10 dusts and pneumoconiosis 2017 2018

Sự phát triển của bệnh bụi phổi phụ thuộc vào: 1Số lượng bụi được giữ lại trong phổi và đường hô hấp 2Kích thước, hình dạng, và đặc điểm của các hạt 3Khả năng hòa tan và phản ứng hóa lý

BỤI VÀ BỆNH BỤI PHỔI

Dusts and Pneumoconiosis

Ts Bs Lê Thanh HảiPham Ngoc Thach University

NỘI DUNG BÀI HỌC

1 Particulate Master

2 Pneumoconiosis

3 Bệnh Silicosis và Asbestosis

Particulate Matter

Particulate Matter là gi?

• Particulate matter (PM) là các chất có nhiều trong

không khí, bao gồm bụi, khói, bồ hóng, trực tiếp phát

ra trong không khí hoặc do sự chuyển đổi các chất gây

ô nhiễm trong khí quyển

• Các hạt từ các nguồn tự nhiên (ví dụ phun trào núi lửa)

• Các hạt từ các nguồn hoạt động của con người như đốt nhiên liệu hóa thạch, đốt các chất thải, và các kim loại nấu chảy

Sources may emit PM directly into the environment or emit

precursors such as sulfur dioxide (SO 2 ), nitrogen dioxide (NO 2 ), and volatile organic compounds (VOCs), which are

transformed through atmospheric chemistry to form PM

Ammonia (NH3) Ammonia (NH3)

Sources of PM and PM Precursors

Mobile Sources

(vehicles) VOCs, NO2, PM

Sizes and Composition of

Particulate Matter

Particulate Matter:

Size Matters

adapted from U.S EPA

Types of Particulate Aerosols:

Dusts

Sol khí rắn được tạo ra bởi: mài, mài mòn, cắt rời một

vật liệu

Kích thước bụi liên quan đến năng lượng tạo ra

chúng: năng lượng cao tạo ra nhỏ hơn; năng lượng

thấp tạo các hạt tạo lớn hơn

Ví dụ: Bụi cưa, bụi than

Types of Particulate Aerosols:

Mists

 Sol khí lỏng được tạo ra bởi trạng thái ngưng tụ khí hoặc

do bốc hơi của chất lỏng

 Kích thước liên quan đến năng lượng tạo ra chúng

 Ví dụ: làm mát cho máy tiện kim loại; phun sơn.

Types of Particulate Aerosols:

Smoke

 Sol khí rắn phát sinh từ các quá trình đốt cháy không hoàn toàn của vật liệu carbon

 Kích thước liên quan đến hiệu suất cháy

- Hiệu quả cao = hạt nhỏ hơn

- Hiệu quả thấp = hạt lớn

 Ví dụ: khói gỗ, khí thải động cơ diesel

Types of Particulate Aerosols:

Types of Particulate Aerosols:

Types of Particulate Aerosols:

Quantification of Aerosols

Aerodynamic Equivalent

Diameter (AED)

"the diameter of a hypothetical sphere of density

1g / cm 3 having the same terminal settling

velocity in calm air as the particle in question, regardless of its geometric size, shape and true density.

Aerodynamic Equivalent

Diameter

• Đo hành vi của hạt trong không khí

• Chức năng của đường kính hạt, mật độ, hình dạng và đặc tính bề mặt của hạt

• Xác định vị trí lắng đọng trong phổi

• Hiệu quả đặc điểm mẫu không khí

• Tham chiếu sự rơi của giọt ngước với tốc độ lắng

đọng tương tự

Aerodynamic Equivalent

Diameter

Particle Size Distributions

Source: U.S Government

Histogram of a skewed partical size distribution

Particle Size Distributions

Source: U.S Government

Particle Size Distributions

Source: U.S Government

– Coal Dust—Coal workers pneumoconiosis

– Beryllium—Berylliosis and chronic beryllium disease

• Knowing how much and where a dust will deposit in the lungs

is important for risk determination

Aerosols and Disease

Disease potential is a function of:

– Chemical properties of particle

– Site of particle deposition in respiratory system

Regional Particle Deposition

Site of Particle Deposition

Inspirable/Inhalable Dust

Definition

28

Thoracic Dust Definition

Respirable Dust Definition

30

Old Particle-Size Conventions

• Non-respirable fraction (>10 µm AED)

– Can be breathed into nose or mouth,

penetrate head airways, and enter

lung airways

• Respirable fraction (<10 µm AED)

– Can penetrate beyond terminal

bronchioles to gas exchange region

New Particle-Size Conventions

• Inhalable fraction (<100 µm AED)

– Can be breathed into nose or mouth

• Thoracic fraction (<25 µm AED)

– Can penetrate head airways and

enter lung airways

• Respirable fraction (<10 µm AED)

– Can penetrate beyond terminal

bronchioles to gas exchange region

New Particle-Size Conventions

• Outdoor or Ambient Air Pollution

Mechanisms of Particle Deposition in the Lung

 Inertial impactions (quán tính) Function of particle

velocity and mass

 Interception (ngăn chặn) Function of particle

diameter

 Sedimentation (gravitational settling) (trọng lực) Function of particle

velocity (residence time) and mass

 Diffusion (khuết tán) Function of particle

diameter, concentration, velocity (time), and distance

34

Mechanisms of Particle Deposition in Lung

Animated version at http://www.mfg.mtu.edu/cyberman/environment/air/depos.htm

Inertial impaction:

Hạt di chuyển phải đổi hướng đột ngột khi đến những đoạn phân chía phế quản hay những chỗ bị gập góc phế quản Theo quán tính sẽ bị bám dính vào thành phế quản phía trước.

Mechanisms of Particle Deposition in Lung

Animated version at http://www.mfg.mtu.edu/cyberman/environment/air/depos.htm

Interception:

Một hạt chuyển động trong một dòng khí, nhưng vì kích thước của nó, nên khi gặp một chướng ngại vật cố định (ví dụ, bề mặt trong hệ thống

hô hấp) thì bị chặn lại.

Mechanisms of Particle Deposition in Lung

Animated version at http://www.mfg.mtu.edu/cyberman/environment/air/depos.htm

Sedimentation (gravitational settling):

Trong quá trình di chuyển các hạt di chuyển với vận tốc thấp sẽ bị kéo xuống và bám váo đường dẫn khí.

Mechanisms of Particle Deposition in Lung

Animated version at http://www.mfg.mtu.edu/cyberman/environment/air/depos.htm

Diffusion:

Các hạt chuyển động Brown một cách ngẫu nhiên, nếu hạt nào chuyển động gần sát với thành phế nang sẽ bị bám

vào (chỉ có ý nghĩa đối với các hạt rất nhỏ < 0,5 µm).

Hạt kích cỡ nhỏ

ngoài, < 10% lắng đọng ở phế nang

• Nose: blowing, wiping, sneezing

• Ciliated airways from trachea to terminal

bronchioles: mucociliary clearance

• Terminal bronchioles and alveoli: alveolar

clearance with pneumocytes, macrophages, via lymphatic vessels

Clearing of airways

Pneumoconiosis

• During rest: 0,5 ℓ x 20 min = 4800 ℓ / 8 h

• During heavy work: 2 ℓ x 40 min = 38400 ℓ / 8 h

(40 gr Normal dry lung wt)

If there are 0.5 fibers/cm 3 in the breathing zone, a worker

in heavy work will inhale

1920 000 fibers in 8 hours.

Fibers thinner than 10 µm can reach the terminal bronchioles and alveoli.

Pneumoconioses: Difinition

 Pneumoconioses are pulmonary diseases caused by

mineral dust inhalation in workplace

 The specific types of pneumoconioses are

named by the substance inhaled

(e.g., silicosis, asbestosis, anthracosis)

• Anorganic (mineral) dust/Pneumoconiosis

Fibrogenic - silica, asbestos, talc, silicates

Non-fibrogenic - Fe, barium, tin

• Immunologic/Pharmcologic

Allergic alveolitis (hypersensitivity pneumonitis)

Asthma - feathers, enzymes, cotton, platinum

• Irritant gases, vapours, smoke : high levels →

pulmonary oedema low levels → industrial bronchitis

• Respiratory carcinogens: asbestos,

bis-chloromethylether

Sự phát triển của bệnh bụi phổi phụ thuộc vào:

(1)Số lượng bụi được giữ lại trong phổi và đường hô hấp

(2)Kích thước, hình dạng, và đặc điểm của các hạt

(3)Khả năng hòa tan và phản ứng hóa lý

(4)Có tác dụng cộng từ các chất kích thích khác (ví

dụ, đồng thời hút thuốc lá)

(1) Số lượng bụi được giữ lại trong phổi được xác

định bởi:

• Nồng độ bụi trong không khí xung quanh

• Thời gian tiếp xúc

• Hiệu quả của các cơ chế đào thải

Pathogenesis

(2) kích thước, hình dạng, và độ độc của các hạt

Các hạt nguy hiểm nhất có đường kính từ 1-5

µm, vì có thể đến các phần nhỏ cuối đường hô hấp và lắng đọng trong lớp lót phế nang

 Các đại thực bào phế nang phổi là yếu tố chính

gây tổn thương xơ hóa phổi ban đầu và vĩnh viễn

 Các hạt phản ứng mạnh hơn kích hoạt đại thực

bào giải phóng một số chất trung gian gây phản ứng viêm và tăng sinh nguyên bào sợi và

collagen lắng tụ

(4) Các tác dụng bổ sung khác (ví dụ, hút thuốc lá đồng thời)

•Hút thuốc lá làm tăng hơn số lượng bụi khoáng hít vào và cũng làm tăng khả năng tổn thương

đường hô hấp

feathers, enzymes, cotton, platinum

Phản ứng sinh học phản ứng viêm

Các hạt bụi từ 1-5 µm sẽ thâm nhập sâu nhất vào phổi

silica

Biến chứng bệnh bụi phổi

Các biến chứng chính khi bệnh bụi phổi từ thể đơn giản, đến tiến triển thành PMF* và những biến

chứng khác có thể:

•Suy hô hấp tiến triển

•Ung thư phổi

•Bệnh lao

•Tâm phế mãn

*PMF= progressive massive fibrosis

X ray

 XQ là một trong những phương tiện chính

trong điều tra dịch tể bệnh bụi phổi

 Phương tiện duy nhất trong phát hiện sự tích tụ

bụi trong phổi như silica, than đá

 Giúp đánh giá số lượng bụi tồn tại trong phổi

 Ít hữu ích trong đánh giá suy giảm chức năng

hô hấp

Parenchymal abnormalities

Parenchymal abnormalities include both small opacities and large opacities:

•Small opacities are described by profusion,

affected zones of the lung, shape (rounded or

irregular) and size

•A large opacity is defined as an opacity having

the longest dimension exceeding 10 mm

• The profusion of small opacities refers to the

concentration of small opacities in affected zones of the lung The category of profusion is based on

comparisons with the standard radiographs

Source: Guidelines for use of ILO Classification, Revised Edition, 2011.

Small opacities -

profusion

Source: Guidelines for use of ILO

Classification, Revised Edition, 2011.

Affected zones

• The zones in which the opacities are seen are

recorded

• Each lung field is divided into three zones

(upper, middle, lower)

Shape and size

Two kinds of shape are recognized:

rounded and irregular

Small Opacities

Source: Guidelines for use of ILO Classification, Revised Edition, 2011.

Small Opacities

Source: Guidelines for use of ILO Classification, Revised Edition,

2011.

Small Opacities - zones

Large opacities

• A = greatest diameter >10 mm but < 50 mm or several opacities > 10 mm but sum of greatest diameters < 50 mm

• B = one or more opacities with sum of greatest diameter > 50 mm but < area of right upper zone

• C = combined area > right upper zone

Large Opacities

72

Source: Guidelines for use of ILO Classification, Revised Edition, 2011.

Large Opacities

73

Source: Parkes

1 < ¼ lateral projection of chest wall

2 > ¼ but < ½ lateral projection of chest wall

3 > ½ lateral projection of chest wall

Pleural Calcification (PC)

Diaphragms and chest walls recorded separately

Pulmonary Function Testing

• Đo thể tích và dung tích phổi

1) 4 chỉ số đo thể tích phổi (Lung volumes)

2) 4 chỉ số đo dung tích phổi (lung capacities)

• Thể tích (volume): là khoảng không gian mà vật

(chất rắn, lỏng hoặc khí) chiếm chỗ

• Dung tích (capacity): là sức chứa tối đa mà vật có

thể chứa đựng một khối chất khác như chất rắn, lỏng hoặc khí

Lung volumes

1 Thể tích khí lưu thông (Tidal Volume): thể tích khí

hít vào và thở ra trong khi thở bình thường

2 Thể tích dự trữ thở ra (Expiratory Reserve Volume):

thể tích khí thở ra thêm tối đa sau khi thở ra bình

thường

3 Thể tích dự trữ hít vào (Inspiratory Reserve

Volume): thể tích khí hít vào thêm tối đa sau khi hít

vào bình thường

4 Thể tích khí cặn (Residual Volume): thể tích khí

còn lại trong phổi sau khi thở ra hết sức

Lung capacity

1 Dung tích sống (Vital Capacity): thể tích khí lớn nhất

có thể huy động được sau khi hít vào tối đa và thở ra tối đa

2 Dung tích hít vào (Inspiratory Capacity): thể tích lớn

nhất khí hít vào được sau khi thở ra bình thường

3 Dung tích cặn chức năng (Functional Residual

Capacity): thể tích khí trong phổi vào cuối kỳ thở ra bình thường

4 Tổng dung tích phổi (Total Lung Capacity): thể tích

tối đa của phổi

Tổng dung tích phổi (Total Lung Capacity)

Các chỉ số chính

FVC Dung tích sống gắng sức - Forced vital

FEV1 Thể tích thở ra gắng sức trong giây đầu -

Forced Expiratory Volume during 1st second

> 80%

Các chỉ số chính

FEF25-75 Lưu lượng thở ra khoảng giữa của dung tích

sống gắng sức Forced expiratory flow during the middle half of FVC

> 60%

Arterial Blood Gas test (ABG)

PaO2  suyễn, bệnh bụi phổi giai đoạn nặng

PaO2 ít hữu ích trong việc đánh giá suy hô hấp do bệnh bụi phổi vì:

a)PaO2 bị ảnh hưởng: bệnh tim mạch, chứng béo phì, xơ gan và một số bệnh thần kinh,

b)Mối liên hệ giữa PaO2 và mức độ khó thở rất kém

 Sinh thiết qua nội soi phế quản giúp chẩn đoán

mô học của bệnh bụi phổi,

 Sinh thiết hở qua phẫu thuật lồng ngực khi cần

loại trừ hay xác định bệnh bụi phổi

 Rửa phế quản phế nang: lấy mẫu, dịch tiết phế

quản, vừa là biện pháp điều trị

Bệnh bụi phổi nghề nghiệp

Việt Nam

1 Bệnh bụi phổi-silic (Silicosis) (08-TTLB/1976)

2 Bệnh bụi phổi Atbet (Asbestosis), (08-TTLB/1976)

3 Bệnh bụi phổi bông (Byssinosis) (29/TT-LB/1991)

4 Bệnh VPQ mạn tính, (167/BYT-QĐ /1997)

5 Bệnh hen phế quản, (27/2006/QĐ-BYT)

6 Bệnh bụi phổi-talc (Talcosis) (44/2013/TT-BYT)

7 Bệnh bụi phổi-than (Coal worker’s Pneumoconiosis) (36/2014/TT-BYT)

SILICOSIS

Silica (Silicon Dioxide - SiO2)

• Crystalline silica occurs naturally in the earth’s crust

• Earth’s most abundant mineral

• Three most common forms:

– Cristobalite

– Tridymite

– Quartz – most abundant component of soil & rock

Silicosis – Foundry work

Silicosis ‐ Stone cutting

Silicosis ‐ Tunnel construction

Thảm họa nhiễm silicosis đơn lẻ tồi tệ nhất ở Hoa Kỳ Đường hầm Hawk's Nest, Cầu Gauley, W Va., 1930- 1931

Silica (Silicon Dioxide - SiO2)

• Occupational exposure associated with respiratory diseases

– Silicosis (chronic, accelerated, acute)

– Progressive pulmonary fibrosis

– Chronic obstructive pulmonary diseases

– Lung cancer

– Increased risk for TB

Silica (Silicon Dioxide - SiO2)

Occupational exposure associated with other diseases

• Systemic autoimmune diseases

– Rheumatoid arthritis, SLE, scleroderma, small vessel vasculitides

• Renal Disease

– Glomerulonephritis, nephrotic syndrome, end-stage renal disease

• Chronic (classic) silicosis

– 20+ years of exposure to low-medium dust levels

Pathogenesis

Silica particle

Alveolar macrophage

Cellular enzymes Cell death

Chronic inflammatory process

Chronic Classic Silicosis

69 year old male patient, with a history of working in cement and concrete during 25 years, with no medical history of chronic diseases Chest x-ray showed bilateral micronodular pattern, mostly located in upper lobes and posterior segments as a result of simple silicotic nodules.

Progressive massive fibrosis (PMF)

• Các nốt nhỏ kết hợp để tạo thành các đám mờ kích thước > 1cm, ở vùng trên và vùng giữa phổi

• Trung thất bị kéo lên trên do xơ hóa

Acute Silicosis

• Diffuse alveolar infiltrate

• Air bronchograms

• Ground glass appearance

• Hilar & mediastinal

Pulmonary Function Testing

Simple silicosis

• Normal lung function

PMF

• Severe restriction

• Mixed obstructive/restrictive defect

• Loss of pulmonary compliance

• Hypoxemia

Prevalence

• 5.3% in workers with x-ray evidence of silicosis

• 25% in workers with acute or accelerated silicosis

• As high as 75% among South African gold miners

Macroscopic:

•Hard gray-black nodules upper lobes and perihila

•Massive fibrosis - large firm masses, shrunken upper lobes, emphysematous lower lobes and

Microscopic:

Silicotic nodule

•Central zone: hialine connective tissue in

concentric layers - acellular, no capillaries,

varying silica content, occasional ischaemia

•Middle zone: cellular connective tissue

•Peripheral zone: halo of macrophages projectinginto parenchyma, high silica content

•Located around respiratory bronchioli, blood

vessels, pleural surfaces, interlobular septae