氣溶膠是什么（空氣溶膠是什么）

小七
生活
2023-04-19 11:24

中國國家衛生健康委員會日前發布的《新型冠狀病毒感染的肺炎診療方案（試行第五版）》中，對于病毒傳播途徑的描述，除“經呼吸道飛沫和接觸傳播是主要的傳播途徑”外，新補充了“氣溶膠和消化道等傳播途徑尚待明確”。

2月9日，國務院聯防聯控機制召開新聞發布會上，中國疾病預防控制中心研究員馮錄召就網友關心的氣溶膠是否傳播新冠病毒的問題作了回答。

馮錄召稱，目前新型冠狀病毒最主要的傳播途徑是近距離的呼吸道飛沫傳播，還有間接的接觸傳播，氣溶膠傳播和糞—口傳播途徑有待進一步的明確。流行病學調查顯示，多數病例是可以追蹤到跟確診病例有密切接觸史的，這個情況符合當前飛沫傳播和接觸傳播的一些特征。

馮錄召表示，具體什么是氣溶膠傳播，氣溶膠傳播是指飛沫在空氣中懸浮的過程中，因為失去水分，剩下的蛋白質和病原體組成核，就形成了飛沫核，這個飛沫核可以飄到更遠的地方造成遠距離的傳播，這個就是氣溶膠傳播，一般情況下在特定的環境里面，可能發生氣溶膠傳播。比如說在一些臨床氣插管中，目前沒有證據顯示新冠病毒通過氣溶膠傳播。

2月9日，武漢市武昌區曇華林社區工作人員為社區居民發放防護物資。新華社記者李賀攝

要想了解“氣溶膠”傳播，就得首先明白到底什么是“氣溶膠”？之前，人類發現哪些疾病可能通過氣溶膠傳播？

2019年1月31日，英國萊斯特大學醫學院感染、免疫和炎癥科教授JulianW.Tang在權威學術期刊BMCInfectiousDiseases《BMC傳染病》上發表了一篇關于氣溶膠的綜述性文章。JulianW.Tang還與全球多地的工程學專家在與空氣傳播感染控制有關的氣溶膠傳播和氣流動力學方面進行積極的合作。他現在還擔任《PLOSONE》的學術編輯和《感染、遺傳學和進化》特刊的客座編輯。

這篇題為“Recognitionofaerosoltran***issionofinfectiousagents:acommentary”（《評論：對于傳染源氣溶膠傳播的認識》），對氣溶膠傳播進行了詳盡的闡述。以下為澎湃新聞（www.thepaper.cn）記者對論文的全文翻譯：

摘要

盡管對于大多數呼吸道傳染源而言，短距離飛沫傳播是可能的，但確定同一傳染源是否也通過空氣傳播，對所需的感染控制干預措施的類型（和成本）有著巨大的潛在影響。

氣溶膠的概念與定義也常被討論，它常被和飛沫傳播混為一談。有些作者用“氣溶膠”代表“飛沫傳播”或者“氣溶膠傳播”，大多數作者還認為空氣傳播是氣溶膠傳播的代名詞，

但是，在討論針對個別能夠通過空氣（氣溶膠）途徑傳播病原體，以及針對該病原體特定感染控制干預措施時，這些術語經常被混淆使用，比如肺結核，麻疹和水痘。

因此，當我們需要知道某種特定的干預措施，如要使用的個人防護裝備（PPE）的類型是否能被視為足以預防感染發生（比如是否需要佩戴N95而非外科口罩）的時候，弄清這樣的術語是十分重要的。

在這種情況下，這篇評論認為“氣溶膠傳播”是針對一些傳染病的常用術語，這些傳染病已被公認可以通過空氣傳播。此文還討論了其他病原體，例如流感病毒，其空氣傳播的潛力更多地取決于不同的宿主、病毒和環境因素，并且其氣溶膠傳播的潛力可能被低估了。

背景

如果一種傳染源從分類上來說可以通過空氣傳播，那么“可通過氣溶膠傳播”的判斷對于醫護人員如何與確診病人接觸、使用怎樣的個人防護裝備就有十分重要的意義。

用于預防空氣傳播的傳染源（比如氣溶膠傳播）通常比預防僅通過飛沫或接觸傳播的傳染源的個人防護裝備更貴。原因與氣溶膠的特點有關：一是它們跟隨氣流流向，這需要人防護裝備在氣道周圍緊密密封；二是對于生物氣溶膠而言，它們的尺寸很小，要求人防護裝備增強過濾能力。

近期基于臨床的幾篇文章、指南和流行病學數據，突出顯示了中東呼吸綜合癥(MERS-CoV)和埃博拉病毒可能存在的氣溶膠傳播途徑。針對后者的一些研究回應試圖將這些理論風險放在更實際的角度，并且這很好地說明了將這些爆發或再次爆發的病原體分類是件多么令人困惑的事，很難將它們分成飛沫（短程）傳播或是空氣傳播（短且可能***）傳輸類別。

但是，這種闡述并非是非黑即白的，而是相對的。因為這兩種都有可能通過氣溶膠進行近距離人際傳播（與感染者1米以內）。

定義

嚴格來講，“氣溶膠”指的懸浮在氣體中的顆粒，例如空氣中的小液滴。多年來，有很多已出版的相關研究通過顆粒直徑對其進行分類。

例如，普遍上認為：

一是沿氣流流線運動的空氣動力學直徑小于5–10μm的小顆粒具有潛在的短距離和長距離傳播能力；<5μm的顆粒能夠輕易穿透氣道一直到達肺泡腔，<10μm的顆粒容易穿透聲門下方。

二是直徑>20μm的大液滴，它們更容易在重力影響下沉降，由于液滴太大，它們無法沿吸入氣流流線運動。對于這種粒徑，佩戴普通外科口罩即可起到有效防護作用，這種大液滴由于直徑太大，也不會通過口罩兩側（沒有緊貼皮膚的地方）被吸入呼吸道。

三是直徑為10-20μm的“中間顆?！保鼈冊谀撤N程度上兼有小顆粒和大液滴的一些特性，但沉降速度比小于10μm的顆?？?，且可能攜帶的病原體劑量比大于20μm的大液滴小。

“氣溶膠”還包括“液滴核”，它們是空氣動力學直徑為10μm或更小的小顆粒，通常在呼出的呼吸液滴快速干燥過程中產生。

但是，在某些情況下，例如周圍空氣流動強，較大的液滴也會像氣溶膠一樣表現，并有可能通過此途徑傳播感染。

我們由此可以推斷出，當顆粒直徑大于10μm時，在下呼吸道（LRT）和聲門以下的穿透力迅速減弱，在該部位引發感染的可能性也迅速降低。

類似地，直徑大于20μm的顆粒引發感染的可能性更小，因為此類大顆?？赡苷掣降胶粑郎掀ふ衬け砻妫蛟谶M入下呼吸道前被纖毛纏住。

美國傳染病學會（IDSA）提出了一個一般意義上的定義方案，將直徑小于等于10μm的顆粒定義為“可入肺顆粒（respirableparticles）”；直徑在10μm到100μm之間的叫做“可吸入顆粒（inspirableparticles）”，這些幾乎全部都沉積在上呼吸道。

一些作者提出了“精細氣溶膠（fineaerosols）”，由直徑5μm或更小的顆粒組成，但這有時受到測量儀器的限制。幾位論文作者將通過大液滴或氣溶膠大小的顆粒傳播一起稱作“空氣傳播”，或使用“氣溶膠傳播”描述可以通過吸入任何大小的顆粒引起疾病的病原體。

但是，我們認為將直徑小于10微米的顆粒和其他更大一些的顆粒區分開來是重要的，因為它們在質量上的顯著差異意味著不同的懸浮時間，滲透氣道區域以及對個人防護裝備的要求。

在本文中，我們用“空氣傳播”指代最為常見的一種定義，即病原體通過直徑小于10微米的氣溶膠大小的顆粒進行的傳播。

如果被感染的病人由于呼吸、咳嗽或打噴嚏制造了不同大小的傳染性飛沫，那么個體之間無論是短距離呼吸道飛沫傳播，還是空氣中的小液滴核傳播都是可能的，傳播方式取決于與患者源的距離。

短程和長程氣溶膠傳播的潛在途徑，以及這些液滴在表面（媒介）的沉降

在這些表面上，病原體經手觸摸傳播，然后自行接種到比如眼睛、鼻子和嘴的粘膜中，引起感染，這取決于這些表面上單個病原體的存活特征，以及暴露組織對病原體感染的易感性（與可用的兼容細胞受體有關）。

舉例來說，當一個有機體的感染劑量（引起疾病所需的傳染源數量）較低，且在通風不良的擁擠條件下（醫院候診室、演講廳、公共交通工具等），即使對于空氣傳播能力存疑的病原體，在這樣的環境下產生大量充滿病原體的液滴時，仍可能發生爆炸式爆發。

例如在一架沒有任何通風的已經落地的飛機上，由流感引發的多個繼發病例亦可被觀察到。

過去幾年里，一些研究通過更加機械化的***（例如，在沒有任何生物相互作用的情況下，從更基本的物理和動態行為出發，研究從小到大的顆粒和液滴尺寸）對可能通過空氣傳播的病原體進行了分類。但是對于任何特定病原體在空中傳播的可能性，可能必須結合流行病學和環境數據加以考慮，以使人信服，更何況潛在的暴露場景數量實際上是無限的。

環境氣流的重要性

值得注意的是，“氣溶膠”本質上是一個相對的而非絕對的概念。

如果環境氣流能夠使懸浮液滴維持更長時間，則較大液滴也可以在空氣中停留更久，從而在相當遠的距離處造成感染。

例如，在某些強交叉氣流或自然通風的環境中，通風引起的氣流可以有效地傳播懸浮的病原體，從而在距離傳染源相當遠的地方引起感染。

在工程計算中應用的、用于估計液滴在重力作用下的懸浮時間的一種標準規則（斯托克定律）是在多種假定條件下得出的，這些假定條件包括環境空氣靜止（不流動）。

因此，當環境中存在大量交叉氣流流動時，液滴實際的暫停時間將大大增加。這在醫療環境中很常見，例如開門、床和設備的移動、人們不斷來回走動帶來的氣流流動。

相反，即使液滴核較小，如果它們遇到明顯的下降氣流，則懸浮時間也可以大大減少（例如當它們通過天花板供氣口下方時）。

此外，不同的大小的顆粒對于氣道穿透的程度也取決于流速。

在使用高功率電動工具的牙科和整形外科領域，即使血液傳播的病毒（如人類免疫缺陷病毒–HIV，乙型肝炎和乙型肝炎病毒）也能夠通過空氣傳播，因為這些工具使帶有病毒的血液高速噴濺在空氣中。然而，它們是否可以通過此路徑進行有效傳輸還有待辯論。

這說明了另一點，即盡管某些病原體在某些特定情況下可以進行空氣傳播，但不一定通過這種途徑傳播感染并引起疾病。

概述

隨著時間的流逝，對于以空中傳播作為真正主要的傳播途徑的病原體，最終將有足夠數量的研究證明其真實性。

但如果多項研究（例如流感病毒）中存在持續矛盾的發現，則各種傳播途徑（直接/間接接觸，短距離飛沫，長距離甚至短距離的氣溶膠飛沫核）可能在不同的環境中成為主要傳播途徑，這使得特定病原體的空氣傳播途徑更多是機會途徑，而不是常規途徑。有幾個例子可以使這一點更加清楚。

以下總結的選定病原體和支持文獻僅用于說明，證明具體研究如何影響我們認為這類傳染源為潛在的空氣傳播和“氣溶膠傳播”的方式。它并不是要進行系統的審查，而是要說明我們對每種病原體的進一步研究可能會改變我們的思維方式，以及不同病原體的“氣溶膠傳播”并不總是遵循一致的***。

結果和討論

水痘

水痘是由帶水痘狀皰疹病毒（VZV）引起的發熱、發水皰疹病，VZV是由脂質包裹的雙鏈

DNA病毒，皰疹病毒科成員。

對于水痘，主要來自流行病學和臨床的證據似乎足以證明水痘帶狀皰疹病毒（VZV）能夠空氣傳播。

對水痘帶狀皰疹病毒（VZV）的研究表明，該病毒明顯能夠傳播很遠的距離，高達數十米，可在隔離室和走廊相連的其他病房區域之間傳播，或在家庭內傳播，從而引起繼發感染。

此外，VZV可能會從隔離室中泄漏出來，經環境氣流傳輸，醫務人員最容易因直接吸入而被感染。

麻疹

麻疹（也叫風疹）是由麻疹病毒引起的發熱性皮疹疾病，麻疹病毒是脂質包裹的單鏈負義RNA病毒，屬于副粘病毒科成員。

針對麻疹的幾項研究針對有關幾起麻疹爆發的主要傳播途徑，他們研究了更機械的空氣流動力學解釋（即基于空氣中顆粒物的基本物理學和行為），其中包括萊利（Riley）及其同事使用了“量子”感染概念。

隨后，發生在門診部的另外兩起麻疹疫情，經回顧性氣流動力學分析，為麻疹在空氣中的可傳播性提供了更多證據。

肺結核

肺結核是一種局部或全身性疾病，但最常見的是由結核分枝桿菌復合群中的分枝桿菌引起的呼吸道細菌性疾病。

對于肺結核（TB），一系列豚鼠實驗已經提供了確定且充分的實驗證據，證明其通過空氣進行傳播，最近在稍有不同的臨床背景下對這一結論又進行了重復。

其他大量報告也證實了肺結核可通過空氣傳播，特別針對空氣傳播途徑的干預措施已被證明可以有效減少肺結核的傳播。

天花

天花是由復雜的雙鏈DNA正痘病毒（Poxviridae家族）引起的發熱，水皰疹和彌漫性疾病，現已被消滅。天花在臨床上可以以兩種形式出現，即大天花或小天花。

對于天花，Milton最近對文獻進行的全面回顧性分析表明，空中傳播途徑對該感染具有重要作用。

在分析各種空氣采樣和動物傳播研究的基礎上，Miltion還強調了臨床流行病學研究，在該研究中僅通過非空氣傳播途徑無法實現所有觀察到的天花病例。

在一次有據可查的醫院爆發中，一共涉及17例天花，只能通過假設病毒從索引病例（指記錄的感染病毒的首個病例）在幾個樓層之間的氣溶膠傳播來解釋。

回顧性煙霧示蹤實驗證明，空氣傳播的天花病毒可以通過敞開的窗戶和連接走廊和樓梯間的方式，輕易地傳播到不同樓層的患者身上。

新興冠狀病毒：嚴重急性呼吸道綜合征（SARS），中東呼吸綜合征（MERS）

冠狀病毒是脂質包裹的單鏈正向RNA病毒，屬于冠狀病毒屬，包括幾種相對溫和的常見季節性感冒病毒（229E，OC43，NL63，HKU-1）。

它們還包括兩種新的更具毒性的冠狀病毒：嚴重急性呼吸綜合征冠狀病毒（SARS-CoV），2003年在人類中出現；以及中東呼吸綜合征冠狀病毒（MERS-CoV），于2012年開始感染人類。

對于SARS-CoV，包括回溯性氣流示蹤研究在內的數項詳盡的流行病學研究與其空氣傳播途徑的假設相符?？諝獠蓸友芯窟€證明了空氣中存在SARS-CoV核酸（RNA），盡管它們在病毒培養中被證明是沒有活力的。

盡管有幾項研究從臨床和流行病學的角度對SARS和MERS進行了比較和對比，但仍未詳細討論它們主要的傳播方式。

在潛在的感染途徑中，其他幾項研究的確提到了空氣傳播的可能性，但主要涉及超級傳播事件或“霧化程序”（例如支氣管肺泡灌洗）以及/或者預防感染的控制措施。

然而，從各種已發表的研究中，對于MERS和SARS而言，盡管在不同情況下（例如不同的宿主和環境因素）病毒傳播可能有所不同，但有證據表明一部分傳播是通過空氣傳播發生的。無癥狀病例對于病毒空氣傳播的貢獻也不確定。

對于SARS和MERS，在上呼吸道（URT）樣本中不存在任何可檢測到的病毒的情況下，下呼吸道（LRT）樣本通常提供最佳的診斷結果。此外，受感染的有癥狀患者傾向于產生嚴重的下呼吸道感染，而不是上呼吸道疾病。

這兩個方面都表明，這種空氣傳播的病原體必須直接滲透到LRT中，從而在引起疾病之前優先在下呼吸道中進行復制。

特別是對于MERS-CoV，最近的一項研究表明，在人的URT細胞中不存在二肽基肽酶4（DPP4）的表達，而DPP4是MERS病毒確定使用的受體，尋找替代受體的結果是陰性的。

因此，人類URT似乎很少或不允許MERS-CoV復制，這表明成功的感染只能通過直接吸入適當大小的“液滴核狀”顆粒進入LRT來實現。

這使得任何導致MERS疾病的MERS-CoV傳播都取決于含有病毒的小液滴的存在，這些小液滴應足夠小以能夠被吸入到LRT中，在LRT中病毒可以復制。

流感

流感是季節性的，通常是高熱的呼吸道疾病，由幾種流感病毒引起。它們屬于正粘病毒科，是脂質包裹的單鏈負義分段RNA病毒。當前，流感是唯一有獲得許可的抗病毒藥物和疫苗的常見季節性呼吸道病毒。

對于人類流感病毒而言，空氣傳播和大液滴傳播的問題可能是最有爭議的。在人類志愿者的接種實驗中，霧化的流感病毒的傳染性遠低于鼻腔滴注。一個可能的解釋是兩種傳播路線都是可能的，并且每種路線的重要性在不同情況下也會有所不同。

例如，更嚴格的環境控制可以減少或防止通過以下方式進行空氣傳播：

1）在單床負壓隔離室中隔離傳染病患者；

2）控制環境相對濕度以減少空氣中的流感病毒生存；

3）使用個人防護裝備（戴口罩）減少對患者通過咳嗽，打噴嚏或呼吸產生的氣溶膠的暴露：讓患者戴口罩以減少傳播源，和/或讓醫護人員使用個人防護裝備以減少接受者的暴露

4）仔細控制任何呼吸輔助設備（高流量氧氣面罩，霧化器）的使用和暴露：僅允許在指定的收容區域或房間內使用

從氧氣面罩和霧化器側面通風孔排出的氣流將包含患者呼出的空氣（可能攜帶空氣傳播的病原體）和剛剛進入的高流量氧氣或攜帶藥物的空氣的混合物。這些排出的氣流可能成為空氣傳播病原體的潛在來源。

大量研究表明，自然感染流感的人類受試者呼出的氣體中會釋放出流感RNA，并在環境空氣中能夠檢測到流感RNA。

最近的一些研究表明，通過PCR（polymerasechainreaction）檢測，高流感RNA水平的空氣樣本中不存在或存活病毒數量大大減少。這一研究結果很難解釋，因為培養***本身不如PCR等分子檢測***敏感，并且由于剪切應力對病毒體的損害，空氣采樣本身的實際操作也會導致收集的樣本感染性下降。這可能導致我們低估了這些環境氣溶膠中活病毒的數量。

需要考慮的另一個變量是，一些動物研究報告表示，不同株的流感病毒的氣溶膠傳播能力可能差異很大。

在討論流感病毒傳播主要方式的一些較早的文章中，對于同樣的問題也有不同的結論。

用于支持其觀點的大多數證據更多是基于臨床和流行病學的，包括一些動物和人類志愿者研究，而不是物理和機制研究。然而，這種在不同情況下傳播的混雜情況可能是最現實的。

值得注意的是，目前被認為通過空氣傳播的幾種感染病，如麻疹，水痘或肺結核，以其經典形式存在，這是明確無誤的病理學臨床表現。相反，流感病毒感染的臨床表現與其他呼吸道病毒有很大的重疊，并且已經有混合爆發被記錄。

因此，在該領域普遍存在的誤解是將“呼吸道病毒”作為一個整體進行研究。

但是，由于這些病毒屬于不同的屬和家族，具有不同的化學和物理特性，以及不同的病毒特性，因此假設關于一種病毒的任何結論都可以應用于另一種病毒是不明智和不準確的。例如，在Cochrane對59篇有關減少呼吸道病毒傳播的干預措施的已發表研究綜述中，實際上只有兩項專門針對流感病毒的研究。正如作者自己指出的那樣，不可能有針對流感病毒的特定結論。

盡管許多空氣傳播感染具有高度傳染性，但嚴格來講，這并不是定義的一部分。即便如此，與麻疹相比，流感的傳染性較低，這也被認為是反對其空氣傳播的論據。

但是，應該指出的是，流感病毒感染的特征是潛伏期（通常為1-2天）比其癥狀消退持續時間短得多。這使易感人群在爆發期間被暴露于分屬幾代的感染者中成為可能。

多次暴露和代際套疊可能會使人們低估流感病毒的傳播能力，因為我們容易將較少的繼發病例分配給已知的索引病例，而實際上每個索引病例傳染的繼發病例數可能要高得多。

例如，眾所周知，在某些情況下，單個索引病例寫可能會感染大量的人，例如在阿拉斯加航空的一次爆發中38個人被一個病人感染。

埃博拉

埃博拉病毒是病毒性出血熱，由埃博拉病毒引起，死亡率很高。埃博拉病毒是包膜的單鏈負義RNA病毒，包含絲狀病毒科（Filoviridae）中的五個物種。

埃博拉病毒中有四種與人類疾病有關。最廣泛的爆發（也是最近一次）是由2013-2016年西非的埃博拉扎伊爾造成的。

埃博拉病毒的傳播已被Osterholm等人深入研究。

這些作者指出了該病毒的廣泛的組織嗜性，以及疾病期間達到的高病毒載量和低感染劑量，由此看來，不可避免地存在多種傳播途徑。

關于氣溶膠傳播，在實驗室環境中沒有直接接觸的動物之間的幾個埃博拉病毒傳播的實例引起了人們的關注。

埃博拉病毒通過氣溶膠傳播對恒河猴進行實驗性感染已被證明是非常有效的，并且該實驗***實際上已被用作埃博拉疫苗研究中的感染挑戰。

經氣溶膠暴露感染的恒河猴發展成播散性、致命性感染，基本上類似于因呼吸道感染而引起的腸外感染。尸檢顯示，在被氣溶膠途徑感染的動物中，呼吸道和呼吸淋巴系統的病理發現與在腸胃外感染的動物中不同。