兔煤工尘肺模型HRCT表现与病理学对照研究

顾志娟 张永林

[摘要] 目的 复制兔煤尘肺模型、各期肺部HRCT表现、病理结果，分析其关系。 方法 40只兔随机分为5组，每组内任选5只为实验对象，煤尘悬液灌注，另3只方法同生理盐水对照。2周、1、2、3、5个月各组兔行CT扫描，各期兴趣区病理切片制作，观察改变。 结果 模型肺各期HRCT表现与病理结果一致，观察发现早期兔肺出现磨玻璃及实变影，病理证实主要是水肿、组织浸润引起的小叶间隔增厚和肺泡腔内渗出；中晚期间质纤维化并见微结节、支气管扩张，病理证实为增生纤维组织及煤结节；对照组无上述改变。 结论 兔煤尘肺模型成功，各期病理进程HRCT上可观察到。

[关键词] 动物模型；煤工尘肺；ＨＲＣＴ；病理

[中图分类号] R816.4[文献标识码] B[文章编号] 1673-9701（2012）12-0091-03

煤尘肺是我国工业化发展进程中发病率较高[1-2]的职业病，发病机制至今尚未完全阐明,这对尘肺患者的治疗造成困难。本实验旨在通过复制无创性兔煤尘肺模型，记录不同时期兔肺的HRCT表现与病理结果，行对照，系统地观察此病在兔肺的演变过程，分析煤尘肺在兔肺的影像学特征及其病理基础，现报道如下。

1 实验材料

1.1 试验器材

新生儿喉镜，片长70～90 cm；导管直径0.3 cm，长14 cm[3，4]；导丝，10 cm。

1.2 药物配置

3％戊巴比妥钠[5]配制：精密称取3．00 g戊巴比妥钠，溶于100 mL蒸馏水得3％戊巴比妥钠溶液，用量1 mL/kg。术中根据需要可适当加（０．２～０．５） ｍＬ/ｋｇ的剂量；青霉素针剂160万U/支，每只20万U/d。

1.3 动物选择

雄性白兔40只，体重2～3 kg，山西医科大学实验动物中心提供，造模前观察2周。

1.4 悬液制备

将煤尘样品（东山煤矿提供，小于5 μm的粉尘颗粒占95%以上，游离SiO2含量<8%）烘干，生理盐水配成100 mg/mＬ 的煤尘悬液，高压灭菌，用前充分震荡30 min以上。

2 方法

2.1 实验分组

白兔40只随机分为五组，内分煤尘组和对照组，各期煤尘组5只，对照组3只，煤尘组兔气管内注入100 mg/mＬ（灌注量2 mＬ/kg）煤尘悬液，间隔１周，再次注入同剂量悬液；对照组注入同等剂量生理盐水。

2.2 模型制备

将饲养观察2周的兔麻醉后固定于手术台上，插入新生儿喉镜，尽量向上提拉颈项,使镜片上压暴露声门，看清声带后,将穿入导丝的塑料气管导管经口从声门处插入,导管进入气管后动物出现轻度呛咳，拔出导丝，观察气流，以确定导管在气管内，并在导管末端迅速接上定量浓度（100 mg/mＬ）粉尘的注射器,粉尘注入后,迅速拔出导管和喉镜, 轻揉双肺片刻,使粉尘自然进入左、右支气管。为预防感染,造模前、后3d，每只兔注射青霉素20万U。

2.3 扫描方案

16排螺旋CT（美国GE light speed）行胸部扫描，螺距1.37:1，层厚2 mm，骨算法重建[6]，所有图像均在GE工作站ADW（advantage workstation）4.1上进行后处理。各期分别按上述扫描方案行CT检查，分析记录影像学表现和感兴趣区。

2.4 标本制作

各期兔行CT扫描后，按照尘肺病理诊断标准GBZ25- 2002[7]的要求，于处死后24 h内行离体标本制作并将标本固定5 d后切开检查。

2.5 病理检查与分析

参照影像学结果，感兴趣区各期、各组兔右肺尖、心、膈叶及肺门水平各取一块组织（中间叶较小，略去不计）[8]，分组标记。脱水、石蜡包埋后，4 μm的厚度连续切片，兴趣区分别行HE、MASSON染色，肺组织实质、间质病理学结果分析记录。

2.6 统计学处理

数据的统计在SPSS 13.0软件上分析，秩和检验用于分析各造模时间段影像学（表1）和病理表现（表2）的差异，分别得出H = 10.508，P = 0.033，H = 13.640，P = 0.009，各时间段差异有统计学意义；Spearman秩相关用于分析各时间段HRCT表现与病理进程，得出所有观察时间段HRCT表现与病理表现均有相关性，HRCT表现与病理进程呈正相关存在。

2 结果

以每个肺叶的兴趣区为基本单位，依据Szapiel[12]方法确定病理进程的分级：Ⅰ级：无明显肺泡炎症或间质纤维化；Ⅱ级：肺泡炎症+间质纤维化面积小于20％；Ⅲ级：肺泡炎症+间质纤维化面积20％～50％；Ⅳ级：肺泡炎症+间质纤维化面积＞50％，肺泡结构紊乱。

2.1 正常组

HRCT：兔肺纹理清晰，可见到支气管或血管形成的纹理影，走行自然（封三图1Ｃ图所示）。呼吸伪影存在，双下肺纹理稍乱，但本身光滑，无增粗，肺实质内密度均匀。病理表现：正常肺组织及肺泡结构，支气管上皮完好，黏膜光滑，各层结构清晰（封三图1Ａ图所示）。

2.2 尘肺组

HRCT：2周、1个月见特征性纤维索条影，粗细不一，长度1～4 cm ，不规则状，以双上肺为著，并可见到毛玻璃样密度（封三图1Ｄ图横箭头所示）；２～３个月条片状的纤维条索影增多，较以前变细，局部毛玻璃样密度减低，纤维化病变收缩（封三图1D图竖箭头所示），牵拉周围结构，周围血管及支气管变形（封三图1Ｅ图横箭头所示），部分见支气管扩张，并可见肺气肿征象；3~5个月:有反复出现的毛玻璃影，纤维化条索边界更锐利，收缩牵拉周围结构，周围组织结构变形，支气管血管束增粗（封三图１Ｆ图竖箭头示），肺内结构紊乱，出现蜂窝征象（封三图1F图横箭头示），部分模型组增生的线样影和间质结节散布于肺野内，部分结节有融合趋势，肺受累范围扩大至包括肺尖在内的整个肺野。病理表现：模型早期（2周后）即出现较重的肺泡炎，染色见肺泡上皮增生,毛细血管扩张、肺泡壁轻度增厚,偶见少量原纤维,中性粒细胞浸润。肺泡腔内可见浆液性渗出物及数量相对较多的中性粒细胞，并随染尘时间的延长，至2个月后肺泡炎程度略有减轻，并存在于整个观察期；2～3个月即可见到轻度的肺间质纤维化（封三图1B图横箭头示），以周边肺野为主，随染尘时间的延长逐渐加重，染色见肺泡间隔明显增厚,胶原纤维增多,透明变性,部分可见黏液样变性,渗出物机化，3个月后可见较重的肺间质纤维化改变，并可见局限性肺气肿，煤斑（封三图1B图竖箭头示）、结节大部分集中在肺小血管、小气管周围淋巴组织内，上述病变呈不均匀分布。

3 讨论

Weibel把正常的肺间质分为3部分：①轴心间质：围绕肺动脉及支气管分支，从肺门到小叶内支气管、肺泡管及肺泡囊。②外围间质：分布在肺表面并深入肺内构成小叶间隔。③间隔间质：位于肺泡间隔。

炎症、纤维组织增生均可引起肺间质增厚，根据本实验HRCT征象与病理对照，其病理基础主要表现在：小叶间隔增厚是外围间质病变所致，即间质的增厚和淋巴管的扩张；肺泡壁间质病变及肺泡炎形成磨玻璃密度影像，是病变活动期的一个征象；支气管血管束异常是轴心间质病变引起的，支气管血管束毛糙、有结节病灶；而肺间质的各个部分广泛增生可产生蜂窝及牵拉性支扩。小叶间隔增厚及磨玻璃样影像发生在煤尘肺的早期阶段，HRCT上能清楚地观察到，此征象是间质纤维化的早期表现，表明病变处于活动期，此阶段给予相应的干预治疗，有很好的效果，病变的最终阶段是蜂窝及牵拉性支扩，病程不可逆转。

本模型无论是病理学还是影像学均可见典型的变化，均观察到弥漫性肺泡炎[9-11]及肺间质纤维化[12]的病理变化及影像学表现，与国内外报道相一致，模型制作成功。本实验影像-病理对照研究表明，HRCT能较可靠地对疾病的病理学特点作出判断，但各组之间、同组之间的病理进程、HRCT表现的程度又有所差别，考虑个体差异存在，但最终病程趋于肺间质的纤维化，并见特征性煤斑。

尽管兔煤尘肺模型的建立时间周期与人类自然状态下煤尘肺形成周期有明显不同，但是，通过上述影像学表现及病理切片的显示,兔煤尘肺模型各时段的进展过程及病理改变在HRCT上可观察到、检测出。证明了本实验的可行性及可重复性，提供了一个反映人类慢性疾病的实用性模型。为系统研究煤工尘肺提供了一个实验基础。