眼科诊室医患飞沫传播机理及暴露风险研究

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2019年12月以来,新型冠状肺炎(SARS-COV-2)在全球范围内迅速蔓延,严重威胁人类健康,对全球经济造成了不可估量的影响。许多国家都报告了医务工作者感染的比例较高,医护人员在工作过程中可能会与患者发生交叉感染,加速疫情蔓延。医院的呼吸科、ICU和外科由于其感染风险高,受到了广泛关注,但眼科也发现有较多医务人员感染病例,其感染风险同样不可忽视。明确眼科诊疗过程中医务人员面临的各种途径的暴露量,使眼科医务工作者充分认识到其面临的暴露风险,同时也对眼科医生提供精准、适度的个人防护,进而为疫情的后爆发阶段眼科的疫情防控提供有效的建议。本文采用自主设计研发的嵌有呼吸道的暖体假人、呼吸模拟装置和气溶胶释放系统,在西部绿色建筑国家重点实验室洁净仓内进行了验证试验。利用计算机三维建模技术,建立了嵌入有口咽模型和Weibel 0-4级呼吸道模型的暖体假人,并以洁净仓为对象建立了数值模型,使用了新型Poly-hexcore网格算法并利用人体真实的呼吸边界条件,基于瞬态流场模拟了呼出飞沫对易感者的暴露情况,得到了以回风口颗粒物浓度为基准,从环境到人体呼吸道各个部位的暴露剂量。通过对数值模拟结果和实验数据进行对比,得到二者的平均误差为5.6%,到证实了离散相模型及k-ωSST湍流模型模拟飞沫及空气流场、离散方法及边界条件等模拟计算方法的可靠性。随后,根据眼科标准检查过程,搭建了眼科诊室中直接检眼镜检查、裂隙灯显微镜检查和眼科手术三个典型的诊疗过程中各人体及各类检查仪器的三维数值模型,准确的还原了各个诊疗过程中医患的姿势形态和相对位置关系。采用经过实验验证的数值模拟方法对典型眼科诊疗过程中医务工作者的吸入暴露、粘膜暴露和间接暴露量进行了研究。结果表明,三种典型诊疗过程中眼科医生均存在不同程度的暴露风险。同等条件下,直接检眼镜检查时医生的直接暴露量(吸入暴露+粘膜暴露)最大,而裂隙灯显微镜与眼科手术时的直接暴露量基本相当,但裂隙灯显微镜检查时仪器表面沉降的飞沫核数量较多,造成可能的间接暴露风险更大。在与已有文献的数据对比后发现,眼科医生的吸入暴露较其他人际间交互场景大,尤其是直接检眼镜检查时医生的吸入暴露量约为人际间距为1.0 m时的95倍之多。根据对眼科诊疗过程中各种途径暴露的计算结果,建议对眼科医生进行适度、精准的个人防护。必须佩戴N95口罩、护目镜或防护面罩可大幅降低眼科医生的直接暴露风险,在检查仪器使用后必须及时的进行消毒措施。最后,文章对影响眼科暴露风险的影响因素进行了研究,发现裂隙灯显微镜检过程中患者咳嗽时的吸入暴露量约为呼吸时吸入暴露的7.6倍,而粘膜暴露为呼吸时的16.8倍,而大部分咳嗽飞沫沉降在裂隙灯、桌面及人身体上,这是由于咳嗽呼出气流速度快、飞沫动量大且受重力影响大。在直接检眼镜检查时,医患呼吸相位差为π时吸入暴露量最大,而粘膜暴露及接触暴露量在相位差为π/2时最大,仪器表面的沉降量则在3/2π时最大。此外,相对湿度对飞沫的蒸发过程、运动及扩散有显著影响,在裂隙灯显微镜检查时患者咳嗽产生的50μm的飞沫的蒸发速率随着相对湿度的增加显著减小,而眼科医生的吸入暴露与粘膜暴露也随着相对湿度的增加而减小,但间接暴露增加,因此适度增加环境湿度有利于减小眼科医生的暴露风险。另外粒径的增大使得悬浮在医生呼吸区的飞沫数量减小,从而眼科医生的吸入暴露、粘膜暴露及接触暴露也减小,但沉降在裂隙灯显微镜上的飞沫数量大幅增加,导致间接暴露量增大。
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