La pandemia de COVID-19 en curso se propaga por aerosoles respiratorios, en los que pequeñas gotas de saliva y moco que contienen el síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2) se expulsan del tracto respiratorio superior, según un estudio de la Universidad de Twente y la Universidad de Roma Tor Vergata, y publicado por la Dra. Liji Thomas, MD, en el sitio web médico News-medical. – Imagen de Tumisu en Pixabay.
Aunque bastantes estudios han investigado la carga viral de tales gotas, no se sabe mucho sobre qué tan lejos se mueven estas gotas o cuánto tiempo permanecen en el aire, aunque dicha información es crucial para determinar qué tan infecciosas son.
Ahora, un nuevo estudio realizado por investigadores de la Universidad de Twente y la Universidad de Roma Tor Vergata y publicado en el servidor de preimpresión medRxiv * en agosto de 2020 muestra que las suposiciones anteriores sobre estas gotas eran incorrectas. De hecho, por debajo del 50% de humedad relativa, las gotas más pequeñas sobreviven 50 veces más, y con una humedad relativa del 90%, hasta 150 veces más. En otras palabras, la regla de distanciamiento social de dos metros o seis pies es tremendamente inadecuada, dado el rango advectivo real de las gotas en un segundo. Y el rango, así como la vida útil de la gota, solo aumenta con un tamaño de gota más pequeño.
Prevención de la transmisión respiratoria
Las reglas actuales del distanciamiento social se originaron en un artículo de 1919 que trataba sobre la gripe española de esa época. Esto, a su vez, se basó en una teoría de la transmisión de virus por gotitas desarrollada por William F. Wells en relación con la propagación de la tuberculosis. Pensó que la amplia gama de partículas producidas por una tos o un estornudo en un paciente con tuberculosis determinaría el comportamiento de las gotitas. Las gotas pequeñas se evaporarían rápidamente y dejarían partículas de aerosol secas menos infecciosas con menor riesgo de transmisión. Las gotas más grandes serían como balas. En el estudio actual, las gotas que miden más de 5 a 10 micrómetros se denominan gotas respiratorias y pueden causar la propagación de un huésped a otro. Pequeñas gotitas, o gotitas respiratorias, transfieren el virus a través de aerosoles.
A pesar de la antigüedad de este principio, se acumulan pruebas de que es defectuoso. No solo ha continuado la propagación viral, especialmente con superpropagadores, sino que se sabe que las gotas duran más y se extienden más allá de unos pocos segundos y dos metros, es decir, hasta 8 metros y hasta 10 minutos, respectivamente. Esto se debe a que, por lo general, las gotas se expulsan como una nube, dentro del aire cálido y húmedo, lo que retrasa su secado y prolonga su período infeccioso. De hecho, la vida útil de las gotas depende del proceso de mezcla dentro de este aire turbulento, mientras que el comportamiento de secado más temprano es el de una sola gota.
Transmisión aérea
Este cambio en los supuestos fundamentales está respaldado por estudios empíricos, conocimientos médicos y física: «la transmisión aérea a larga distancia a través de la emisión de nubes de gotas turbulentas multifásicas es un factor esencial». Algunos investigadores han demostrado que los pacientes muy infecciosos pueden propagar el virus en sus aerosoles a grandes distancias. De hecho, los resultados de dicha propagación pueden ser una enfermedad aún más grave debido a las diminutas gotas del aerosol, que conducen a su entrada profunda en los pulmones.
Relación de vida útil para gotas de 10 µm y 20 µm: a, Vida útil prolongada en función de la humedad relativa hasta RH = 90%. Las curvas de la figura se ajustan de acuerdo con la función y = a1 / (1 – x) + a2, donde a1 y a2 son los parámetros de ajuste. Visualizaciones de bocanada húmeda para HR ambiental = 50% y 90% en un tiempo de 600 ms: b, La bocanada húmeda mantiene la coherencia durante más tiempo y a distancias mucho más largas para una HR ambiental mayor. Tenga en cuenta las diferentes escalas de color de humedad para los dos casos mostrados.
Humedad e infecciosidad
El estudio actual se ocupa no solo de la naturaleza acumulativa de los aerosoles, que permanece infeccioso en interiores durante horas, sino también de la contribución poco conocida de la humedad. Debido a la inmensa dificultad para rastrear el movimiento de miles de gotitas diminutas en el espacio y en el tiempo, mientras que simultáneamente realizan un seguimiento o ajustan las condiciones tales como la tasa de flujo, el ancho de distribución de las gotitas, la temperatura y la humedad relativa, los investigadores optaron por utilizar en su lugar, simulaciones numéricas.
Evaluación de la física de las gotitas a pequeña escala
Modificaron los métodos existentes para garantizar que la pequeña escala del proceso de mezcla de gotas, así como el acoplamiento de temperatura y humedad, que son tan esenciales para la evaporación de las gotas y, por lo tanto, su vida útil y efectos, se capturen adecuadamente. Esto implicó el desarrollo de una herramienta numérica muy eficiente que será útil para revelar la física del flujo de un evento que ocurre con la respiración, y también lo que decide la enorme mejora de la vida útil de una gota respiratoria en relación con considerar la gota aislada de su entorno. velocidad, temperatura y humedad de la bocanada. Esta herramienta también se puede utilizar para simular eventos respiratorios más complicados, especialmente los que tienen lugar en interiores.
Las condiciones del experimento incluyeron una duración de 0,6 segundos, simulando un soplo turbulento de aire en el aire ambiente, lleno de 5.000 gotas de agua, así como aire caliente saturado de vapor, para replicar una tos fuerte. La temperatura inicial fue de 34 o C. La temperatura del aire ambiente se fijó en 20 o C, con una humedad relativa entre 50% y 90%. El calor y el vapor de la bocanada turbulenta se intercambian con el aire ambiente. Los investigadores rastrearon las gotas durante varios segundos para comprender la física subyacente a su evaporación en masa.
Patrón de caída de partículas grandes y pequeñas
El primer resultado a una HR del 50% es la caída de gotas más grandes de más de 100 μm de diámetro, de manera balística, debido a su peso en comparación con el flujo de aire, a una distancia de 0,1 ma 0,7 m de la fuente. Estos se evaporan más rápido, comprometiendo la supervivencia de las partículas infecciosas. Esto concuerda con las predicciones más tempranas (Wells, 1930) y las directrices actuales sobre distanciamiento social de la Organización Mundial de la Salud (OMS), el Centro para la Prevención y el Control de Enfermedades (CDC) y el Centro Europeo para la Prevención y el Control de Enfermedades (ECDC).
Sin embargo, cuando son más pequeñas que esto, las gotas forman espirales que trazan un camino mayormente horizontal, lo que significa que también promueven la transmisión por el aire en lugar de las gotas, a diferencia de la hipótesis actual de la OMS. Esto se debe a su velocidad de sedimentación más lenta en comparación con la velocidad del fluido en el que son transportados, lo que significa una mayor advección por la corriente de aire turbulento. Este último es esencial en la transmisión aérea de infecciones.
Este comportamiento de pequeñas gotas significa que tienen una vida útil mucho mayor que las gotas aisladas. De hecho, las gotas de 10 μm con una HR del 50% y el 90% tienen entre 60 y 200 veces el tiempo de supervivencia del valor de Wells. Estos se mueven más lentamente en relación con el flujo de fluido y, por lo tanto, se encogen menos debido a la reducción de la convección y la evaporación.
Por lo tanto, con toses sucesivas, la bocanada puede alcanzar más de 2 m de la fuente en el borde de ataque, y la mayoría de las gotas más pequeñas se encuentran en un entorno húmedo y, por lo tanto, viven más tiempo.
Implicaciones y recomendaciones
Por lo tanto, el estudio muestra que el campo de humedad alrededor de la gota más la velocidad turbulenta, y no solo el diámetro de la gota, determina la vida útil de la gota respiratoria. Esto aumenta su vida útil en órdenes de magnitud. La HR ambiental extiende aún más la vida útil, y los investigadores comentan: «Este hallazgo puede explicar por qué se han informado muchos eventos de superpropagación de COVID-19 en ambientes interiores con gran humedad relativa ambiental». Citan la alta dispersión en las plantas procesadoras de carne con aire frío, lo que aumenta enormemente la HR interior.
Esto significa que la concentración de aerosoles y gotitas debe controlarse en interiores, especialmente en el próximo otoño e invierno. Una vez más, expertos médicos mayores como Soper (1919) tienen razón en su afirmación, originalmente relacionada con la pandemia de gripe española de esos años, de que «hay peligro en el aire en el que tosen y estornudan». Aún más, según el estudio actual, «también debemos agregar» hablar «,» cantar, «gritar» e incluso «respirar». De hecho, Soper recomendó ventanas abiertas en casa y en el trabajo, y máscaras para pacientes sospechosos, un protocolo excelente para hoy en día.
Por tanto, el estudio actual confirma y explica las estrategias de mitigación de Soper para su uso en el control de la transmisión de COVID-19. Los investigadores dicen que las mascarillas bloquean las gotitas respiratorias en interiores, y algunas incluso pueden reducir la inhalación de estas gotitas, una función esencial para los trabajadores de la salud en la pandemia.
Una ventilación excelente es igualmente importante para garantizar que la bocanada infecciosa salga de la habitación o se diluya rápidamente y en gran medida. Un posible efecto desfavorable de esto es que una buena ventilación puede aumentar la longitud de la ruta de propagación de las gotas, y estos dos efectos de la ventilación sobre las propiedades de transmisión deben investigarse en paralelo.
Finalmente, una HR ambiental más baja ayudará a acelerar la evaporación de las gotitas y aerosoles, reduciendo la infectividad al disminuir la vida útil de las partículas y aerosoles infecciosos.
El estudio resume: «Nuestros resultados ayudan a comprender por qué estas diversas estrategias de mitigación contra COVID-19 son exitosas … Nuestra herramienta y enfoque actuales serán un punto de partida para estudios de parámetros más amplios y para optimizar aún más las estrategias de mitigación».
*Noticia importante
medRxiv publica informes científicos preliminares que no son revisados por pares y, por lo tanto, no deben considerarse concluyentes, guiar la práctica clínica / comportamiento relacionado con la salud o tratarse como información establecida.
Referencia de la revista:
Chong, KL y col. (2020). Vida útil prolongada de las gotitas respiratorias en una bocanada de vapor turbulento y sus implicaciones en la transmisión de enfermedades por vía aérea. medRxiv preprint doi: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.08.04.20168468v1
Vía: News-medical