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New Nobel Prize Winner: Why don't Americans wear masks well? This article may give the answer
Time: 2020-10-10
Source: WLA
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新科诺贝尔生理学或医学奖得主、美国病毒学家哈维·阿尔特(Harvey J. Alter)前不久接受世界顶尖科学家论坛(WLF)独家专访时,直言不讳地说:口罩是预防新冠病毒的准疫苗(semi vaccine)。同时,阿尔特也对美国人不肯好好戴口罩的行为表示迷惑。

10月6日,《自然》(Nature)网站刊登美国科学记者琳妮·皮普斯(Lynne Peeples)撰写的长篇通讯,历数各国,尤其是美国对口罩的相关研究,以及目前仍待厘清的问题,可以从侧面反映美国科学界和公众对口罩的态度。

口罩:数据告诉了我们什么

Face masks: what the data say

口罩已经成为新冠疫情的标志。目前,新冠已使全球3500万人患病,100多万人死亡。在医院,使用医疗口罩明显减少了新冠病毒的传播。但对于公众使用的各种面具来说,相关数据杂乱无章,而且往往是匆忙拼凑起来的。

新科诺奖得主:美国人为啥不好好戴口罩?这篇文章也许能给出答案

 

2020年4月4日,在新冠疫情大肆虐时期,美国新泽西州的顾客戴着顶级防护面具在商场准备购物。图|© Duncan Williams/CSM via ZUMA Wire) (Cal Sport Media via AP Images)

口罩也引发了政治分歧。就在特朗普确诊前几天,他还在贬低口罩的作用。卡内基梅隆大学专研公共政策的心理学家巴鲁赫·菲施霍夫(Baruch Fischhoff)说:“人们对同一证据的理解是截然不同的,这很令人困惑。”

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美国总统唐纳德·特朗普和他的夫人新冠检测呈阳性。图|© Julio Cortez/AP

口罩的作用已经得到了科学界的认可。研究表明:口罩可以减少传播和感染冠状病毒的机会;也可能降低感染的严重程度。

但是,确切了解口罩的作用,以及如何使用是一个复杂的问题。口罩有很多种,戴口罩的人所处的环境也各不相同;人们戴口罩的意愿,或者是否正确地戴口罩,这些都是问题。甚至怎样设计研究方法才能提供口罩作用的确凿证据,也是一个难题。

“证据需要多好?”菲施霍夫问道,“这是一个至关重要的问题。”

01超越高标准

在新冠疫情初期,医学专家缺乏新冠病毒如何传播的证据,因而无法对如何使用口罩提出有力的公共卫生建议。

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插图|Bex Glendining

在医疗环境中使用的是N95口罩,它可以过滤空气中95%的0.3微米(µm)或更大的颗粒物,从而保护佩戴者。

随着疫情的加剧,N95口罩很快就供不应求。这引发了一个问题:公众是否应该戴上外科口罩或布面口罩?在什么情况佩戴?

约翰霍普金斯医学院的流行病学家凯特·格拉博夫斯基(Kate Grabowski)说:“这些是我们应该在临床试验中解决的问题,但我们没时间这么做。”

因此,科学家们只能依赖于观察和实验室研究,以及其它传染病的间接证据。“如果你只看单篇论文,口罩的作用并没有实锤。但是,综合起来看,我确信口罩有用。”格拉博夫斯基说。

六月,密苏里州两名发型师新冠检测呈阳性,从反面加强了人们对口罩的信心——两人在工作时都戴着双层棉质面罩或外科口罩,他们传染了家庭成员,但客户似乎没有受到影响(据报道,超过一半的人拒绝免费检测)。

更严谨的分析增加了直接证据。8月初发布的一项预印本研究(未经同行评议)发现,与其他地区相比,常态化使用口罩的地区,人均死亡率的周增长率仅为其它地区的1/4。

另一项研究考察了美国各州政府在4月和5月强制使用口罩的效果。研究人员估算,这使新冠病例的日增长量减少了2个百分点。他们谨慎地表示,和保持社交距离等其它措施一起,这可能使病例数减少了45万。

但这类研究基于这样这样的假设:强制以及正确地佩戴口罩。此外,口罩的使用往往是一系列政策的组成部分。格拉博夫斯基认为,随着限制令的解除,后续的观察研究可以将口罩的影响与其他干预措施分开:“我们将更容易看到是什么措施带来了什么结果。”

虽然科学家无法控制人类群体中的许多混杂变量,但在动物研究中可以。香港大学的微生物学家袁国勇(Kwok-Yung Yuen)团队,将感染和健康的仓鼠安置在相邻的笼子里,其中一部分戴了外科口罩。

根据他们5月份发表的论文,在没戴口罩的健康仓鼠中,大约2/3感染了新冠病毒;戴了口罩的仓鼠,感染率则仅有大约1/4。即使感染了病毒,戴了口罩的也比没戴口罩的病得轻(根据临床评分和组织变化来衡量)。

这一发现佐证了逐渐形成的共识:使用口罩不仅可以保护佩戴者,也可以保护其他人。而且,口罩还可以防止重症。

加州大学旧金山分校的传染病医学家莫妮卡·甘地(Monica Gandhi)在一篇7月底发表的合著论文中指出,口罩可以减少佩戴者可能受到的病毒剂量,从而导致更温和甚至无症状的感染。她认为,病毒剂量越大,炎症反应越严重。

甘地和同事们正在分析美国1000个县实施公共口罩指引前后,新冠肺炎的住院率,以确定政策出台后新冠肺炎的严重程度是否降低。

02病毒如何传播?

口罩的争论与另一个有分歧的问题密切相关:病毒如何通过空气传播?

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科学家都在研究新冠病毒如何通过空气传播病毒的?图|NPR

当一个人呼吸、说话、打喷嚏或咳嗽时,一股细小的液体微粒就会飞走。大的被称为飞沫;另一些是微观的,被称为气溶胶。包括新冠病毒在内的病毒会附着在这些液体微粒上,它们的大小决定了它们的特性。

飞沫会落在附近人的眼睛、鼻子或嘴上,引起感染,但是重力很快就会让它们掉下来。相比之下,气溶胶可以在空气中漂浮几分钟甚至几个小时,像烟雾一样在不通风的房间里扩散开来。

为什么口罩能阻止新冠病毒传播?病毒本身的直径只有0.1微米左右,但它不会自行离开人体,所以口罩不需要阻挡那么小的颗粒。更为相关的是传播病原体的飞沫和气溶胶,它们的直径从0.2微米到数百微米不等。

“大多数的直径在1到10微米之间,可以在空气中停留很长时间。”科罗拉多大学博尔德分校的环境化学家何塞·路易斯·希门尼斯(Jose Luis Jimenez)说,“这就是口罩的作用所在。”

科学家们仍不确定在新冠病毒的传播过程中,哪种大小的粒子最重要;甚至无法就气溶胶的尺寸界限达成一致——就像科学家们仍然不知道流感的主要传播形式,虽然流感的研究已经持续了很久。

许多人认为,无症状的传播是导致新冠疫情的主要原因,这表明病毒通常不是靠咳嗽或打喷嚏传播的。根据这个推论,气溶胶是最重要的传输媒介。因此,值得研究的是,哪些口罩可以阻止气溶胶。

03奥秘是面料

即使佩戴合理的N95口罩,在实际使用中也略低于其95%的额定值,实际上过滤掉大约90%0.3微米以上吸入的气溶胶。而且,根据未发表的研究,没有呼气阀的N95口罩阻挡了相似比例的呼出气溶胶。但外科口罩和布面口罩的相关数据很少。

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延时图像显示了咳嗽飞沫如何从一个戴着N95口罩的人身上传播,该口罩有一个阀门,可以排出呼出的空气。图:|S. Verma et al./Phys. Fluids

在一项观察性研究中,一个国际研究小组估计外科口罩和类似的布面口罩的有效率为67%。

在未发表的研究中,弗吉尼亚理工大学环境工程师林西·马尔(Linsey Marr)和同事们发现,即使是一件棉质T恤衫,也能阻挡一半的吸入气溶胶和近80%的呼出气溶胶(直径2微米以上)。她说,如果是4-5微米的气溶胶,几乎任何一种织物都可以在两个方向阻挡80%以上。

她补充说,多层织物、编织紧密的口罩效果越好。另一项研究则发现,用不同材料(如棉花和丝绸)制成的口罩,比用单一材料制成的口罩能更有效地捕捉气溶胶。

南丹麦大学的克莉丝汀·本恩(Christine Benn)和工程师合作,用与医用呼吸机相同的标准测试他们的双层布口罩设计。据她介绍,他们的口罩只能阻挡11-19%的0.3微米以上气溶胶。

但是,根据马尔和希门尼斯的研究,由于大多数传播是通过至少1微米的颗粒进行的,因此N95和其他口罩之间的实际效果差别可能不大。

杜克大学医学院的临床研究人员埃里克·韦斯特曼(Eric Westman),是一份8月发表的论文的合著者,该研究展示了一种测试面罩有效性的方法。他的团队使用激光和智能手机摄像头,比较了14种不同的布面和外科口罩在说话时的阻断能力。

马尔等科学家建议,不要过分重视这个仅仅基于个人谈话情况下的发现。他们通过自己的实验做出了回应,发现围脖套可以阻挡大部分的飞沫。马尔说,她正在把研究结果写出来发表。

哥伦比亚大学梅尔曼公共卫生学院的病毒学家安吉拉·拉斯穆森(Angela Rasmussen)说:“有很多信息,但把所有的证据放在一起反而会令人困惑。说到底,我们还很无知。”

03

心理作用

口罩的问题不仅是生物学、流行病学和物理学问题,人类行为是口罩发挥作用的关键。明尼苏达大学传染病研究与政策中心主任迈克尔•奥斯特霍姆(Michael Osterholm)说:“戴了口罩就敢于到人群密集场所是不科学的。”

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新冠大流行时期,尽量减少去人群密集的地方。图|Jphn Hopkins University

幸运的是,一些证据表明,戴口罩会促使佩戴者和周围的人更好地遵守其他措施,例如社交距离。口罩也许让人们想起共同责任,但首先人们得戴上它。

根据华盛顿大学健康指标和评估研究所的数据,从7月下旬开始,美国的口罩使用率一直稳定在50%左右。相比3月和4月20%的使用率,有了大幅增长。

该研究所的模型还预测,如果到9月23日,美国口罩的使用量提高到95%(新加坡等国家水平),可能在2020年剩余的时间挽救近10万人的生命。

参与分析的沃斯说:“还有很多问题有待研究,但鉴于口罩是一种简单、低成本的干预措施,却如此有效,为什么有人不愿意使用它呢?”

04

争议何在

让公众困惑的是有争议的研究和混杂的信息。4月份的一项研究认为口罩无效,但在7月份被撤回。另一篇发表在6月14日的文章支持使用面具,但其研究方法受到了几十位科学家的联名抵制。论文作者们对要求撤回的呼吁提出了反击。

与此同时,世界卫生组织(WHO)和美国疾病控制与预防中心(CDC)最初没有建议广泛使用口罩,部分原因在于担心影响医护人员的口罩供给。今年4月,美国CDC建议在无法保持社交距离的情况下戴口罩;世卫组织在6月也采取了这一措施。

政治领导人之间也缺乏一致性。美国总统特朗普曾经表示支持口罩,但他自己很少戴。就在特朗普本人10月2日检测出新冠病毒呈阳性的前几天,他还嘲笑对手拜登一直使用口罩。

新科诺奖得主:美国人为啥不好好戴口罩?这篇文章也许能给出答案

 

特朗普在确诊阳性前2天,嘲笑拜登戴口罩。图|Business Insider

关于口罩的研究还引起了科学伦理方面的争议。

本恩的研究团队目前正在几内亚比绍招募大约4万人,随机挑选一半的家庭发放双层布面口罩——10岁以上的家庭成员每人两个。研究小组将进行为期数月的跟踪,比较口罩的使用率和新冠类疾病的发病率。

她指出,那些在对照组的人不会得到使用口罩的相关信息,但每个家庭都会收到保护自己免受新冠感染的建议。该研究预计11月完成报名。

多位科学家表示期待研究的结果;但也有人担心这样的实验是对弱势群体的剥削。

“如果是针对温和的病原体,研究将是伟大的”,(但新冠可不好惹——编者注)。主任斯克里普斯转换研究所主任埃里克·托波尔(Eric Topol)说,“你不可能对所有事情都进行随机对照试验,你也不应该这样做。”正如临床研究人员喜欢说的那样,降落伞也从未进行过随机对照试验。

但是本恩为她的工作辩护,解释说对照组的人仍然会从新冠的预防信息中受益,并且他们在研究结束时也会得到口罩。她希望这次试验能为所有人带来好处。“如果我们没有做这项试验,这些社区的情况可能更糟糕。”她说。另外,试验产生的数据将为全球科学辩论提供信息。

尽管如此,大多数科学家相信,戴口罩是有益的。甘地说,口罩不是唯一的解决办法,“但我认为这是控制新冠疫情的极其重要的基础。”