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研究背景：矽肺病(Silicosis)是一种由于在生产过程中长期吸入游离二氧化硅(SiO2)含量较高的粉尘而引起的以肺组织纤维化和肺部炎症为主的慢性职业病。目前尘肺病是我国最严重的职业病，而矽肺病在其中占据了较大比例，每年我国因该病造成的直接经济损失近百亿元，给个人、家庭、企业和社会造成了沉重的负担。研究已证实：矽肺形成过程中最重要的炎症细胞是肺泡巨噬细胞，它能吞噬吸入的二氧化硅等粉尘，被活化、凋亡并分泌、释放大量炎性因子和致纤维化因子，其中TGF-β被公认为是肺纤维化形成与发展的关键性细胞因子。肺纤维化的发生亦是细胞外基质(ECM)合成和降解不平衡的结果，基质金属蛋白酶(MMPs)在其中起着非常重要的作用。肺泡巨噬细胞活化后释放的细胞因子和炎症介质在早期肺损伤中起主要作用，而肺内残留的粉尘持续活化肺泡巨噬细胞，是尘肺病人虽然脱离粉尘环境，但病变仍持续进展的主要原因。现阶段矽肺病尚无特效根治方法，通常采用肺灌洗、药物及中医中药等综合性治疗措施。药物治疗无效，大容量肺灌洗术(WLL)是较有效的治疗策略。传统的肺灌洗治疗是依靠人工手段进行重力灌液和抽液，没有专门的洗肺仪器进行标准化操作和监控，故存在着操作相对复杂、耗时长、效率低，灌洗流速及压力不稳定，灌洗液温度不恒定，无法监控灌洗过程中的实时数据、并发症多等诸多问题，亟待解决。为了减轻尘肺病人的痛苦，使肺灌洗操作更加规范和高效率，我们将自身对肺灌洗技术的理解与现代电子软件编程技术相结合，成功研制了智能洗肺机的原理机，拟将其应用于临床肺灌洗治疗矽肺病。为了验证智能洗肺机的安全性和有效性，我们设计了本实验，将其应用于矽肺犬动物模型，以评估智能洗肺机治疗矽肺犬的安全性及有效性，为今后开展的临床试验提供基础性理论依据。研究目的：1、模拟矽肺的染尘和致病过程，建立矽肺犬动物模型，观察实验犬胸部CT影像学及肺组织病理学变化。2、应用传统和智能两种肺灌洗方法对实验犬行肺灌洗治疗，观察TGF-β1、MMP-2、MMP-9细胞因子在实验犬肺泡巨噬细胞中的表达，探讨其变化的意义。3、初步评估智能洗肺机治疗矽肺犬的安全性和有效性。研究方法：1、矽肺犬动物模型的建立及评估将20只本地健康杂种犬随机分为4组：健康对照组，低剂量低频次组，高剂量低频次组，高剂量高频次组。观察不同染尘剂量、不同染尘频次、不同染尘时间段，实验犬的动脉血气、胸部CT影像学及肺组织病理学变化，摸索建立矽肺犬动物模型的方法。2、智能洗肺机治疗矽肺犬的安全性及有效性评估将10只本地健康杂种犬随机分为2组：传统肺灌洗对照组和智能肺灌洗对照组。将10只染尘完毕的矽肺犬随机分为2组：传统肺灌洗组和智能肺灌洗组。对各组实验犬行相应肺灌洗治疗，将传统与智能两种肺灌洗方法作比较，以灌洗后实验犬存活率、灌洗前后的动脉血气、灌洗液回收率、灌洗前后的胸部CT影像学表现等，评估智能洗肺机治疗矽肺犬的安全性；以灌洗操作时间、灌洗回收液的细胞总数及分类、灌洗回收液粉尘清除量、灌洗回收液AM培养上清TGF-β1、MMP-2、MMP-9浓度等，评估智能洗肺机治疗矽肺犬的有效性。研究结果：1、各组实验犬染尘后，CT肺窗内均有不同程度的肺磨玻璃样改变，肺纹理增粗，且染尘剂量越大、染尘频次越高、染尘时间越长，其胸部CT的改变越明显。2、实验犬染尘3月后取肺组织病理标本，常光显微镜下见支气管周围大量吞尘巨噬细胞聚集，有成纤维细胞增生及网状胶原纤维形成，肺间质增厚。偏光显微镜下增厚的肺间质内大量游离二氧化硅颗粒沉积。染尘剂量越大、染尘频次越高，其肺组织病理改变越明显。3、智能洗肺机单侧肺灌洗平均时间35.7±2.3min，人工传统方式单侧肺灌洗平均时间43.6±2.9min，两种肺灌洗方法在操作时间上存在显著差异(P＜0.01)，应用智能洗肺机可缩短肺灌洗操作时间。4、应用智能洗肺机灌洗的实验犬存活率100%，灌洗液回收率88.9±1.6%，应用传统肺灌洗的实验犬存活率90%，灌洗液回收率85.7±1.7%，在灌洗后第7天胸部CT示两种肺灌洗方法后残留的灌洗液均已完全吸收，双肺复张良好，本实验中智能肺灌洗的安全性不低于传统肺灌洗。5、应用智能洗肺机的智能肺灌洗与传统肺灌洗，在灌洗回收液粉尘清除量、灌洗回收液的细胞总数及分类、灌洗回收液AM培养上清TGF-β1、MMP-2、MMP-9浓度等各指标上，与相应健康对照组比较均有显著性差异(P＜0.01)，但两者间均无显著差异，本实验中智能肺灌洗的有效性不低于传统肺灌洗。结论：1、实验犬气管插管后，经呼吸机通气将二氧化硅粉尘吹入肺内，每次按400mg/kg称取，每周染尘1次，持续染尘3个月，可建立早期的矽肺犬动物模型。2、初步验证了智能洗肺机治疗矽肺犬的安全性，本实验中智能肺灌洗的安全性不低于传统肺灌洗。3、智能洗肺机可有效清除沉积在矽肺犬肺内的二氧化硅粉尘、各种炎性细胞及细胞因子，从而起到阻止和延缓矽肺病情进展的作用，智能肺灌洗的有效性不低于传统肺灌洗。4、智能洗肺机使肺灌洗操作程序化、智能化、效率化，智能肺灌洗方法的操作时间更短，且智能洗肺机可实时监控灌洗液温度、灌洗液流速、气囊压力等数据，大大降低了肺灌洗的人工操作量。