口罩的有效性:数据怎么说

时间:2020-11-13 作者:admin

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Gandhi与人共同撰写的一篇论文于7月下旬发表[8],表明佩戴口罩会减少佩戴者可能染上的病毒量,从而使感染症状较温和,甚至无症状。她认为更大的病毒量会导致更严重的炎症反应。

她和她的同事们目前正在分析美国1000个县在口罩规定出台前后新冠肺炎的住院率,以确定在引入公共口罩佩戴指南后,疾病的严重程度是否有所下降。

英国爱丁堡大学的病毒学家Paul Digard说,暴露于更多的病毒会导致更严重的感染,这种想法是“绝对合理的”,“这是关于口罩的另一个论据。”他没有参与上述研究。

Gandhi提出了另一个可能的好处:如果有更多的人患了轻症,那可能有助于增强群体免疫力,而不会增加重症和死亡负担。“在我们等待疫苗之际,推动无症状感染率的提高是否会对群体免疫力有好处?”她问道。

再论传播途径

围绕口罩的争论与另一个有分歧的问题密切相关:病毒是如何在空气中传播感染的?

人在呼吸或说话、打喷嚏或咳嗽的瞬间,会有细小的液体颗粒喷出。有些是大的,甚至是可见的,被称为飞沫;有些是微观的,被归类为气溶胶。包括新冠病毒在内的病毒都会“搭上”这些颗粒;它们的大小决定了它们的行为。

飞沫会通过空气射出,落在周围人的眼睛、鼻子或嘴上,造成感染。但是在重力作用下,它们会很快落下来。相比之下,气溶胶可以在空气中漂浮数分钟到数小时,在不通风的房间里像香烟烟雾一样传播。

延时图像显示了咳嗽喷出的飞沫如何从一个N95口罩佩戴者身上传播开来,这里的N95口罩有一个阀门,可以排出呼出的空气。来源:S。 Verma et al。/Phys。 Fluids。

这对口罩阻碍新冠肺炎传播的能力意味着什么?病毒本身的直径只有0.1微米左右。但由于病毒不会自行离开人体,所以口罩并不需要能阻挡那么小的颗粒才有效。关系更密切的其实是传输病原体的飞沫和气溶胶,它们的直径从0.2微米左右到数百微米不等(一根人类头发的直径平均约为80微米)。科罗拉多大学博尔德分校的环境化学家Jose-Luis Jimenez说,它们绝大多数直径在1-10微米,可以在空气中停留很长时间,“问题就在这里。”

科学家们仍不确定哪种大小的颗粒对新冠肺炎的传播最为重要。有些人甚至不能就定义气溶胶的标准达成一致。出于同样的原因,科学家们仍然不知道流感的主要传播形式是什么——虽然研究它们的时间更长。

许多人认为,无症状传播是新冠肺炎大流行的主要驱动力,如果是这样的话,就意味着病毒通常不会借助咳嗽或喷嚏。按此推理,气溶胶可能被证明是最重要的传播载体。所以,哪些口罩可以阻挡气溶胶是值得研究的。

材质是关键

即使是贴合紧密的N95口罩,在实际使用中也达不到完全95%的等级,实际上只能过滤掉大约90%的吸入气溶胶——最小为0.3微米。而根据尚未发表的研究,没有呼气阀(可排出未经过滤的呼出空气)的N95口罩也只能阻挡类似比例的呼出气溶胶。美国国家心肺血液研究所的肺脏学家Kevin Fennelly说,人们对外科口罩和布口罩的了解比这还要少很多。

一个国际研究小组在一篇关于观察性研究的综述[9]中估计,外科口罩和同类布口罩对佩戴者的保护效果为67%。

弗吉尼亚理工大学的环境工程师Linsey Marr和她的同事们发现,即使是一件棉质T恤,也能阻挡一半的吸入气溶胶和近80%的呼出气溶胶(直径2微米)。她说,一旦气溶胶达到4-5微米,几乎任何织物都能阻挡80%以上的吸入/呼出气溶胶。他们的工作成果尚未发表。

她补充说,多层织物更有效,编织得越密越好。另一项研究[10]发现,含多层不同材质的口罩——如棉和丝——比单一材质的口罩能更有效地捕捉气溶胶。

Benn与她所在大学的丹麦工程师合作,使用与医疗级呼吸机相同的标准测试他们的双层布口罩设计,结果发现他们的口罩只能阻挡11-19%的标志性的0.3微米气溶胶。但根据Marr和Jimenez的说法,由于大多数传播可能是通过直径至少1微米的颗粒实现的,因此N95和其他口罩之间的实际有效性差异可能并不是很大。

8月,美国杜克大学医学院的临床研究员Eric Westman与人共同撰写发表的一项研究[11],展示了一种测试口罩有效性的方法。他的团队使用激光和智能手机摄像头来比较14种不同的布口罩和外科口罩在人说话时阻止飞沫的效果。他说:“我很放心,我们使用的很多口罩确实有效。”但薄薄的聚酯-氨纶围脖——一种可以拉到口鼻上的弹性围巾——似乎能减小被释放的飞沫大小。“那可能比什么都不戴更糟糕。”Westman说。

一些科学家建议不要对这一发现做过多的解读,因为它只是基于一个人在说话时的情况。Marr和她的团队和其他科学家一样,用实验做出了回应,发现围脖挡住了大部分的大飞沫。Marr说,她正在将自己的成果写出来,准备发表。

“现在有很多信息,但把所有的证据放在一起会让人感觉混乱,”哥伦比亚大学梅尔曼公共卫生学院的病毒学家Angela Rasmussen说,“归根结底,我们还是知道得太少。”

注意人们的想法

口罩的问题超越了生物学、流行病学和物理学。人类行为是口罩在现实世界中如何发挥作用的核心。明尼苏达大学传染病研究和政策中心主任Michael Osterholm 说:“我不希望看到感染者在人口攒动的地方戴着这种布口罩还毫无担心。”

也许幸运的是,一些证据[12]表明,戴上口罩可能会促使佩戴者和周围的人更好地遵守其他规定,如保持社交距离。也许,口罩提醒他们肩负着共同的责任。但这要求大家先戴上口罩。

在全美范围内,自7月下旬以来,口罩的使用率一直稳定在50%左右。根据西雅图华盛顿大学健康计量与评估研究所的数据,这较3月和4月20%的使用率有了大幅提高(见go.nature.com/30n6kxv)。该研究所的模型还预测,截至9月23日,将美国口罩的使用率提高到95%——在新加坡等国家观察到的使用水平——可以在截至2021年1月1日期间挽救近10万条生命。

“我们还想知道更多。”参与分析的Vos说,“但鉴于这种干预方式既简单又廉价,还有可能产生巨大影响,还会有人不想用它吗?”

进一步让公众感到困惑的是有争议的研究和各种混杂的信息。4月的一项研究[13]发现口罩没有效果,但在7月被撤回。另一项发表于6月14的研究支持使用口罩,后来有数十名科学家写信攻击其研究方法(见go.nature.com/3jpvxpt)。作者正在回击要求撤回的呼声。世界卫生组织(WHO)和美国疾控中心(CDC)最初不建议广泛使用口罩,部分原因是担心耗尽医护人员的用品。4月,美国疾控中心建议在无法选择物理距离的情况下,应佩戴口罩;世卫组织于6月跟进。

政治领导人之间也缺乏一致性。美国总统特朗普表示支持使用口罩,但自己很少佩戴。他甚至嘲笑其政治对手拜登一直戴着口罩——就在10月2日特朗普本人新冠病毒检测呈阳性的前几天。其他世界领导人,包括斯洛伐克总统苏珊娜·恰普托娃和和总理伊戈尔·马托维奇,在疫情初期都戴上了口罩,据说是为了给本国国民树立榜样。

丹麦是最后一个规定使用口罩的国家之一——要求从8月22日起在公共交通工具上佩戴口罩。丹麦通过早期的居家令、检测和接触者追踪,总体上良好地控制了病毒传播。此外,丹麦也处于新冠肺炎口罩研究的前沿,这里开展了两个大型随机对照试验。丹麦的一个研究小组招募了大约6000名参与者,要求一半的人在去工作场所时使用外科口罩。虽然研究已经完成,但哥本哈根大学的临床研究员、试验的主要研究者之一Thomas Benfield表示,他的团队还不准备分享任何结果。

Benn的团队独立于Benfield的小组,他们正在几内亚比绍招募大约4万人,随机挑选一半的家庭使用双层布口罩——每个10岁或以上的家庭成员都有两个。然后,该团队将对每个人进行为期数月的跟踪调查,比较口罩的使用率和新冠肺炎类疾病的发生率。她指出,每个家庭都会收到关于如何保护自己免受新冠肺炎感染的建议——但是对照组的人不会得到关于口罩使用的信息。该团队预计将在11月完成招募工作。

一些科学家表示,他们很乐意看到那些实验结果。但另一些人则担心,这种实验是浪费,无意中利用了弱势群体。“如果这是一种更温和的病原体,那就好了。”加州斯克里普斯研究转化研究所主任Eric Topol说。“你不能什么都做随机试验——你也不应该这样做。”正如临床研究人员喜欢说的那句话,降落伞也从未在随机对照试验中进行过测试。

但Benn解释说,对照组的人仍然会从新冠肺炎的研究成果中受益,而且他们会在研究结束时得到口罩。考虑到制造和分发口罩的挑战,“无论在什么情况下,”她说,她的团队都无法在研究一开始就为每个人发放足够的口罩。事实上,他们不得不缩减原来准备招募7万人的计划。她希望这项试验能给每个参与的人带来一些好处。“但社区中的任何人都不会比我们没有做这项试验更糟糕。”她说。由此产生的数据应能为全球围绕口罩的争议提供更多信息,她补充道。

目前,身在明尼苏达州的Osterholm会戴着口罩。但是,他对迄今为止人们对这一话题“缺乏科学严谨性”的态度感到遗憾。“我们一直在批评科学界有人在没有任何数据的情况下做出论断。”他说,“我们现在做了很多同样的事。”

尽管如此,大多数科学家都认为,他们可以就佩戴口罩提一些规范性的看法。Gandhi说,这不是唯一的解决办法,“但我认为这是控制疫情的一个极其重要的支柱。”正如Digard所说:“口罩是有用的,但不是万能的。因此,仍然要保持距离。”