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病毒在空气中如何传播

2020-02-13 14:31  来自: 未知浏览次数:

原标题:全球看武汉︱病毒在空气中如何传播

据报道,香港于2月10日新增一例新冠肺炎确诊案例,与早前一名确诊个案同住一楼,怀疑粪便中携带病毒经过空气从排气管中泄漏导致传播。港府于2月11日凌晨紧急疏散其他楼层的相同类型单位住户,并入住隔离中心,涉及30余户。

2月8日,上海举行的疫情防控新闻发布会上,卫生防疫专家强调,目前可以确定的新型冠状病毒感染的肺炎传播途径主要为直接传播、气溶胶传播和接触传播。

之前,我们介绍过如何预防粪口传播——

《全球看武汉|预防粪口传播,重提U型聚水器:香港防疫经验》

,如何预防医院性传播——

《全球看武汉|保护医护人员的生命安全,从预防医源性感染开始》

。那么,不同类型的病毒是如何在空气中传播的?

本文则编译整理了顶级刊物中,对2003年的SARS、2014年西非埃博拉以及诺如病毒的传播途径分析,以期为新冠疫情的防控以及医学研究提供借鉴。

病毒在空气中如何传播?

呼吸道病毒主要通过空气进行传播,而空气中的病毒传播又可以进一步分为飞沫传播(Droplet transmission)和气溶胶传播(Aerosols transmission)。飞沫较大,传播距离有限。病毒的携带者在呼吸、说话、咳嗽、打喷嚏时,携带病原体的飞沫散播到空气之中,如果落到易感者的鼻腔或口腔黏膜上,就会导致传染。咳嗽产生的飞沫传播范围小于1米。气溶胶传播则需要以形成更小尺寸(小于5μm)的携带病毒的液滴为前提条件。病毒携带者产生的一部分飞沫在离开人体后很快蒸发,形成飞沫核,即能够以气溶胶的形式在空气中传播。感染者在远离传染源的情况下也会因此传染。

按照美国疾病控制中心和世界卫生组织的分类,病原体在空气中传播分为三种类型:专性空气传播(Obligate airborne transmission),如肺结核;优先空气传播(Preferential airborne transmission) ,即传播途径多样,但空气传播占优势,如水痘和麻疹;以及伺机性空气传播 (Opportunistic airborne transmission),如流感和SARS,病毒通常情况下会通过其他途径进行传播,如飞沫传播,但是在合适的条件下,比如执行气管的插管和拔管操作时,会产生气溶胶,病毒即可经由气溶胶传播。

伺机性空气传播发生概率非常低。在一项针对SARS传播途径的研究中,发现注意双手卫生对防范感染产生直接影响。另一项研究则发现,控制飞沫传播和接触传播就可以有效地预防SARS。一项针对流感的研究发现,咳嗽产生的飞沫99%的直径都大于8μm。以上研究证实,伺机性空气传播发生的概率是非常低的。

针对流感病毒开展的研究表明,寒冷干燥的环境更适宜于病毒的空气传播。研究发现,气溶胶颗粒携带病毒能力为飞沫颗粒的8.8倍。佩戴医用外科口罩可以同时防护病毒的飞沫传播和气溶胶传播,但对前者阻断效果更为显著。

本文对2003年香港淘大花园的SARS、2014年西非埃博拉以及诺如病毒的研究加以综述,特别关注了顶级刊物中所报告的三种病毒的传播途径分析,以期为新冠疫情的防控以及医学研究提供借鉴。

香港淘大花园:SARS病毒在空气中的传播

2003年非典结束后,WHO总部召开了一次SARS流行病学专家会议,认为SARS基本是通过飞沫侵入黏膜引起传播,而非粪口途径传播。然而仍有两个谜题悬而未决:病毒来源是什么?是否存在其他的传播途径?

2004年发表在《新英格兰医学杂志》中的一篇论文(参考文献②),分析了香港淘大花园SARS病例暴发的时空分布,探讨了感染者分布与携带病毒的气溶胶羽流三维扩散之间的相关性。

淘大花园共19栋高楼,每栋33层,每层8户。感染者总数超过300人,其中一期7座建筑物中的暴发显著密集。首发感染者在E栋16楼7号,位于中层,确诊前腹泻两次使用厕所。E栋先后有99例感染者,以房号为7和8的高楼层风险最高。如何解释SARS的大规模社区暴发?为何感染者呈现特定时空规律?文章结论中指出,唯一合理解释就是,病毒可经由空气传播(Airborne spread)。

  淘大花园A到G栋SARS感染者空间分布情况。红色箭头表示盛行风方向,红点所示为第一例患者所处位置,E栋16楼7号。图片来自参考文献②。

  淘大花园SARS感染者时间分布情况。整个住区及最为严重的四栋楼宇感染者发作时间分布。图片来自参考文献②。

淘大花园E栋SARS病毒传播示意图。图片来自于网络。

携带SARS病毒的羽流三维运动模型。图片来自参考文献②。

淘大花园内景。相邻两户之间天井宽度仅1.5米,进深约5米。图片来自网络。

淘大花园SARS病毒传播的途径分析已清晰完整。香港政府充分吸取教训,对楼宇下水管道特别是U型聚水器开展了检修并制定了非常严格的工作程序。淘大花园的SARS暴发事件,对于公众以及当前城市管理、城市规划、建筑设计等从业人员而言都敲响了警钟。

对自家和居住楼宇的工程设施充分留意,检查自家的地漏水封,确保其中蓄水;发现排水管道破损漏水堵水情况,立即报知相关部门维修;对邻里社区关乎健康的事项充分关注,新冠来袭的特殊时期,如有同住区同楼栋病例出现,应基于居住经验判断某些朝向窗户的开和闭;其他常规个人防护与卫生习惯。

②建筑设计和城市规划专业人员

健康建筑、健康社区与健康城市,如何实现?特别是高密度的城市建成区如何向着更安全、更健康的方向提升。这与快速城市扩张期的工作截然不同,却至关重要。

以2003年非典之后香港的行动为典范,基于本地实际情况,开展城市当前人居环境的查漏补缺。以人民健康和福祉为第一追求,发现隐患,纠正到位,定时复查,尽最大努力改善。

西非埃博拉病毒在空气中的传播

2014年,在西非埃博拉暴发造成的死亡人数,超出以往所有埃博拉致死人数总和。除了高病死率外,这次暴发还造成相当数量的当地和外国医护人员感染。Viruses杂志2015年一篇论文就埃博拉病毒人际传播途径开展研究,以期指导未来病毒感染防范实践(参考文献③)。

关于埃博拉传播的途径,已经达成共识,即埃博拉病毒通过与黏膜直接接触或因破损的皮肤与受感染的血液或体液、受污染的物体(如针头)或者受感染的动物发生接触而传播。传染性液体也可形成飞沫,在空气中传播(范围可能为1米)。鉴于在干燥血迹表面检测到埃博拉病毒的持续存在,不排除物媒传播(Fomite transmission)的可能性。

  埃博拉病毒传播的可能途径。最可能通过直接接触体液传播,其次为飞沫传播,再次为物媒传播,可能性最低的是气溶胶传播。图片来自参考文献③。

虽然有实验证明可通过机械雾化方式(而非自然方式)把埃博拉病毒附着于小液滴之上,恒河猴吸入之后感染致死。经测定携带埃博拉病毒的气溶胶(直径1-3 µm)的稳定性,表明99%的病毒在50%-55%的相对湿度和19-25℃下可存活104分钟。然而当前的埃博拉流行病学研究认为,病毒不太可能通过气溶胶传播。

飞沫传播最远距离是1米,具体取决于飞沫的大小、环境和病毒的稳定性。含有埃博拉病毒的飞沫可能由多种体液形成,包括血液、唾液、呕吐物和粪便。针对19名埃博拉感染者开展的研究表明,有5名并未与确诊患者发生直接接触。鉴于他们与确诊患者曾近距离相处,因此推测可能发生了飞沫传播。

物媒传播指的是指病原体能够在某种表面持续存在,并且当人与受污染表面接触时,会受到传染。在西非埃博拉暴发地点进行的若干环境测试表明,并未找到埃博拉病毒在某种表面持久存在的证据。即便可以证明病毒能在某表面持久存在,人是否会因与之接触而受到感染,仍有待确认。

除了测定埃博拉病毒在液态和干燥后的体液中的稳定性和生存力外,对病毒在水中的稳定性的测定也极为重要。由于埃博拉暴发地的公共卫生基础设施欠缺,污水明渠和无盖垃圾桶比比皆是,人可能会因接触受污染的水,导致病毒通过黏膜而染病。

在所有可能的传播方式中,直接接触体液仍然是埃博拉病毒传播的最可能方式。经由黏膜、注射或开放性伤口接触埃博拉患者体液会导致感染。直接体液接触是最可能的传播途径,但尚不清楚何时何种体液携带传染性病毒。

研究表明,感染者的血液、唾液、母乳和精液中分离出埃博拉病毒,而在汗液、粪便、眼泪以及皮肤、阴道和直肠拭子中也已检测病毒RNA。

对埃博拉及其他流行性病毒开展研究,特别应考虑如何把流行病学和实验研究相结合,以加深人们对病毒传播的了解。流行病学研究可以推断出,疫病在人群水平上的传播是如何发生的,而实验研究则能够帮助科研人员确定病毒传播的生物学极限。

目前,已明确埃博拉病毒可经由多种体液散播,并可通过多种途径感染,只需要少量病毒即可致病,因此必须严格遵守所有感染控制措施。从流行病学证据来看,感染主要是通过与体液直接接触而发生的。有关呼吸道和产生气溶胶操作期间携带埃博拉病毒气溶胶的产生,以及在飞沫和物体表面埃博拉病毒的稳定性,尚待进一步实验。

诺如病毒在空气中的传播

早在1993年之前,研究人员就已经通过使用电子显微镜在粪便标本中表征出诺如病毒(NoV)。诺如病毒有着鲜明的杯状凹陷,被归为杯状病毒家族。它是引发病毒性肠胃炎的主要原因,每年全球受感染病例有6亿多起。

诺如病毒对所有年龄段易感,儿童、老人和一些免疫力低下或器官移植患者为高风险人群。诺如病毒的快速传播,主要在于病毒的低感染剂量,而患者粪便和呕吐物中高病毒载量、病毒在环境中的高稳定性,以及菌株的多样性和高突变能力所导致。

诺如病毒常在各种半封闭环境中暴发(例如,疗养院、医院病房、日托中心、游轮、餐饮场所),主要以粪口方式传播,因摄入受污染的水或食物,或与被污染的表面或受感染的人接触导致感染。但也有证据表明诺如病毒可通过空气传播。有研究发现,医院病房诺如病毒爆发期间,来自患者排泄物呕吐物和病房灰尘中的诺如病毒会在空气中传播。病毒可能会在呕吐或冲厕所时雾化而进入空气中,易感者吸入后沉积在上呼吸道,吞咽进入胃肠道,引发感染。

诺如病毒也可以出现在各种场所,常在疗养院、大学宿舍和游轮等具有密闭生活场所暴发。在游轮上控制和预防诺如病毒的爆发尤为困难。乘客快速周转,诺如病毒被携带上船的可能性极高。又因为乘客共享居住和餐饮环境,频繁的接触也增加了交叉感染的机会。

为了控制和防范游轮上诺如病毒暴发,1975年美国出台了船舶卫生计划(VSP),要求到达美国港口的游轮需要报告船上病例数;如有超过3%乘客和工作人员患肠胃疾病,游轮需要提供补充报告;并根据患病情况,发布游轮疫情爆发讯号。

由于诺如病毒具有高传染性和环境适应性,即便实施严格的卫生规程,仍在连续暴发。据美国疾病防控中心2019年船舶卫生计划(VSP)报告,隶属于皇家加勒比国际公司的海洋绿洲号在1月6日到1月13日航程期间,共有561名(8.91%)乘客和31名(1.45%)工作人员感染诺如病毒;隶属于维京远洋邮轮的维京海号、公主邮轮公司的海盗公主、嘉年华邮轮公司的征服号、艾达邮轮的艾迪瓦和艾德鲁娜号在过去一年里均报告诺如病毒聚集性感染疫情。

如何预防?如下所列:

①公共空间预防

目前尚未发现长距离传播气流中存在保持活性的诺如病毒,建议仅在照顾诺如病毒性感染者时才采取以下防护措施:全面的空气传播防范,包括使用呼吸器,关闭病房的门以及使用负压室;阻断空气传播策略,特别注意气流和通风速率;定期全面清洁病房,尤其注意对天花板的清理。

②个人防护用品

小于1 µm的空气颗粒中仍可检测出一定的病毒载量,所以医护人员有必要使用医用N95级口罩防护。N95是美国国家职业安全与健康研究所最早提出标准,“N”是指“不适合油性颗粒物”,“95”是指在NIOSH标准规定的检测条件下,对0.3微米颗粒的阻隔率达到95%以上。

含0.26%的氯离子的清洗剂对病毒灭活能力出众,可以用来擦洗环境表面;两款酒精免洗手液在揉搓0.5min后,即可显著灭活病毒。

新冠疫情当前,对非典、埃博拉、诺如三种病毒传播与阻断研究的回顾可为我们提供警醒与启发。

①注意避免人群聚集,佩戴口罩,勤洗手,勤消毒。

②新冠病毒是否可经由气溶胶传播目前尚未有明确的研究和证据。但防患于未然,对于病毒气溶胶传播的防护,首先要把患者安置于负压隔离室中,其次与患者密切接触的医护工作者需要使用N95口罩而非普通的医用外科口罩。N95口罩是预防气溶胶传播的最佳面部防护选择,效果好于医用外科口罩。

③亟待明确新型冠状病毒是否可通过气溶胶进行传播。

④需明确产生气溶胶操作的列表。WHO已经发布了相关参考标准,提示气管插管术,无论是否与其他措施结合(如心肺复苏或支气管镜检),都有产生气溶胶的高风险。无创通气也可能导致气溶胶产生。需要为医护人员提供权威的操作程序列表,以做更高级别防范。

⑤需明确新冠病毒是否存在“粪口传播”途径,以做出进一步防范预警。不管怎样,公众都应留意家中的地漏水封,也需注意用完马桶后,先盖好马桶盖子,再冲水。

⑥城市规划、建筑设计等从业人员应向城市高密度人居环境的健康化提升方面做出努力。

一项针对SARS期间中山大学第二和第三附属医院的758名一线医护工作者的回顾性研究显示,医护工作者感染SARS的风险与对SARS患者实施气管插管、病房中空气通风措施、医护人员穿戴手套的数目、避免与SARS患者面对面接触,以及照顾重症SARS病例存在相关性。

这提示我们,气管插管作为产生气溶胶的过程可能导致病毒传染性增强,因而需要对医护工作者提出病毒气溶胶传播的预警,以做好更严密的自我防护。

研究还表明,在病房中采用自然通风和排风扇强化通风,比采用中央空调系统通风相比,能显著降低医护工作者感染SARS的风险。

因此建议应对新冠疫情,无论家庭还是办公场所,都应定时开窗通风。进入空气流通较差的封闭空间之前,一定要佩戴口罩。

[1]Airborne transmission and precautions: facts and myths, W.H.Seto, Journal of Hospital Infection, December 13, 2014

[2] Evidence of Airborne Transmission of the Severe Acute Respiratory Syndrome Virus, Ignatius T.S。 Yu等,The New England Journal of Medicine,April 22, 2004

[3]Understanding Ebola Virus Transmission,Seth Judson, Joseph Prescott and Vincent Munster。 Viruses 2015, 7, 511-521; doi:10.3390/v7020511

[4]Glass RI, Parashar UD, Estes MK。 Norovirus gastroenteritis。 N Engl J Med。 2009;361(18):1776–1785。 doi:10.1056/NEJMra0804575

[5]Pires SM, Fischer-Walker CL, Lanata CF, et al。 Aetiology-specific estimates of the global and regional incidence and mortality of diarrhoeal diseases commonly transmitted through food。 PLOS One 2015; 10:e0142927。

[6]MalinAlsved, Carl-Johan Fraenkel, Mats Bohgard, Anders Widell, Anna Söderlund-Strand, Peter Lanbeck, Torsten Holmdahl, Christina Isaxon, Anders Gudmundsson, PatrikMedstrand, BlendaBöttiger, Jakob Löndahl, Sources of Airborne Norovirus in Hospital Outbreaks, Clinical Infectious Diseases, ciz584。

[7]de Graaf M, van Beek J, Koopmans MP。 Human norovirus transmission and evo-lution in a changing world。 Nat Rev Microbiol 2016; 14:421–33。

[8]Nenonen NP, Hannoun C, Svensson L, et al。 Norovirus GII.4 detection in environmental samples from patient rooms during nosocomial outbreaks。 J Clin Microbiol。 2014;52(7):2352–2358。 doi:10.1128/JCM.00266-14

[9]Chadwick PR, McCann R。 1994。 Transmission of a small round structured virus by vomiting during a hospital outbreak of gastroenteritis。 J。 Hosp。 Infect。 26:251–259。 10.1016/0195-6701(94)90015-9

[10]Marks PJ, Vipond IB, Carlisle D, Deakin D, Fey RE, Caul EO。 2000。 Evidence for airborne transmission of Norwalk-like virus (NLV) in a hotel restaurant。 Epidemiol。 Infect。 124:481–487。 10.1017/S0950268899003805

[11]Bonifait L, Charlebois R, Vimont A, et al。 Detection and quantification of air-borne norovirus during outbreaks in healthcare facilities.Clin Infect Dis, 2015; 61:299–304。 https://academic.oup.com/cid/article/61/3/299/491373

[12]Kirby AE, Teunis PF, Moe CL。 Two human challenge studies confirm high infect-ivity of Norwalk virus。 J Infect Dis 2015; 211:166–7。

[13]Teunis PF, Moe CL, Liu P, et al。 Norwalk virus: how infectious is it? J Med Virol 2008; 80:1468–76。

[14]Atmar RL, Opekun AR, Gilger MA, et al。 Determination of the 50% human infec-tious dose for Norwalk virus。 J Infect Dis 2014; 209:1016–22。

[15]Mary E。 Wikswo, Jennifer Cortes, Aron J。 Hall, George Vaughan, Christopher Howard, Nicole Gregoricus, Elaine H。 Cramer, Disease Transmission and Passenger Behaviors during a High Morbidity Norovirus Outbreak on a Cruise Ship, January 2009, Clinical Infectious Diseases, Volume 52, Issue 9, 1 May 2011, Pages 1116–1122, https://doi.org/10.1093/cid/cir144

[16]Vessel Sanitation Program。 NationalCenterforEnvironmentalHealth.February 6,2020https://www.cdc.gov/nceh/vsp/surv/GIlist.htm#2019

[17]Belliot G, Lavaux A, Souihel D, Agnello D, Pothier P。 Use of murine norovirus as a surrogate to evaluate resistance of human norovirus to disinfectants。 Appl Environ Microbiol。 2008;74(10):3315–3318。 doi:10.1128/AEM.02148-07

[18]World Health Organization。 Infection prevention and control of epidemic- and pandemic-prone acute respiratory infections in healthcare。 Geneva: WHO; 2014。 http://apps.who.int/iris/bitsream/10665/112656/1/9789241507134_eng.pdf?ua=1

[19]Drivers of airborne human-to-human pathogen transmission。 Sander Herfst, Michael Bohringer et al。, Current Opinion in Virology, 2017

[20]Aerosol transmission of infectious disease。 Rachael M。 Jones and Lisa M。 Brosseau, JOEM, May 2015

[21]Effectiveness of droplets and contact precautions in prevention of nosocomial transmission of sever acute respiratory syndrome (SARS)。 Lancet 2003; 361(9368):1519-1520

[22]Influenza virus aerosols in human exhaled breath: particle size, culturability, and effect of surgical masks。 Milton DK, Fabian MP et al。, Plos Pathog, 2013

[23]Exhaled droplets due to talking and coughing。 Xie X, Li Y, Chwang TY, et al。, J R Soc Interface 2009;6:703-714

[24]How far droplets can move in indoor environments-revisiting the Wells evaporation-fall curve。 Xie X, Li Y, Chwang TY, et al。 In-door Air 2007;17:211-225

[25]Influenza Virus Infectivity is Related in Aerosols and Droplets Independent of Relative Humidity, Kormuth KA, Lin K, et al。, J Infect Dis。 2018 Jul 24; 218(5):739-747。 doi: 10.1093/infdis/jiy221。

[26]Influenza A virus transmission via respiratory aerosols or droplets as it relates to pandemic potential, Mathilde Richard and Ron A.M。 Fouchier, FEMS Microbiology Reviews, 2016

[27]Which preventive measures might protect health care workers from SARS? Chen WQ, Ling WH et al。, BMC Public Health, 2009 Mar 13

[28]Approach to Fever in the Returning Traveler, Dan L。 Longo, M.D。, The New England Journal of Medicine, 2017

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