麻省理工学院的教授开发了一个新模型，用于预测新冠病毒的暴露风险。
该模型考虑了空间大小、活动类型、是否佩戴口罩，以及通风和过滤率等风险因素。
这可以让政策制定者、企业、学校和个人评估自身风险。
两位麻省理工学院的教授提出了一种在不同室内环境下估算新冠病毒暴露风险的新方法。他们开发的指南根据人数、空间大小、活动类型、是否佩戴口罩，以及通风和过滤率，提出了暴露时间的上限。其模型为政策制定者、企业、学校和希望评估自身风险的个人提供了一份基于物理学的详细指南。
该指南本周发表于期刊 PNAS，由化学工程与应用数学教授Martin Z. Bazant和应用数学教授John W. M. Bush共同开发。他们强调，其模型的一个关键特征是为特定场所中人员停留的时间设定具体上限，而这一点在现有公共卫生政策中较少受到关注。
他们的分析基于以下事实：在封闭空间中，人们说话、咳嗽、打喷嚏、唱歌或进食时释放的携带病原体的微小飞沫，往往会在空中长时间漂浮，并通过气流在整个空间中充分混合。他们表示，现在有压倒性的证据表明，这种空气传播在新冠病毒传播中发挥了重要作用。Bush表示，该研究最初源于去年年初，他们担心许多政策决策主要受“6英尺规则”指导，而该规则并未充分考虑室内空间的空气传播。
该模型采用基于现有最佳数据的严格定量方法，根据界定特定室内情境的关键变量组合，估算在感染者进入该空间的情况下，一个人平均需要多长时间才会感染SARS-CoV-2病毒。它并非简单地回答某一场所或活动是否安全，而是提供一个指引，说明人们在该活动中能够安全停留多长时间，例如在商店中停留几分钟、在餐厅中停留一小时，或在办公室或教室中每天停留数小时。
“作为科学家，我们努力保持审慎，只依据我们认为确凿的数据得出结论，”Bazant说，“我们真正努力只坚持那些能够被仔细论证的内容。我们认为，我们的研究是迄今为止此类研究中最严谨的。”尽管每天都有新数据出现，且SARS-CoV-2病毒的传播仍存在诸多不确定性，他说：“我们有信心，我们在每个环节都做出了保守的选择。”
Bush补充道：“这是一个快速发展的领域。我们刚提交一篇论文，第二天就有十几篇相关论文发表，因此我们必须匆忙将其纳入考虑。这就像在射击一个移动的目标。”例如，虽然他们的模型最初基于对传播事件记录最为清晰的早期事件的流行病学数据，即最初SARS-CoV-2毒株的传播性，但他们此后增加了一个传播性参数，可以调整该参数以反映新出现变异株更高的传播速度。这一调整基于任何新毒株的传播性与原始毒株相比的情况；例如，对于据估计比原始毒株传播性高60%的英国毒株，该参数应设定为1.6。
他们表示，有一点很明确：基于距离的简单规则，或对某些类型企业容量的限制，并不能全面反映特定场所中的风险。在某些情况下，实际风险可能高于这些简单规则所传达的水平；在另一些情况下，风险可能更低。为帮助政策制定者和个人进行更全面的评估，研究人员与应用开发者Kasim Khan合作，推出了一款开放获取的移动应用程序和网站，用户可在其中输入具体情况的细节，包括空间大小、人数、通风类型、活动类型、是否佩戴口罩，以及当时该地区主要毒株的传播性系数，并获得一个估算结果，即在这些条件下，如果感染者进入该空间，一名新的未感染者被感染病毒所需的时间。
这些计算基于对多起大规模传播事件所作的推断，相关事件的详细数据包括人数及其年龄范围、封闭空间的大小、活动类型（如唱歌、进食、锻炼等）、通风系统、是否佩戴口罩、停留时长，以及由此产生的感染率。他们研究的事件包括华盛顿州的Skagit Valley Chorale合唱团，该团在一次两小时的合唱排练中，在场的老年成员中有86%被感染
虽然他们的指南基于特定空间内空气充分混合的假设，但例如，如果有人直接位于打喷嚏或大声喊叫时喷出的集中飞沫气流中，风险就会更高。不过，他们表示，总体而言，室内空气充分混合的假设似乎与实际传播事件的数据相符。
“当你审视这一限制累计暴露时间的指南时，它涵盖了你认为应当包含的所有参数——人数、在空间中停留的时间、空间体积、空调换气率等，”Bush说，“这些因素大多直观易懂，但很高兴看到它们能够出现在同一个方程中。”
Bazant表示，尽管现在已经明确空气传播的关键重要性，但公共卫生机构最初更加强调洗手和表面清洁。在疫情初期，人们对通风系统和佩戴口罩的重要性认识不足，而这些因素可能显著影响安全的人员容纳水平。
“我希望借助这项工作，专门针对新冠病毒建立空气传播的科学依据，综合考虑所有因素、现有数据以及不同活动类型中飞沫的分布情况，”Bazant说。他希望这些信息能帮助人们为自己的生活做出明智的决定：“如果你理解了其中的科学，你就能在自己的家庭、企业和学校中采取不同的做法。”
Bush举了一个例子：“我的母亲已年过90岁，住在一家养老机构中。我们的模型清楚地表明，佩戴口罩并开窗通风是有益的，这是你能够掌控的事情。”他曾为母亲计划参加该机构的一次健身课程感到担忧，原本以为这没有问题，因为人们会相距6英尺。他说，正如这项新研究所显示的那样，由于人数和活动强度的原因，这实际上是一项风险很高的活动。
Bazant表示，自他们于10月推出该应用以来，已有约50万名用户。他说，用户的反馈帮助研究人员进一步完善了模型。他补充道，该模型已经对部分企业的复工决策产生了影响。例如，华盛顿州一家室内网球场的所有者表示，由于新冠限制措施而关闭的他的场馆，在1月获准重新开放，同时还有某些其他低人流量的运动设施也获准开放。他提出的申请在很大程度上基于本指南以及他参加Bazant在线课程所获得的信息，该课程的主题是Covid-19传播的物理学。
Bazant表示，除了为特定空间提出指南建议外，这些新工具还提供了一种评估不同干预策略相对优劣的方法。例如，他们发现，尽管改善通风系统和佩戴口罩的效果显著，但空气过滤系统对疾病传播的影响相对较小。他说，他们的研究还可以指导人们确定需要多大通风量才能达到特定的安全水平。
“Bazant和Bush提供了一个有价值的工具，用于估算（among other things）人们与他人共享同一空气空间的时间上限，”普林斯顿大学机械与航空航天工程教授Howard Stone说，他并未参与这项研究。虽然此类分析只能提供粗略的估算，但他表示，作者们“将这种数量级估算描述为一种帮助他人判断自身处境以及如何降低风险的手段。这一点尤其有帮助，因为无法针对每一种可能的空间和参数组合进行详细计算。”
