘肺发生最有效的手段：现场粉尘浓度监测，评价，控制，预测等。粉尘的8字方针依然是最好的法宝；,WARNING!,Even when affected workers are removed from exposure, silicosis may continue to progress,尘肺病人及家庭因为健康问题而备受影响；治疗过程花费很多而不能根除；,因此，很值得政府，企业，监督和服务机构和社会广泛关注！,谢谢,研究热点： 大气颗粒物与纳米材料的毒性比较,10,20,30,
25、%,0, 2.5 m, 10 m,大气颗粒物的浓度，每增加 50-100 g/m3,死亡率,入院率,死亡率,入院率,（美国25座城市, 欧洲16座城市）,心血管和 肺部疾病,超细颗粒物浓度增加 发病率和死亡率，成倍增加 !,增加,The New England Journal of Medicine, 343, 1742, 2000The New England Journal of Medicine, 351, 1057, 2004,流行病学结果,大气颗粒物的健康危害,颗粒物吸入后在鼻咽、支气管和肺泡的沉积,1-100nm,纳米颗粒与微米颗粒在呼吸道中的沉积和清除,微米颗粒主要是通过弥散或携
26、带电荷时发生静电沉淀；模拟实验表明，人休息时用鼻呼吸，吸入的20nm颗粒约50沉积在肺泡；纳米颗粒与微米颗粒不同，一旦沉积可通过不同的运输途径，转运到肺外，进而到达其他的靶器官。转运机制可通过胞吞作用穿过肺泡上皮直接进入血液循环或通过淋巴系统分布到全身，或通过气道上皮内感觉神经末梢摄入沿轴突转运到神经和中枢神经系统；或经过嗅球进入神经系统；,纳米颗粒与微米颗粒在呼吸道中的沉积和清除,不同粒径的颗粒给大鼠染毒，24小时后进行肺灌洗， 0.5、3和5m颗粒物约80可回收，而15-20nm和80nm的纳米颗粒只有20被灌洗出。实际上约80的纳米颗粒仍滞留在灌洗过的肺内，这表明纳米颗粒可滞留在肺组织；大鼠气管滴注30nm的金颗粒30min后，在肺毛细血管血小板中可检出大量金颗粒。,暴露于纳米颗粒环境中可能造成胸腔积液、肺纤维化和肉芽肿-职业人群,从事印刷PS版喷涂作业女工，7人有2人死于肺病；,病人基本情况,病情简介,在7名女工职业中毒事件中，其支气管肺泡灌洗液、胸水和肺活检组织中均找到了直径为30nm的颗粒。在电镜下观察到，这些颗粒分布在肺上皮和间皮细胞的胞浆和核质中。,图.胸腔积液和肉芽肿,对照肺组织,电镜可以看到30nm左右的颗粒,肺盥洗液,图 肺组织及盥洗液电镜,
