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武漢兩醫院新冠氣溶膠研究:需加強廁所和防護服脫解室防護

时间:2020年04月28日 14:28  稿件来源:澎湃新聞


資料圖。圖源:澎湃新聞

  切斷病毒的傳播途徑是新冠肺炎關鍵的防控措施之一。目前,飛沫和接觸傳播已被證實是新冠病毒(SARS-CoV-2)的主要傳播途徑,而目前對其氣溶膠傳播途徑還所知甚少。

  當地時間4月27日,國際頂級學術期刊《自然》(Nature)以“加快評審文章”(Accelerated Article Preview)形式在線發表了來自武漢大學、香港科技大學、上海環境監測中心、復旦大學、香港中文大學合作團隊的一項研究“Aerodynamic analysis of SARS-CoV-2 in two Wuhan hospitals”(《武漢兩所醫院的新冠病毒氣溶膠動力學分析》)。

  在武漢地區疫情的高峰時期,研究團隊深入武漢大學人民醫院東院重癥及普通病房、武昌方艙醫院病區及廁所、居民小區和超市等具有代表性的醫院及公共環境等采樣點,進行氣溶膠樣品的采集,並利用團隊前期研發的新冠病毒數字PCR檢測等技術,定量分析了各采樣點樣品的新冠病毒氣溶膠載量及其空氣動力學特征。

  研究結果表明,在當時嚴格防控的條件下,兩所醫院和公共環境總體是安全的。但在患者使用的廁所中氣溶膠病毒載量較高,提示患者大小便衝水過程可能是病毒氣溶膠的一個重要來源;在人流聚集的超市附近和醫院樓棟通道等可檢出一定的氣溶膠病毒載量,說明人員聚集時病毒攜帶者與周圍人群存在潛在的氣溶膠傳播風險。

  此外,研究團隊通過分析病房落塵樣品和醫護人員脫防護服區域的病毒氣溶膠載量和粒徑分布,首次揭示了新冠病毒氣溶膠的空氣動力學特征,提出了病毒氣溶膠“沈降(衣物/地面)—人員攜帶—空中揚起”的傳播模型。

  該研究通訊作者為武漢大學病毒學國家重點實驗室主任、醫學研究院副院長、生命科學學院藍柯教授,香港中文大學何建輝(Kin-fai Ho)教授,復旦大學、上海市大氣顆粒物汙染防治重點實驗室闞海東教授,上海市環境監測中心伏晴艷高工(教授級),香港科技大學環境環境與可持續發展學部副教授寧治,武漢大學生命科學學院、病毒學國家重點實驗室陳宇副教授。武漢大學病毒學國家重點實驗室劉元、陳宇、郭銘和香港科技大學寧治為共同第一作者。

  值得一提的是,經過對上述武漢疫情高峰時期第一手環境氣溶膠病毒載量數據進行分析總結,研究團隊已於2020年2月28日及時撰寫研究報告並提交湖北省疫情防控指揮部科技攻關組和相關醫院,作為政府的決策參考和醫院制定防控消殺策略的科學依據。

  武漢大學人民醫院、武昌方艙醫院采樣

  論文中提到,目前已報道的SARS-CoV-2傳人模式為:第一,吸入帶有病毒的液體飛沫;第二,和確診患者接觸;第三,接觸被SARS-CoV-2汙染的表面。此外,從對密閉空間的臨床觀察來看,氣溶膠傳播已被認為是另一個重要的途徑。

  實際上,很多呼吸道疾病都會通過空氣傳播,例如肺結核、麻疹和水痘。2003年,在SARS疫情之後,香港的一項回顧性隊列研究表明,空氣傳播可能在該疾病的傳播中發揮了重要作用。

  然而,關於SARS-CoV-2在氣溶膠中的空氣動力特性和傳播途徑的研究甚少,部分原因是由於在現實世界中采樣含有病毒氣溶膠的困難和在低濃度下定量的挑戰。

  在這項研究中,研究團隊在武漢的兩家定點醫院和公共區域的30個位點采樣了SARS-CoV-2及其氣溶膠沈積,然後使用實驗室早期研發的高靈敏度微滴數字PCR檢測方法(ddPCR)定量分析了個采樣點氣溶膠樣品的SARS-CoV-2病毒載量和動力學特征。

  這兩家醫院在疫情暴發期間專門收治COVID-19患者。其中武漢大學人民醫院代表接收重癥患者的三甲醫院;另一家為在武昌方艙醫院,代表接收隔離輕癥患者的場所。

  根據不同組別的可及性,將采樣地點分為三大類:第一、患者區(PAA),即COVID-19患者存在的區域。其中包括重癥監護病房(ICU)、冠心病監護病房(CCU)、人民醫院內的病房、方艙醫院廁所和工作人員工作區域;第二、醫務人員區域(MSA)、兩家醫院內與病人有直接接觸的醫務人員專用的工作區域;第三、公共區域(PUA)、向公眾開放的場所。

  2月17日至3月2日期間,研究團隊在武漢大學人民醫院、武漢方艙醫院以及室外公共區域分兩批次采集了3種類型的氣溶膠樣本:第一、總懸浮顆粒數(TSP)的氣溶膠樣本30個,沒有上限以量化氣溶膠中SARS-CoV-2的RNA濃度;第二、分粒徑采集氣溶膠樣品3個,以確定空氣傳播SARS-CoV-2的尺寸分布;第三、氣溶膠沈積樣品2個,以測定空氣傳播SARS-CoV-2的沈積速率。

  方艙醫院廁所和醫護人員防護服解脫室一度被忽視

  研究團隊通過對氣溶膠樣品中SARS-CoV-2遺傳物質RNA進行定量分析,確定其是否存在。

醫院和公共環境各采樣點的新冠病毒載量(拷貝數/立方米空氣)
醫院和公共環境各采樣點的新冠病毒載量(拷貝數/立方米空氣)

  結果顯示,武漢大學人民醫院大部分患者區PPA空氣中SARS-CoV-2濃度普遍很低或檢測不到,說明武漢大學人民醫院ICU、CCU和病房內負壓隔離和高空氣交換率對限制SARS-CoV-2的空氣傳播非常有效。

  患者區PAA濃度最高的是方艙醫院病人的移動衛生間(19拷貝/立方米),該衛生間面積約為1平方米,為臨時單衛生間,沒有通風。研究團隊認為,衛生間內空氣傳播的SARS-CoV-2可能來自患者呼吸,也可能來自患者在使用期間的糞便或尿液中攜帶病毒的氣溶膠的霧化。

  論文中提到,雖然本研究中病毒的傳染性還不清楚,但其結果也與此前一項發現相關,即SARS-CoV-2患者使用的衛生間表面擦拭樣本的檢測結果呈陽性。

  在醫務人員區域MSA,武漢大學人民醫院的兩個采樣點濃度較低,為6拷貝/立方米,而方艙醫院采樣點的濃度總體較高。特別是方艙醫院內三個不同區域的防護裝置解脫室(PARRs),在第一批采樣中,它們的濃度空氣傳播SARS-CoV-2濃度的上限值,介於16-42拷貝/立方米。

  在醫院外公共區域PUA,大部分位點SARS-CoV-2氣溶膠濃度非常低(低於3拷貝/立方米)或檢測不到。有兩個采集位點例外,一個距離一家百貨商場入口約1米的人群聚集處,顧客經常經過;另一個位點在人民醫院旁邊,包括門診病人在內的公眾都會經過。

  研究團隊認為,雖然這兩個位點都在醫院外,但有可能是人群中感染了SARS-CoV-2的攜帶者在采樣期間造成了攜帶病毒的氣溶膠。

  醫院外采集位點的結果表明,在通風良好或開放的公共場所中,總體風險較低。但也確實強調了應避免擁擠聚集,另外早識別、早診斷病毒感染者並對他們實施隔離和治療,也非常重要。

  在SARS-CoV-2沈積速率研究方面,武漢大學人民醫院的重癥監護病房(ICU)內,2個氣溶膠沈積樣品檢測呈陽性,估計沈積速率分別為31拷貝/平方米小時和113拷貝/平方米小時。

  其中,沈積速率高(113拷貝/平方米小時)的樣品放置在距離病床3米處的無障礙角落,較低(31拷貝/平方米小時)的另一個樣品放置在另一個角落,距離病床約2米的醫療設備下面,這些設備可能阻斷了病毒氣溶膠沈積物的路徑。

  研究團隊認為,雖然樣本較小,但的確表明攜帶病毒的氣溶膠沈積可能汙染表面,隨後被易感人群接觸從而導致感染。

新冠病毒氣溶膠的粒徑分布
新冠病毒氣溶膠的粒徑分布

  研究還提到,SARS-CoV-2氣溶膠粒徑分布主要為兩個尺寸範圍,一個在亞微米範圍(0.25-1.0微米)和超微米範圍(大於2.5微米)。方艙醫院B區和C區的防護裝置解脫室PARR內為亞微米範圍。而在方艙醫院C區觀察到超微米範圍。方艙醫院醫務人員辦公室攜帶病毒的氣溶膠多為超微米級,但與其他氣溶膠相比,氣溶膠的大小分布較為平坦。

  他們推測,亞微米峰氣溶膠的來源是醫護人員防護服表面攜帶病毒的氣溶膠在被防護服解脫時的再懸浮。亞微米氣溶膠可能最初來自病人呼吸道飛沫的直接沈積,或空氣中SARS-CoV-2沈積到防護服。在這項研究中發現的亞微米SARS-CoV-2氣溶膠具有相對較長的停留時間,這表明它們在傳播過程中可能仍具有傳染性。

  總體而言,在COVID-19暴發高峰期的第一批采樣中,兩家醫院的醫務人員區域MSAs中SARS-CoV-2氣溶膠的濃度都高於患者區域PAAs。

  另外,對於人民醫院采樣點,醫務人員區域MSA中的空氣流通被設計成與病房的空氣流通相隔離。而在方艙醫院,由於SARS-CoV-2氣溶膠濃度普遍較低,因此隔離了不通風的臨時防護裝置解脫室PARR。而在方艙醫院醫務人員區域MSAs的第二批TSP采樣中,彼時患者數量減少了一半,並進行了更加嚴格和全面的衛生處理措施。第二批樣本顯示所有均已檢測不到,證實了消毒對減少高危地區空氣傳播SARS-CoV-2的重要性。

  值得註意的是,這項研究同樣存在一些限制性。研究並沒有研究中調查的SARS-CoV-2 RNA是否可能具有傳染性,而且疫情高峰時期醫院進出受限,限制了可取的樣本數量。

  盡管如此,這項研究支持通過徹底消殺潛在的含病毒氣溶膠熱點區域、保持醫院通風良好、避免聚集以降低感染風險的做法。

【編輯:马华

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