انتشار ویروس از راه تنفس و تکلم

نوشتار ذیل خلاصه‌ای است از پژوهش علمی جمعی از محققان[۱] که در سال ۲۰۱۹ در نشریۀ علمی Nature منتشر شد.[۲] این تحقیق که به تأیید دانشگاه کالیفرنیای امریکا[۳] رسیده است، به بررسی دقیق و فنی انتشار مایعات موجود در مجاری تنفسی انسان به صورت ذرات معلق در هوا از راه‌های گوناگون – اعم از تکلم بی‌صدا و باصدا (با بلندی کم و متوسط و زیاد) و تنفس از راه دهان و بینی – ‌می‌پردازد. از آنجا که یکی از مهم‌ترین راه‌های انتقال ویروس کووید ۱۹ (کروناویروس) انتشار این نوع ذرات معلق در هوا و سپس جذب آنها توسط فرد آسیب‌پذیر می‌باشد، نتایج این پژوهش می‌تواند در تعیین دستورالعمل‌های بهداشتی، مورد استفاده قرار گیرد و به جلوگیری از گسترش این بیماری کمک کند. این پژوهش به ویژه برای برگزارکنندگان و شرکت‌کنندگان در مراسمی که در آن افراد به همخوانی می‌پردازند بسیار کاربردی می‌نماید، به خصوص برای آن دسته از مراسم مذهبی که شرکت‌کنندگان در آن با مداح یا روضه‌خوان هم‌آواز می‌شوند و یا به ندای او پاسخ می‌دهند. اصلِ این مقاله همراه با همۀ نمودارهای فنی، به زبان انگلیسی در دسترس است.[۴]

خلاصۀ پژوهش

نکات اصلی

فرضیه‌های مربوط به سرایت بیماری‌های عفونی از طریق هوا، به طور سنتی بر نقش سرفه و عطسه به عنوان دو رویداد پرشدت بازدمی تکیه کرده‌اند، دو رویدادی که هم قطرات کوچکی را که به آسانی دیده می‌شوند و هم مقادیر زیادی از ذراتی را که ریزتر از آن هستند که با چشم غیرمسلح دیده شوند، در هوا پخش می‌کنند. با این حال، مدت‌هاست که پژوهشگران می‌دانند که «حرف زدن» معمولی نیز مقادیر زیادی از ذراتی را منتشر می‌کند که از یک سو ریزتر از آن هستند که با چشم دیده شوند و از سوی دیگر، به اندازه‌ای بزرگ هستند که بتوانند انواع گوناگونی از عوامل بیماری‌زای مسری تنفسی را منتقل کنند.

این پژوهش نشان می‌دهد که حجم ذراتی که در هنگام حرف زدن معمولیِ انسان در هوا پخش می‌شود، با بلندی صدای او همبستگی مثبت دارد و بدون اینکه نوع زبان (انگلیسی، اسپانیایی، چینی یا عربی) تأثیری در این حجم داشته باشد، در هر ثانیه از حرف زدنِ آهسته تا خیلی بلند، چیزی بین ۱ تا ۵۰ ذره منتشر می‌شود؛ این یعنی چیزی در حدود ۰۶/۰ ذره تا ۳ ذره در هر سانتی‌متر مکعب. به علاوه، می‌توان بعضی از افراد را «اَبَرپخش‌کننده‌های گفتاری»[۵] نامید. چنین افرادی در مقایسه با دیگران، به طور مداوم ذرات بسیار بیشتری را در هوا رها می‌کنند و لذا در گسترش بیماری‌های عفونی هوابرد،[۶] بسیار بیش از دیگران سهیم هستند.

توضیحات بیشتر

محققان از دیرباز می‌دانسته‌اند که ذراتی که در هنگام رویدادهای بازدمی، مانند عطسه و سرفه و تکلم و تنفس، از بدن بیرون رانده می‌شوند، به صورت ناقل‌های تنفسیِ عوامل بیماری‌زا عمل می‌کنند، گرچه تأثیر نسبی هر یک از این فعالیت‌های بازدمی در انتقال میکروارگانیسم‌های مُسری، هنوز کاملاً مشخص نیست. در گذشته تحقیقات زیادی روی سرفه و عطسه انجام شده است، دو رویدادی که ریزقطره‌های نسبتاً بزرگی (به قطر تقریبی ۵۰ میکرومتر یا بیشتر) را تولید می‌کنند که با چشم غیرمسلح به آسانی دیده می‌شوند. اما عطسه و سرفه ذرات کوچک‌تری را نیز در هوا پخش می‌کنند که گرچه کمتر قابل رؤیت هستند، اما احتمالاً برخی از بیماری‌ها را به شکل مؤثرتری سرایت می‌دهند.

تنفس و تکلم معمولی نیز چنین ذرات کوچک‌تری را در هوا پخش می‌کنند. این ذرات حاصل ترکیدن پوشش‌های نازک مایع روی لایه‌های مخاطی مجاری تنفسی هستند و میانگین قطرشان تنها یک میکرومتر است و لذا ریزتر از آن هستند که بدون تجهیزات تخصصی، قابل مشاهده باشند و در واقع به جز جامعۀ پژوهشگران بیوآئروسول‌ها[۷] (هواپخش‌‌های زیستی)، افراد آگاهی خیلی کمی از آنها دارند.

این ذرات میکرونی به رغم اندازۀ کوچکشان، به اندازه‌ای بزرگ هستند که بتوانند انواع گوناگونی از عوامل بیماری‌زای تنفسی – مانند ویروس سرخک (به قطر ۵۰ تا ۵۰۰ نانومتر)، ویروس آنفولانزا (به قطر ۱۰۰ نانومتر تا ۱ میکرومتر) و مایکوباکتریوم توبرکلوزیس[۸] (باسیل کُخ) (به قطر ۱ تا ۳ میکرومتر) – را انتقال دهند. در واقع، تحقیقات جدید نشان داده است که ذرات کوچکی (به قطر کمتر از ۵ میکرومتر) که افراد مبتلا به آنفولانزا در هنگام تنفس طبیعی و بدون سرفه کردن یا عطسه زدن، در هوا پخش می‌کنند، حامل مقادیر قابل‌توجهی ویروس آنفولانزا هستند.

این ذرات کوچک‌تر به دلایلی به صورت بالقوه مسری‌تر از ریزقطره‌های بزرگ‌ترِ ناشی از عطسه یا سرفه هستند: نخست اینکه آنها به دلیل سبکی‌شان، پیش از آنکه توسط قوۀ جاذبه به زمین نشانده شوند، مدت زمان طولانی‌تری در هوا معلق می‌مانند و لذا احتمال استنشاق آنها توسط افراد آسیب‌پذیر بیشتر است؛ دوم اینکه احتمال بیشتری وجود دارد که به اعماق مجاری تنفسی فرد آسیب‌پذیر نفوذ کنند و عفونت بخش تحتانی دستگاه تنفسی را موجب شوند؛ و سوم و شاید مهم‌تر از همه اینکه «حرف زدن» در مقایسه با «سرفه کردن»، می‌تواند به طرز چشمگیری موجب انتشار شمار بسیار بیشتری از ذرات شود.

نتیجۀ یک تحقیق نشان داد که شمردن با صدای بلند می‌تواند ۲ تا ۱۰ برابر بیشتر از یک سرفه، ذرات را در هوا پخش کند. بر اساس تحقیقی دیگر، درصد پخش ریزقطره‌های هوابُرد (معلق در هوا) در هنگام آواز خواندن، ۶ برابر بیشتر از حرف زدنِ معمولی و تقریباً برابر با سرفه کردن است. تحقیق سومی نشان داد که شمردن از ۱ تا ۱۰۰ با صدای بلند، ۶ برابر بیشتر از یک سرفه ذرات را در هوا پخش می‌کند. بر اساس یک تحقیق چهارم، شمردن با صدای بلند به مدت ۱۰ ثانیه و در پی آن ۱۰ ثانیه تنفس، جمعاً به مدت ۲ دقیقه، موجب انتشار حجمی از ذرات می‌شود که مقدار آن نصف مقداری است که۳۰ ثانیه سرفۀ مداوم در هوا پخش می‌کند. خودِ سرفۀ مداوم به مدت ۳۰ ثانیه نیز به اندازۀ نصف «آ» گفتن به مدت ۳۰ ثانیه، ذرات معلق پخش می‌کند. به علاوه، این تحققات نشان دادند که گفتار صدادار (با لرزش تارهای صوتی) در مقایسه با گفتار بی‌صدا (بدون لرزش تارهای صوتی)، موجب انتشار ذرات بیشتری می‌شود.

سه نتیجۀ مهم دیگر نیز گرفته شد: اول اینکه در چهار زبان مورد آزمایش، مقدار انتشار ذرات با بلندی صدا همبستگی داشت؛ دوم اینکه اندازۀ (سایز) ذرات پخش‌شده به بلندی صدا و زبان مورد تکلم ارتباطی نداشت؛ و سوم اینکه برخی افراد در مقایسه با دیگران، ذرات بیشتری را انتشار می‌دهند‌ و به صورت «اَبَرپخش‌کننده‌های گفتاری» رفتار می‌کنند و لذا این فرضیۀ جدید قابل استنباط می‌شود که اَبَرپخش‌کننده‌های گفتاری می‌توانند به پدیدۀ «انتشار فوق‌العاده»[۹] (فوق‌‌انتشاریابندگی) دامن بزنند؛ بدین معنی که در زمان شیوع بیماری مسری، تعداد نسبتاً کمی از افراد آلوده می‌توانند شمار نسبتاً فراوانی از سایر افراد را آلوده کنند.

برای شباهت یافتن هرچه بیشتر حرف زدنِ افراد مورد آزمایش – که ۴۸ نفر (۲۶ مرد و ۲۲ زن) انسان سالم و غیرسیگاری در محدودۀ سنی ۱۸ تا ۴۵ سال بودند – به گفتار در مکالمات معمولی، از شرکت‌کنندگان خواسته شد که یک متن کوتاه را به ترتیب با بلندی صدای کم، متوسط و زیاد قرائت کنند. قرائت با بلندی صدای زیاد، به طور میانگین۱۰ برابر بیشتر از قرائت با بلندی صدای کم ذرات معلق تولید کرد. در این میان، نه نوع زبانِ مورد آزمایش و نه دما و رطوبت محیط تفاوت قابل‌توجهی در مقدار ذرات پخش‌شده ایجاد نکرد. ضمناً از هر ۴۰ نفر، ۸ نفر اَبَرپخش‌کننده بودند.

تنفس شرکت‌کنندگان نیز چهار شکل متفاوت داشت: ۱) تنفس معمولی از راه بینی؛ ۲) تنفس معمولی از راه دهان؛ ۳) دم عمیق و آرام از راه بینی و سپس بازدم سریع از راه دهان؛ ۴) دم سریع از راه بینی و سپس بازدم آرام و طولانی و عمیق از راه دهان. مقایسه همۀ انواع تکلم با همۀ انواع تنفس نشان داد که انتشار ذرات معلق در هنگام حرف زدن به طور قابل‌ملاحظه‌ای بیش از هنگام تنفس است. حرف زدن با بلندی صدای کم به طور قابل‌ملاحظه‌ای بیش از تنفس معمولی از این ذرات تولید می‌کند. ضمناً ریزقطره‌های ناشی از حرف زدن، به طور میانگین کمی بزرگتر از ریزقطره‌های ناشی از تنفس هستند. و یک ننتیجۀ جالب‌توجه نیز اینکه اَبَرپخش‌کننده‌های گفتاری لزوماً اَبَرپخش‌کننده‌های تنفسی نیستند.

«تکلم» به دو دلیل، بسیار بیشتر از «تنفس» مایۀ نگرانی است: یکی اینکه ذرات ناشی از تکلم به طور میانگین بزرگترند و می‌توانند شمار زیادتری از عوامل بیماری‌زا را انتقال دهند؛ و دوم اینکه تکلم در مقایسه با تنفس موجب انتشار مقادیر بسیار بیشتری از ذرات معلق می‌شود و این، احتمال سرایت بیماری به افراد آسیب‌پذیر را افزایش می‌دهد.

یکی دیگر از نتایج این است که صرف حرف زدن با صدای بلند می‌تواند حجم ذرات پخش‌شوندۀ حامل عوامل بیماری‌زا را افزایش دهد که این به نوبۀ خود، احتمال سرایت بیماری به افراد آسیب‌پذیر مجارور را بالا می‌برد. برای نمونه، گسترش یک بیماری ویروسیِ هوابرد در سلف‌سرویس یک دانشگاه یا در سالن انتظار پرسروصدای یک بیمارستان، بسیار آسان‌تر از درون یک کتابخانه یا یک بخش بی‌سروصدای بیمارستان است. به علاوه، داده‌ها نشان می‌دهد که افراد آلوده با اینکه هیچ علامتی نظیر سرفه یا عطسه از خود نشان نمی‌دهند، می‌توانند با حرف زدن، مقادیر قابل‌توجهی از عوامل بیماری‌زای تنفسی را انتقال دهند.

[۱] Sima Asadi, Anthony S. Wexler, Christopher D. Cappa, Santiago Barreda, Nicole M. Bouvier & William D. Ristenpart

[۲] Scientific Reports volume 9, Article number: 2348 (2019)

[۳] University of California Davis Institutional Review Board

[۴] https://www.nature.com/articles/s41598-019-38808-z

[۵] speech superemitter

[۶] airborne infectious disease

[۷] bioaerosol

[۸] Mycobacterium tuberculosis

[۹] superspreading

Print Friendly, PDF & Email