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關於新型冠狀病毒的一切,從人傳人到口罩的重要

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(圖:美聯社)

2020年的春節,是令人難忘的。一場新型冠狀病毒引起的肺炎疫情,讓很多人都焦慮起來。這場突然爆發的新型冠狀病毒肺炎是如何發生和傳播的?死亡率和傳播速度有多高?如何降低被感染的可能性?

Part1.感染

首先我們要知道,病毒是如何感染患者的。

病毒要進入細胞,細胞上就必須要有它對應的受體(Receptor)。比如艾滋病病毒HIV的常見受體是CD4蛋白,通常在血液裡免疫細胞的表面,所以HIV可以通過血液傳播,而不用擔心空氣傳播。

而這次新型冠狀病毒的受體和SARS一樣,都是血管緊張素轉化酶2受體(ACE2R)。這意味著病毒要感染人類,首先得接觸到有這種受體的細胞,完成受體結合。這個受體主要分佈在呼吸道和小腸,但口鼻腔的黏膜也有,只是分佈相對較少。

黏膜的意義在於分泌黏液,保持濕潤。我們的嘴唇、眼皮、鼻腔和口腔裡都有大量的黏膜細胞。理論上來說,當病毒以某種方式接觸到你的口腔黏膜,與受體結合,感染就開始了。

為了讓你理解接下來發生了什麼,我們做了一個簡化後的大致流程:

1.首先冠狀病毒的包膜會和細胞膜融合,釋放病毒遺傳物質一段RNA單鏈。這種RNA可以直接作為信使RNA,騙過細胞裡的核醣體,合成RNA複製酶。

2.RNA複製酶會根據病毒RNA生成RNA負鏈,這條負鏈會繼續和復制酶生成更多病毒的RNA片段和RNA正鏈,這些不同RNA片段又會和核醣體生成更多不同的病毒蛋白質結構。

3.最後,蛋白外殼和RNA會組合生成新的冠狀病毒顆粒,通過高爾基體分泌至細胞外,感染新的細胞。每個被感染的細胞會產生成千上萬個新病毒顆粒,蔓延到氣管、支氣管,最終到達肺泡,引發肺炎。

感染完成後,傳播也不是難事。你三對唾液腺分泌的唾液會混合著來自咽喉等部位的呼吸道分泌物,讓包裹著病毒的唾液隨著你的噴嚏和咳嗽傳播到空氣中,接觸其他人的呼吸道和黏膜。飛沫傳播,黏膜感染,這就是冠狀病毒為什麼這麼容易傳播的原因。

2019年12月8日,一位來自華南海鮮市場病人因為持續7天的發熱、咳嗽和呼吸困難入院。5天後,他沒有去過海鮮市場妻子也因為不明原因肺炎入院。

2020年1月1日,華南海鮮市場關閉。1月2日,41名新型肺炎患者被確診。此時喜迎春節的市民們還不知道,一場可能感染上萬人的瘟疫已經開始了。

Part2.傳播

在這篇1月24日發表於《柳葉刀》的論文中,我們可以了解最早被確診的41名患者的具體情況。

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《2019-nCoV感染患者的臨床特徵》

截至1月22日,41人中有28人出院,6人死亡。發燒和咳嗽是最常見的症狀,從起病到呼吸困難,平均8天。在肺炎初期,人傳人的信號就已經很明顯了,這41人中有14人都沒有去過華南海鮮市場。

1月24日的另一篇論文研究了一個12月29前往在武漢旅行的深圳家庭。

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《一場與2019年新型冠狀病毒相關的家族肺炎表明了人與人之間的傳播:家庭聚集研究》

最早出現症狀的男士在到達武漢後的第4天開始發燒腹瀉,之後3天,他的老婆岳父岳母和也都開始發燒咳嗽。1月5日,全家返回深圳,4天後,沒有去過武漢的母親開始全身乏力。最終,這個7口之家裡,6人確診新冠肺炎,包括他沒有明顯症狀的兒子。

在密切接觸的家庭成員裡傳播冠狀病毒並不難:

1.首先是噴嚏,你會噴出10000個以上的飛沫,最遠傳到8米之外。

2.然後是咳嗽,1000~2000粒飛沫,最遠6米。

3.最後,即使是平靜的說話每分鐘也會產生大概500粒飛沫。

這是你打出噴嚏後0.34秒的樣子。綠色的是那些100微米以上的大飛沫運動軌跡,因為足夠重,它們會在10秒內落在地上。而紅色的則是小飛沫們形成的霧雲。它們會在空氣中迅速蒸髮變小,成為乾燥的飛沫核。上皮細胞蛋白質會包裹著冠狀病毒,在空氣中漂蕩,接觸其他人的黏膜。

1月30的這篇論文進一步分析了武漢前425例確診患者的數據。

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這張表中,橫坐標是從感染至發病的時間,縱坐標是相對概率。可以看到大部分感染者7天內就會發病,病毒的平均潛伏期是5.2天。現在我們知道,在2020年1月11日之前確診的295人裡,只有45人去過華南海鮮市場,此外還有7名醫護人員。但在十天之後,人們才意識到要戴口罩了。

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Part3.口罩

從2020年1月20日開始,口罩就成為了稀缺資源。

看起來戴口罩當然是個好辦法,口罩的多層結構可以有效的阻隔大顆粒,而那些奈米級的微粒又會因為靜電效應被吸附在內部纖維上。

所以,如果我們把顆粒的直徑作為橫坐標,過濾效率作為縱坐標,這些口罩的過濾效果實際上是一條U型曲線。可以看到,最難過濾的其實是直徑0.3微米左右的顆粒。這也是為什麼大多數口罩把0.3微米的氯化鈉過濾能力作為測試指標,能在測試中過濾95%以上的就是N95。

N95的過濾效果當然最好,但即便是效果最爛的紗布口罩,對於10微米以上也就是我們頭髮直徑十分之一左右的顆粒,也能做到接近80%的防護率。

那飛沫核的尺寸到底有多大呢?根據這份07年的論文,咳嗽產生的飛沫核尺寸82%都集中在0.74~2.12微米。

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這麼看,絕大多數飛沫核用普通的醫用口罩就已經夠了,而在美國2800多名流感醫護人員參與的一項隨機試驗中,佩戴N95口罩和醫用口罩的流感感染率甚至並沒有顯著差別。所以,也別在意那些繁雜的口罩類型,品牌和各國標準了。

相比是不是戴著N95,更重要的是:你洗手了嗎?洗手是因為你的手上很可能有活著的冠狀病毒。以SARS病毒為例,在這份軍事醫學科學院的研究中,它們在玻璃、塑料、金屬上都可以存活至少2天,它們隨著飛沫留在各種地方,而你的的手很可能就會摸到。然後你揉眼睛摳鼻屎的時候,病毒就會接觸到黏膜細胞,完成感染。所以,洗手洗久一點。

Part4.勇氣

最後一個問題是,還會死多少人?

這是從1月11日到1月31日全中國累計確診和死亡人數的增長曲線。如果我們用總死亡數除以總確診數,可以得到一個2%左右的患病死亡率。但這樣的計算方式並不准確。

根據前425名確診患者的數據,我們可以知道病毒的平均潛伏期是5.2天,從發病到就診平均是4.6天,就診到入院平均4.5天,而入院到ICU是3.5天,假設從ICU到死亡是3天,整個過程就是21天左右。而如果就診3天後就能確診,那從確診到死亡大概是8天。所以,1月31號的死亡患者大概在1月23號確診。

如果我們用湖北省1月29~1月31日這三天死亡的124人除以1月21~1月23日確診的279人的話,病死率高達44.4%。但因為湖北省的醫療資源緊張確診困難,很多老年病患發展到了重症才能確診,病死率肯定偏高。相比之下,除湖北省外全國其他地區的數據更能反映真實情況。

1月29~1月31日,中國其他省份死亡患者共3人,除以1月21~1月23日確診的260人,病死率在1.1%左右,確實不高。如果按照這個病死率倒推1月21~23日的湖北感染者,那應該不是279人,而是10700人。

當然,這也只是一個非常粗糙的計算過程,樣本量小,也不一定那麼準確。但隨著未來數據的完善,病死率的結果會越來越清晰。疫情爆發後,多家機構也陸續發布了對於新型冠狀病毒的R0值的預估,大多數都在2~3之間。

R0(Basicreproductionnumber)基本傳染數,意味著在不做干預的情況下單個感染者傳播疾病的平均人數。新型冠狀病毒的R0在2~3意味著每個感染者會將病毒傳染給2~3個人。這也是肺炎在初期開始爆發的原因。

但隨著外部環境的強干預,這個平均傳染數會開始降低,比如03年SARS最初的平均傳染數是2.9,然後在2.0~3.5之間波動,最後降至0.4,直到完全消失。對於新冠肺炎,這條曲線也是一樣。

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這場瘟疫讓我們所有人精神緊張,但實際上,倒霉的事情每天都在發生。過去幾年,中國平均每年有8.8萬人死於流感引發的呼吸系統疾病,6.3萬人死於交通事故,3.8萬人死於安全事故。只要我們邁出家門,去工地,去辦公室,去流水線,風險就已經存在了。我們當然應該把倒霉的概率盡可能降低,但我們之所以讚頌勇氣,是因為我們人類總是在明知風險的時候,仍然選擇做我們該做的事情。

最後我們來看一眼這場肺炎的主角——這個直徑在0.1微米左右的畸形圓球。可怕嗎?我們已經知道了它的RNA序列、知道了它的感染機制、傳播機制、臨床表現和致死概率。

其實也沒那麼嚇人!如果我們被這個嚇到,嚇到要鎖死來自武漢的鄰居,嚇到要攻擊陌生的求助者,嚇到要以謠言的名義讓大家不敢說話。那才是真的嚇人!人類的讚歌是勇氣的讚歌,讚美所有還在認真工作的人們,希望新的一年,我們都能有更多勇氣,拜拜。



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