楊金平 朱林平 張灶玲 陳瑞澤 湯永中 趙夏姿

矽肺是由于勞動者在生產(chǎn)過程中長期吸入含大量游離二氧化硅的粉塵微粒而導(dǎo)致的以肺組織彌漫性纖維化為主的全身性疾病。目前，臨床診斷矽肺主要依據(jù)職業(yè)史，并結(jié)合胸部X 線平片、胸部CT、肺組織病理檢查等方法觀察矽肺患者肺組織損傷情況［1］。近年來，超聲檢查在肺纖維化診斷中的應(yīng)用有了一定發(fā)展［2］，但其觀察矽肺肺組織損傷的報道較少。既往建立矽肺動物模型主要采用大鼠和大白兔染塵來觀察肺纖維化，特別是微小纖維化的改變［3］。大鼠體積較小，模型建立相對容易，且成本低，常用于矽肺動物研究［4］。本研究應(yīng)用超聲觀察矽肺大鼠肺部聲像圖特征，旨在為臨床診斷矽肺提供影像學(xué)依據(jù)。

材料與方法

一、實驗動物

SPF級SD大鼠17只，其中雌性7只，雄性10只，體質(zhì)量240～260 g，年齡8～10 周。實驗大鼠由長沙市天勤生物技術(shù)有限公司提供，生產(chǎn)許可證號：SCXK（湘）2019-0014，均飼養(yǎng)在符合GB14925—2010《實驗動物環(huán)境及設(shè)施》要求的SPF級屏障設(shè)施環(huán)境中，實驗動物使用許可證號：SYXK 桂2021-0004。本實驗經(jīng)我院動物實驗倫理委員會批準(zhǔn)。

二、主要儀器與試劑

1.儀器與試劑：使用GE 華彩SPT 彩色多普勒超聲診斷儀，探頭頻率8～18 MHz。耦合劑使用上海均康醫(yī)用設(shè)備有限公司生產(chǎn)的DS-Ⅰ醫(yī)用超聲耦合劑。

2.無菌矽塵混懸液制備：取5.007 g游離二氧化硅（美國Sigma公司），加入100 ml生理鹽水配制成50 mg/ml的矽塵混懸液，裝瓶密封，121℃高壓滅菌15 min，使用前加入4000 U/ml青鏈霉素。

三、實驗方法

1.染塵方法：采用乙醚（西隴化工股份有限公司）開放麻醉大鼠，將大鼠放入玻璃瓶內(nèi)，放入數(shù)個浸濕乙醚的棉球，數(shù)分鐘后待大鼠麻醉取出。在相對無菌條件下（喉鏡、注射器通過高壓滅菌后使用，操作在抽風(fēng)柜內(nèi)完成），捏住大鼠頭部皮膚使其處于垂直體位，采用非暴露染塵法向氣管內(nèi)注入1 ml無菌矽塵混懸液，隨即垂直旋轉(zhuǎn)大鼠身體，使氣管內(nèi)無菌矽塵混懸液充分進入兩側(cè)肺部。染塵后密切觀察24 h，待大鼠狀態(tài)平穩(wěn)后放入飼養(yǎng)籠內(nèi)飼養(yǎng)觀察。

2.超聲檢查：大鼠胸部備皮，固定于檢查臺上，將其一側(cè)前胸壁和背胸壁分為2 個區(qū)域，雙肺共4 個區(qū)域，超聲從頸側(cè)向尾側(cè)逐個肋間進行掃查。所有大鼠均于染塵前和染塵后1 個月采用上述方法進行肺部超聲檢查，儲存4 個區(qū)域的縱、橫切圖像，并記錄每個區(qū)域的胸膜線、B 線及肺周圍組織情況。B 線增多標(biāo)準(zhǔn)［5］：至少有一個切面B線≥3條。

3.病理檢查：染塵后1 個月，所有大鼠均于肺部超聲、高分辨率CT 檢查后即刻處死并解剖，根據(jù)肺部超聲檢查結(jié)果及感興趣區(qū)域留取肺組織，置于10%甲醛溶液中固定24 h，包埋、切片，光鏡下觀察大鼠肺組織病理表現(xiàn)。

四、統(tǒng)計學(xué)處理

應(yīng)用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件，計量資料以±s表示，采用t檢驗。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié) 果

一、超聲表現(xiàn)

1.染塵前大鼠肺部超聲表現(xiàn)為胸膜線連續(xù)性好、光滑、規(guī)則，無B 線增多，肺周圍組織未見異常改變。見圖1。

圖1 染塵前大鼠肺部超聲圖（黃色箭頭示連續(xù)性好、光滑的胸膜線；綠色箭頭示A線）

2.染塵后1個月，9只大鼠肺周圍組織見團狀低回聲；3只大鼠無B線增多，14只大鼠B線增多，其中B線3～6條2只，B 線＞6條12只；17只大鼠胸膜線厚度與染塵前比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義［（0.190±0.015）mm vs.（0.410±0.071）mm，P＜0.05］，14 只大鼠胸膜線模糊、不規(guī)則且連續(xù)性中斷。見圖2。

圖2 染塵后1個月大鼠肺部超聲圖

二、病理表現(xiàn)

染塵后1 個月，光鏡下所有大鼠肺組織正常結(jié)構(gòu)均被破壞，肺泡萎陷，肺泡間隔增厚，細胞性矽結(jié)節(jié)形成，纖維組織增生，膠原纖維沉積增多。見圖3。

圖3 染塵后1個月大鼠肺組織病理圖

討 論

矽肺是由于長期吸入游離二氧化硅并在肺內(nèi)沉積，從而引起以肺組織纖維化為主的肺部疾病，其主要病理特征為彌漫性肺間質(zhì)纖維化和矽結(jié)節(jié)的形成。目前，矽肺的確診主要根據(jù)職業(yè)史、影像學(xué)檢查、肺組織病理學(xué)檢查等綜合分析，依據(jù)《職業(yè)性塵肺病的診斷》和《職業(yè)性塵肺病的病理診斷》兩大標(biāo)準(zhǔn)［1］做出診斷。臨床診斷矽肺常規(guī)是根據(jù)職業(yè)史和胸部X 線平片檢查結(jié)果，但胸部X 線平片分辨率較低，矽肺肺纖維化的微小病變難以清晰顯示。此外，部分肺部病變受脊柱、肋骨、心臟、膈肌等器官或組織遮擋，臨床診斷時可能出現(xiàn)漏誤診［1］。高分辨率CT 可于快速掃描后應(yīng)用三維重建技術(shù)處理圖像，為準(zhǔn)確診斷矽肺提供參考［6］，但其依據(jù)人體解剖結(jié)構(gòu)而設(shè)計，空間分辨率較低，而大鼠體積較小，會導(dǎo)致矽肺大鼠肺部CT圖像失真、模糊，無法清晰顯示其肺部病變［7］。超聲具有操作簡便、無創(chuàng)、實時、可重復(fù)等優(yōu)點，能實時、動態(tài)評估肺部局部和整體情況，已廣泛應(yīng)用于臨床觀察、監(jiān)測、評估肺部病變［8］。本實驗通過建立大鼠矽肺模型，應(yīng)用超聲觀察矽肺大鼠肺部聲像圖特征，旨在為臨床診斷矽肺提供理論依據(jù)。

本課題組前期嘗試使用超聲、胸部X 線平片及高分辨率CT 分別對矽肺大鼠模型進行觀察，但因胸部X 線平片和高分辨率CT 均對大鼠肺部病變組織顯示不清，3 種檢查方法所得結(jié)果差異較大，故未將胸部X 線平片和高分辨率CT 檢查結(jié)果納入分析。鑒于此，本實驗根據(jù)肺組織的病理診斷結(jié)果對矽肺做出診斷，結(jié)果顯示，染塵后1 個月，光鏡下見17 只大鼠肺組織正常結(jié)構(gòu)均被破壞，肺泡萎陷，肺泡間隔增厚，細胞性矽結(jié)節(jié)形成，纖維組織增生，膠原纖維沉積增多。表明一次性注入1 ml 50 mg/ml的矽塵混懸液于大鼠肺內(nèi)可導(dǎo)致矽肺形成。本實驗是模擬環(huán)境、職業(yè)因素引起肺組織損傷，導(dǎo)致慢性彌漫性肺間質(zhì)纖維化，是肺組織異常修復(fù)的病理現(xiàn)象，可為矽肺的臨床研究提供影像學(xué)依據(jù)。

本實驗超聲檢查結(jié)果顯示，染塵后1 個月17 只大鼠中9 只肺周圍組織見團狀低回聲，考慮為矽塵微粒進入肺組織后，被巨噬細胞吞噬，導(dǎo)致巨噬細胞受損、崩解，釋放細胞因子，激活致炎性及致纖維化性因子，刺激成纖維細胞，使之大量增殖、聚集和膠原合成，引起細胞外基質(zhì)大量沉積，形成肺組織纖維化，牽拉支氣管和細支氣管，引起局部肺泡腔內(nèi)氣體消失所致。14 只大鼠B 線增多，分析原因可能為當(dāng)肺組織炎癥滲出和（或）肺組織纖維化累及胸膜時，會刺激胸膜產(chǎn)生纖維蛋白、白細胞、內(nèi)皮細胞等炎性滲出物，纖維蛋白可促進成纖維細胞增殖，引起纖維組織增生，大鼠胸膜表面穩(wěn)定的氣-軟組織、氣-水聲學(xué)界面發(fā)生改變，超聲波通過此界面發(fā)生多重反射，從而產(chǎn)生振鈴效應(yīng)［9］，當(dāng)肺組織纖維化時B 線數(shù)量增多［10］。本實驗還發(fā)現(xiàn)17 只大鼠染塵后1 個月胸膜線厚度較染塵前明顯增加（P＜0.05）。Manolescu 等［11］研究顯示，胸膜線厚度是超聲評估肺纖維化的一項重要參考指標(biāo)，胸膜線厚度的平均值與高分辨率CT纖維化評分呈正相關(guān)，其敏感性為0.958，特異性為0.994。本實驗中14 只大鼠胸膜線模糊、不規(guī)則且連續(xù)性中斷，分析原因可能為染塵后大鼠肺組織彌漫性纖維化且累及胸膜，破壞了胸膜表面穩(wěn)定的氣-軟組織、氣-水聲學(xué)界面，超聲波通過此界面時各部位的聲阻抗差不同，引起聲像圖表現(xiàn)不一致，故胸膜線表現(xiàn)為模糊、不規(guī)則、連續(xù)性中斷。Iago 等［12］研究認(rèn)為胸膜線不規(guī)則、連續(xù)性中斷可提示肺纖維化。Ferro 和Delle Sedie［13］研究發(fā)現(xiàn)，胸膜線異常改變與肺纖維化相關(guān)。因此，本實驗認(rèn)為應(yīng)用超聲觀察染塵后大鼠肺周圍組織異常改變、B 線增多、胸膜線異常改變，可作為是否成功建立矽肺大鼠模型的重要參考指標(biāo)。

本實驗的局限性：本實驗是以病理診斷結(jié)果作為矽肺診斷標(biāo)準(zhǔn)，超聲檢查結(jié)果未與相應(yīng)的胸部X 線平片、CT檢查結(jié)果對比分析，原因為大鼠體型較小，胸部X 線平片和CT 均對其肺部病變組織顯示不清，今后可選擇體型較大的動物如兔、狗等建立矽肺動物模型進一步研究，并將超聲檢查結(jié)果與胸部X 線平片、CT 對比分析。

綜上所述，本實驗成功建立矽肺大鼠模型，超聲可觀察大鼠染塵前后肺部聲像圖特征的變化，為臨床診斷矽肺提供影像學(xué)依據(jù)。