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研究表明,戴口罩和不戴口罩的人感染COVID - 19的风险截然不同

已有 1984 次阅读 2021-12-4 21:01 |个人分类:健康生活|系统分类:科普集锦

研究表明,戴口罩和不戴口罩的人感染COVID - 19的风险截然不同

诸平

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Fig. 1 Masks that do not fit tightly at the edges allow air to enter and exit, especially at the nostrils, but also at the cheeks. But even ill-fitting masks still significantly reduce the risk of infection. Credit: Birte Thiede/MPI für Dynamik und Selbstorganisation

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Fig.2 Using a manikin, a team from the Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organisation demonstrates how the respiratory cloud, and possibly coronaviruses with it, spread in different scenarios. Without a mask, many potentially infectious particles disperse in the room. Surgical masks already reduce the amount significantly, even if they fit poorly. Tight-fitting FFP2 or KN95 masks protect particularly well. Credit: Max Planck Society 

据德国马普学会(Max Planck Society2021123日提供的消息,研究表明,戴口罩和不戴口罩的人感染COVID - 19的风险截然不同(How well masks protect)。相关研究结果已经在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences简称PNAS)杂志网站发表——Gholamhossein Bagheri, Birte Thiede, Bardia Hejazi, Oliver Schlenczek, Eberhard Bodenschatz. An upper bound on one-to-one exposure to infectious human respiratory particles, Proceedings of the National Academy of Sciences, December 7, 2021, 118 (49): e2110117118. DOI: 10.1073/pnas.2110117118https://doi.org/10.1073/pnas.2110117118.参与此项研究的有来自德国哥廷根的马克斯·普朗克动力学和自组织研究所(Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organization, Göttingen 37077, Germany)、哥廷根大学(University of Göttingen)以及美国康奈尔大学(Cornell University)的研究人员。

三米不足以保证保护。即使在这样的距离,一个未接种疫苗的人站在COVID-19患者的呼吸气氛中,不到5分钟就几乎百分之百确定会被感染。这是坏消息。好消息是,如果两人都戴着合适的医用口罩,或者更好的FFP2口罩,风险会显著降低。如果边缘不贴合的口罩可以让空气进出,尤其是在鼻孔处或者在脸颊处。但即使是不合适的口罩也会显著降低感染风险(见图1所示)。

在这项综合研究中,来自德国哥廷根马克斯·普朗克动力学和自组织研究所的一个合作团队调查了在何种佩戴条件下,口罩的保护程度。在这个过程中,研究人员确定了许多情况下的最大感染风险,并考虑了一些迄今为止尚未纳入类似研究的因素。

哥廷根合作团队对感染冠状病毒的风险之大感到惊讶。马克斯·普朗克动力学和自组织研究所主任Eberhard Bodenschatz:“我们不会想到,在几米的距离外,从病毒携带者的呼吸中吸收传染性剂量需要这么短的时间。”在这个距离上,呼吸的空气已经在空气中呈圆锥形扩散;感染性粒子相应地被稀释。此外,这些特别大的富含病毒的颗粒在空气中经过很短的距离后就落到了地面上。Eberhard Bodenschatz:“在我们的研究中,我们发现,如果感染者具有高病毒载量的SARS-CoV-2δ变种,那么不戴口罩短短几分钟后感染的风险就会非常高,即使是在3米远的地方。”在学校、餐馆、俱乐部甚至户外,这样的遭遇是不可避免的。

合适的FFP2口罩至少将风险降低到1‰(Well-fitting FFP2 masks reduce the risk at least into the per thousand range)

尽管感染风险很高,但医用口罩或FFP2口罩可以有效保护。哥廷根的研究证实,FFP2KN95口罩在过滤吸入空气中的传染性颗粒方面尤其有效,尤其是在面部尽可能密封的情况下。如果感染者和非感染者都佩戴合适的FFP2口罩,20分钟后的最大感染风险几乎不超过千分之一,即使是在最短的距离。如果他们的口罩不合适,感染的可能性会增加到大约4%。如果两人都戴上合适的医用口罩,病毒在20分钟内传播的可能性最高可达10%。这项研究还证实了一个直观的假设,即为了有效地防止感染,特别是已感染者应该戴一个尽可能过滤并紧贴面部的口罩。

由马克斯·普朗克小组确定的感染概率表明了每种情况下风险的上限。Eberhard Bodenschatz:“在日常生活中,实际感染的概率肯定要小10100倍。”这是因为从口罩边缘流出的空气被稀释了,所以你不会得到所有未经过滤的呼吸空气。但我们之所以这样假设,是因为我们无法在所有情况下测量一个口罩佩戴者呼吸的空气到达另一个人的量,而且我们希望尽可能保守地计算风险,”Eberhard Bodenschatz解释道。“在这种情况下,如果最大的理论风险很小,那么在实际情况下你就非常安全了。”但是,在没有口罩保护的情况下,安全缓冲的相对价值要小得多。马克斯·普朗克动力学和自组织研究所的研究小组负责人,也是目前这项研究的主要作者Gholamhossein Bagheri说:“在这种情况下,我们可以用较少的假设来确定一个未受保护的人吸入的病毒剂量。”

马克斯·普朗克动力学和自组织研究所的一个团队利用人体模型演示了呼吸云以及可能与之相关的冠状病毒如何在不同场景中传播。如果没有口罩,许多潜在的传染性颗粒就会在房间里扩散。医用口罩已经大大减少了碳排放量,即使它们不太合适。紧接型FFP2KN95口罩保护效果特别好(见图2所示)。

“在学校戴口罩是个好主意”('Masks in schools are a very good idea')

在计算感染风险时,哥廷根团队考虑了许多以前没有被纳入可比研究的因素。例如,研究人员研究了不合适的口罩如何削弱保护,以及如何预防这种情况。Gholamhossein Bagheri:FFP2KN95口罩的材料,以及一些医用口罩的材料,都能非常有效地过滤。然而,感染的风险由口罩边缘进出的空气控制。”当面具的边缘不靠近脸部时,就会发生这种情况。在精心设计的实验中,Gholamhossein Bagheri, Eberhard Bodenschatz和他们的团队测量了流过不同尺寸口罩边缘的呼吸颗粒的大小和数量。Eberhard Bodenschatz:“如果你在戴上口罩之前把它的金属带弯曲成圆形W形,那么它就可以很好地适应脸部的形状。这样,传染性的气溶胶颗粒就无法通过口罩,眼镜也就不会起雾。”

研究小组还认为,人们在空气中呼吸或说话时传播的飞沫会变干,变得更轻。这意味着它们在空气中停留的时间更长,但释放后直接以等大小液滴的形式增加了病毒浓度。当被吸入时,相反的情况会发生:这些颗粒再次吸收水分,像云中一滴一样生长,因此更容易在呼吸道中沉积。

尽管马克斯·普朗克研究人员在哥廷根马克斯·普朗克动力学和自组织研究所网站上的详细分析表明,与贴合良好的外科口罩相比,紧贴合的FFP2口罩提供了75倍的保护,口罩的佩戴方式产生了巨大的差异;与根本没有任何口鼻保护的情况相比,即使是医用口罩也显著降低了感染的风险。Gholamhossein Bagheri说:“这就是为什么人们在大流行期间戴口罩如此重要的原因所在。”Eberhard Bodenschatz补充说:“我们的结果再次表明,在学校和一般情况下,戴口罩是一个非常好的主意。”

上述介绍,仅供参考。欲了解更多信息,敬请注意浏览原文或者相关报道

Sing on: Certain face masks don't hinder vocalists

Significance

Wearing face masks and maintaining social distance are familiar to many people around the world during the ongoing SARS-CoV-2 pandemic. Evidence suggests that these are effective ways to reduce the risk of SARS-CoV-2 infection. However, it is not clear how exactly the risk of infection is affected by wearing a mask during close personal encounters or by social distancing without a mask. Our results show that face masks significantly reduce the risk of SARS-CoV-2 infection compared to social distancing. We find a very low risk of infection when everyone wears a face mask, even if it doesn’t fit perfectly on the face.

Abstract

There is ample evidence that masking and social distancing are effective in reducing severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) transmission. However, due to the complexity of airborne disease transmission, it is difficult to quantify their effectiveness, especially in the case of one-to-one exposure. Here, we introduce the concept of an upper bound for one-to-one exposure to infectious human respiratory particles and apply it to SARS-CoV-2. To calculate exposure and infection risk, we use a comprehensive database on respiratory particle size distribution; exhalation flow physics; leakage from face masks of various types and fits measured on human subjects; consideration of ambient particle shrinkage due to evaporation; and rehydration, inhalability, and deposition in the susceptible airways. We find, for a typical SARS-CoV-2 viral load and infectious dose, that social distancing alone, even at 3.0 m between two speaking individuals, leads to an upper bound of 90% for risk of infection after a few minutes. If only the susceptible wears a face mask with infectious speaking at a distance of 1.5 m, the upper bound drops very significantly; that is, with a surgical mask, the upper bound reaches 90% after 30 min, and, with an FFP2 mask, it remains at about 20% even after 1 h. When both wear a surgical mask, while the infectious is speaking, the very conservative upper bound remains below 30% after 1 h, but, when both wear a well-fitting FFP2 mask, it is 0.4%. We conclude that wearing appropriate masks in the community provides excellent protection for others and oneself, and makes social distancing less important.




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