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2019冠状病毒疾病:为什么反对SARS COV-2气溶胶传播不成立

何塞·路易斯·吉梅内斯博士

披露

2020年7月30日

Medscape要求顶级专家权衡关于Covid-19的最紧迫的科学问题。频繁地检查更多COVID-19数据潜水和访问Medscape的冠状病毒资源中心完全覆盖。

何塞·路易斯·吉梅内斯博士

我是一名气溶胶科学家。我花了很多时间研究了一些人的观点,他们认为气溶胶在SARS-CoV-2的传播中只起了很小的作用,并提出了反驳这一说法的证据。最近的文章贾马认为,气溶胶是不是SARS-COV-2的一个重要的传递路径。虽然文章提出了很好的问题,对气溶胶参数不是最好的科学相一致。这也是为什么我说:

气溶胶粒子。最重要的是,要想在复杂的现实世界中解释潜在的传染性气溶胶的行为,需要对气溶胶物理学、气流和稀释有很好的了解。

一些论点是基于气溶胶和液滴大小的不同。两者都是空气中固体或液体物质的颗粒,不同的是,气溶胶悬浮的时间更长(在室内几分钟到几小时),而液滴则表现出弹道行为,迅速落到地面(几秒钟)。可以肯定的是,大小是粒子最重要的特性,而且由于质量随直径的立方而增加,气溶胶和液滴的命运和传播方式随大小而急剧变化。作者写道:“液滴通常被描述为更大的实体(> 5 μm),它们在重力的作用下迅速落到地面,通常在离源头3到6英尺的范围内。”

然而,液滴的实际尺寸落到地面迅速对应于尺寸大于50μm,所以10倍的大小和1000(!)倍质量的文章中给出。一直重复这个根本性的错误了数十年的指导从美国疾病控制和预防中心(CDC)和世界卫生组织(WHO)及医学论文,尽管正确的物理学是威尔斯在1934年发现的被其他科学家们已经多次指出了错误

这个乐动ios app从…起瑞安戴维斯,博士,在空气中提供更准确的图像的〜50μm气溶胶的行为。即使在这种尺寸,气溶胶也不会迅速迅速到地面。对于5μm的气溶胶迅速落到地上,如图所示世界卫生组织的简短动画,地球上的重力必须比它更大100倍。这发生了......在一些星星上。5μm气溶胶实际上可以在室内悬挂在空气中30分钟。

如果由作者所述,如谁的视频中所示,5μm气溶胶落在地面上,我们不必担心气溶胶(颗粒物)污染,因为它的大部分将如此迅速地落到地面上。乐动ios app我们也不必担心撒哈拉尘埃到达佛罗里达州,因为大部分的尘埃块的是由在该尺寸范围内的气溶胶。

作者进一步指出,“[a]气溶胶是更小的颗粒(≤5 μm),…它们足够小、足够轻,可以在空气中悬浮数小时(类似于花粉)。”考虑到花粉,这很奇怪范围的大小从15至200微米. 如果花粉气溶胶大于5μm,实际上落在1-2米范围内,花粉过敏也不会成为问题。但对许多植物物种来说,授粉也很困难。依靠医生提供关于气溶胶的建议就像依靠我,一位气溶胶科学家,来获得医学建议:这不是一个好主意。

距离VS传输。接着,作者断定,“6英尺分离不会从保持悬浮在空气中或通过电流进行的气溶胶提供保护。”这种说法没有考虑气溶胶传播方式和稀释。

呼出的气溶胶最集中在鼻子和嘴的正前方,并且随着距离的增加,被气流逐渐稀释。

想想与吸烟者(烟雾气溶胶)交谈。如果你相距1米就会有大量的烟雾在你们之间。将有在房间里开始冒烟少得多,但它可以建立随着时间的推移,如果有低通气。

现在,要意识到呼出的呼吸性气溶胶在空气中会像烟雾一样活动,除了它们是看不见的。当与他人近距离交谈时,我们会吸入一小部分他们呼出的呼吸道气溶胶(可能含有病毒)。如果我们离得越来越远,那么气溶胶,比如烟雾,就会被稀释,我们就会少呼吸它们。因此,自然距离大大减少了与呼吸性气溶胶的接触。

与吸烟者的对话就是一个定性的例子。但数量关于物理学的详细研究已经发表这估计了在近距离情况下(通常称为“近距离接触”,尽管通常不涉及身体接触)接触飞沫和气溶胶的情况。

人们经常争辩说液滴包含更多卷,这是正确的。然而,最重要的是受感染者呼出的体积,而是吸入(气溶胶)或对易感人的眼睛,鼻子或嘴巴(液滴)产生弹道的影响。

研究的关键结果那就是,在交谈时,如果人们之间的距离大于20厘米(8英寸),气溶胶就会压倒性地主导传播。在0.5米的距离内,吸入气溶胶与飞沫的接触比例要大100倍。当距离增加到1米时,这个比例增加到2000倍。典型的美国会话距离为0.5-1米.一开始液滴的体积更大,但气溶胶最终更分散(提供了更多的吸入机会),在空气中停留的时间更长,因此气溶胶和液滴运动的物理学压倒性地有利于气溶胶暴露。

因此,在交谈的“近距离接触”传播中,气溶胶可能占主导地位。交谈是与SARS-CoV-2最相关的情况,该病毒的主要传播途径是不经常咳嗽的无症状和症状前携带者。这些是一项建模研究的结论——它是非常严格的——使用了完善的输入:牛顿运动定律;万有引力定律;众所周知的空气对移动的气溶胶的阻力定律;以及对过期气溶胶的大小、数量和速度的完善测量。这不是困难的、不确定的物理学,比如试图量化宇宙的膨胀或中微子的质量;这是非常成熟和经过考验的。与任何科学研究一样,它也有不确定性,但这些不太可能达到100-1000个因素。

几十年来人们认为结核病是通过飞沫和尘螨传播的,因为传输似乎非常赞成延长“亲密接触”。它后来被证明肺结核只能通过气溶胶传播,突出结论的哪条路线可能的下良好的传输的观察基础上占主导地位的困难“紧密接触”。

有些人认为,通过社会疏散来减少SARS-COV-2传输来限制“紧密接触”的明确有效性表明,落后于接近人的液滴,是主要的传播方式,以及相同的观察模式将气溶胶剥夺作为感染的重要来源。现实是相反的。“密切联系”是SARS-COV-2的主要传播方式并不反驳气溶胶。相当,这是我们的一些最好的证据气溶胶很重要,很可能是主要的。

远程传输。接下来,作者结论:“数据......难以与远程气溶胶的传输协调。”这同意,但远程,气溶胶的传输不是我们认为是SARS-COV-2传输的专业。有气溶胶传输,但通常具有较低的传染性麻疹, 例如。球面估计估计大约是20倍。

较低的传染性意味着气溶胶在“密切接触”时感染最好,此时气溶胶浓度最高,一个人吸入另一个人的过期气溶胶时,空气稀释程度最低。气溶胶在室内导致感染的可能性较小,但如果我们“帮助”它们积累并被吸入(就像烟雾的例子),在室内,低通风,长时间,拥挤,说话或唱歌,没有口罩,就像在Skagit Valley Chorale案例.我们必须接受这种说话,特别是唱歌或喊叫,是“烟雾制作程序”。它们不会在与插管相同的范围内产生气溶胶。但他们这样做了更长的时间,在通风低于大多数医院的环境中,通常没有面具。如图所示对于结核病,办公室的呼吸气溶胶生成3000倍,而不是插管期间,但它导致了与两打新的感染暴发。

我们预计,由于稀释度非常高,气溶胶在很远的范围内,例如通过商业建筑的通风系统,很难感染。在非常有利的情况下,远程感染仍可能发生,但它不太可能成为大流行的驱动因素。但同样重要的是要认识到,除非病例很少,否则很难确定一种疾病的远程传播。例如,如果一名感染了麻疹的旅行者到达了一个没有麻疹的城市,可能会出现几个新的病例。公共卫生调查人员可能会发现,有些病例只能用远程传播来解释。鉴于目前COVID-19的传播,很难做出这一决定。此外,麻疹等疾病几乎总是表现出明显的症状,使新病例的识别比COVID-19容易得多。

R0文章接着讨论了“R零”(R0),一种数学术语,指示预期从单个人源的新案例的平均数。的贾马作者指出,R0与众所周知的病毒与诸如麻疹如麻疹的气溶胶相比,这与较近18的再现数量相比,这是完全不同的。

这种说法关于R0是反对气溶胶的论据中被重复最多的,实际上也是最弱的。

患有非常高的疾病0如果不认识到气溶胶是传播的方式,就很难解释。在许多情况下,很多人很难接触到相同的受污染表面,也很难延长时间来交换弹道液滴。但很多人认为,因为平均R0Covid-19远小于麻疹,然后SARS-COV-2不会通过气溶胶传输。这假设没有基础。在大多数情况下,SARS-COV-2在很不绝的传染性。作者确实承认可能的解释。

攻击率。接下来,作者讨论了相对于感染者接触者的攻击率或新感染率,对于许多感染者来说,攻击率通常相对较低。他们得出结论,“这种模式似乎更符合在受感染者的狭窄半径内迅速落到地面的分泌物,而不是携带病毒的气溶胶……在脸上悬浮数小时,周围任何人都可以吸入。”

这反映了上面讨论的相同误解。没有明确的结论从该观察结果中出现了传播模式。病毒通常比麻疹更不具有传染性。呼吸足够呼出的气溶胶(剂量)导致感染需要的大量时间可以解释低攻击率的模式。房间规模比在“紧密接触”的范围内需要更长时间,因为稀释度大得多。对个人之间的病毒脱落的广泛变异性对解释这种观察也可能是很重要的。

superspreading事件的重要性。然后作者指出,“气溶胶传播的支持者引用了有充分证据证明的合唱团参与者、餐馆顾客和共享封闭室内空间的办公室工作人员之间的感染群集。然而,根据SARS-CoV-2的复制数量……这些事件似乎只是例外,而不是普遍现象。”

除了这些事件已被证明对于SARS-COV-2非常常见,许多研究人员认为他们正在推动大流行;看到这一点纽约时报,或该意见在superspreading和研究的链接在其中。其中两个研究得出的感染导致传输的20%的有2%,而10%导致80%。对于那些子集,R0可以估计约为20-25。在没有气溶胶的情况下非常难以解释的高值!

鉴于如此大比例的传播是通过超级传播事件进行的,我不得不同意唐纳德·米尔顿教授的观点这些事件可以证明是SARS-COV-2的阿基尔的脚跟,我们应该专注于确定其原因并防止其发生。绝对,环境条件是关键:室内空间,通风低,挤,长期持续,没有面具,响尾蛇或唱歌。也许还有不寻常的个人,这些人比感染的大多数人更加曝气的雾化病毒,以及那些个人的传染确实接近麻疹?

超级传播事件中的非气溶胶传播。作者指出,“回顾过去,很难确定这些事件之前、期间和之后可能发生的所有潜在的人与人之间的互动。”

是的,很难。但对于斯卡吉特合唱团的情况下,我们调查在2.5小时的排练期间,60人中有53人感染。Choir发言人告诉我,“这不是一个高度社会团体。这对歌唱非常认真。”大多数时候,合唱团成员在固定位置唱歌,在指数案例前面的1到2米“着陆区域”中没有人。

成员们都知道2019冠状病毒疾病,而且报道没有发生合唱成员之间的身体接触。他们用了洗手液。索引盒没有碰零食,也没有帮助分发椅子。该指数病例确实访问了洗手间,但许多未使用洗手间的成员被感染。

在任何情况下,根据CDC的指导,污染物传播的可能性似乎更低,而谁承认他们没有直接证据.有15分钟的休息时间,在此期间,成员平均与“两到三个人”交谈。首例患者和其他人之间的谈话“很少”。飞沫传播可以解释这一事件吗?根据疾控中心的说法,应该是必需的“紧密接触”至少15分钟的53人!

这个唱诗班会是一个局外人吗?嗯,正如我们在论文中所报道的,至少在荷兰、奥地利、加拿大、德国、英国、韩国和西班牙也报告了合唱团二次攻击率高的案例。A.类似案例在法国只是报道。然而,像这样的事件被一种只能被称为“柔术思维”的东西所忽略。由此采访的科学家纽约时报总结得很好:世卫组织的工作人员还没有接受这些案例研究的重要性,而是已经“想出了一个替代的故事”,其中被感染的人在他的手上吐口水,上擦干的东西,“神奇地”被感染的许多其他人。

没有唱歌或喊叫的相同大小的聚会似乎并不屈服于蔓延。这强烈表明它是唱歌时的已知更高呼吸气溶胶产生,这是推动增加的传输。虽然较低呼吸气溶胶生成的谈话结果,它可以弥补它在同一个房间里时间较长,低通气等。

PPE。为什么在理解SARS-COV-2变速器中的发挥作用,为什么有这样的断开连接?虽然我在医学界面不起作用,但在我看来,在医学中,主导信息的信息源是关于“气溶胶”是否参与传播的信息,从是否需要“空中”个人防护设备(PPE)和程序是否停止在医疗保健设置中传输。有关“液滴”占主导地位的作用的信息是结束的可通过“液滴”PPE和程序合理管理的变速箱.以物理学为基础的证据常常被认为是“理论的”或“学术性的”。

这些条款与物理世界的关系似乎几乎完全缺失了PPE证据的解释。气溶胶和液滴的物理学更复杂,更细致,气溶胶和液滴的真正行为与不同类型的PPE防止的真正行为不一致。

虽然病毒很小(约0.12 μm),但它被包裹在含有呼吸道液体或唾液的较大气溶胶中。虽然缺乏相关数据,但我们怀疑言语(不是咳嗽或打喷嚏)产生的1-10µm气溶胶是SARS-CoV-2气溶胶传播的主要途径。人们经常说,只有N95口罩可以阻止大多数气溶胶。污染气溶胶也是如此,其典型大小为0.3µm。但超微的范围内的气溶胶是通过磨损的外科口罩过滤良好的过滤,潜在地解释为什么“液滴PPE”对医院中的SARS-COV-2传输非常有效(因为作者认为可能是这种情况),即使气溶胶传输是主要路线之一。

作者讨论了在审查N95的有效性VS减少传播手术口罩医院环境进行了一些研究。一些研究做报告说,N95口罩提供更好的保护,而其他人没有发现差别。笔者同意后一种研究,并把这些结果作为对空气传播的重要证据。然而,他们没有考虑到,这些面具可能不是这可能是最相关的SARS-COV-2传输,特别是占N95口罩的不完美适合一些用户在现实世界中,当supermicron粒度范围不同.另外,晚期患者COVID-19可能不会在没有气溶胶的操作释放多少生存的病毒。医院的研究试图衡量什么是可能的有效性与许多混杂影响,这可能会导致不明确的结果一个小的差异,在一个“嘈杂”的环境。

证明空气中有活病毒。对气溶胶传播的重要性持怀疑态度的科学家们经常提出的最后一个论点是,可行的SARS-CoV-2并没有从空气中分离出来(尽管这篇论文中没有提到)。一个近期预印本声称这样做,虽然细节仍在病毒学家之间的辩论。

但是,由于仪器采样时,由于它们的低浓度及其脆弱性,因此捕获来自空气的可行性病原体是非常困难的。事实上,可行的病原体从未被隔离过房间空气麻疹肺结核(对后者的多次尝试跨越了近一个世纪),这两种疾病都是通过气溶胶传播的。为肺结核,只有直接抽样患者咳嗽在一个比普通房间小25倍的不通风空间里,这是成功的。

面对越来越多的证据支持SARS-CoV-2的气溶胶传播,缺乏强有力的证据反对它,而且其他途径的证据实际上也越来越少,在接受SARS-CoV-2的气溶胶传播之前,继续要求确定室内空气中存在的活病毒是没有意义的。尤其是当世卫组织承认,实际上没有直接证据表明污染物传播SARS-CoV-2,及对于SARS-COV-2直接从未对大型液滴传输进行了演示或者其他疾病但这些仍然是已被接受的传播路线,而气溶胶仍然被描述为不太重要。

似乎没有(完整)证据被视为缺席的证据,但是只有气溶胶。这家百年老店偏差植根于领域的历史医学上的传染病事实上我们就是与历史学家合作文档。

前进的方式

正如我所说的那样,我花了很多时间寻找争论那些争论气溶胶在SARS-COV-2传输中最小的作用的论据。这个贾马这篇文章很好地抓住了这些怀疑论者提出的几乎所有观点。我们的分析表明,对这种病毒的气溶胶传播的重要性缺乏强有力的论据。

贾马作者确实提供了一些有利于气溶胶的证据。但事实上,支持气溶胶的论点还有很多,这需要一篇像这篇一样长的文章来解释。最近的报纸上刊登了很多莫拉斯卡和米尔顿(我们的“组36”科学家)和普拉瑟,王和斯库利.那只有气溶胶的主要作用才能解释观测到的传播模式,这才是最后有力的论据

不幸的是,在各大医疗机构的关键决定机构,已得出结论:SARS-COV-2不通过气溶胶途径传播,缺乏研究人员在空中生物学,气溶胶的专业知识,并建立科学,其他学科之间。在这种情况下,普遍缺乏认识可能导致不正确的结论。

展望未来,主要医学出版物应邀请气溶胶专家审查涉及气溶胶传输的论文。更重要的是,医学研究人员与气溶胶研究人员及相关领域的合作至关重要。5μm误差已经持续了几十年(截至本文撰写之时,它仍然是世卫组织最新科学简报的一部分)这一事实表明,相互关联的领域之间的沟通不足。尽管我们知道的足以强烈怀疑SARS-CoV-2具有气溶胶传播的实质性成分,但还有很多我们不知道的,我们需要学习如何对抗这一大流行、未来的大流行以及其他可能也具有气溶胶传播成分的呼吸道疾病。为了取得成功,我们需要在未来共同努力,打破这些障碍。

作者注:在本文讨论的论文发表后,我在Twitter上发布了一个帖子,表达了我对论文缺陷的担忧。我联系了《美国医学会杂志》的编辑,要求他们发布一封超过500字限制的“回复信”。由于有许多问题需要向不熟悉气溶胶动力学基本原理的观众解释,所以额外的长度是必要的。在回应时,我被告知,“由于与COVID-19相关的提交量和大流行的快速演变,我们不会考虑就我们的任何COVID-19相关内容给编辑写信。”因此,我决定在Medscape上发表这一回应。

何塞-路易斯·希门尼斯博士是美国化学系和一名研究员环境科学合作研究所(CIRES)科罗拉多大学博尔德分校他是一位被高度引用的研究人员,也是美国气溶胶研究协会和美国地球物理联盟的成员。希门尼斯小组的研究主要集中在大气气溶胶和气溶胶仪器方面。跟着他在推特

Jimenez教授非常感谢Linsey Marr和Kimberly Prather进行审查本文的草案;对他们和Lidia Morawska,Don Milton,朱利安唐,Raymond Tellier,斯蒂芬妮舞者,威廉·佛罗里达州威廉·佛罗里达州,希尔利·米勒,凯瑟琳·诺克斯,古吉奥布南,比尔吉奥布南,比尔纳撒洛夫,凝结波尔特拉,Jarek Kurnitski,Arsen Melikov,Lydia Bourouiba,以及许多人其他关于SARS-COV-2传输的广泛讨论;并向巴布亚·贾维斯,萨斯赛·波普索斯州,埃斯梅穆斯森,尼斯塔尔·院长,尼瑟伊院长以及许多关于支持的证据和论点的有用讨论,而不是不同的传输路线。这里表达的意见是作者自己的意见。

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