最复杂的传播方式——飞沫传播

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飞沫传播

在医院内感染发生的三大传播途径中,数飞沫传播最为复杂,尤其是飞沫传播会与接触传播、空气传播方式进行转化和混合。

(一)飞沫的产生

飞沫的产生实际上就是一个雾化过程,即大的液相分散成气相飞沫的过程。这一过程可简单地表述为:气流高速掠过附着于呼吸道粘膜表面的粘液,将粘液拉伸脱离呼吸道粘膜或粘膜纤毛表面,被气流带离的粘液破裂形成一系列飞沫。上呼吸道的不同部位经历这一过程后,由于不同部位的气压和流速存在差异,便会产生不同粒径的飞沫

因此,说话、咳嗽、喷嚏甚至于我们安静呼吸时也能产生飞沫,只不过不同行为下的产生这些飞沫的粒径和量都不一样,而且这些绝大多数的飞沫并不一定都是肉眼可见。

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比如咳嗽是在呼吸道上皮受刺激后, 引 发喉、气管和支气管的咳嗽感受性兴奋发动的反射 , 先吸气 ,继而紧闭喉门 ,呼吸肌 (主要是膈肌)发生强烈的收缩 , 使肺内压骤增, 压力可达 1000 Hgmm 以 上 ,然后会厌突然开放 ,由于压力差,呼吸道内的气体 呼出而致咳嗽 。与寻常的呼吸不同的是喷嚏和咳嗽 时喷射的气流将气管 ,甚至下呼吸道, 咽喉部和鼻腔 中的分泌物一起喷射而出, 由于这些飞沫来源于呼吸 道病灶表面, 更富含病毒, 传染性更强 , 更具危险性 ; 由于反射时的高压, 气流速度很快, 据记载可达 152 英尺/秒 (46. 33 米/秒 ), 曾有记载达 965 公里/时 (268 米/秒 );喷射的飞沫距离更远;产生飞沫的数量 更多,据估计 ,一阵咳嗽可产生3500 个具有传染性微 粒 ,相当于5 分钟正常说话的微粒排放量, 一个喷嚏 则可向周围空气中排放 100 万个微粒。

从飞沫产生的原理来看,就飞沫产生的量来看,喷嚏>咳嗽>说话>呼吸。

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新型冠状病毒的传播途径之一

特别指出的是呼吸,因为安静呼吸时,肯定有气体的流动会带动呼吸道的黏液,会有飞沫的产生。但这个时候的飞沫量很少很少,而且,蒸发很快。我不能说没有病毒的存在,但相对于咳嗽、说话和喷嚏而言,它的剂量实在是太少了。从另一方面讲,呼吸无时无刻不在进行当中,每次排出病原体的量很少,但是如果长时间很近距离的接触也会有感染的风险。

(二)飞沫传播的特性

① 感染者的说话、咳嗽、喷嚏产生的飞沫粒径较大(>5μm),可使其周围(<1m)的微小空气中形成感染性气溶胶的“气雾”,此刻,易感者如果近距离暴露于这一充满感染性气溶胶的“气雾”的区域中,就有呼吸吸入感染性物质的风险。

②由于飞沫的颗粒较大,故悬浮于空气中的时间较短,而降落在患者周围(<1m)的环境表面,此刻,触摸这些飞沫颗粒(前提是飞沫不能干涸),就会污染触摸者的手部或手套,如手卫生不到位,随后,间接传播感染的途径便会被触发。

③ 当然我们在说话、打喷嚏或者咳嗽等行为的过程中产生的飞沫绝大多数是大颗粒(>5μm),不同文献比例都有些差别。但肯定还有一小部分的飞沫是(<5μm),这部分也可在空气中长时间的悬浮、长距离的传播。

大的飞沫颗粒污染环境表面后,还会发生另一种感染途径,即当飞沫颗粒中的水分被蒸发后,颗粒内的物质,特别是病原微生物被浓缩了,形成感染性飞沫核(droplet nucleus),此刻的飞沫颗粒相比之前就小多了(<5μm),它可以随着气流、人流和物流扬起来,并在空气中长时间的悬浮、长距离的传播;但这类感染传播的方式的先决条件是,病原体自然抵抗干燥的能力要强,不然飞沫干涸后,核内病原体因水分不足会面临死亡,大大的失去再次感染他人的能力。

④  感染者咳嗽、喷嚏等也会污染感染自身的手,如手卫生不到位,直接接触周围的环境和物品表面,便成为其他易感者,尤其是WCHs手部污染的主要来源之一;即间接传播的方式。

⑤ 患者污染的手也可以直接接触另一位易感者而造成感染的传播。

由此可知,飞沫传播会与接触传播、空气传播方式会进行转化和混合。

(三)飞沫传播的动力学特性。

飞沫的传播是一个极其复杂的过程,在传播过程中,其运动受到重力、拖曳力、热泳力、萨夫曼力、布朗力等多种力的作用,所以传播情况十分复杂,同时飞沫由于其自身的特点,在其传播的同时还伴随着蒸发、衰减、沉降等动力学特性,这些动力学特性又反过来影响其传播特性。

(1)蒸发

飞沫并不是单单的一个液滴。除水以外,还有钾、钠、钙、磷等多种微量元素和蛋白质、抗体粘液素等。其成分复杂并随人体的健康状况而有所不同,但其中挥发成分只有水,其他的成分则在水分蒸发的过程中,由溶解状态转而析出成为固态,并在水分蒸发之后形成固体残余物,固态残留物的数量等于其在飞沫初始时的含量,所以在处理含污染物的飞沫蒸发过程中,将其视为含有一定少量固体小颗粒的飞沫。

飞沫蒸发过程主要受飞沫粒径和相对湿度两个因素的影响,同一粒径的飞沫,相对湿度越大,蒸发所用的时间越长;同一相对湿度条件下,粒径越大,蒸发所用的时间越长。

(2) 衰减特性

由于环境因素(包括温度、相对湿度、照射等)及微生物种类特性的影响,微生物气溶胶的活性从形成的瞬间开始就处在不稳定的状态,其存活率随时间的推移而降低。

微生物气溶胶的存活能力与其种类和粒径的大小有密切关系。较小个体的细菌和病毒仅需少量水分和养分即可生存,在空气中存活的时间相对较长;而真菌孢子由于其细胞结构相对完整,存活能力相对较强。图 4 为不同微生物的存活能力比较,由图中可知,细菌和病毒的存活能力相当,孢子的存活能力较强;图 5 为细菌和病毒存活能力与其当量直径的关系,存活时间随着粒径的减小而变长。


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总的来说,影响微生物气溶胶的存活能力外因主要包括温度、相对湿度、照射等,如果是湿冷的环境会延长它的存活时间,如果是干燥的环境会缩短它的存活时间。当然温湿度这些外因条件会影响到飞沫的蒸发,从而进一步影响到它的传播。

影响微生物气溶胶存活能力的内因主要包括气溶胶的粒径和微生物的种类。比如结核杆菌可以通过飞沫也可以通过空气传播。肺结核的患者排出的飞沫,蒸发以后的形成的飞沫核依然具有传染性,但流感病毒就不是很明显。因此,结核杆菌可以进行空气传播,而流感病毒不行。

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