彭明辉:SARS防护口罩(5/3更新)

2003-05-13 09:15 作者: 清华大学 彭明辉

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前言:戴口罩真的没有用吗?

网路和新闻报导都在流传“防SARS戴口罩没有用,只能靠提升自己的免疫力”。这个说法所根据的理由是:病毒的大小只有0.08微米,但口罩的缝隙至少有0.3微米,所以口罩不能防SARS。

这个说法所引述的数据都对,但是推论的学理基础却严重错误,根本没有弄清楚:SARS口罩要防范的主要是藏在口鼻飞沫(远比病毒大上百倍)里的病毒,而不是一只一只完全没沾染到口鼻飞沫的“干净”病毒。因为,这推论根本没有弄清楚SARS的传染途径,也没有考虑到流行病学的证据。

假如SARS完全只是口鼻飞沫传染,则口罩的缝隙只要小于口鼻飞沫的尺寸(通常5微米以上),就可以有效防堵SARS的感染。在这种情况下,一般外科医师用的口罩(用四条棉绳绑在头部的那种,而不是用松紧带挂在耳朵上的那一种)就足以防范SARS的感染。

但是假如SARS病毒可以像肺结核病菌那样,完全靠患者的呼吸散播在空气中传染,不沾黏任何口鼻飞沫地在空气中自由飞翔,则口罩的缝隙必须要小于病毒才能有效防堵SARS的感染。所以,关键问题是:SARS到底是飞沫传染?还是空气传染?但是,要回答这个问题,就不能只算病毒的尺寸和口罩的孔隙,而要靠流行病学的原理去判断。

世界医疗组织(WHO)三月份的时候认定SARS是飞沫传染(所以列为第四级传染病),而不是像肺结核那样的空气传染(一级传染病)。但是,后来香港传出可能有少数不属于飞沫传染的案例。因此,医学界目前对SARS的传染方式一般都认定SARS的感染途径有三种:(1)仍以直接的飞沫传染为主,以及(2)因为手部沾染到患者口鼻飞沫后碰触口、鼻、眼三个体液的湿润地带而传染(简称“手口传染”),但是(3)不排除(也无法证实)病毒经由空调系统传染(但是很可能病毒身上还是沾黏着口鼻分泌物,因此颗粒体积还是远比病毒本身大)。因此,带口罩和勤洗手成为防范SARS的主要(而且有效)的措施。

不过,空气传染的可能性有多高,医学界还是在质疑。世界医疗组织所以会在三月份排除SARS有空气传染的可能性,是因为:假如SARS真的是空气传染的,则三月份长途飞行的危险班机上大部分乘客都会感染SARS,而不像事实所显示的仅有少数旅客被感染。此外,最近英国针骼刺医学期刊(Lancet Medical Journal)刊载了香港医院管理局的调查报告,指出:有监于使用口罩能高度预防病毒,而且没有使用口罩的医护人员中有三成没有感染SARS,因此足以显示SARS是飞沫感染而非空气传染。因此,这篇文章建议:只要彻底隔绝掉飞沫传染与手口传染的途径(戴口罩、穿预防袍、戴手术手套、勤洗手),就可以有效防止SARS的感染。此外,这篇文章还表示,69位有彻底执行前述四项预防措施的医护人员中,没有一位感染SARS。

此外,威尔斯医院的一位医师也在同一个医学期刊表示:该医院曾经连续超过十天使用喷雾器治疗SARS病患,以致病患身上的SARS病毒随着喷雾器的悬浮颗粒在空气中扩散,是病毒蔓延的重要原因。因此,关于香港所传出空气传染的说法,会不会根本就是喷雾器的气流所驱动的,就很值得再追究了。

综合以上事实,即使不排除带有病毒的口鼻分泌物可能在气流强大时随风飘送到较宽的范围,但是SARS的传染应该还是绝大部分都通过口鼻分泌物而扩散。假如是这样,则口罩当然是非常有用的防范措施了!

壹、SRAS病毒颗粒有多大

根据新英格兰医学期刊(The New England Journal of Medicine)的一篇论文 [1] 指出:电子显微镜照相下,SARS病毒的直径是80~140奈米(即0.08~0.14微米),厚度(类似皇冠周缘的突触高度)是20~40奈米(0.02~0.04微米)。下图所示即SARS冠状病毒的显微照片,下图右下方的黑色横线长是100奈米(100nm)。




贰、口罩的分级

(1) N95之类型口罩是美国指定防范肺结核病菌防疫的口罩,可以有效滤除结核杆菌(直径约为0.3~0.6微米,长1~4微米),防止空气感染。

根据美国职业安全卫生研究所(NIOSH)的1995年6月8日公布的测试标准,所有N型口罩都是用来过滤空气中的非油性悬浮颗粒,可反覆使用。除另有标示外,通常无使用时限。P型口罩都是用来过滤空气中的油性与非油性悬浮颗粒,使用时限为八小时。R型口罩是用来过滤空气中的油性与非油性悬浮颗粒,可反覆使用。除另有标示外,通常无使用时限。

     N型       P型        R型
颗粒性质 非油性悬浮颗粒 油性与非油性颗粒 油性与非油性颗粒
使用时限 通常无使用时限 时限八小时    通常无使用时限

此外,N100、P100、R100三型口罩都是用0.3微米(另一说为1微米颗粒,详见注解[2])微粒进行测试时,阻隔效率须达99.7%以上;N99、P99、R99都是过滤率在99%以上,而N95、P95、R95都是过滤率在95%以上。

因此,N95口罩是用0.3微米氯化纳微粒进行测试,阻隔效率须达95%以上,并经带用者脸庞紧密度测试,确保在密贴脸部边缘状况下,空气能透过口罩进出。符合此测试的才发出N95认证号码。

(2) 标准的外科医用口罩是分三层的:外层有阻尘阻水作用,可防止飞沫进入口罩里面,中层则有过滤作用,可隔住90%以上的五微米颗粒,近口鼻的一层用以吸湿。基本上,外科医用口罩应该已经足够隔绝口鼻分泌物(外科手术用具的必要条件)。

香港大学护理学系助理教授梁淑琴博士表示:N95口罩可以反覆使用一个月,孕妇、患有慢性呼叫道疾病或哮喘病者,不适宜使用N95口罩。至于外科专用手术口罩则只能使用四小时,四小时后就应该废弃而不可再循环使用。

参、其它代用口罩

欧洲共同市场使用的口罩标准是FFP1、FFP2、FFP3三种规格。它测试时也是用0.3微悬浮颗粒,在略大于美规的流量下,过滤率分别达到80%、94%、97%。因此,FFP2的规格接近N95口罩(流量略大而过滤率略低)。

根据劳工安全卫生研究所2003/3/17发表的新闻稿(见下页图表,同样数据图表也出现在宏恩医院家庭医学科谭健民主任的文章),欧盟的工业用口罩标准FFP2及FFP1型口罩过滤效果略逊于N95,而附加活性碳的口罩虽然表面上过滤效果则近于(略优于)外科医用口罩,但是因为无法贴近脸庞因此实际的效果远不如外科医用口罩。

这一份资料定性上(不同口罩间效果的相互比较)可能是对的。不过,这份资料并未标明出处,而且所有曲线左半部都显示:“微粒颗粒直径小于0.1微米时,杂质颗粒愈小过滤效果反而更好”,这似乎违背物理原理。或许要进一步去查证才能知道问题

出在哪里。我到美国职业安全卫生研究所(NIOSH)的网页去查过,没找到相关资料。



微粒粒径(微米)

但是,标准的外科医疗口罩是用四根棉绳绑在后脑,才能真正紧贴整个脸庞,而达到有效的防护效果。一般市面上的活性炭口罩是用两条松紧带挂在耳朵上,因此无法真正紧贴整个脸庞。

根据劳工安全卫生研究所2003/3/17发表的新闻稿指出:用两条松紧带挂在耳朵上的口罩(不管是哪一型),约有50%的空气会从周边缝隙泄漏进口罩内部。因此,这种口罩的防护效果远比标准的外科医疗口罩差。

肆、美国疾病管制局(CDC)有关口罩的过渡性建议(19/04/2003)[3]

从前面两项有关SARS病毒颗粒大小和口罩缝隙的大小看来,假如SARS病毒可以单独在空气中漂浮传染,则所有的口罩(含N100)都无法有效百分之百地过滤SARS病毒(病毒直径只有0.08微米,但所有口罩都是在悬浮颗粒直径为0.3微米(或1微米)时仍有极小部分颗粒没有被过滤掉。

不过,口罩的目的并不是要百分之百过滤掉所有病毒才有用,只要病毒浓度够低,人的免疫能力就很可能足够抵抗病毒。而且病毒通常和患者的口鼻分泌物黏在一起,所以需要被过滤的实际颗粒应该明显地比病毒直径0.08微米还大。因此,N95就有机会有效地把病毒浓度降地到对人不具有威胁性,或威胁极低的程度。

更重要的是:CDC根据4/19以前的既有资讯判断,SARS的传染除了通过手口感染外,绝大部分(predominately)是通过口鼻飞沫传染。也就是说,在SARS病患咳嗽或打喷嚏时喷出口沫旁人吸入这些口沫,然后才被感染。因此,口罩只要足以遮蔽口鼻飞沫,就已经可以避免掉绝大部分的感染机会。如果根据这个标准,只要使用外科医用口罩,就已经足够隔绝口鼻分泌物,以及SARS绝大部分的感染机会了。

不过,虽然CDC没有证据可以支持空气传染为SARS的感染途径之一,而且许多证据都不支持SARS可以经由空气感染。譬如,假如SARS真的可以经由空气感染,则载有SARS病患的长途飞机上极高比例的乘客都会感染SARS。但是,CDC也不敢完全排除这个可能性。因为,医界对SARS的经验证据太少,根本不足以百分之百地确定任何事情。

因此,在四月十九日的CDC网页上,关于口罩的过渡期建议里CDC就采取了两种不同标准的建议:(1)对于SARS病患及其家人,只建议使用外科医用口罩(足以隔离口鼻飞沫传染);(2)但是,对于长期与SARS病患近距离密切接触的医护人员而言,CDC采用了最严苛的防范标准,建议使用防范肺结核病(空气传染)的N95口罩(这和世界医疗组织WHO的建议一致)。

假如SARS真的完全是口鼻飞沫传染,用外科医用口罩就够了,用N95真的是太夸张了!不过,假如SARS病毒确实可以像肺结核菌一样地在空气中漂浮(空气传染),N95的孔隙虽然还比病毒的直径大,但应该已经足以将大部分病毒滤除,使吸入的病毒浓度降低到不致于有效感染人体的程度。

伍、口罩够好,还要用得对才有用

不过,3M的一份刊物在2002年时引述美国职业安全卫生研究所(NIOSH)的调查报告说,NIOSH就1998年美国市面上的N95口罩进行试验,结果只有45%的产品能和人的脸庞达到规定的密贴程度。[4]

因此,不管你带的是外科医用口罩或是N95口罩,一定要想办法确定口罩和脸庞有良好密贴才行。简单的试验方法是:戴上口罩后,用力呼气,空气不可以从口罩边缘泄漏出去。

香港大学护理学系助理教授梁淑琴博士表示:N95口罩可以反覆使用一个月,孕妇、患有慢性呼叫道疾病或哮喘病者,不适宜使用N95口罩。至于外科专用手术口罩则只能使用四小时,四小时后就应该废弃而不可再循环使用。[5]

陆、哪里可以找到可靠的进一步资讯

SARS的医学专业资讯一直在更新,但是台湾的电视和报纸都把真假消息一起报导,不加过滤。网路上的讯息可信度更低。因此,只能相信医学专业的第一手资讯或医学专业资讯的间接报导。

我个人反覆验证各种消息管道后,确定消息来源具有极高度可靠性的只有以下来源:

(1) 慈济大爱电视台每周一到周五晚上9:00PM开始的节目

(2) 台大医学系学生SARS网站: http://sars.webmd.idv.tw/home.htm

(3) 美国疾病管制局(CDC)SARS专属网页: http://www.cdc.gov/ncidod/sars/;含:

(3A)SARS常问问题集(FAQ) http://www.cdc.gov/ncidod/sars/faq.htm

(3B) SARS疑似案例须知:http://www.cdc.gov/ncidod/sars/ic-closecontacts.htm

(4) 世界医疗组织(WHO):http://www.who.int/csr/sarscountry/en/

柒、跟口罩有关的具体建议

以下是我个人根据上述事实所进行的进一步个人推测,但推测过程已谨慎地求严谨。虽然SARS死亡率有迈向10%的趋势,但是这可能是把大陆、印度等人口密度高而卫生与医疗体系差的地区都给算进去平均所致。而且,早期死亡的病例似乎都集中在两种情况(我还没详查,只凭印象,有机会说错):(1)原本就长期卧病,身体衰弱的人;(2)到SARS的第二期(发病第二周)或第三期(发病第三周)才就医,因此身体内的病毒浓度和活性都已经较高。假如以上属实,则即使有10%的死亡率,也可能意味着随便挑十个原本健康的患者,只要他们都及时在一发病时便主动找到适当的医疗场所,很可能十个人都可以康复。不过,这一段目前仍属个人的臆测,我会进一步仔细整理文献,以便做更严谨的推测。

在前述这些推断与猜测的基础上,参考了CDC的过渡期规范,以及SARS死亡率有迈向10%的趋势(可能意味着病毒的浓度和活性都比CDC及WHO定标准时高,因为当时死亡率只有3%~5%),我建议个人的SARS防范措施和口罩的使用时机如下(大致上比CDC的要求严,以便对付身边不守规矩的台湾人,然后再加以更细的分级):

(1) 勤洗手。没有彻底清洗过手之前,绝对不可以用手碰触“眼、鼻、口”。

(2) 不熬夜、不晚睡、睡眠要足,多吃蔬菜、水果,多喝水,以便保持免疫力。

(3) 尽可能避开密闭空间(如百货公司与电影院、KTV,病毒可能会累积出较让人担心的浓度),避不开时就不要久留。

(4) 出外时身上随时带一个用棉绳系紧的标准外科医疗用口罩(以下简称“标准外科口罩”),最不得已时至少带一个挂在耳上的那种活性炭口罩(但使用时还是要尽量让它密贴脸上,减少泄漏),以备不时之需。

(5) 停留在户外空间,且可以持续和他人保持两公尺(或一公尺以上)距离时,可以考虑不戴口罩。

(6) 在户外而经常要和人擦身而过时(如菜市场),至少戴上挂在耳朵上的那种活性炭口罩(以下简称“活性炭口罩”)。

(7) 在空气流通不良(但非密闭)的公共空间内时(如大卖场),尽量戴上标准外科口罩,至少一定要戴上活性炭口罩。

(8) 在教室内或室内公共集会时,要把门窗全部打开,让空气保持畅通(还好现在通常风大,尤其是在新竹风城)。身周有人打喷嚏或咳嗽时,请他至少戴上活性炭口罩。不得已时只好自己戴上标准外科口罩或活性炭口罩。

(9) 去医院时最好带着一个N95口罩。在大厅时可以只戴上标准外科口罩,但戴上N95口罩会更安心。在内科或胸腔科门诊候诊时,尽可能要戴上N95口罩。

注解及参考文献

[1] Thomas G. Ksiazek, Dean Erdman, etc., ‘‘A Novel Coronavirus Associated with Severe Acute Respiratory Syndrome,’’ The New England Journal of Medicine, Vol. 348, No. 20, pp. 1947-1957, 2003. (also downloadable from www.nejm.org).

[2] 关于这个颗粒的大小,有三种说法:大公网副刊说是1微米,台湾的劳工安全卫生研究所也说是1微米,只有一个大陆的网页(中国科学器材网)说是03微米。我在网路上没找到 NIOSH 的原始标准,因为大陆的网页提供的资料最详细,因此暂时采取它的说法(细节请参看http://www.sciequip.com.cn/feidian/jieda.asp)。

[3] 在CDC的网页里篇名为 ‘‘Interim Domestic Guidance on the Use of Respirators to Prevent Transmission of SARS’’ 的过渡期间暂行标准。

[4] ‘‘NIOSH cites poor fit of many current N95s, urges fit test change,’’ 3M Job- Health Highlights, Volume 20, Number 1, pp. 1-2, 2002.

[5] 在一篇名为“正确使用口罩方法(Wearing Masks Properly)”的网路文章



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