呼吸系統從鼻子和嘴巴外面的呼吸區通過頭部和胸部的導氣管延伸到肺泡，肺泡和周圍流動的毛細血管血液之間發生呼吸氣體交換。 它的主要功能是輸送氧氣（O₂) 到肺的氣體交換區域，在那裡它可以擴散到肺泡壁並通過肺泡壁，根據需要在廣泛的工作或活動水平上為流經肺泡毛細血管的血液充氧。 此外，該系統還必須： (1) 從肺泡毛細血管中清除等量進入肺部的二氧化碳； (2) 維持體溫和肺氣道內的水蒸氣飽和度（以維持表面液體和細胞的活力和功能能力）； (3) 保持無菌（以防止感染及其不良後果）； (4) 消除多餘的表面液體和碎片，例如吸入顆粒和衰老的吞噬細胞和上皮細胞。 它必須在整個生命週期內連續完成所有這些高要求任務，並且在性能和能源利用方面以高效率完成。 該系統可能會被高濃度的香煙煙霧和工業粉塵等嚴重侵害所濫用和淹沒，或者被低濃度的特定病原體攻擊或破壞其防禦機制，或導致它們發生故障。 它能夠像往常一樣勝任地克服或補償此類侮辱，這證明了其結構和功能的優雅結合。

傳質

國際放射防護委員會 (ICRP 1994) 的一個工作組簡明扼要地總結了人類呼吸道的複雜結構和眾多功能，如圖 1 所示。導氣管，也稱為呼吸死腔，佔據約0.2升。 它們調節吸入的空氣，並通過對流（大流量）將其分配到從末端細支氣管引出的大約 65,000 個呼吸腺泡。 隨著潮氣量的增加，對流主導呼吸性細支氣管深處的氣體交換。 在任何情況下，在呼吸腺泡內，從對流潮汐前沿到肺泡表面的距離足夠短，因此有效的 CO₂-O₂ 交換通過分子擴散發生。 相比之下，空氣中的顆粒物的擴散係數比氣體的擴散係數小幾個數量級，它們傾向於保持懸浮在潮汐空氣中，並且可以在不沉積的情況下呼出。

圖 1. 1994 年 ICRP 劑量學模型中使用的呼吸道和區域的形態學、細胞學、組織學、功能和結構。

吸入的顆粒中有很大一部分確實沉積在呼吸道內。 圖 2 總結了潮式呼吸吸氣相期間肺氣道中顆粒沉積的機制。空氣動力學直徑大於約 2 毫米的顆粒（具有相同終端沉降（斯托克斯）速度的單位密度球體的直徑）在較大的氣道中存在的相對較高的速度下，可能具有顯著的動量和沈積物。 大於約 1 毫米的顆粒可以通過沉澱沉積在流速非常低的較小傳導氣道中。 最後，直徑在 0.1 和 1 毫米之間的顆粒在單次潮氣呼吸中沉積的可能性非常低，可以保留在每個潮氣週期中與殘餘肺空氣交換的大約 15% 的吸入潮氣中。 這種體積交換的發生是由於肺部不同部分的氣流時間常數不同。 由於殘留空氣在肺中的停留時間要長得多，吸入潮汐空氣的這種截留體積內的 0.1 至 1 毫米顆粒的低固有顆粒位移足以導致它們在呼吸過程中通過沉降和/或擴散而沉積連續的呼吸。

圖 2. 肺氣道中顆粒沉積的機制

佔呼氣潮氣流量約 15% 的基本上無顆粒的殘留肺空氣往往像清潔空氣鞘一樣圍繞著向遠側移動的潮氣的軸芯，因此呼吸腺泡中的顆粒沉積集中在內部氣道分叉處等表面，而支間氣道壁幾乎沒有沉積。

沉積的顆粒數量及其沿呼吸道表面的分佈，連同沉積材料的毒性，是致病潛力的關鍵決定因素。 沉積的顆粒會損壞沉積部位或附近的上皮細胞和/或活動的吞噬細胞，或者會刺激對系統產生二次影響的液體和細胞衍生介質的分泌。 沉積為顆粒、顆粒上或顆粒內的可溶性物質可以擴散到表面液體和細胞中並通過表面液體和細胞擴散，並通過血液迅速輸送到全身。

散裝材料的水溶性不能很好地指導顆粒在呼吸道中的溶解度。 小到足以進入肺部的顆粒的非常大的表面積與體積比通常大大提高了溶解度。 此外，氣道內表面液體的離子和脂質含量複雜且高度可變，可導致溶解度增加或水性溶質快速沉澱。 此外，顆粒在氣道表面的清除途徑和停留時間在呼吸道的不同功能部位有很大差異。

修訂後的 ICRP 工作組的清除模型確定了呼吸道內的主要清除途徑，這些途徑對於確定各種放射性物質的滯留以及呼吸組織和其他器官在易位後接收的輻射劑量具有重要意義。 ICRP 沉積模型用於估計進入每個清除途徑的吸入物質的量。 這些離散路徑由圖 3 中所示的隔室模型表示。它們對應於圖 1 中所示的解剖隔室，並在表 1 中進行了總結，連同提供吸入顆粒劑量測定指導的其他小組的路徑一起進行了總結。

圖 3. 表示 1994 ICRP 模型中每個區域隨時間變化的粒子傳輸的隔間模型

表 1. 粒子沉積模型中定義的呼吸道區域

胸外氣道

如圖 1 所示，ICRP (1994) 將胸腔外氣道劃分為兩個不同的間隙和劑量測定區域：前鼻道 (ET₁) 和所有其他胸外氣道 (ET₂)——即後鼻道、鼻咽和口咽以及喉部。 沉積在前鼻道內壁皮膚表面的顆粒 (ET₁) 被假定只能通過外部手段（鼻涕、擦拭等）去除。 大部分物質沉積在鼻口咽或喉部（ET₂) 會在覆蓋這些氣道的液體層中快速清除。 新模型認識到超細顆粒在胸腔外氣道中的擴散沉積可能是大量的，而早期模型則沒有。

胸呼吸道

沉積在胸腔中的放射性物質通常分為氣管支氣管 (TB) 區域和肺泡間質 (AI) 區域，前者沉積的顆粒經受相對較快的粘膜纖毛清除，後者的顆粒清除速度慢得多。

出於劑量測定目的，ICRP（1994 年）將肺結核區域吸入物質的沉積分為氣管和支氣管 (BB)，以及更遠端的小氣道細支氣管 (bb)。 然而，這兩種類型的氣道中的纖毛能夠清除沉積顆粒的後續效率存在爭議。 為了確定支氣管和細支氣管上皮細胞的劑量不會被低估，工作組假設沉積在這些氣道中的顆粒數量中有一半受到相對“緩慢”的粘膜纖毛清除的影響。 顆粒被粘膜纖毛系統清除得相對較慢的可能性似乎取決於它的物理尺寸。

沉積在 AI 區域的材料被細分為三個隔間（AI₁，AI₂ 和AI₃)，每個都比 TB 沉積更慢地清除，子區域以不同的特徵速率清除。

圖 4. 1994 年 ICRP 模型中參考光之工作者（正常鼻子呼吸器）在每個呼吸道區域的沉積分數。

圖 4 描述了 ICRP (1994) 模型根據每個區域的沉積分數作為吸入顆粒大小的函數的預測。 它反映了 0.1 和 1 毫米之間的最小肺沉積，其中沉積主要由深肺中潮氣和殘餘肺空氣之間的交換決定。 沉積增加到 0.1 毫米以下，因為隨著粒徑的減小擴散變得更加有效。 隨著沉降和撞擊變得越來越有效，沉積會隨著大於 1 毫米的粒徑增加而增加。

職業健康和社區空氣污染專業人員和機構採用了不太複雜的尺寸選擇性沉積模型，這些模型已用於製定特定粒徑範圍內的吸入暴露限值。 區別在於：

1. 那些不會被吸入鼻子或嘴裡的顆粒，因此不會造成吸入危害
2. 可吸入的（也稱為 鼓舞人心的) 顆粒物 (IPM)——那些被吸入並沉積在呼吸道內任何地方的危險物質
3. 胸腔顆粒物 (TPM)——那些穿透喉部並且沉積在胸腔內任何地方時都是危險的
4. 可吸入顆粒物 (RPM) - 那些穿透末梢細支氣管並沉積在肺部氣體交換區域時具有危險性的顆粒。

在 1990 年代初期，IPM、TPM 和 RPM 的量化定義在國際上得到了統一。 表 1993 列舉了符合美國政府工業衛生學家會議 (ACGIH 1991)、國際標準化組織 (ISO 1991) 和歐洲標準化委員會 (CEN 2) 標準的空氣採樣器的尺寸選擇入口規格。它們與 ICRP (1994) 的沉積分數不同，特別是對於較大的顆粒，因為它們採取保守的立場，即應該為那些從事口腔吸入的人提供保護，從而繞過鼻道更有效的過濾效率。

表 2. ACGIH、ISO 和 CEN 以及 PM 的可吸入、胸腔和呼吸性粉塵標準₁₀ 美國環保局標準

美國環境保護署 (EPA 1987) 環境空氣顆粒濃度標準稱為 PM₁₀，即空氣動力學直徑小於 10 毫米的顆粒物。 它具有與 TPM 相似（功能等效）的採樣器入口標準，但如表 2 所示，數值規格略有不同。

空氣污染物

污染物可以在正常環境溫度和壓力下以氣態、液態和固態形式分散在空氣中。 後兩者代表空氣中的顆粒懸浮物，並被賦予通用術語 氣溶膠 Gibbs (1924) 在類比術語的基礎上 水溶膠， 用於描述水中的分散系統。 以離散分子形式存在的氣體和蒸汽在空氣中形成真正的溶液。 由中等至高蒸氣壓材料組成的顆粒往往會迅速蒸發，因為那些小到足以在空氣中保持懸浮超過幾分鐘的顆粒（即小於約 10 毫米的顆粒）具有大的表面積與體積比。 一些具有相對低蒸氣壓的材料可以同時具有相當大的蒸氣和氣溶膠形式的分數。

氣體和蒸汽

一旦分散在空氣中，污染物氣體和蒸汽通常會形成混合物，其稀釋度如此之高，以至於它們的物理特性（例如密度、粘度、熱函等）與清潔空氣的物理特性無法區分。 這樣的混合物可以被認為遵循理想的氣體定律關係。 氣體和蒸氣之間沒有實際區別，只是後者通常被認為是一種物質的氣相，可以在室溫下以固體或液體形式存在。 當分散在空氣中時，給定化合物的所有分子在大小和被環境表面、呼吸道表面和污染物收集器或採樣器捕獲的概率方面基本相同。

氣溶膠

氣溶膠是固體或液體顆粒在空氣中的分散體，具有非常重要的顆粒尺寸附加變量。 大小影響粒子運動，因此影響物理現象的概率，如凝結、分散、沉降、撞擊表面、界面現象和光散射特性。 不可能通過單一尺寸參數來表徵給定顆粒。 例如，粒子的空氣動力學特性取決於密度和形狀以及線性尺寸，而光散射的有效尺寸取決於折射率和形狀。

在某些特殊情況下，所有粒子的大小基本相同。 這種氣溶膠被認為是單分散的。 例如天然花粉和一些實驗室產生的氣溶膠。 更典型的是，氣溶膠由許多不同尺寸的顆粒組成，因此被稱為雜分散或多分散。 不同的氣溶膠具有不同程度的尺寸分散。 因此，有必要在表徵氣溶膠尺寸時指定至少兩個參數：集中趨勢的度量，例如平均值或中位數，以及分散的度量，例如算術或幾何標準差。

由單一來源或過程產生的顆粒通常具有遵循對數正態分佈的直徑； 也就是說，它們各自直徑的對數服從高斯分佈。 在這種情況下，分散度的度量是幾何標準偏差，它是 84.1 個百分位大小與 50 個百分位大小的比率。 當一個以上的粒子源很重要時，所產生的混合氣溶膠通常不會服從單一的對數正態分佈，可能需要用幾種分佈的總和來描述它。

粒子特性

除了線性尺寸之外，顆粒還有許多特性可以極大地影響它們的空氣傳播行為及其對環境和健康的影響。 這些包括：

表面。 對於球形顆粒，表面隨直徑的平方變化。 然而，對於給定質量濃度的氣溶膠，總氣溶膠表面隨著粒徑的減小而增加。 對於非球形或聚集顆粒，以及具有內部裂紋或孔隙的顆粒，表面積與體積之比可能比球形大得多。

卷。 顆粒體積隨直徑的立方變化； 因此，氣溶膠中少數最大的顆粒往往會支配其體積（或質量）濃度。

形狀。 粒子的形狀會影響其氣動阻力及其表面積，從而影響其運動和沈積概率。

密度。 粒子響應重力或慣性力的速度隨著其密度的平方根而增加。

氣動直徑。 與所考慮的顆粒具有相同終端沉降速度的單位密度球體的直徑等於其空氣動力學直徑。 終端沉降速度是顆粒在重力和流體阻力的影響下下落的平衡速度。 空氣動力學直徑由實際顆粒大小、顆粒密度和空氣動力學形狀因子決定。

氣溶膠的種類

氣溶膠通常根據其形成過程進行分類。 儘管以下分類既不精確也不全面，但在工業衛生和空氣污染領域是普遍使用和接受的。

灰塵。 通過將散裝材料機械細分為具有相同化學成分的懸浮微粒而形成的氣溶膠。 粉塵顆粒一般呈固體狀，形狀不規則，直徑大於1mm。

煙。 由燃燒或昇華在高溫下形成的蒸氣冷凝形成的固體顆粒氣溶膠。 初級顆粒通常非常小（小於 0.1 毫米）並具有球形或特有的晶體形狀。 它們可能在化學上與母材相同，或者可能由氧化產物（例如金屬氧化物）組成。 由於它們可能以高數量濃度形成，因此它們通常會迅速凝結，形成總密度較低的聚集體簇。

抽煙。 由燃燒產物（通常是有機材料）冷凝形成的氣溶膠。 顆粒一般為直徑小於0.5mm的液滴。

霧。 通過機械剪切散裝液體形成的液滴氣溶膠，例如通過霧化、霧化、鼓泡或噴霧。 液滴尺寸可以覆蓋非常大的範圍，通常從大約 2 毫米到大於 50 毫米。

多霧路段。 水蒸氣在高相對濕度下在大氣核上凝結形成的含水氣溶膠。 液滴尺寸通常大於 1 毫米。

煙霧 一個流行的術語，指的是由煙和霧混合而成的污染氣溶膠。 它現在通常用於任何大氣污染混合物。

陰霾。 一種亞微米大小的吸濕性顆粒氣溶膠，可在相對較低的相對濕度下吸收水蒸氣。

艾特肯或凝結核 (CN)。 由燃燒過程和氣態前體化學轉化形成的非常小的大氣顆粒（大部分小於 0.1 毫米）。

積累模式。 環境大氣中直徑範圍為 0.1 至約 1.0 毫米的顆粒的術語。 這些顆粒通常是球形的（具有液體表面），並且通過源自氣態前體的較小顆粒的凝結和冷凝形成。 由於太大而無法快速凝結，太小而無法有效沉降，它們往往會積聚在周圍空氣中。

粗顆粒模式。 空氣動力學直徑大於約 2.5 毫米的環境空氣顆粒，通常由機械過程和表面灰塵再懸浮形成。

呼吸系統對空氣污染物的生物學反應

對空氣污染物的反應範圍從滋擾到組織壞死和死亡，從普遍的全身效應到對單個組織的高度特異性攻擊。 宿主和環境因素用於改變吸入化學物質的影響，最終的反應是它們相互作用的結果。 主要的宿主因素有：

1. 年齡——例如，老年人，尤其是心血管和呼吸功能長期下降的人，他們可能無法應對額外的肺部壓力
2. 健康狀況——例如並發疾病或功能障礙
3. 營養狀況
4. 免疫狀態
5. 性別和其他遺傳因素——例如，生物轉化機制中與酶相關的差異，例如代謝途徑缺陷，以及無法合成某些解毒酶
6. 心理狀態——例如壓力、焦慮和
7. 文化因素——例如，吸煙可能會影響正常防禦，或可能會增強其他化學物質的作用。

環境因素包括藥劑在暴露環境中的濃度、穩定性和理化性質以及暴露的持續時間、頻率和途徑。 急性和慢性接觸化學品可能導致不同的病理表現。

任何器官都只能以有限的幾種方式做出反應，並且由此產生的疾病有許多診斷標籤。 以下部分討論了暴露於環境污染物後可能發生的呼吸系統的主要反應類型。

刺激反應

刺激物會產生一種普遍的非特異性組織炎症模式，並且可能會在接觸污染物的區域造成破壞。 有些刺激物不會產生全身效應，因為刺激反應比任何全身效應都要大得多，而有些刺激物在吸收後也會產生顯著的全身效應——例如，通過肺部吸收的硫化氫。

在高濃度下，刺激物可能會引起鼻子和喉嚨（通常還有眼睛）的灼燒感、胸部疼痛和咳嗽，從而導致粘膜發炎（氣管炎、支氣管炎）。 刺激物的例子有氯氣、氟氣、二氧化硫、光氣和氮氧化物等氣體； 酸霧或鹼霧； 鎘煙霧； 氯化鋅和五氧化二釩粉塵。 高濃度的化學刺激物也可能深入肺部，引起肺水腫（肺泡充滿液體）或炎症（化學性肺炎）。

沒有化學刺激性的高濃度粉塵也會機械刺激支氣管，進入胃腸道後，還可能導致胃癌和結腸癌。

如果重要器官嚴重受損，接觸刺激物可能會導致死亡。 另一方面，損害可能是可逆的，或者可能導致某種程度的功能永久喪失，例如氣體交換能力受損。

纖維化反應

許多粉塵導致一組慢性肺部疾病的發展，稱為 塵肺病。 這個通用術語包括許多肺部纖維化病症，即以間質結締組織中疤痕形成為特徵的疾病。 塵肺病是由於肺泡中某些粉塵的吸入和隨後的選擇性滯留，它們從肺泡中受到間質隔離。

塵肺病的特徵是特定的纖維化病變，其類型和模式因所涉及的粉塵而異。 例如，由於無結晶二氧化矽的沉積，矽肺病的特徵是結節型纖維化，而由於接觸石棉纖維，在石棉肺中發現瀰漫性纖維化。 某些粉塵，如氧化鐵，只會產生改變的放射學（鐵質沉著症）而不會造成功能障礙，而其他粉塵的影響範圍從輕微殘疾到死亡不等。

過敏反應

過敏反應涉及稱為致敏的現象。 最初接觸過敏原會導致抗體形成； 現在“敏感”的個體隨後接觸會導致免疫反應，即抗體-抗原反應（抗原是與內源性蛋白質結合的過敏原）。 這種免疫反應可能在接觸過敏原後立即發生，也可能是延遲反應。

主要的呼吸道過敏反應是支氣管哮喘，上呼吸道反應涉及粘膜免疫反應後組胺或組胺樣介質的釋放，以及一種稱為外源性過敏性肺泡炎的肺炎（肺部炎症）。 除了這些局部反應外，全身性過敏反應（過敏性休克）可能會在接觸某些化學過敏原後發生。

傳染性反應

傳染性病原體可引起結核病、炭疽病、鳥類病、布魯氏菌病、組織胞漿菌病、軍團病等。

致癌反應

癌症是一組以組織不受控制的生長為特徵的相關疾病的總稱。 它的發生是由於宿主與環境中多種因素相互作用的複雜過程。

試圖將暴露於特定試劑與人類癌症發展聯繫起來的最大困難之一是從暴露開始到疾病表現之間的潛伏期很長，通常為 15 至 40 年。

可導致肺癌的空氣污染物包括砷及其化合物、鉻酸鹽、二氧化矽、含有多環芳烴的顆粒和某些含鎳粉塵。 石棉纖維可導致支氣管癌和胸膜及腹膜間皮瘤。 沉積的放射性粒子可能會使肺組織暴露於高局部劑量的電離輻射中，並成為癌症的誘因。

全身反應

許多環境化學物質由於它們對許多靶位點的影響而產生全身性疾病。 肺部不僅是許多有害物質的目標，而且是通過肺部進入血液而對肺部沒有任何損害的有毒物質的進入部位。 但經血液循環分佈至各臟器時，可對其造成損害或引起全身中毒，產生全身作用。 肺在職業病理學中的這種作用不是本文的主題。 然而，應該提到通常與稱為金屬煙熱的急性全身綜合徵相關的幾種金屬氧化物的精細分散顆粒（煙霧）的影響。

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可以通過多種方式測量肺功能。 但是，在檢查前必須明確測量的目的，以便正確解釋結果。 在這篇文章中，我們將討論職業領域的肺功能檢查。 重要的是要記住不同肺功能測量的局限性。 在暴露於石英和石棉等纖維化粉塵的情況下，急性暫時性肺功能影響可能無法辨別，但長期（> 20 年）暴露後對肺功能的慢性影響可能是明顯的。 這是因為在粉塵被吸入並沉積在肺部多年後會發生慢性影響。 另一方面，有機和無機粉塵以及黴菌、焊接煙霧和汽車尾氣的急性暫時性影響非常適合研究。 這是因為這些粉塵的刺激作用會在接觸數小時後發生。 在暴露於有據可查的暴露限值附近的刺激性氣體（二氧化氮、醛、酸和酰基氯）濃度的情況下，急性或慢性肺功能影響也可能是可辨別的，特別是如果這種影響因空氣顆粒污染而加劇.

肺功能測量必須對受檢者安全，肺功能設備對檢查者也必須安全。 提供了對不同類型肺功能設備的具體要求的總結（例如，Quanjer 等人，1993 年）。 當然，設備必鬚根據獨立標准進行校準。 這可能很難實現，尤其是在使用計算機化設備時。 肺功能測試的結果取決於受試者和檢查者。 為了從檢查中獲得滿意的結果，技術人員必須接受過良好的培訓，能夠仔細指導受試者並鼓勵受試者正確地進行測試。 檢查者還應該了解氣道和肺部，以便正確解釋記錄的結果。

建議使用的方法在受試者之間和受試者內具有相當高的可重複性。 再現性可以用變異係數來衡量，即標準偏差乘以 100 除以平均值。 在對同一對象進行重複測量時，低於 10% 的值被認為是可以接受的。

為了確定測量值是否是病理性的，必須將它們與預測方程進行比較。 通常肺活量變量的預測方程是基於年齡和身高，按性別分層。 在相同年齡和身高的情況下，男性的肺功能值平均高於女性。 肺功能隨著年齡的增長而下降，隨著身高的增長而增加。 因此，高個子受試者比同齡矮個子受試者俱有更高的肺容積。 不同參考人群的預測方程的結果可能有很大差異。 參考人群中年齡和身高的變化也會影響預測值。 這意味著，例如，如果受檢對象的年齡和/或身高超出作為預測方程基礎的人口範圍，則不得使用預測方程。

吸煙也會削弱肺功能，並且這種影響可能會在職業暴露於刺激性物質的受試者中得到加強。 如果獲得的值在從預測方程得出的預測值的 80% 以內，肺功能通常被認為不是病理性的。

測量

進行肺功能測量以判斷肺的狀況。 測量可能涉及單個或多個測量的肺容積，或氣道和肺中的動態特性。 後者通常是通過依賴於努力的操作來確定的。 還可以檢查肺部的生理功能，即擴散能力、氣道阻力和順應性（見下文）。

有關通氣能力的測量值是通過肺活量測定法獲得的。 呼吸操作通常作為最大吸氣進行，然後是最大呼氣，肺活量（VC，以升為單位）。 至少應進行 XNUMX 次技術上令人滿意的記錄（即吸氣和呼氣完全用力且未觀察到漏氣），並報告最高值。 體積可以通過水封或低阻鐘直接測量，或通過呼吸速度描記法間接測量（即，流量信號隨時間的積分）。 這裡需要注意的是，所有測量的肺容積都應以 BTPS 表示，即體溫和水蒸氣飽和的環境壓力。

用力呼氣肺活量（FVC，以升為單位）定義為用最大用力呼氣進行的 VC 測量。 由於測試簡單且設備相對便宜，用力呼氣描記圖已成為監測肺功能的有用測試。 然而，這導致了許多糟糕的錄音，其實用價值值得商榷。 為了進行令人滿意的記錄，美國胸科學會於 1987 年發布的關於收集和使用用力呼吸圖的更新指南可能會有用。

瞬時流量可以在流量-體積或流量-時間曲線上測量，而時間平均流量或時間則來自肺活量圖。 可以從用力呼氣圖計算的相關變量是一秒鐘用力呼氣量（FEV₁, 以升/秒為單位), 以 FVC 的百分比 (FEV₁%)、峰值流量（PEF，l/s）、50% 和 75% 用力肺活量時的最大流量（MEF₅₀ 和MEF₂₅， 分別）。 FEV推導示意圖₁ 用力呼氣圖的概述如圖 1 所示。在健康受試者中，大肺容積時（即呼氣開始時）的最大流速主要反映大氣道的流動特性，而小肺容積時（即末期）的最大流速主要反映大氣道的流動特性。呼氣）通常用來反映小氣道的特徵，圖 2。在後者中，流動是層流，而在大氣道中，它可能是湍流。

圖 1. 顯示 FEV 推導的用力呼氣肺活量圖₁ 和 FVC 根據外推原理。

圖 2. 流量-容積曲線顯示呼氣峰流量 (PEF) 的推導，最大流量在 50% 和 75% 的用力肺活量 (和 ， 分別）。

PEF 也可以通過小型便攜式設備進行測量，例如 Wright 於 1959 年開發的設備。這種設備的一個優點是受試者可以進行連續測量——例如，在工作場所。 然而，為了獲得有用的錄音，有必要很好地指導受試者。 此外，應該記住，由於吹氣技術不同，不應比較使用 Wright 流量計測量的 PEF 和使用傳統肺量計測量的 PEF。

肺活量變量 VC、FVC 和 FEV₁ 顯示個體之間的合理差異，其中年齡、身高和性別通常可以解釋 60% 到 70% 的差異。 限制性肺功能障礙會導致 VC、FVC 和 FEV 值降低₁. 呼氣期間的流量測量顯示出很大的個體差異，因為測量的流量取決於努力和時間。 這意味著，例如，在肺容量減少的情況下，受試者將具有極高的流量。 另一方面，在肺容量非常大的情況下，流量可能會非常低。 然而，在慢性阻塞性疾病（例如哮喘、慢性支氣管炎）的情況下，流量通常會降低。

圖 3。根據氦稀釋技術測定總肺活量 (TLC) 的設備的主要輪廓。

殘氣量 (RV) 的比例，即最大呼氣後仍留在肺部的空氣量，可以通過氣體稀釋或體體積描記法來確定。 氣體稀釋技術不需要復雜的設備，因此更便於在工作場所進行的研究中使用。 圖 3 概述了氣體稀釋技術的原理。 該技術基於再呼吸迴路中指示劑氣體的稀釋。 指示劑氣體必須微溶於生物組織，這樣它就不會被肺組織和血液吸收。 最初使用的是氫氣，但由於它能與空氣形成爆炸性混合物，所以被氦氣取代，氦氣很容易通過熱導原理檢測。

對象和裝置形成一個封閉系統，當氣體被稀釋到肺部的氣體體積中時，氣體的初始濃度因此降低。 平衡後，指示劑氣體在肺中的濃度與在儀器中的濃度相同，功能殘氣量 (FRC) 可通過簡單的稀釋方程式計算。 肺活量計的體積（包括將氣體混合物添加到肺活量計中）表示為 V_S, V_L 是肺的體積， F_i 是初始氣體濃度和 F_f 是終濃度。

財務報告委員會 = V_L = [(V_S · F_i）/ F_f] - V_S

進行兩到三個 VC 操作，為計算 TLC（以升為單位）提供可靠的基礎。 圖 4 概述了不同肺容積的細分。

圖 4. 肺活量圖標記為顯示總容量的細分。

由於氣道彈性特性的變化，RV 和 FRC 隨著年齡的增長而增加。 在慢性阻塞性疾病中，通常觀察到 RV 和 FRC 值升高，而 VC 降低。 然而，在肺部區域通氣不良的受試者中——例如，患有肺氣腫的受試者——氣體稀釋技術可能會低估 RV、FRC 和 TLC。 這是因為指示氣體不會與封閉的氣道相通，因此指示氣體濃度的降低會給出錯誤的小值。

圖 5. 氣道閉合記錄的主要輪廓和肺泡平台的斜率 (%).

氣道閉合和肺部氣體分佈的測量可以通過單次呼吸沖洗技術在一次和相同的操作中獲得，圖 5。該設備包括一個連接到袋中袋系統的肺活量計和一個記錄儀連續測量氮濃度。 該操作是通過從袋子中最大程度地吸入純氧來進行的。 在呼氣開始時，由於排空了受試者的死腔，氮氣濃度增加，其中含有純氧。 隨著來自氣道和肺泡的空氣繼續呼氣。 最後，來自肺泡的含有 20% 到 40% 氮氣的空氣被呼出。 當肺底部的呼氣增加時，在相關肺區域氣道關閉的情況下，氮濃度會突然升高，圖 5。RV 以上的容積，在呼氣期間氣道關閉，通常表示為閉合容積(CV) 佔 VC 的百分比 (CV%)。 吸入空氣在肺中的分佈表示為肺泡平台的斜率 (%N₂ 或第三階段，%N₂/升）。 它是通過將呼出 30% 的空氣時的點與氣道關閉點之間的氮濃度差除以相應的體積而得到的。

衰老和慢性阻塞性疾病將導致 CV% 和 III 期值增加。 然而，即使是健康受試者的肺部氣體分佈也不均勻，導致 III 階段的值略有升高，即 1% 至 2% N₂/升。 變量 CV% 和 III 期被認為反映了內徑約 2 mm 的外周小氣道的狀況。 通常，外周氣道只佔總氣道阻力的一小部分（10% 到 20%）。 諸如動態肺活量測定法之類的常規肺功能測試無法檢測到的相當大的變化可能會發生，例如，由於暴露於外周氣道空氣中的刺激性物質。 這表明氣道阻塞始於小氣道。 研究結果還顯示，在動態和靜態肺活量測定發生任何變化之前，CV% 和 III 期發生了變化。 當停止接觸有害物質時，這些早期變化可能會緩解。

肺的轉移因子（mmol/min；kPa）是氧氣輸送到肺毛細血管的擴散能力的一種表達。 可以使用單次或多次呼吸技術來確定傳遞因子； 單次呼吸技術被認為最適合在工作場所進行研究。 使用一氧化碳 (CO) 是因為與氧氣相比，外周血中 CO 的背壓非常低。 假設 CO 的攝取遵循指數模型，並且該假設可用於確定肺的轉移因子。

的測定 TL_CO （用 CO 測量的轉移因子）通過呼吸操作進行，包括最大呼氣，然後最大吸入含有一氧化碳、氦氣、氧氣和氮氣的氣體混合物。 屏氣一段時間後，進行最大呼氣，反映肺泡空氣中的含量，圖 10。氦氣用於確定肺泡容積 (V_A). 假設 CO 的稀釋度與氦氣相同，則可以計算擴散開始前 CO 的初始濃度。 TL_CO 根據下面列出的等式計算，其中 k 取決於分量項的維度， t 是屏氣的有效時間，log 是以 10 為底的對數。 靈感體積表示 V_i 和分數 F CO 和氦氣表示為 i 和 a 分別用於靈感和肺泡。

TL_CO = k V_i (F_a，他/F_i,He） 日誌 （F_i,CO F_a,He/F_a，CO F_i，他）（t)^-1

圖 6. 傳輸因子記錄的主要概要

的大小 TL_CO 將取決於多種條件——例如，可用血紅蛋白的量、通氣肺泡的體積和灌注的肺毛細血管以及它們之間的關係。 值 TL_CO 隨著年齡的增長而減少，隨著體力活動和肺容量的增加而增加。 減少 TL_CO 會在限制性和阻塞性肺部疾病中發現。

順應性 (l/kPa) 尤其是肺部彈性特性的函數。 肺有一種內在的協作傾向——即塌陷。 保持肺部伸展的力量取決於彈性肺組織、肺泡表面張力和支氣管肌肉組織。 另一方面，在 FRC 水平以上 1 至 2 升的肺容積處，胸壁往往會擴張。 在較高的肺容量下，必須施加功率以進一步擴張胸壁。 在 FRC 水平，肺部的相應趨勢被擴張趨勢所平衡。 因此，FRC 水平由肺的靜息水平表示。

肺的順應性定義為體積變化除以跨肺壓變化，即呼吸操作導致的口腔（大氣）壓力和肺部壓力之間的差異。 肺部壓力的測量不容易進行，因此被食道壓力的測量所取代。 食道中的壓力幾乎與肺中的壓力相同，用一根細的聚乙烯導管測量，導管的末端有一個球囊覆蓋在遠端 10 厘米處。 在吸氣和呼氣動作期間，體積和壓力的變化分別通過肺活量計和壓力傳感器記錄。 當在潮式呼吸期間執行測量時，可以測量動態順應性。 當執行緩慢的 VC 機動時獲得靜態順應性。 在後一種情況下，測量是在身體體積描記器中進行的，並且通過快門間歇性地中斷呼氣。 然而，在工作場所檢查暴露對肺功能的影響時，依從性測量執行起來很麻煩，而且這種技術被認為更適合在實驗室中使用。

在纖維化中觀察到順應性降低（彈性增加）。 要引起體積變化，需要較大的壓力變化。 另一方面，由於失去彈性組織並因此也失去肺部彈性，例如在肺氣腫中觀察到高順應性。

氣道阻力主要取決於氣道的半徑和長度，但也取決於空氣粘度。 氣道阻力（R_L in (kPa/l) /s)，可以通過使用肺活量計、壓力傳感器和肺速計（測量流量）來確定。 也可以使用身體體積描記器進行測量，以記錄喘息動作期間流量和壓力的變化。 通過施用旨在引起支氣管收縮的藥物，可以識別由於其過度反應性氣道而導致的敏感對象。 患有哮喘的受試者通常具有更高的值 R_L.

職業暴露對肺功能的急性和慢性影響

肺功能測量可用於揭示職業暴露對肺的影響。 不應以就業前肺功能檢查排除求職對象。 這是因為健康受試者的肺功能在很大範圍內變化，並且很難劃定界限，低於該界限可以安全地聲明肺是病態的。 另一個原因是工作環境應該足夠好，即使是肺功能輕微受損的受試者也可以安全地工作。

可以通過多種方式檢測對職業暴露對象肺部的慢性影響。 然而，這些技術旨在確定歷史影響，不太適合作為預防肺功能損傷的指南。 一個常見的研究設計是將暴露受試者的實際值與沒有職業暴露的參考人群獲得的肺功能值進行比較。 參考對象可從同一（或附近）工作場所或同一城市招募。

一些研究中已使用多變量分析來評估暴露受試者和匹配的未暴露參照物之間的差異。 暴露受試者的肺功能值也可以通過基於未暴露受試者肺功能值的參考方程來標準化。

另一種方法是使用外部參考值研究暴露和未暴露工人在調整年齡和身高後肺功能值之間的差異，該值是通過基於健康受試者的預測方程計算得出的。 參考人群還可以根據民族、性別、年齡、身高、吸煙習慣等因素與暴露對象進行匹配，進一步控制這些影響因素。

然而，問題是當使用外部參考值時，要確定下降幅度是否大到足以被歸類為病態。 儘管研究中的儀器必須便攜且簡單，但必須注意所選方法檢測氣道和肺部微小異常的敏感性以及結合不同方法的可能性。 有跡象表明，患有呼吸系統症狀（例如勞力性呼吸困難）的受試者肺功能加速下降的風險更高。 這意味著呼吸道症狀的存在很重要，因此不應忽視。

還可以通過肺活量測定法對受試者進行隨訪，例如，每年一次，持續數年，以針對疾病的發展發出警告。 然而，存在局限性，因為這將非常耗時，並且當可以觀察到減少時，肺功能可能已經永久惡化。 因此，這種方法絕不能成為延遲採取措施以降低空氣污染物有害濃度的藉口。

最後，還可以通過檢查多年來暴露和未暴露受試者肺功能的個體變化來研究對肺功能的慢性影響。 縱向研究設計的一個優點是消除了受試者間的變異性； 然而，該設計被認為既費時又昂貴。

易感對像也可以通過比較他們在輪班期間暴露和不暴露的肺功能來識別。 為了盡量減少晝夜變化的可能影響，在一天中的同一時間在一個未暴露和一個暴露的場合測量肺功能。 例如，可以通過偶爾將工人移到未受污染的區域或在整個輪班期間使用合適的呼吸器，或在某些情況下通過在工人休息日的下午進行肺功能測量來獲得未暴露條件。

一個特別值得關注的問題是，重複的、暫時的影響可能會導致慢性影響。 急性暫時性肺功能下降可能不僅是生物暴露指標，也是慢性肺功能下降的預測指標。 暴露於空氣污染物可能會對肺功能造成明顯的急性影響，儘管測得的空氣污染物的平均值低於衛生限值。 因此問題來了，從長遠來看，這些影響是否真的有害。 這個問題很難直接回答，尤其是因為工作場所的空氣污染通常成分複雜，無法用單一化合物的平均濃度來描述暴露情況。 職業暴露的影響也部分是由於個人的敏感性。 這意味著某些受試者會比其他受試者更快或更大程度地做出反應。 肺功能急性、暫時性下降的潛在病理生理學基礎尚不完全清楚。 然而，暴露於刺激性空氣污染物後的不良反應是一種客觀測量，與不同來源的症狀等主觀體驗形成對比。

檢測由有害空氣污染物引起的氣道和肺部早期變化的優勢是顯而易見的——可以減少普遍暴露以預防更嚴重的疾病。 因此，這方面的一個重要目標是使用對肺功能的急性暫時影響的測量作為一個敏感的預警系統，可以在研究健康工作人群時使用。

刺激物監測

刺激性是設定暴露限值的最常見標準之一。 然而，並不確定遵守基於刺激的暴露限值是否能防止刺激。 應該考慮的是，空氣污染物的暴露限值通常至少包含兩個部分——時間加權平均限值（TWAL）和短期暴露限值（STEL），或者至少包含超過時間加權平均值的規則限制，“偏移限制”。 對於高度刺激性物質，如二氧化硫、丙烯醛和光氣，即使在很短的時間內限制濃度也很重要，因此通常的做法是以上限形式固定職業接觸限值，採樣週期保持在測量設施允許的範圍內。

美國政府工業衛生學家會議 (ACGIH) 閾限值 (TLV) 列表中的大多數物質都給出了一天八小時的時間加權平均限值以及超出這些值的規則。 1993-94 年的 TLV 列表包含以下關於超出限值的偏移限制的聲明：

“對於絕大多數具有 TLV-TWA 的物質，沒有足夠的毒理學數據來保證 STEL = 短期接觸限值）。 儘管如此，即使八小時 TWA 在建議的限制範圍內，也應控制超出 TLV-TWA 的偏差。”

應定期對已知空氣污染物進行暴露測量，並與有據可查的暴露限值進行比較。 然而，在許多情況下，確定是否符合暴露限值是不夠的。 在以下情況下（尤其是）就是這種情況：

1. 當極限值太高而無法防止刺激時
2. 當刺激物未知時
3. 當刺激物是一種複雜的混合物並且沒有合適的已知指示劑時。

如上所述，在這些情況下，可以使用對肺功能的急性、暫時性影響的測量作為對過度暴露於刺激物的警告。

在情況 (2) 和 (3) 中，對肺功能的急性、暫時性影響也可能適用於測試控制措施的效率以減少暴露於空氣污染或科學研究，例如，將生物效應歸因於空氣成分污染物。 以下是一些例子，其中急性、暫時的肺功能影響已成功用於職業健康調查。

急性、暫時性肺功能影響的研究

1950 年底，棉花工人因輪班而出現與工作相關的肺功能暫時性下降。後來，幾位作者報告了大麻和紡織工人、煤礦工人、工接觸甲苯二異氰酸酯、消防員、橡膠加工工人、模具工和製芯工、焊工、滑雪打蠟工、接觸水性塗料中的有機粉塵和刺激物的工人。

然而，也有幾個例子表明，儘管暴露量很大，但通常在輪班期間，暴露前後的測量結果並未顯示出任何急性影響。 這可能是由於正常晝夜節律變化的影響，主要是肺功能變量取決於氣道口徑的大小。 因此，這些變量的暫時減少必須超過正常的晝夜節律變化才能被識別。 然而，通過在每天的同一時間在每個研究場合測量肺功能，可以避免這個問題。 通過使用暴露的員工作為他或她自己的控制，個體間的差異進一步減少。 以這種方式對焊工進行了研究，儘管在 3 名接受檢查的焊工中，未暴露和暴露 FVC 值之間的平均差異小於 15%，但這種差異在 95% 的置信水平下具有顯著性，功效超過 99%。

對肺的可逆瞬時效應可作為複雜刺激性成分的暴露指標。 在上面引用的研究中，工作環境中的顆粒對氣道和肺部的刺激作用至關重要。 這些顆粒被一個由過濾器和焊接面罩組成的呼吸器去除。 結果表明，對肺部的影響是由焊接煙霧中的顆粒引起的，使用防顆粒物呼吸器可能會阻止這種影響。

暴露於柴油廢氣中也會對肺部產生可測量的刺激作用，表現為急性、暫時的肺功能下降。 安裝在卡車排氣管上的機械過濾器用於裝卸作業，減輕了主觀障礙並減少了在未進行過濾時觀察到的急性、暫時性肺功能下降。 因此，結果表明工作環境中存在的顆粒確實對氣道和肺部產生刺激作用，並且可以通過測量肺功能的急性變化來評估這種影響。

多重暴露和不斷變化的工作環境可能會給辨別工作環境中存在的不同代理人的因果關係帶來困難。 鋸木廠的暴露場景就是一個很有啟發性的例子。 不可能（例如，出於經濟原因）在該工作環境中對所有可能的物質（萜烯、灰塵、黴菌、細菌、內毒素、黴菌毒素等）進行暴露測量。 一個可行的方法可能是縱向跟踪肺功能的發展。 在對木材修整部門的鋸木廠工人進行的一項研究中，對工作一周前後的肺功能進行了檢查，沒有發現統計學上的顯著下降。 然而，幾年後進行的一項後續研究表明，那些在工作週內實際出現肺功能數值下降的工人，其肺功能長期下降的速度也加快了。 這可能表明可以通過測量工作週期間肺功能的變化來檢測易受傷害的受試者。

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工作場所存在呼吸道刺激物可能令人不快且分散注意力，從而導致士氣低落和生產力下降。 某些暴露是危險的，甚至是致命的。 在這兩種極端情況下，呼吸道刺激物和吸入有毒化學物質的問題都很常見； 許多工人每天都面臨暴露的威脅。 這些化合物通過各種不同的機製造成傷害，並且傷害程度可能有很大差異，具體取決於接觸程度和吸入劑的生化特性。 但是，它們都具有非特異性的特點； 也就是說，超過一定程度的接觸幾乎所有人的健康都會受到威脅。

還有其他吸入物質只會導致易感人群出現呼吸系統問題； 此類投訴最適合作為過敏和免疫源性疾病來處理。 某些化合物，如異氰酸酯、酸酐和環氧樹脂，在高濃度下不僅可以作為非特異性刺激物，而且還可以使某些對象容易過敏。 這些化合物在非常低的濃度下會引起敏感個體的呼吸道症狀。

呼吸道刺激物包括吸入後引起呼吸道炎症的物質。 損傷可能發生在上呼吸道和下呼吸道。 更危險的是肺實質的急性炎症，如化學性肺炎或非心源性肺水腫。 可引起實質損傷的化合物被認為是有毒化學品。 許多吸入的有毒化學物質也會刺激呼吸道，以其有害氣味以及鼻子和喉嚨刺激和咳嗽症狀警告我們它們的危險。 如果吸入足量，大多數呼吸道刺激物也會對肺實質造成毒性。

許多吸入物質經吸入吸收後會產生全身毒性作用。 對肺部的炎症影響可能不存在，例如鉛、一氧化碳或氰化氫。 輕微的肺部炎症通常見於 吸入性發熱 （例如，有機粉塵中毒綜合症、金屬煙霧熱和聚合物煙霧熱）。 大量暴露於鎘和汞等毒素會導致嚴重的肺部和遠端器官損傷。

吸入物質的物理特性預測沉積部位； 刺激物會在這些部位產生症狀。 大顆粒（10 至 20 毫米）沉積在鼻子和上呼吸道，較小的顆粒（5 至 10 毫米）沉積在氣管和支氣管中，小於 5 毫米的顆粒可能會到達肺泡。 小於 0.5 毫米的顆粒非常小，就像氣體一樣。 有毒氣體根據其溶解度沉積。 一種水溶性氣體會被上呼吸道潮濕的粘膜吸附； 可溶性較低的氣體會更隨機地沉積在整個呼吸道中。

呼吸道刺激物

呼吸道刺激物在吸入後會引起肺部非特異性炎症。 表 1 概述了這些物質、它們的接觸來源、物理和其他特性以及對受害者的影響。與對肺實質毒性更大的氣體相比，刺激性氣體往往更易溶於水。 有毒煙霧具有較高的刺激閾值時更危險； 也就是說，幾乎沒有關於菸霧被吸入的警告，因為幾乎沒有刺激性。

表 1. 呼吸道刺激物總結

這種情況被認為是由持續性炎症引起的，伴有上皮細胞層通透性降低或上皮下神經末梢的電導閾值降低。改編自 Sheppard 1988； 格雷厄姆 1994； 羅 1992; 布蘭克和施瓦茨 1994 年； 內梅里 1990； 斯科尼克 1988 年。

對刺激物反應的性質和程度取決於氣體或氣溶膠的物理特性、暴露的濃度和時間，以及其他變量，例如溫度、濕度和病原體或其他氣體的存在（Man和赫爾伯特 1988）。 宿主因素，例如年齡（Cabral-Anderson、Evans 和 Freeman，1977 年；Evans、Cabral-Anderson 和 Freeman，1977 年）、先前接觸（Tyler、Tyler 和 Last，1988 年）、抗氧化劑水平（McMillan 和 Boyd，1982 年）和感染的存在可能對所見病理變化起決定作用。 如此廣泛的因素使得系統地研究呼吸道刺激物的致病作用變得困難。

最了解的刺激物是那些造成氧化損傷的刺激物。 大多數吸入刺激物，包括主要污染物，通過氧化作用或產生以這種方式起作用的化合物。 大多數金屬煙霧實際上是加熱金屬的氧化物。 這些氧化物會導致氧化損傷。 氧化劑主要通過脂質過氧化損傷細胞，可能還有其他機制。 在細胞水平上，氣道上皮細胞和 I 型肺泡上皮細胞的纖毛細胞最初有相當特殊的損失，隨後破壞了上皮細胞之間的緊密連接界面（Man 和 Hulbert 1988 年；Gordon、Salano 和 Kleinerman 1986 年） ；斯蒂芬斯等人，1974 年）。 這導致上皮下和粘膜下損傷，刺激平滑肌和副交感神經感覺傳入神經末梢導致支氣管收縮（Holgate、Beasley 和 Twentyman 1987；Boucher 1981）。 隨後發生炎症反應 (Hogg 1981)，中性粒細胞和嗜酸性粒細胞釋放介質，導致進一步的氧化損傷 (Castleman 等人 1980)。 II 型肺細胞和立方體細胞充當修復幹細胞（Keenan、Combs 和 McDowell 1982；Keenan、Wilson 和 McDowell 1983）。

肺損傷的其他機制最終涉及細胞損傷的氧化途徑，特別是在保護性上皮細胞層發生損傷並引發炎症反應之後。 表 2 概述了最常描述的機制。

表 2. 吸入物質造成肺損傷的機制

暴露於低水平呼吸道刺激物的工人可能會出現可追溯到粘膜刺激的亞臨床症狀，例如流淚、喉嚨痛、流鼻涕和咳嗽。 在大量暴露的情況下，增加的呼吸急促感通常會促使就醫。 重要的是要確保良好的病史，以確定接觸的可能成分、接觸量和接觸發生的時間段。 應尋找喉頭水腫的體徵，包括聲音嘶啞和喘鳴，並應檢查肺部是否有下呼吸道或實質受累的體徵。 評估氣道和肺功能，連同胸片，在短期治療中很重要。 可能需要進行喉鏡檢查以評估氣道。

如果氣道受到威脅，患者應接受氣管插管和支持治療。 應觀察有喉頭水腫跡象的患者至少 12 小時，以確保該過程是自限性的。 支氣管痙攣應使用β-受體激動劑治療，如果難治，可靜脈注射皮質類固醇。 應徹底沖洗受刺激的口腔和眼部粘膜。 查體有濕羅音或胸片異常者應住院觀察，考慮是否有肺炎或肺水腫的可能。 此類患者有細菌重複感染的風險； 儘管如此，預防性使用抗生素並未顯示任何益處。

絕大多數在最初的傷害中倖存下來的患者從刺激性暴露中完全康復。 初始損傷越大，出現長期後遺症的可能性就越大。 期限 反應性氣道功能障礙綜合徵 (RADS) 已被應用於急性暴露於呼吸道刺激物後持續存在的哮喘樣症狀（Brooks、Weiss 和 Bernstein 1985）。

大量接觸鹼和酸會導致上呼吸道和下呼吸道灼傷，從而導致慢性疾病。 已知氨會導致支氣管擴張（Kass 等人，1972 年）； 據報導，氯氣（在粘膜中變成 HCl）會導致阻塞性肺病（Donelly 和 Fitzgerald 1990 年；Das 和 Blanc 1993 年）。 長期低水平接觸刺激物可能會導致持續的眼部和上呼吸道症狀（Korn、Dockery 和 Speizer，1987 年），但肺功能惡化尚未得到最終證實。 慢性低水平刺激物對氣道功能影響的研究因缺乏長期隨訪、吸煙混雜、“健康工人效應”和最小（如果有的話）實際臨床效果而受到阻礙（Brooks和 Kalica 1987）。

患者從最初的損傷中恢復後，需要由醫生進行定期隨訪。 顯然，應該努力調查工作場所並評估呼吸道預防措施、通風和對罪魁禍首刺激物的遏制。

有毒化學品

對肺有毒的化學物質包括大部分暴露於足夠高的呼吸道刺激物，但有許多化學物質儘管具有低度至中度刺激性，但仍會導致嚴重的肺實質損傷。 這些化合物通過表 3 中回顧和上文討論的機制發揮作用。 與上呼吸道刺激物相比，肺部毒素往往不易溶於水。 表 3 中回顧了肺部毒素及其接觸來源的示例。

表 3. 低度至中度接觸後可產生肺毒性的化合物

一組可吸入毒素被稱為 窒息劑. 當濃度足夠高時，窒息劑、二氧化碳、甲烷和氮氣會取代氧氣，從而使受害者窒息。 儘管向肺部輸送了足夠的氧氣，但氰化氫、一氧化碳和硫化氫通過抑制細胞呼吸起作用。 非窒息性吸入毒素會損害目標器官，導致各種健康問題和死亡率。

吸入肺部毒素的醫療管理類似於呼吸道刺激物的管理。 這些毒素通常在暴露後數小時內不會引起臨床效果的峰值； 對於已知會導致遲發性肺水腫的化合物，可能需要進行夜間監測。 由於全身毒素的治療超出了本章的範圍，讀者可以參考本章其他地方對個別毒素的討論。 百科全書 以及關於該主題的更多文本（Goldfrank 等人 1990 年；Ellenhorn 和 Barceloux 1988 年）。

吸入熱

在各種不同的職業環境中發生的某些吸入暴露可能會導致持續數小時的衰弱性流感樣疾病。 這些統稱為吸入熱。 儘管症狀很嚴重，但在大多數情況下，毒性似乎是自限性的，而且很少有數據表明會留下長期後遺症。 大量接觸刺激性化合物會引起更嚴重的反應，包括肺炎和肺水腫； 這些不常見的病例被認為比單純的吸入性發熱更複雜。

吸入性發熱具有非特異性的共同特徵：幾乎任何人都可以產生這種綜合症，只要充分接觸刺激劑即可。 不需要致敏，也不需要預先暴露。 有的證候表現出耐受現象； 也就是說，定期反復接觸不會出現症狀。 這種效應被認為與清除機制的活性增加有關，但尚未得到充分研究。

有機粉塵中毒綜合症

有機粉塵中毒綜合症 (ODTS) 是一個廣義術語，表示在大量接觸有機粉塵後出現的自限性流感樣症狀。 該綜合徵包括範圍廣泛的急性發熱性疾病，其名稱來源於導致接觸粉塵的特定任務。 只有在大量接觸有機粉塵後才會出現症狀，而且大多數如此接觸的人都會患上這種綜合症。

有機粉塵中毒綜合症以前被稱為 肺部真菌毒素中毒, 由於其在黴菌孢子作用中的假定病原學和 放線菌. 對於一些患者，可以培養 曲霉, 青黴, 和嗜溫和嗜熱 放線菌 （Emmanuel、Marx 和 Ault 1975；Emmanuel、Marx 和 Ault 1989）。 最近，有人提出細菌內毒素至少起著同樣重要的作用。 該綜合徵是通過吸入來自 成團腸桿菌，有機粉塵的主要成分（Rylander、Bake 和 Fischer 1989）。 已在農場環境中測量內毒素水平，水平範圍為 0.01 至 100μg/m³. 許多樣品的水平大於 0.2μg/m³，這是已知會出現臨床效果的水平（May、Stallones 和 Darrow 1989）。 考慮到已知在內毒素存在的情況下肺泡巨噬細胞釋放 IL-1，有人推測細胞因子，如 IL-1，可能會介導全身效應 (Richerson 1990)。 鑑於不需要致敏作用和高粉塵暴露要求，過敏機制不太可能。

臨床上，患者通常會在接觸（通常發霉的）穀物、乾草、棉花、亞麻、大麻或木屑後 2 至 8 小時出現症狀，或在對豬進行操作後出現症狀（Do Pico 1992）。 症狀通常始於眼睛和粘膜刺激並伴有乾咳，然後發展為發燒、不適、胸悶、肌痛和頭痛。 患者看起來生病了，但體檢時其他方面正常。 經常發生白細胞增多，水平高達 25,000 個白細胞 (WBC)/mmXNUMX³. 胸片幾乎總是正常的。 肺活量測定法可能會揭示適度的阻塞性缺陷。 在進行纖維支氣管鏡檢查並獲得支氣管沖洗液的情況下，發現灌洗液中白細胞升高。 中性粒細胞的百分比明顯高於正常值（Emmanuel、Marx 和 Ault 1989；Lecours、Laviolette 和 Cormier 1986）。 事件發生後 1 至 4 週的支氣管鏡檢查顯示持續高細胞結構，主要是淋巴細胞。

根據暴露的性質，鑑別診斷可能包括有毒氣體（如二氧化氮或氨）暴露，特別是如果事件發生在筒倉中。 應考慮過敏性肺炎，尤其是胸片或肺功能檢查有明顯異常時。 過敏性肺炎 (HP) 和 ODTS 之間的區別很重要：HP 需要嚴格避免暴露並且預後較差，而 ODTS 具有良性和自限性病程。 ODTS 也與 HP 不同，因為它發生頻率更高，需要更高水平的粉塵暴露，不會誘導血清沉澱抗體的釋放，並且（最初）不會引起 HP 特有的淋巴細胞性肺泡炎。

病例用退熱藥處理。 鑑於疾病的自限性，尚未提倡類固醇的作用。 應教育患者避免大量暴露。 重複發生的長期影響被認為可以忽略不計； 然而，這個問題還沒有得到充分研究。

金屬煙霧熱

金屬煙霧熱 (MFF) 是另一種自限性流感樣疾病，在吸入接觸金屬煙霧後發生。 該綜合徵最常在吸入氧化鋅後發生，如在黃銅鑄造廠以及熔煉或焊接鍍鋅金屬時發生。 銅和鐵的氧化物也會導致 MFF，鋁、砷、鎘、汞、鈷、鉻、銀、錳、硒和錫的蒸氣偶爾也會受到影響（Rose 1992）。 工人發展為快速反應； 也就是說，症狀僅在幾天未接觸後發生接觸時出現，而不是在定期重複接觸時出現。 5 小時 TLV 為 XNUMX mg/m³ 美國職業安全與健康管理局 (OSHA) 已經確定了氧化鋅的濃度，但在接觸該濃度兩小時後，已通過實驗引發了症狀（Gordon 等人，1992 年）。

MFF 的發病機制仍不清楚。 無論暴露的個體如何，症狀的可重複發作都反對特定的免疫或過敏性致敏。 缺乏與組胺釋放相關的症狀（潮紅、瘙癢、喘息、蕁麻疹）也降低了過敏機制的可能性。 Paul Blanc 及其同事開發了一個涉及細胞因子釋放的模型（Blanc 等人，1991 年；Blanc 等人，1993 年）。 他們測量了 1 名實驗性暴露於氧化鋅煙霧的志願者肺部灌洗液中腫瘤壞死因子 (TNF) 和白細胞介素 IL-4、IL-6、IL-8 和 IL-23 的水平（Blanc 等人）等人，1993 年）。 暴露後 3 小時，志願者的支氣管肺泡灌洗 (BAL) 液中的 TNF 水平升高。 二十小時後，觀察到高 BAL 液水平的 IL-8（一種有效的中性粒細胞引誘劑）和令人印象深刻的中性粒細胞性肺泡炎。 TNF 是一種能夠引起發燒和刺激免疫細胞的細胞因子，已被證明是從暴露於鋅的培養物中的單核細胞中釋放出來的 (Scuderi 1990)。 因此，肺中 TNF 增加的存在解釋了在 MFF 中觀察到的症狀的發作。 已知 TNF 會刺激 IL-6 和 IL-8 的釋放，時間段與這些志願者的 BAL 液中細胞因子的峰值相關。 這些細胞因子的募集可能是隨後出現的中性粒細胞肺泡炎和流感樣症狀的原因，這些症狀是 MFF 的特徵。 為什麼肺泡炎消退如此之快仍然是個謎。

接觸後 3 到 10 小時開始出現症狀。 最初，口腔中可能有甜甜的金屬味，並伴有加重的干咳和呼吸急促。 經常出現發燒和發冷，工人感到不適。 體檢其他方面無異常。 實驗室評估顯示白細胞增多和正常的胸片。 肺功能研究可能顯示 FEF 略有降低_25-75 和 DLCO 水平（Nemery 1990；Rose 1992）。

如果有良好的病史，診斷很容易確定，工人可以用退熱劑對症治療。 症狀和臨床異常在 24 至 48 小時內消退。 否則，必須考慮症狀的細菌和病毒病因。 在極端暴露或暴露涉及氯化鋅、鎘或汞等毒素污染的情況下，MFF 可能是臨床化學性肺炎的預兆，這種肺炎將在接下來的 2 天內發展（Blount 1990）。 此類病例可在胸片上表現出瀰漫性浸潤以及肺水腫和呼吸衰竭的跡象。 雖然在對暴露患者進行初步評估時應考慮到這種可能性，但這種暴發性病程並不常見，並非無並發症 MFF 的特徵。

MFF 不需要個人對金屬煙霧的特定敏感性； 相反，它表明環境控制不足。 應解決暴露問題以防止症狀復發。 儘管該綜合徵被認為是良性的，但尚未充分研究反復發作的 MFF 的長期影響。

聚合物煙霧熱

聚合物煙霧熱是一種類似於 MFF 的自限性發熱性疾病，但是由吸入含氟聚合物的熱解產物引起的，包括聚四氟乙烷（PTFE；商品名 Teflon、Fluon、Halon）。 PTFE 因其潤滑劑、熱穩定性和電絕緣性能而被廣泛使用。 它是無害的，除非加熱到 30°C 以上，此時它開始釋放降解產物 (Shusterman 1993)。 這種情況發生在焊接塗有 PTFE 的材料、在高速加工過程中用工具邊緣加熱 PTFE、操作成型機或擠壓機時 (Rose 1992)，很少發生在氣管內激光手術中 (Rom 1992a)。

在 1970 世紀 1974 年代初期經過一段時間的經典公共衛生偵探工作後，得出了聚合物煙霧熱的一個常見原因（Wegman 和 Peters 1974；Kuntz 和 McCord 1974）。 紡織工人因接觸甲醛、氨和尼龍纖維而患上自限性發熱性疾病； 他們沒有接觸過含氟聚合物煙霧，但處理過粉碎的聚合物。 在發現其他可能的病原體的暴露水平在可接受的限度內後，對含氟聚合物的工作進行了更仔細的檢查。 事實證明，只有使用含氟聚合物的吸煙者才會出現症狀。 據推測，香煙被工人手上的含氟聚合物污染，然後產品在吸煙時在香煙上燃燒，使工人暴露在有毒煙霧中。 在禁止在工作場所吸煙並製定嚴格的洗手規則後，沒有進一步的疾病報告（Wegman 和 Peters 1987）。 從那時起，在使用防水化合物、脫模化合物（Albrecht 和 Bryant 1990）以及使用某些種類的滑雪蠟（Strom 和 Alexandersen XNUMX）後，就報導了這種現象。

聚合物煙霧熱的發病機制尚不清楚。 由於其相似的表現和明顯的非特異性免疫反應，它被認為與其他吸入性發熱相似。 沒有人體實驗研究； 然而，大鼠和鳥類在接觸 PTFE 熱解產物時都會出現嚴重的肺泡上皮損傷（Wells、Slocombe 和 Trapp，1982 年；Blandford 等人，1975 年）。 肺功能或 BAL 液變化的準確測量尚未完成。

症狀在暴露後數小時出現，並且在 MFF 中沒有出現耐受或快速反應效應。 虛弱和肌痛之後是發燒和發冷。 常有胸悶、咳嗽。 身體檢查通常在其他方面是正常的。 常可見白細胞增多，胸片通常正常。 症狀在 12 至 48 小時內自發消退。 有少數人在暴露後出現肺水腫； 一般而言，PTFE 煙霧被認為比鋅或銅煙霧更能引起 MFF（Shusterman 1993；Brubaker 1977）。 據報導，患有多次聚合物煙霧熱的人會出現慢性氣道功能障礙（Williams、Atkinson 和 Patchefsky，1974 年）。

聚合物煙霧熱的診斷需要仔細詢問病史並高度懷疑。 在確定 PTFE 熱解產物的來源後，必須努力防止進一步暴露。 強制洗手規則和消除工作場所吸煙有效地消除了與受污染香煙有關的案件。 多次發生聚合物煙霧熱或相關肺水腫的工人應進行長期醫療隨訪。

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哮喘是一種呼吸道疾病，其特徵是氣道阻塞部分或完全可逆，無論是自發的還是通過治療； 氣道炎症; 以及增加氣道對各種刺激的反應 (NAEP 1991)。 職業性哮喘 (OA) 是由工作場所的環境暴露引起的哮喘。 據報導，數百種藥物會導致 OA。 預先存在的哮喘或氣道高反應性，症狀因工作暴露於刺激物或身體刺激而惡化，通常單獨歸類為工作加重哮喘 (WAA)。 人們普遍認為，OA 已成為發達國家最普遍的職業性肺病，儘管對實際患病率和發病率的估計存在很大差異。 然而，很明顯，在許多國家，職業病原學導致的哮喘造成了很大程度上未被認識到的疾病和殘疾負擔，具有高昂的經濟和非經濟成本。 通過識別和控製或消除導致哮喘的工作場所暴露，可以潛在地預防這種公共衛生和經濟負擔的大部分。 本文將總結目前識別、管理和預防 OA 的方法。 最近的一些出版物更詳細地討論了這些問題（Chan-Yeung 1995；Bernstein 等人 1993）。

問題的嚴重性

成人哮喘的患病率一般在 3% 到 5% 之間，具體取決於哮喘的定義和地理差異，並且在一些低收入城市人口中可能要高得多。 據報導，一般人群中與工作環境有關的成人哮喘病例比例在 2% 至 23% 之間，最近的估計值趨向於該範圍的較高端。 在高危職業人群的小型隊列和橫斷面研究中估計了哮喘和 OA 的患病率。 在對暴露於特定物質的工作場所的 22 項選定研究的回顧中，以各種方式定義的哮喘或 OA 患病率範圍為 3 至 54%，其中 12 項研究報告患病率超過 15%（Becklake，Bernstein 等人，1993 年） ). 廣泛的範圍反映了實際流行率的真實變化（由於暴露的類型和水平不同）。 它還反映了診斷標準的差異和偏差強度的差異，例如“倖存者偏差”，這可能是由於排除了患有 OA 並在研究進行前離開工作場所的工人。 發病率的人口估計範圍從美國每年每百萬就業成年人中有 14 人到芬蘭每年每百萬就業成年人中有 140 人（Meredith 和 Nordman 1996）。 芬蘭的病例確定更為完整，診斷方法通常更為嚴格。 來自這些不同來源的證據一致表明 OA 經常被診斷不足和/或報告不足，並且是一個比普遍認識的更嚴重的公共衛生問題。

職業性哮喘的原因

根據流行病學和/或臨床證據，已報告超過 200 種因素（特定物質、職業或工業過程）會導致 OA。 在 OA 中，氣道炎症和支氣管收縮可由對致敏劑的免疫反應、直接刺激作用或其他非免疫機制引起。 一些藥劑（例如，有機磷殺蟲劑）也可能通過直接藥理作用引起支氣管收縮。 大多數報導的藥劑被認為會引起致敏反應。 呼吸道刺激物通常會使已有哮喘（即 WAA）的工人的症狀惡化，並且在高暴露水平下，會導致新的哮喘發作（稱為反應性氣道功能障礙綜合徵 (RADS) 或刺激物誘發的哮喘）（Brooks、Weiss 和Bernstein 1985；Alberts 和 Do Pico 1996）。

OA 的發生可能有或沒有潛伏期。 潛伏期是指從最初接觸到出現症狀之間的時間，並且變化很大。 通常不到 2 年，但在大約 20% 的情況下是 10 年或更長時間。 具有潛伏期的 OA 通常是由對一種或多種藥物致敏引起的。 RADS 是無延遲 OA 的一個例子。

高分子量增敏劑（5,000 道爾頓 (Da) 或更大）通常通過 IgE 依賴機制起作用。 低分子量致敏劑（小於 5,000 Da）包括異氰酸酯等高反應性化學物質，可通過獨立於 IgE 的機制發揮作用，或可作為半抗原與身體蛋白質結合發揮作用。 一旦工人對藥劑敏感，再次接觸（通常遠低於引起過敏的水平）會導致氣道炎症反應，通常伴隨氣流受限和非特異性支氣管反應性 (NBR) 增加。

在 OA 的流行病學研究中，工作場所暴露始終是哮喘患病率的最強決定因素，並且隨著暴露強度的估計，發生潛伏性 OA 的風險往往會增加。 在對通過 IgE 依賴性機制起作用的藥物的研究中，特應性是一個重要的因素，而吸煙是一個不太一致的哮喘發生決定因素。 在通過 IgE 非依賴性機製作用的藥物研究中，特應性或吸煙似乎都不是哮喘的重要決定因素。

臨床表現

OA 的症狀譜與非職業性哮喘相似：喘息、咳嗽、胸悶和氣短。 患者有時會出現咳嗽變異性或夜間哮喘。 OA 可能是嚴重的和致殘的，並且已經報告了死亡。 OA 的發作是由於特定的工作環境而發生的，因此識別哮喘症狀發作時發生的暴露是準確診斷的關鍵。 在 WAA 中，工作場所暴露會導致原有哮喘症狀的頻率和/或嚴重程度顯著增加。

臨床病史的幾個特徵可能提示職業病因（Chan-Yeung 1995）。 症狀經常在工作時或晚上下班後惡化，在休息日改善，並在重返工作崗位時復發。 症狀可能會在工作週結束時逐漸惡化。 患者可能會注意到工作場所中可重複觸發症狀的特定活動或因素。 與工作有關的眼睛刺激或鼻炎可能與哮喘症狀有關。 這些典型的症狀模式可能僅出現在 OA 的初始階段。 在周末或假期部分或完全解決在 OA 過程的早期很常見，但隨著反复暴露，恢復所需的時間可能會增加到一到兩週，或者恢復可能停止發生。 大多數 OA 患者的暴露已終止，甚至在停止暴露多年後仍繼續有症狀性哮喘，並伴有永久性損傷和殘疾。 持續接觸與哮喘的進一步惡化有關。 停止暴露時症狀持續時間短且嚴重程度較輕是良好的預後因素，可降低永久性哮喘的可能性。

已經報導了 OA 症狀的幾種特徵性時間模式。 早期哮喘反應通常發生在開始工作後不久（不到一小時）或特定的工作暴露導致哮喘之後。 晚期哮喘反應在接觸開始後 4 至 6 小時開始，可持續 24 至 48 小時。 這些模式的組合發生為雙重哮喘反應，症狀自發消退，區分早期和晚期反應，或連續哮喘反應，階段之間症狀無消退。 除了例外，早期反應往往是 IgE 介導的，而晚期反應往往是獨立於 IgE 的。

NBR 增加（通常通過乙酰甲膽鹼或組胺激發來測量）被認為是職業性哮喘的主要特徵。 NBR 的時間過程和程度可能有助於診斷和監測。 NBR 可能會在停止暴露後數週內下降，但異常的 NBR 通常會在暴露停止後持續數月或數年。 對於刺激物誘發的職業性哮喘患者，預計 NBR 不會因接觸和/或症狀而發生變化。

識別與診斷

考慮到診斷不足或過度診斷的實質性負面後果，OA 的準確診斷很重要。 對於患有 OA 或有發展 OA 風險的工人，及時識別、識別和控制導致哮喘的職業暴露可提高預防或完全康復的機會。 這種初級預防可以大大降低慢性致殘性哮喘的高昂財務和人力成本。 相反，由於 OA 的診斷可能需要完全改變職業，或在工作場所進行昂貴的干預，因此準確區分 OA 和非職業性哮喘可以防止雇主和工人承擔不必要的社會和經濟成本。

已經提出了幾種適用於不同情況的 OA 病例定義。 對工人篩查或監測有價值的定義（霍夫曼等人，1990 年）可能並不完全適用於臨床目的或補償。 研究人員的共識將 OA 定義為“一種以可變氣流受限和/或氣道高反應性為特徵的疾病，其原因和條件可歸因於特定的職業環境，而不是工作場所以外遇到的刺激”（Bernstein 等人，1993 年） . 該定義已作為醫學病例定義進行操作，總結於表 1 (Chan-Yeung 1995)。

表 1. 職業性哮喘的 ACCP 醫療病例定義

職業性哮喘診斷標準¹ （需要全部 4，AD）：

(A) 哮喘的醫師診斷和/或氣道高反應性的生理學證據

(B) 哮喘症狀發作前的職業暴露¹

(C) 哮喘症狀與工作之間的關聯

(D) 哮喘與工作環境相關的暴露和/或生理學證據 （OA 的診斷需要 D2-D5 中的一個或多個，很可能 OA 只需要 D1）

(1) 據報告在工作場所接觸會導致 OA 的藥劑

(2) FEV 工作相關變化¹ 和/或PEF

(3) 非特異性支氣管反應性系列測試（例如，乙酰甲膽鹼激發試驗）中與工作相關的變化

(4)特異性支氣管激發試驗陽性

(5) 哮喘的發作與在工作場所吸入刺激物的症狀暴露有明顯關聯（通常是 RADS）

RADS的診斷標準（應滿足所有7條）：

(1) 沒有預先存在的哮喘樣投訴的記錄

(2) 單次接觸事件或事故後出現症狀

(3) 接觸高濃度具有刺激性的氣體、煙、煙、蒸氣或粉塵

(4) 暴露後 24 小時內出現症狀且症狀持續至少 3 個月

(5)符合哮喘的症狀：咳嗽、喘息、呼吸困難

(6) 肺功能測試存在氣流阻塞和/或存在非特異性支氣管高反應性（暴露後應立即進行測試）

(7)排除其他肺部疾病

工作加重哮喘 (WAA) 的診斷標準：

(1) 符合 ACCP OA 醫療案例定義的標準 A 和 C

(2) 預先存在的哮喘或哮喘症狀史，（在開始工作或感興趣之前的一年內有活動症狀）

(3) 症狀或藥物需求明顯增加，或 PEF 與工作相關變化的記錄^R 或FEV¹ 開始工作或感興趣後

¹ 需要 A、C 和 D1 到 D5 中的任何一個的病例定義可能對 OA、WAA 和 RADS 的監測有用。
資料來源：Chan-Yeung 1995。

對 OA 進行全面的臨床評估可能既費時、成本高又困難。 它可能需要從工作中撤離和重返工作崗位的診斷試驗，並且通常需要患者可靠地記錄連續的峰值呼氣流量 (PEF) 測量值。 許多醫生可能不容易獲得臨床評估的某些組成部分（例如，特定的支氣管挑戰或 NBR 的連續定量測試）。 其他組成部分可能根本無法實現（例如，患者不再工作、診斷資源不可用、系列 PEF 測量不充分）。 診斷準確性可能會隨著臨床評估的徹底性而提高。 對於每個患者，關於醫學評估範圍的決定將需要平衡評估成本與錯誤診斷或排除 OA 的臨床、社會、經濟和公共衛生後果。

考慮到這些困難，表 2 概述了診斷 OA 的階梯式方法。這旨在作為促進準確、實用和有效診斷評估的一般指南，同時認識到某些建議的程序在某些情況下可能不可用. OA 的診斷涉及確定哮喘的診斷以及哮喘與工作場所暴露之間的關係。 在每個步驟之後，對於每個患者，醫生將需要確定所達到的診斷確定性水平是否足以支持必要的決定，或者評估是否應該繼續到下一步。 如果設施和資源可用，繼續進行臨床評估的時間和成本通常可以通過準確確定哮喘與工作之間關係的重要性來證明是合理的。 將總結 OA 診斷程序的要點； 詳細信息可以在一些參考文獻中找到（Chan-Yeung 1995；Bernstein 等人 1993）。 可以考慮諮詢在 OA 方面有經驗的醫生，因為診斷過程可能很困難。

表 2. 工作場所哮喘診斷評估的步驟

步驟 1 全面的醫療和職業病史和定向體檢。

步驟 2 可逆性氣道阻塞和/或非特異性支氣管高反應性的生理學評估。

步驟 3 如果合適，進行免疫學評估。

評估工作狀態：

當前工作：首先進行第 4 步。
目前不工作，恢復工作的診斷試驗可行：首先進行第 5 步，然後進行第 4 步。
當前未工作，無法進行重返工作的診斷試驗：第 6 步。

步驟 4 工作中哮喘的臨床評估或重返工作崗位的診斷試驗。

步驟 5 遠離工作的哮喘的臨床評估或從工作中移除的診斷試驗。

步驟 6 工作場所挑戰或特定支氣管挑戰測試。 如果可用於疑似因果暴露，則可以在任何患者的第 4 步之前執行此步驟。

這旨在作為促進實用和有效診斷評估的一般指南。 建議診斷和管理 OA 的醫生也參考當前的臨床文獻。

當由職業暴露引起時，RADS 通常被認為是 OA 的一個子類。 使用表 6 中的標准進行臨床診斷。因吸入高濃度刺激物而經歷嚴重呼吸損傷的患者應在事件發生後不久評估是否存在持續性症狀和是否存在氣流阻塞。 如果臨床病史與 RADS 相符，則進一步評估應包括對 NBR 的定量檢測（如果沒有禁忌症）。

WAA 可能很常見，並可能導致大量可預防的殘疾負擔，但關於診斷、管理或預後的報導很少。 如表 6 中總結的，當哮喘症狀先於疑似因果暴露但明顯因工作環境而加重時，可識別 WAA。 工作中的惡化可以通過生理證據或通過醫療記錄和藥物使用評估來記錄。 有哮喘緩解史、哮喘症狀復發但符合 OA 標準的患者是否被診斷為 OA 或 WAA 是一種臨床判斷。 一年已被提議作為足夠長的無症狀期，症狀的出現可能代表由工作場所暴露引起的新過程，儘管尚未達成共識。

第 1 步：全面了解病史和職業病史並進行定向體檢

考慮到早期診斷和乾預對改善預後的重要性，在適當的臨床和工作環境中初步懷疑可能的 OA 是關鍵。 對於在成年工作時出現症狀（尤其是近期發作）或哮喘嚴重程度顯著增加的所有哮喘患者，都應考慮 OA 或 WAA 的診斷。 對於任何其他有哮喘樣症狀和從事接觸哮喘病原體的職業或擔心其症狀與工作相關的人，也應考慮 OA。

應要求可能患有 OA 的患者提供完整的醫療和職業/環境史，並仔細記錄症狀的性質和發作日期以及哮喘的診斷，以及當時的任何潛在因果暴露。 應評估病史與上述 OA 臨床表現的相容性，尤其是與工作時間表和工作暴露變化相關的症狀的時間模式。 應注意哮喘藥物的使用模式和使用模式的變化，以及改善症狀所需的最短離開工作時間。 先前的呼吸道疾病、過敏/特應性、吸煙和其他有毒物質暴露以及過敏家族史是相關的。

應徹底探索潛在哮喘致病因子或過程的職業和其他環境暴露，如果可能，應客觀記錄暴露情況。 應將疑似暴露與報告的導致 OA 的綜合藥劑清單進行比較（Harber、Schenker 和 Balmes 1996；Chan-Yeung 和 Malo 1994；Bernstein 等人 1993；Rom 1992b），儘管無法識別特定藥劑並不少見，並且以前沒有描述過的藥物也可能誘發哮喘。 表 3 中顯示了一些說明性​​示例。職業史應包括當前和相關的過去工作的詳細信息，包括日期、職位、任務和接觸情況，尤其是當前工作和出現症狀時從事的工作。 其他環境史應包括對可能導致哮喘的家庭或社區暴露情況的回顧。 以開放式的方式開始暴露史是有幫助的，詢問空氣傳播劑的廣泛類別：灰塵（特別是動物、植物或微生物來源的有機灰塵）、化學品、藥物和刺激性或可見氣體或煙霧。 患者可能會識別特定的代理人、工作流程或已觸發症狀的代理人的一般類別。 要求患者逐步描述最近有症狀的工作日的活動和暴露情況可以提供有用的線索。 同事使用的材料，或從洩漏或其他來源高濃度釋放的材料，可能是相關的。 通常可以獲得有關產品名稱、成分和製造商名稱、地址和電話號碼的更多信息。 可以通過致電製造商或通過各種其他來源（包括教科書、CD ROM 數據庫或毒物控制中心）來識別特定藥劑。 由於 OA 通常是由低水平的空氣過敏原引起的，因此定性評估暴露和控制措施的工作場所工業衛生檢查通常比空氣污染物的定量測量更有幫助。

表 3. 可引起職業性哮喘的致敏劑

臨床病史似乎更有助於排除而不是確認 OA 的診斷，並且醫生採集的開放式病史優於封閉式問卷。 一項研究將受過訓練的 OA 專家採集的開放式臨床病史的結果與特定支氣管激發試驗的“黃金標準”進行了比較，其中 162 名患者被轉診以評估可能的 OA。 研究人員報告說，提示 OA 的臨床病史的敏感性為 87%，特異性為 55%，預測值為陽性 63%，預測值為陰性 83%。 在這組轉診患者中，哮喘和 OA 的患病率分別為 80% 和 46% (Malo et al. 1991)。 在其他轉診患者組中，對於各種工作場所暴露，封閉式問卷的陽性預測值範圍為 8% 至 52%（Bernstein 等人，1993 年）。 醫生需要評估這些結果對其他環境的適用性。

體格檢查有時會有幫助，應注意與哮喘（如喘息、鼻息肉、濕疹性皮炎）、呼吸道刺激或過敏（如鼻炎、結膜炎）或其他潛在症狀原因相關的發現。

第 2 步：可逆性氣道阻塞和/或非特異性支氣管高反應性的生理學評估

如果支持哮喘診斷的足夠生理學證據 (NAEP 1991) 已經存在於病歷中，則可以跳過第 2 步。 如果沒有，應在技術人員指導下進行肺活量測定，最好是在患者出現哮喘症狀的那一天下班後進行。 如果肺活量測定法顯示氣道阻塞可通過支氣管擴張劑逆轉，則可確診哮喘。 對於肺活量測定沒有明顯氣流受限證據的患者，應盡可能在同一天使用乙酰甲膽鹼或組胺對 NBR 進行定量檢測。 在這種情況下，NBR 的定量測試是一項關鍵程序，原因有二。 首先，它通常可以識別輕度或早期 OA 患者，這些患者最有可能治愈，但如果使用正常的肺活量測定法停止檢測，就會錯過這些患者。 其次，如果在與症狀相關的工作環境中持續暴露的工人的 NBR 正常，則通常可以排除 OA 而無需進一步測試。 如果異常，評估可以進行到第 3 步或第 4 步，並且 NBR 的程度可能有助於監測患者在排除疑似因果暴露（第 5 步）的診斷試驗後的改善情況。 如果肺活量測定顯示明顯的氣流受限且在吸入支氣管擴張劑後沒有改善，則應考慮在更長時間的治療試驗（包括皮質類固醇）後重新評估（ATS 1995；NAEP 1991）。

第 3 步：免疫學評估（如果適用）

皮膚或血清學（例如，RAST）測試可以證明對特定工作場所藥劑的免疫致敏。 這些免疫學測試已被用於確認哮喘的工作相關性，並且在某些情況下，無需進行特定的吸入激發試驗。 例如，在具有與 OA 相符的臨床病史、記錄的哮喘或氣道高反應性以及對車前子免疫致敏證據的歐車前暴露患者中，大約 80% 的患者在隨後的特定支氣管激發試驗中確診為 OA（Malo 等人，1990 年） ). 在大多數情況下，免疫學檢測陰性的診斷意義不太清楚。 免疫學測試的診斷敏感性主要取決於工作場所中所有可能的致病抗原或半抗原-蛋白質複合物是否已包含在測試中。 儘管對無症狀工作人員的致敏作用尚未明確定義，但對分組結果的分析可用於評估環境控制。 免疫學評估的效用對於有標準化的藥物是最大的 體外 測試或皮膚點刺試劑，例如鉑鹽和洗滌劑酶。 不幸的是，大多數感興趣的職業過敏原目前無法在市場上買到。 在皮膚點刺試驗中使用非商業溶液有時會引起嚴重反應，包括過敏反應，因此需要謹慎。

如果第 1 步和第 2 步的結果與 OA 相符，則應盡可能進行進一步評估。 進一步評估的順序和範圍取決於診斷資源的可用性、患者的工作狀態以及離職和重返工作的診斷試驗的可行性，如表 7 所示。如果無法進行進一步評估，則診斷必須基於此時可用的信息。

第 4 步：工作中哮喘的臨床評估，或重返工作崗位的診斷試驗

通常，最容易獲得的氣道阻塞生理測試是肺活量測定法。 為提高重現性，肺活量測定法應由訓練有素的技術人員指導。 不幸的是，在輪班前後進行的單日跨班肺活量測定在確定與工作相關的氣道阻塞方面既不敏感也不特異。 如果在幾個工作日期間和之後每天進行多次肺活量測定，可能會提高診斷準確性，但這尚未得到充分評估。

由於交叉移位肺活量測定法存在困難，連續 PEF 測量已成為 OA 的重要診斷技術。 使用便宜的便攜式儀表，PEF 測量值在醒著的時候每兩小時記錄一次。 為提高靈敏度，必須在工人在工作中接觸到疑似病原體並出現與工作相關的症狀模式期間進行測量。 每次重複三次，每天在工作和下班時進行測量。 如果患者能夠安全地耐受繼續工作，則測量應持續至少連續 16 天（例如，兩個為期五天的工作周和三個週末休息）。 PEF 測量值連同工作時間、症狀、支氣管擴張藥物的使用和顯著暴露記錄在日記中。 為了便於解釋，日記結果應繪製成圖表。 某些模式提示 OA，但沒有一個是特徵性的，有經驗的讀者的解釋通常是有幫助的。 系列 PEF 測試的優點是成本低，並且與支氣管激發試驗的結果具有合理的相關性。 缺點包括需要患者的高度合作，無法明確確認數據是否準確，缺乏標準化的解釋方法，以及一些患者需要連續休息 3 或 1 週才能顯示明顯改善。 專為患者自我監測而設計的便攜式電子記錄肺活量計（如果可用）可以解決連續 PEF 的一些缺點。

哮喘藥物往往會降低工作暴露對氣流測量的影響。 但是，在工作中進行氣流監測時不宜停藥。 相反，在整個診斷過程中，患者應持續服用最小安全劑量的抗炎藥，密切監測症狀和氣流，並在日記中記錄使用短效支氣管擴張劑控制症狀的情況。

在患者正常工作時間未能觀察到與工作相關的 PEF 變化並不能排除 OA 的診斷，因為許多患者需要超過兩天的周末才能顯示 PEF 的顯著改善。 在這種情況下，應考慮延長停工時間（步驟 5）的診斷試驗。 如果患者尚未對 NBR 進行定量檢測，並且沒有醫學禁忌症，則應在此時進行，至少在工作場所暴露兩週後立即進行。

第 5 步：遠離工作的哮喘的臨床評估或長期停止工作的診斷試驗

此步驟包括連續至少連續 2 天不工作（例如，9 天的休息加上前後的周末）完成連續 5 小時的 PEF 每日日記。 如果與工作中的系列 PEF 日記相比，此記錄不足以診斷 OA，則應在下班後連續第二周繼續記錄。 離開工作 2 週或更長時間後，可以對 NBR 進行定量測試，並與工作時的 NBR 進行比較。 如果在工作期間至少兩週內尚未進行系列 PEF，則在詳細諮詢後並與主治醫師密切聯繫後，可以進行重返工作的診斷性試驗（參見步驟 4）。 第 5 步對於確認或排除 OA 的診斷通常至關重要，儘管它也可能是最困難和最昂貴的步驟。 如果嘗試長時間停止工作，最好通過包括 PEF、FEV 來最大限度地提高診斷率和效率₁, 和 NBR 測試在一個綜合評估中。 每週去看醫生進行諮詢和查看 PEF 圖表有助於確保結果的完整和準確。 如果在對患者進行至少兩週的工作和兩週的離職監測後，診斷證據還不充分，如果可行的話，下一步應該考慮第 6 步。

第 6 步：特定支氣管挑戰或工作場所挑戰測試

使用暴露室和標準化暴露水平的特定支氣管激發試驗已被標記為診斷 OA 的“金標準”。 優勢包括明確確認 OA，能夠確定對特定致敏劑的亞刺激水平的哮喘反應，然後可以謹慎避免。 在所有診斷方法中，它是唯一能夠可靠地區分致敏物誘發的哮喘與刺激物誘發的方法。 這種方法的幾個問題包括程序固有的成本高、一般需要密切觀察或住院幾天，以及只有極少數專門中心可用。 如果標準化方法不適用於所有可疑物質，如果懷疑錯誤的物質，或者如果最後一次暴露和測試之間的時間間隔太長，則可能會出現假陰性。 如果無意中獲得了刺激性暴露水平，則可能會導致誤報。 由於這些原因，OA 的特定支氣管激發試驗在大多數地方仍然是一種研究程序。

工作場所挑戰測試涉及在工作場所進行一系列技術人員指導的肺活量測定，在工作日暴露於疑似病原體或過程之前和期間以頻繁（例如，每小時）的間隔進行。 它可能比特定的支氣管激發試驗更敏感，因為它涉及“現實生活”暴露，但由於氣道阻塞可能由刺​​激物和致敏劑引發，陽性測試不一定表明致敏。 它還需要雇主的合作和技術人員使用移動肺活量計的大量時間。 這兩種手術都有引發嚴重哮喘發作的風險，因此應在對這些手術有經驗的專家的密切監督下進行。

治療與預防

OA 的管理包括針對個體患者的醫療和預防干預，以及在確定為 OA 高風險的工作場所採取公共衛生措施。 醫療管理類似於非職業性哮喘，並且在別處得到了很好的審查 (NAEP 1991)。 單獨的醫療管理很少足以最佳地控制症狀，通過控製或停止暴露的預防性干預是治療的一個組成部分。 這個過程從準確診斷和識別緻病暴露和條件開始。 在致敏劑誘發的 OA 中，減少接觸致敏劑通常不會導致症狀完全消失。 暴露於非常低濃度的藥物可能會導致嚴重的哮喘發作或疾病的進行性惡化，建議完全和永久停止暴露。 及時轉診進行職業康復和工作再培訓可能是某些患者治療的必要組成部分。 如果完全停止接觸是不可能的，伴隨著密切的醫學監測和管理的顯著減少接觸可能是一種選擇，儘管這種減少接觸並不總是可行的，而且這種方法的長期安全性尚未經過測試。 例如，很難證明為使患者繼續從事同一工作而使用全身性皮質類固醇進行長期治療的毒性是合理的。 對於由刺激物誘發和/或觸發的哮喘，劑量反應可能更可預測，並且降低刺激物暴露水平，同時進行密切的醫療監測，與致敏劑誘發的 OA 相比，風險更小並且更可能有效。 如果患者繼續在修改後的條件下工作，醫療隨訪應包括頻繁就診並查看 PEF 日記、計劃周密的急救服務以及連續肺活量測定和/或乙酰甲膽鹼激發試驗（視情況而定）。

一旦懷疑特定工作場所存在高風險，無論是由於發生 OA 哨兵病例還是使用已知的哮喘致病劑，公共衛生方法都可能非常有用。 早期識別並有效治療和預防現有 OA 工人的殘疾，以及預防新病例，是明確的優先事項。 識別特定的致病因素和工作流程很重要。 一種實用的初始方法是工作場所問卷調查，評估 OA 病例定義中的標準 A、B、C 和 D1 或 D5。 這種方法可以識別可能需要進一步臨床評估的個體，並幫助識別可能的致病因素或情況。 對小組結果的評估可以幫助決定是否需要進一步的工作場所調查或乾預，如果是，則可以為以最有效和高效的方式針對未來的預防工作提供寶貴的指導。 然而，問卷調查不足以建立個體醫學診斷，因為 OA 問卷調查的預測陽性值不夠高。 如果需要更高水平的診斷確定性，也可以考慮使用診斷程序（例如肺活量測定法、NBR 定量測試、系列 PEF 記錄和免疫學測試）進行醫學篩查。 在已知存在問題的工作場所，持續的監視和篩選程序可能會有所幫助。 然而，將具有特應性病史或其他潛在易感因素的無症狀工人從被認為是高風險的工作場所區別排除，將導致大量工人被解僱，以防止相對較少的 OA 病例，目前的文獻不支持這一點。

控製或消除因果暴露以及避免和適當管理洩漏或高水平暴露事件可以有效地初級預防哨點病例的同事的致敏和 OA。 應酌情實施替代、工程和行政控制、個人防護設備以及對工人和管理人員的教育的通常暴露控制等級。 積極主動的雇主將發起或參與部分或所有這些方法，但如果採取的預防措施不充分且工人仍處於高風險中，政府執法機構可能會有所幫助。

損傷和殘疾

醫療障礙 是由醫療狀況引起的功能異常。 殘疾 是指醫療損傷對患者生活的總體影響，並受到許多非醫療因素的影響，例如年齡和社會經濟地位 (ATS 1995)。

醫療損害評估由醫生完成，可能包括計算的損害指數以及其他臨床考慮因素。 損傷指數基於 (1) 支氣管擴張劑後氣流受限的程度，(2) 支氣管擴張劑氣流受限的可逆性程度或 NBR 定量測試的氣道高反應性程度，以及 (3) 控制所需的最少藥物哮喘。 醫療損害評估的另一個主要組成部分是醫生對患者在導致哮喘的工作環境中工作的能力的醫學判斷。 例如，患有敏化物誘發的 OA 的患者可能有一種醫學損傷，這種損傷對他或她已經變得敏感的藥劑具有高度特異性。 僅在接觸該病原體時出現症狀的工人可能能夠從事其他工作，但永遠無法從事她或他受過最多培訓和經驗的特定工作。

評估因哮喘（包括 OA）導致的殘疾需要考慮醫療損傷以及其他影響工作能力和日常生活功能的非醫療因素。 殘疾評估最初由醫生進行，醫生應確定影響損傷對患者生活影響的所有因素。 許多因素，如職業、教育水平、擁有其他適銷對路的技能、經濟條件和其他社會因素，可能導致具有相同醫療損傷程度的個體出現不同程度的殘疾。 然後管理員可以使用此信息來確定殘疾以進行補償。

損傷和殘疾可分為暫時性或永久性，這取決於顯著改善的可能性，以及是否在工作場所成功實施了有效的暴露控制。 例如，患有致敏劑誘發的 OA 的人通常被認為是永久性的，完全無法從事任何涉及接觸致病因素的工作。 如果症狀在停止暴露後部分或完全消退，則這些人可能被歸類為對其他工作的損害較小或沒有損害。 這通常被認為是永久性部分損傷/殘疾，但術語可能有所不同。 工作場所刺激物以劑量依賴性方式引發的哮喘患者在有症狀時會被認為有暫時性損傷，如果安裝了充分的暴露控制措施並能有效減輕或消除症狀，則損傷較小或沒有損傷。 如果未實施有效的暴露控制，則同一個人可能必須被視為永久性受損才能從事該工作，並建議進行醫療移除。 如有必要，可在減少或終止暴露兩年後對長期損傷/殘疾進行重複評估，屆時 OA 的改善預計已趨於穩定。 如果患者繼續工作，則應持續進行醫學監測，並根據需要重複進行損傷/殘疾的重新評估。

因 OA 或 WAA 致殘的工人可能有資格獲得醫療費用和/或工資損失的經濟補償。 除了直接減少殘疾對個體工人及其家庭的經濟影響外，可能​​還需要補償以提供適當的醫療、啟動預防性干預和獲得職業康復。 工人和醫生對特定醫學法律問題的理解對於確保診斷評估符合當地要求並且不會導致受影響工人的權利受到損害可能很重要。

儘管關於成本節約的討論經常集中在補償系統的不足上，但真正減輕 OA 和 WAA 給社會帶來的財政和公共衛生負擔不僅取決於補償系統的改進，更重要的是取決於部署到系統中的系統的有效性。識別並糾正或完全預防導致新發哮喘病例發作的工作場所暴露。

結論

OA 已成為許多國家最普遍的職業性呼吸道疾病。 它比一般公認的更常見，可能會很嚴重且致殘，並且通常是可以預防的。 早期識別和有效的預防干預可以大大降低永久性殘疾的風險以及與慢性哮喘相關的高昂人力和經濟成本。 出於多種原因，OA 值得臨床醫生、健康和安全專家、研究人員、衛生政策制定者、工業衛生學家和其他對預防工作相關疾病感興趣的人更廣泛地關注。

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