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【武漢肺炎】較口水更細氣霧能傳播病毒 唱歌時噴出量較多 密封空間傳染風險也高

2020/5/20 — 17:02

武漢肺炎 (COVID-19) 在全球爆發,現時已累積近 490 萬人確診感染,逾 32.3 萬人病死。多個國家與地區都曾出現群組感染,例如南韓的新天地教會、梨泰院夜店群組,也分別至少有逾 4,000 人與 153 人感染。在香港,則曾出現有 12 人確診感染的佛堂群組,以及感染 159 人的蘭桂芳酒吧相關群組。

引致 COVID-19 的冠狀病毒 SARS-CoV-2 與近親一樣,即沙士病毒 SARS-CoV 和中東呼吸系統綜合症冠狀病毒 MERS-CoV ,似乎特別容易攻擊有緊密聯繫的群組,但其他人的感染率相對較低。這種特色顯示保持社交距離可有效預防感染 SARS-CoV-2 。

有研究各病原體傳播模式的加州大學洛杉磯分校演化生物學家 Jamie Lloyd-Smith 向《科學》表示,如果能預測甚麼條件造成這些群組感染,利用數學模型將可真正非常迅速地遏制疾病的傳播能力。然而,人類對超級傳播事件仍無充分理解,而這方面也有其研究難度。

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超級播毒者與散布因數關係

現時有關 SARS-CoV-2 傳播的大部份討論都集中於每個患者引起的新感染平均數量上。在沒有社交距離的情況下, COVID-19 傳染數 (reproduction number, R) 約為 3 ,即一個人可感染 3 人,但在現實生活中,有些人可感染了很多其他人,而其他感染者則根本無傳播疾病。 Lloyd-Smith 指,實際上大多數人不會傳播, R 是 0 。

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因此,除了使用 R 之外,流行病學家也分析散布因數 (dispersion factor, k) 的數值,以描述感染群組二代感染的情況: k 數值越低,來自少數人的傳染越多。 Lloyd-Smith 的團隊在 2005 年刊於《自然》的研究 [1] 估計,同樣由超級播毒者造成疫情的沙士的 k 為 0.16 。 2012 年中東呼吸系統綜合症的 k 約為 0.25 。相反, 1918 年西班流感大流行的 k 約為 1 ,顯示當時群組感染的作用較低。

不過, k 與 R 一樣都會因疫情不斷變化。瑞士伯爾尼大學學者 Julien Riou 與 Christian Althaus 在一月模擬不同 k 與 R 數值會如何改變中國疫情,並將之與當時實際疫情作比較 [2] 。他們的結論指, COVID-19 的 k 略高於沙士與中東呼吸系統綜合症。港大醫學院院長梁卓偉認為,是次疫情與該兩次疫情不太一樣,因為學界觀察到非常大的超級感染群組。不過,另一份 4 月刊出的報告 [3] 則推算 COVID-19 的 k 低至 0.1 ,領導該研究的倫敦大學衛生與熱帶醫學院 (LSHTM) 流行病學家 Adam Kucharski 指,大概 10% 的病例導致 80% 的傳播。

這可能解釋到 COVID-19 大流行一些令人費解的情況,包括為何該病毒在中國出現後的一段短時間無在全球流行,以及為何其他地方如去年 12 月下旬在法國一些非常早期出現的病例,未能引發更廣泛的爆發。 Kucharski 指如果 k 確實為 0.1 ,那麼大多數感染鏈會自行消失, SARS-CoV-2 必須至少四次在不被發現下進入新國家,才有機會建立有效感染鏈。他又形容,中國疫情是一場大火,但要使火花在全球蔓延,當中大部分火花其實很早就消散沒有成為新火頭。

SARS-CoV-2 感染途徑與病人行為助群組感染出現

牛津大學醫學院教授 Christophe Fraser 多年研究伊波拉病毒和愛滋病毒的超級傳播現象。他指出, SARS-CoV-2 比其他病原體出現更多群組感染的原因是「一個非常有趣的科學問題」。其傳播方式可能是當中一個因素: SARS-CoV-2 似乎主要通過飛沫傳播,但偶爾會通過更細的顆粒氣霧 (aerosol) 傳播,這些氣霧可懸浮在空氣中,讓一個患者可感染許多人。 Fraser 又認為,大多數已發現的大型感染群組「似乎暗示了氣霧傳播」。

各個患者的情況也對 COVID-19 傳播有影響。有些病人會散發較多的病毒,且有效散播時間更長,這可能是與各人免疫系統差異或病毒受體在人體內分佈所致。去年一個對健康人士所做的研究 [4] 顯示,有些人說話時呼出的氣霧比其他人多,音量可能有影響,而該研究亦發現唱歌釋出的病毒數量比普通說話更多,這可能有助解釋華盛頓州合唱團群組與香港「唱 K 群組」爆發情況。人的行為也起一定作用,例如有很多不同社交活動或不洗手會使人更易傳播與感染 SARS-CoV-2 。

室內感染風險更高

Althaus 指另一個 COVID-19 感染群組大量出現的特徵是,很多人都在封閉空間中感染,而在封閉空間的風險確比戶外高得多。中國曾有研究分析病毒在湖北省外的傳播,確定了 1 月 4 日至 2 月 11 日間涉及 3 個人或以上病例的 318 個感染群組,只有 1 個起源於戶外 [5] 。日本研究也發現,室內感染的風險幾乎是戶外感染的 19 倍[6]

一些室內環境也可能特別危險,例如肉類加工廠。因為很多人都在低溫這個有助病毒存活的空間中緊密工作。倫敦帝國學院流行病學部講師 Gwenan Knight 認為,嘈吵的環境也可能相關,因為人更需要大喊溝通。

另外,更多證據表明, COVID-19 患者在發病初期短時間內感染力最強,顯示時間性也對傳播有一定影響。

專家警告小心疫情反彈 研究超級傳播者有難度

不少國家現時的疫情得以舒緩,並開始放寬封鎖措施,但如南韓本月宣佈放寬措施後一周,已出現梨泰院夜店群組爆發。 Kucharski 指,如果公共衛生工作者得悉何處是有人群聚集的地方,可設法預防聚集,避免整個社會的封鎖,而非之前的全面封鎖。他表示,全面封鎖令人覺得當局根本不知道傳播鏈在何處出現,只是寧枉無縱。

然而,要研究大型感染群組比想像困難。因為許多國家無收集研究所需的詳細接觸者數據,而封鎖措施也令研究人員無法外出收集數據,失去研究超級傳播事件的機會。 Knight 也指,要人憶述去過哪兒接觸過何人的調查會有數據偏差,受訪者可能漏掉應告訴研究人員的細節,令一些無症狀傳播者繼續於社區遊走。病人私隱也有需要被考慮,例如南韓夜店群組中部份感染者來自專門接待同性戀者的夜店,部份人可能不願透露這些行蹤,增加研究的難度。

來源:
Science, Why do some COVID-19 patients infect many others, whereas most don’t spread the virus at all?, 19 May 2020

報告:

  1. Lloyd-Smith, J., Schreiber, S., Kopp, P. & et al. (2020). Superspreading and the effect of individual variation on disease emergence. Nature 438, 355–359. doi: 10.1038/nature04153 
  2. Riou, J. & Althaus, C.L. (2020). Pattern of early human-to-human transmission of Wuhan 2019 novel coronavirus (2019-nCoV), December 2019 to January 2020. Euro Surveill. 2020;25(4):pii=2000058. doi: 10.2807/1560-7917.ES.2020.25.4.2000058 
  3. Endo, A., Centre for the Mathematical Modelling of Infectious Diseases COVID-19 Working Group, Abbott, S. & et al. (2020). Estimating the overdispersion in COVID-19 transmission using outbreak sizes outside China [version 1; peer review: 1 approved]. Wellcome Open Res 2020, 5:67. doi: 10.12688/wellcomeopenres.15842.1 
  4. Asadi, S., Wexler, A.S., Cappa, C.D. & et al. (2019). Aerosol emission and superemission during human speech increase with voice loudness. Sci Rep 9, 2348. doi: 10.1038/s41598-019-38808-z
  5. Qian, H., Miao, T., Liu, L. & et al. (2020). Indoor transmission of SARS-CoV-2. medRxiv 2020.04.04.20053058. doi: 10.1101/2020.04.04.20053058 
  6. Nishiura, H., Oshitani, H., Kobayashi, T. & et al. (2020). Closed environments facilitate secondary transmission of coronavirus disease 2019 (COVID-19). medRxiv 2020.02.28.20029272; doi: 10.1101/2020.02.28.20029272 

文/Edward Ho 、 Alan Chiu

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