Pandemia COVID-19 în curs de desfășurare se răspândește prin aerosoli respiratori, în care picături mici de salivă și mucus care conțin sindromul respirator acut coronavirus 2 sever (SARS-CoV-2) sunt expulzate din căile respiratorii superioare. Deși destul de multe studii au investigat încărcătura virală a unor astfel de picături, nu se știe prea multe despre cât de mult se mișcă aceste picături sau cât timp rămân în aer, chiar dacă aceste informații sunt cruciale pentru a determina cât de infecțioase sunt.

departe

Acum, un nou studiu realizat de cercetători de la Universitatea din Twente și Universitatea din Roma Tor Vergata și publicat pe serverul de preimprimare medRxiv * în august 2020 arată că ipotezele anterioare despre aceste picături erau greșite. De fapt, sub 50% umiditate relativă, cele mai mici picături supraviețuiesc de 50 de ori mai mult, iar la 90% umiditate relativă, de până la 150 de ori mai mult. Cu alte cuvinte, regula de distanță socială de doi metri sau șase picioare este extrem de inadecvată, având în vedere intervalul efectiv efectiv al picăturilor într-o secundă. Iar gama, precum și durata de viață a picăturii, crește doar cu dimensiunea picăturilor mai mică.

200 ms) și disipează (t

400 ms) în mediul ambiant. La t

400 ms, arătăm picături mai mari care cad din puful în timp ce picăturile mai mici rămân protejate și sunt purtate de-a lungul puful.

Prevenirea transmiterii respiratorii

Regulile actuale privind distanțarea socială au apărut într-o lucrare din 1919 care tratează gripa spaniolă din acea vreme. La rândul său, aceasta s-a bazat pe o teorie a transmiterii prin picurare a virușilor, dezvoltată de William F. Wells în legătură cu răspândirea tuberculozei. El a crezut că gama largă de particule produse de tuse sau strănut la un pacient cu tuberculoză va determina comportamentul picăturilor. Picăturile mici s-ar evapora rapid și ar lăsa în urmă particule de aerosoli uscați mai puțin infecțioși cu risc de transmisie mai mic. Picăturile mai mari ar fi ca gloanțele. În studiul actual, picăturile care măsoară peste 5-10 micrometri se numesc picături respiratorii și pot provoca răspândirea gazdă-la-gazdă. Picăturile mici sau picăturile respiratorii transferă virusul prin aerosoli.

În ciuda vârstei acestui principiu, dovezile demonstrează că este defect. Nu numai că răspândirea virală a continuat să aibă loc, în special cu superspanditori, dar se știe că picăturile durează mai mult și se răspândesc mai mult de câteva secunde și doi metri - și anume, până la 8 metri și, respectiv, până la 10 minute. Acest lucru se datorează faptului că picăturile sunt de obicei expulzate ca un nor, în aerul cald și umed, care întârzie uscarea lor și prelungește perioada infecțioasă. De fapt, durata de viață a picăturilor depinde de procesul de amestecare din acest aer turbulent, în timp ce comportamentul de uscare mai timpuriu este cel al unei singure picături.

Transmisie aeriană

Această modificare a ipotezelor fundamentale este susținută de studii empirice, cunoștințe medicale și fizică - „transmisia aeriană pe distanțe lungi prin emisia de nori de picături turbulente multifazate este un factor esențial”. Unii cercetători au arătat că pacienții foarte infecțioși pot răspândi virusul în aerosoli pe distanțe mari. De fapt, rezultatele unei astfel de răspândiri pot fi o boală și mai severă datorită picăturilor mici de aerosol, ceea ce duce la intrarea lor adânc în plămâni.

Umiditate și infecțiozitate

Studiul actual se referă nu numai la natura acumulatoare a aerosolilor, care rămâne infecțioasă în interior, timp de ore, ci și la contribuția puțin înțeleasă a umidității. Datorită dificultății imense de a urmări mișcarea de mii de picături mici în spațiu și în timp, ținând în același timp evidența sau ajustarea condițiilor precum debitul, lățimea de distribuție a picăturilor, temperatura și umiditatea relativă, cercetătorii au ales să folosească simulări numerice în schimb.

Evaluarea fizicii picăturilor la scară mică

Povești conexe

Au modificat metodele existente pentru a se asigura că scara mică a procesului de amestecare a picăturilor, precum și cuplarea temperaturii și umidității, care sunt atât de esențiale pentru evaporarea picăturilor și, astfel, durata lor de viață și efectele, sunt capturate în mod corespunzător. Aceasta a implicat dezvoltarea unui instrument numeric foarte eficient, care va fi util în dezvăluirea fizicii fluxului unui eveniment care are loc cu respirația și, de asemenea, ceea ce decide îmbunătățirea enormă a duratei de viață a unei picături respiratorii în raport cu luarea în considerare a picăturii izolate de împrejurimile sale. viteza pufului, temperatura și umiditatea. Acest instrument poate fi, de asemenea, utilizat pentru a simula evenimente respiratorii mai complicate, în special cele care au loc în interior.

Condițiile experimentului au inclus o durată de 0,6 secunde, simulând o pufă turbulentă de aer în aerul ambiant, plină de 5.000 de picături de apă, precum și aer cald saturat cu vapori, pentru a reproduce o tuse puternică. Temperatura inițială a fost de 34 o C. Temperatura aerului ambiant a fost setată la 20 o C, cu umiditatea relativă între 50% și 90%. Căldura și aburul din puful turbulent sunt schimbate în aerul ambiant. Cercetătorii au urmărit picăturile timp de câteva secunde pentru a înțelege fizica care stă la baza evaporării lor în masă.

Model de toamnă al particulelor mari și mici

Primul rezultat la o RH de 50% este căderea picăturilor mai mari de peste 100 μm în diametru, într-o manieră balistică, datorită greutății lor comparativ cu fluxul de aer, la 0,1 m la 0,7 m de la sursă. Acestea se evaporă mai repede, compromitând supraviețuirea particulelor infecțioase. Acest lucru este de acord cu primele previziuni (Wells, 1930) și cu orientările actuale privind distanțarea socială de către Organizația Mondială a Sănătății (OMS), Centrul pentru Prevenirea și Controlul Bolilor (CDC) și Centrul European pentru Prevenirea și Controlul Bolilor (ECDC).

Cu toate acestea, atunci când sunt mai mici decât aceasta, picăturile formează spirale care trasează o cale în mare parte orizontală, ceea ce înseamnă că promovează, de asemenea, transmiterea aeriană, mai degrabă decât transmiterea picăturilor - spre deosebire de ipoteza actuală a OMS. Acest lucru se datorează vitezei lor mai mici de decantare în comparație cu viteza fluidului în care sunt transportați, ceea ce înseamnă o advecție suplimentară de către fluxul de aer turbulent. Acesta din urmă este esențial în transmiterea infecției în aer.

Acest comportament mic de picături înseamnă că au o viață mult mai mare decât picăturile izolate. De fapt, picăturile de 10 μm la RH 50% și 90% au de 60 până la 200 de ori timpii de supraviețuire ai valorii Wells. Acestea se mișcă mai lent legate de fluxul de fluid și, prin urmare, se micșorează mai puțin din cauza convecției și evaporării reduse.

Prin urmare, cu tuse succesive, puful poate ajunge la peste 2 m de la sursa de la marginea anterioară, majoritatea picăturilor mai mici fiind într-un mediu umed și trăind astfel mai mult timp.

Implicații și recomandări

Astfel, studiul arată că câmpul de umiditate din jurul picăturii plus viteza turbulentă și nu doar diametrul picăturii determină durata de viață a picăturii respiratorii. Acest lucru le sporește viața cu ordine de mărime. RH ambientală extinde și mai mult durata de viață, iar cercetătorii comentează: „Această constatare poate explica de ce au fost raportate multe evenimente de supra-răspândire COVID-19 în medii interioare cu umiditate relativă ambiantă mare”. Aceștia citează răspândirea ridicată în instalațiile de procesare a cărnii cu aer răcit, ceea ce mărește foarte mult RH interior.

Aceasta înseamnă că concentrația de aerosoli și picături trebuie controlată în interior, mai ales în toamna și iarna viitoare. Din nou, experții medicali mai în vârstă, cum ar fi Soper (1919), s-au dovedit a avea dreptate cu afirmația lor, referitoare inițial la pandemia de gripă spaniolă din acei ani, conform căreia „există pericol în aer în care tuse și strănut”. Chiar mai departe, potrivit studiului actual, „trebuie să adăugăm și„ vorbește ”,„ cântă ”,„ țipă ”și chiar„ respirație ”. De fapt, Soper a recomandat ferestrele deschise la domiciliu și la serviciu și măști pentru pacienții suspectați - un protocol excelent pentru ziua de azi.

Studiul actual confirmă și explică astfel strategiile de atenuare ale lui Soper pentru controlul transmiterii COVID-19. Cercetătorii spun că măștile faciale blochează picăturile respiratorii în interior și unele pot reduce chiar inhalarea acestor picături, un rol esențial pentru lucrătorii din domeniul sănătății în pandemie.

Ventilația excelentă este la fel de importantă pentru a asigura puful infecțios să iasă din cameră sau să devină rapid și foarte diluat. Un posibil efect advers al acestui fapt este că o bună ventilație poate crește lungimea căii de propagare a picăturilor, iar aceste două efecte ale ventilației asupra proprietăților de transmisie trebuie investigate în paralel.

În cele din urmă, o RH ambientală mai mică va ajuta la accelerarea evaporării picăturilor și a aerosolilor, reducând infecțiozitatea prin scăderea duratei de viață a particulelor și a aerosolilor infecțioși.

Studiul rezumă: „Rezultatele noastre ajută să înțelegem de ce aceste diferite strategii de atenuare împotriva COVID-19 au succes .... Instrumentul și abordarea noastră actuală vor fi un punct de plecare pentru studii de parametri mai mari și pentru optimizarea în continuare a strategiilor de atenuare”.

* Notă importantă

medRxiv publică rapoarte științifice preliminare care nu sunt evaluate de colegi și, prin urmare, nu ar trebui să fie considerate concludente, să ghideze practica clinică/comportamentul legat de sănătate sau tratate ca informații stabilite.

  • Chong, K. L. și colab. (2020). Durată de viață extinsă a picăturilor respiratorii într-un puf turbulent de vapori și implicațiile sale asupra transmiterii bolilor aeriene. medRxiv preprint doi: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.08.04.20168468v1

Dr. Leah Thomas

Dr. Liji Thomas este OB-GYN, care a absolvit Colegiul Medical al Guvernului, Universitatea din Calicut, Kerala, în 2001. Liji a practicat ca consultant cu normă întreagă în obstetrică/ginecologie într-un spital privat pentru câțiva ani după absolvire. Ea a consiliat sute de pacienți care se confruntă cu probleme legate de sarcină și infertilitate și a fost responsabilă de peste 2.000 de nașteri, depunând eforturi pentru a obține o livrare normală mai degrabă decât operativă.

Citații

Vă rugăm să utilizați unul dintre următoarele formate pentru a cita acest articol în eseu, lucrare sau raport:

Thomas, Leah. (2020, 10 august). Picăturile SARS-CoV-2 călătoresc mai departe și durează mai mult decât se credea și chiar mai mult în aer umed. Știri-Medical. Adus pe 17 decembrie 2020 de la https://www.news-medical.net/news/20200810/SARS-CoV-2-droplets-travel-fither-and-last-longer-than-thought-and-even-more -in-umid-aer.aspx.

Thomas, Leah. „Picăturile SARS-CoV-2 călătoresc mai departe și durează mai mult decât se credea și chiar mai mult în aerul umed.” Știri-Medical. 17 decembrie 2020. .

Thomas, Leah. „Picăturile SARS-CoV-2 călătoresc mai departe și durează mai mult decât se credea și chiar mai mult în aerul umed.” Știri-Medical. https://www.news-medical.net/news/20200810/SARS-CoV-2-droplets-travel-fogether-and-last-longer-than-thought-and-even-more-in-humid-air. aspx. (accesat la 17 decembrie 2020).

Thomas, Leah. 2020. Picăturile SARS-CoV-2 călătoresc mai departe și durează mai mult decât se credea și chiar mai mult în aerul umed. News-Medical, consultat la 17 decembrie 2020, https://www.news-medical.net/news/20200810/SARS-CoV-2-droplets-travel-fogether-and-last-longer-than-thought-and-even -mai-în-umid-aer.aspx.

News-Medical.Net furnizează acest serviciu de informații medicale în conformitate cu acești termeni și condiții. Vă rugăm să rețineți că informațiile medicale găsite pe acest site web sunt concepute pentru a sprijini, nu pentru a înlocui relația dintre pacient și medic/medic și sfaturile medicale pe care le pot oferi.

News-Medical.net - Un site AZoNetwork