LUOTETTAVIMMAT COVID-19 TARTUNTOJEN RAJOITTAMISEN KEINOT OVAT ILMAHYGIENIA JA HENGITYSSUOJAIMET

Preludi

Infektioepidemiologit ympäri maailmaa uskoivat vielä keväällä 2020, että koronavirus leviää suurten pisaroiden, niiden kontaminoimien pintojen ja käsikontaktien kautta.  Aerosolileviämistä ilman kautta ei pidetty mahdollisena kahdesta syystä: se kuulosti paluulta 1880 hylättyyn miasmateoriaan; ja mikrobeja kantamaan kykenevät 5 µm tai suuremmat pisarat putoaisivat maahan enintään 1…2 m etäisyydellä lähtöpisteestään.   Maskien/hengityssuojainten käyttöä he pitivät hyödyttömänä toisaalta edellisestä syystä, toisaalta siksi, että ne eivät kuitenkaan voisi pidättää esim. 5 µm mikropisaroita.

Molemmat käsitykset olivat vääriä, minkä kuka tahansa aerosolitieteen alkeiskurssin suorittanut olisi voinut kysyttäessä kertoa.  Edellinen perustui maailmalla aina uusina painoksina levinneeseen käsikirjaan 60 v. sitten putkahtaneeseen virheeseen (!), jälkimmäinen tietämättömyyteen kuitusuodattimen toiminnan fysikaalisista perusteista.  5 µm mikropisara voi leijua sisäilmassa tunteja, ulkoilmassa paljon painavammatkin hiukkaset matkaavat tuhansia kilometrejä, esimerkiksi Saharan hiekkapöly jota on laskeutunut Etelä-Eurooppaan tonneittain viime päivinä.  Yleisimmin käytetty FFP2/N95 hengityssuojain puolestaan suodattaa 95% 0,3 µm ja 99,5% >1 µm hiukkasista.

WHO, CDC ja ECDC tunnustivatkin v. 2021 aerosolileviämisen ja hengitysilman SARS-CoV-2 viruksen tärkeimmäksi tartuntatieksi.  Tästä puolestaan seuraa, että aerosolin mikropisaroista >95% suodattava FFP2/N95 hengityssuojain antaa erinomaisen suojan tartuntaa vastaan.

Aerosolin leviäminen sisäilmassa, poistuminen siitä pintoihin tarttumalla, ilmanvaihdon kautta ja hiukkassuodattimissa, sekä henkilökohtainen suojautuminen altistumiselta maskien avulla tunnetaan hyvin ja kyetään mallintamaan numeerisesti halutulla tarkkuudella. T ämä tieto avasi aivan uudet, lockdowneja ja ihmiskontaktien välttämistä paljon täsmällisemmin kohdennettavat, sosiaalisesti vähemmän rajoittavat ja tehokkaammat keinot riskiryhmien suojelemiseksi, tartuntojen leviämisen tukahduttamiseksi ja esim. kulttuuritilaisuuksien uudelleen avaamiseksi.  Erityisesti maskien/hengityssuojaimien tehokkuudesta koulutartuntojen rajoittamisessa, sekä ilmanvaihdon ja sisäilman hiukkassuodatuksen merkityksestä altistumisriskin vähentämisessä on kertynyt valtavasti uutta tietoa.  Toisaalta uutta tutkimustietoa on saatu myös puhumisen, laulamisen ja huutamisen tuottamista aerosolimääristä.

Vaikka infektoituneiden ulos- ja terveiden sisäänhengittämä virusaerosoli on osoittautunut erityisesti sisäilmassa koronaviruksen tärkeimmäksi tartuntatieksi, ja vaikka sisäilmatutkimus ja aerosolitiede tarjoavat vahvat ja testatut tieteelliset ja tekniset menetelmät tämän tartuntatien tukahduttamiseksi, uuden paradigman hyväksyminen on valitettavasti osoittautunut monille vanhan koulun miehelle ja naisellekin vaikeaksi tai mahdottomaksi.

Rokotukset ovat luonnollisesti avainroolissa väestön suojaamisessa koronan aiheuttamilta vakavilta sairaustapauksilta ja kuolemilta.  Rokotusten suojavaikutus kuitenkin hiipuu kuukausien kuluessa, suojaa heikosti tartunnalta ja siten viruksen edelleen levittämiseltä ja osoittautuu usein odotettua pienemmäksi uuden virusvariantin hyökätessä.

Siteeraan WHO:n pääjohtajaa Ghebreyesusia (14.12.2021): “I need to be very clear: vaccines alone will not get any country out of this crisis.  It’s not vaccines instead of masks, distancing, ventilation or hand hygiene.  Do it all.  Do it consistently.  Do it well.”

Wienin Filharmonikkojen perinteistä Uudenvuodenkonserttia katsoi ja kuunteli 50 miljoonan TV-katsojan lisäksi tänä vuonna jälleen myös paikan päällä Musikverein konserttisalissa 1000 h. yleisö, FFP2 maskit kasvoillaan – tiettävästi ilman ainoatakaan koronatartuntaa.

 


 

Ensireaktiot pandemiaan tammi-kesäkuussa 2020

COVID-19 epidemian tukahduttamistoimet Wuhanissa, Kiinassa, aloitettiin 23.1.2020 cordon sanitairella [Lockdown, sulku], joka sulki kaikki tapahtumat ja tilat ruokakauppoja ja apteekkeja lukuun ottamatta, lukitsi ihmiset koteihinsa, vaati jokaista käyttämään maskia kaikkialla kotiovien ulkopuolella sekä raportoimaan terveydentilastaan päivittäin.  Lockdown pantiin toimeen välittömästi ja määrätietoisesti, sillä todella onnistuttiin pysäyttämään viruksen kierto Wuhanissa, ja 74 päivää myöhemmin lockdown purettiin ilman epidemian uudelleen puhkeamista Wuhanissa.  SARS-CoV-2 virus oli sillä välin kuitenkin jo levinnyt kaikkialle maailmaan.

Vuoden 2020 kevään muita onnistuneita lockdowneja toteutettiin mm. Uudessa Seelannissa ja Suomessa sekä loppukesällä Australian Victorian osavaltiossa, joissa kaikissa tartunnat saatiin painettua 0…5#/vrk tasolle 81…112 päivässä.  Lockdown on kuitenkin karkea, sosiaalisesti ja taloudellisesti lamaannuttava, matalan osaamisen ja teknologian työkalu.

Siellä missä viruksen kierto väestössä tukahdutettiin tehokkaasti tai painettiin alhaiselle tasolle, pandemian hallinnassa siirryttiin altistusten etsimisessä ja testauksessa, tartuntojen jäljittämisessä, karanteeniin eristettyjen valvonnassa ja huollossa nopeasti täsmällisemmin kohdennettuihin, vähemmän rajoittaviin, korkeamman osaamisen ja teknologian työkaluihin.  Näin saatettiin sekä pandemian torjunnan, että sairaustapausten hoidon kuormitus sairaanhoidolle, yhteiskunnalle ja taloudelle pitää kohtuullisena.  Mm. Etelä-Korea, Taiwan ja Japani aloittivat ajoissa ja suoraan testaus-jäljitys-eristyspolitiikalla.

Saksassa laadittiin jo maalis-huhtikuussa 2020 kaksi [IFO 2.4.2020, Leopoldina 13.4.2020] toisiaan täydentävää exit-suunnitelmaa pandemiasta ulospääsemiseksi.  Käänsimme [M Jantunen, J Tuomisto, M Kolehmainen, M Seuri, J Bonsdorf ja M Paunio] IFO:n suunnitelman suomeksi, jaoimme sen eduskuntaryhmille, valtioneuvostolle, STM:öön ja THL:een sekä julkaisimme 9.4.2020.  Minkäänlaista osoitusta kiinnostuksesta ei vastaanottajilta kuulunut.  EU julkaisi oman etenemissuunnitelmansa rajoitusten purkamiseksi 17.4.2020.  Ainoastaan EU:n suunnitelma mainitsee myös rokottamisen, jota se ennakoi vuoden kuluessa – mikä osoittautui osuneeksi arvioksi.

Eurooppalaisten päättäjien käytännön toimia ei ole juurikaan ohjannut realismi ja pragmaattinen suunnitelmallisuus, vaan niissä ovat aaltoina vuorotelleet poliittinen toiveajattelu ja reaktiot akuutteihin kriiseihin.  Saksalainen suunnitelmallisuus lienee kuitenkin vaikuttanut jossain määrin, koska koronan aiheuttama kuolleisuus on Saksassa jäänyt selvästi Euroopan muita suuria maita pienemmäksi.

 

Kädestä suuhun vai aerosolileviäminen

Edellä mainitut pandemian hallinnan ja rajoittamisen politiikat perustuivat oletukseen, että ainoa virustartuntoja rajoittava keino on pitää tartunnan saaneet ja potentiaaliset tartutettavat vähintään 2 m etäisyydellä toisistaan ja enintään 15 minuuttia samassa tilassa.

Ensimmäisenä pandemiakeväänä, WHO, ECDC, CDC ja useimmat kansanterveysauktoriteetit olettivat, että … COVID-19 viruksen siirtyminen [ihmisten välillä] voi tapahtua suorassa kontaktissa infektoituneisiin ihmisiin ja epäsuorassa kontaktissa ympäristön pintojen tai esineiden kautta joita infektoitunut on käyttänyt (WHO, maaliskuu 2020) = Pisarat-kädet-kasvot-altistumistie.

Pian alkoi kuitenkin tulvia tutkimustuloksia COVID-19 tartunnoista ja joukkotartunnoista sisätiloissa, joita ei voinut selittää edellä kuvatulla mekanismilla (WHO 2020, Günther et al. 2020, Khanh et al. 2020, Park et al. 2020, Ou et al. Jan 2022, Stein-Zamir et al. 2022, Fox-Lewis 2022).  Suomessa tunnetuimmaksi tuli Naistenpäivän konsertti Helsingin uudessa Musiikkitalossa, 8.3.2020, jossa tartunnan sai toistasataa konserttivierasta, mukaan luettuna Eeva ja Martti Ahtisaari (MTV-Uutiset).  Tällaiset joukkotartunnat edellyttävät ilmavälitteistä tartuntaa [vrt. tuhkarokko ja Legionella].

Asiasta kiisteltiin kiivaasti toisaalla sisäilma-altistumis- ja aerosoliasiantuntijoiden, ja toisaalla infektioepidemiologien kesken.  Jälkimmäisistä moni näki aerosolivälitteisyydessä jopa yrityksen 1880 luvulla kumotun miasma-teorian kunnianpalautukseen.  Yllättävä selitys löytyi, kun huomattiin, että aerosolitartuntamahdollisuuden torjunta oli perustunut väärinkäsitykseen yli 5 µm aerosolihiukkasten käyttäytymisestä ilmassa [että ne putoavat ilmasta maahan 1..2 m etäisyydellä lähtöpisteestään], joka oli löytänyt tiensä oppi- ja käsikirjoihin 60 vuotta aikaisemmin, ja siirtynyt aina uusiin painoksiin ilman alkuperäistä lähdeviitettä (Molteni 2021, Wang et al. 2021).  Oikean vastauksen olisi osannut laskea jokainen aerisolitieteen peruskurssin lukenut Stokesin sedimentaatioyhtälön (1851) avulla.  ECDC (2020), CDC (2021) ja WHO (2021) hyväksyivät ja tunnustivat lopulta, että aerosoli on COVID-10:n hallitseva tartuntatie.  WHO muotoili muutoksen näin:

  • Nykyinen evidenssi osoittaa, että … virus voi levitä infektoituneelta henkilöltä … pienissä nestepisaroissa kun tämä yskii, aivastaa, puhuu, laulaa tai hengittää. Toinen henkilö voi sitten joutua kontaktiin viruksen kanssa, hengittäessään sitä kantavia ilman kautta leviäviä hiukkasia lähietäisyydellä …
  • Virus voi myös levitä huonosti tuuletetuissa/ruuhkaisissa sisäolosuhteissa, jossa ihmiset viettävät pidemmän ajan. … koska aerosolit voivat pysyä leijumassa ilmassa tai kulkeutua kauemmaksi kuin keskusteluetäisyydelle.
  • Ihmiset voivat infektoitua myös koskettelemalla silmiään, nenäänsä tai suutaan sen jälkeen, kun he ovat koskettaneet pintoja ja esineitä, jotka virus on kontaminoinut.

Suurin ansio alkuperäisen väärinkäsityksen korjaamisesta ja aerosolitartuntatien tunnustetuksi saamisesta kuuluu puolalaissyntyiselle ystävälleni, Queensland University of Technology (Brisbane, Australia) professorille Lidia Morawskalle (Morawska et al. 2020, sekä 2021).  TIME lehti valitsi hänet tämän johdosta yhdeksi maailman 100 vaikutusvaltaisimmasta ihmisestä v. 2021.

Morawska on sisäilma-aerosolitutkija, jonka kanssa jaoin vuosituhannen vaihteessa ISIAQin presidentin tehtävän ja olemme osallistuneet yhdessä lukuisiin WHO:n asiantuntijatehtäviin Euroopassa, USA:ssa ja Australiassa.

Yskimisen, aivastamisen ja raskaan hengittämisen lisäksi niin infektoituneesta kuin terveestäkin ihmisestä ilmaan vapautuvien aerosolihiukkasten määrä riippuu olennaisesti äänen käytöstä (Asadi et al 2019, Assendelft et al. 2020, Riedeker ja Monn 2020, Mürbe et al. 2021).  Puhuva ihminen tuottaa ilmaan 0,3 – 3 µm aerosolihiukkasia 20…200 #/s, äänettömästi hengitettävä kymmenesosan tai vähemmän, laulava 3,6 – 11 ja huutava 22 – 59 kertaa puhuvaa enemmän.  Pandemiatilanteessa vaarallisimpia paikkoja ovatkin laulukuorot, urheilukatsomot ja meluisat baarit.

 

Voiko ilmavälitteistä aerosolitartuntaa estää?

Moni on vastannut, että ei voi – jokainen saa väistämättä tartunnan (esim. Paunio, 2022).  THL:n asiantuntijat, joilta media ja päättäjät asiaa kysyvät, toistavat että rokottamisen lisäksi Perheen ulkopuolisten kontaktien rajoittaminen on … ainoa keino, jolla koronaviruksen leviämistä voidaan hidastaa ja COVID-19 taudin lisääntymistä loiventaa. (esim. IS 18.12.2021, IL 1.1.2022, Mediuutiset 19.1.2022).  Tämä käsitys ja asenne on jo puolentoista vuoden ajan eristänyt ihmisiä toisistaan sekä estänyt ja rajoittanut ihmisiä kokoavien sosiaalisten tapahtumien ja esittävän taiteen yleisötilaisuuksien järjestämistä kautta koko läntisen maailman.  Lockdown on tartuntojen rajoituskeinona verrattavissa taskukellon säätämiseen lekalla kun tieto paremmasta puuttuu.  Jo yli neljä vuosikymmentä kehittynyt ja laajentunut sisäilmatutkimus [kansainvälinen tieteellinen yhdistys ISIAQ, suomalainen FiSIAQ], sekä sitä lähellä oleva altistumistutkimus [ISES] tarjoavat ihmiskontaktien rajoittamiselle paljon hienovaraisempia, vähemmän rajoittavia, ja toimivaksi osoitettuja vaihtoehtoja.

Aerosolitartunnan tunnustaminen COVID-19 pääasialliseksi leviämisttavaksi muutti tartuntariskin pienentämisen aerosolien ja sisäilma-altistumisen asiantuntijoille aiempaa paljo selkeämmäksi ja helpommaksi tehtäväksi.  Tämän blogin loppuosassa kerron miksi ja miten.

COVID-19 riskin arviointiin sisätiloissa on jo saatavilla useita verkossa toimivia tai verkosta ladattavia työkaluja niin jokamiehen (Dinklage et al. 2020, Khan et al. 2021, NIA Canada 2021, Gkantonas et al. 2021) kuin asiantuntijoidenkin tarpeisiin (Rutter et al. 2021, Jimenez and Peng, 2022 ja Peng et al. 2022).  Niitä käyttäen voidaan arvioida ja verrata tartuntariskejä erilaisissa altistumistilanteissa sekä altistumista rajoittavien toimenpiteiden tehokkuutta.

 

Maskien ja hengityssuojainten merkitys

Henkilökohtaisesti altistumista virusaerosolille voidaan rajoittaa tehokkaimmin FFP2/3, N95 tai KN95 standardien mukaisilla hengityssuojaimilla, jotka suodattavat yli 90% niin ulos- kuin sisäänhengityksenkin aerosolihiukkasista, virusaerosolihiukkaset mukaan lukien.

Hengityssuojaimien (maskien) hiukkaserotuskykyä ihmisen kasvoilla on mitattu lukuisissa tutkimuksissa. Clapp et al. (2020) selvittivät laboratoriossa erityyppisten maskien ja hengityssuojainten suodatustehokkuutta normaalisti hengittävän koehenkilön kasvoille huolellisesti sovitettuna laboratoriossa.  Yleisin, joustavilla korvalenkeillä varustettu kirurginmaski, alensi sisäänhengitysilman 0,02–0,6 µm hiukkasten määrää 38,5%, parempi kirurginmaski, joka sovitetaan kasvoille kahdella niskan takaa solmittavalla nauhalla 71,5%, ja eurooppalaista FFP2 hengityssuojainta vastaava amerikkalainen N95 98,4%.

Päivittäisessä käytössä maskien sovitus kasvoille ei ole aina paras mahdollinen, ja niiden käytössä lipsutaan.  Silti huonomminkin istuva N95 hengityssuojain alensi pienhiukkasaltistusta Sickbert-Bennett et al. (2020) mukaan 90…95%.

Maskien tehokkuus koululaisten suojaamisessa

Maskien käytön vaikutusta on tutkittu myös COVID-19 tartuntoihin myös elävässä elämässä.  Alla lyhyet kuvaukset kolmesta koulututkimuksesta, joissa käytettiin pääasiassa korvalenkeillä varustettuja kirurginmaskeja tai kangasmaskeja.

Budzyn et al. (2021) vertasivat lasten COVID-19 tartuntoja 3 kk ajan 520:ssa USA:n piirikunnassa, joissa maskivelvoite kouluissa koski toisissa piirikunnissa (A) kaikkia lapsia ja toisissa (B) ei ketään lapsista.  Alle 18 v. ikäisten koululaisten COVID-19 tartunnat kasvoivat koulun alkamista edeltävältä viikolta toiselle alkamisen jälkeiselle viikolle (A) 16,32 #/100 000 ja (B) 34,85 #/100 000, ts. yli kaksi kertaa enemmän.

Jehn et al. (2021) puolestaan selvittivät COVID-19 tartuntaryppäiden [≥ 2 tartuntaa] yleisyyttä Arizonan Maripocan piirikunnan 1020:ssa koulussa syyslukukauden 2021 toisen ja kolmannen kouluviikon aikana. Tartuntaryppäitä ilmeni 3,5 kertaa todennäköisemmin kouluissa, joissa maskivelvoitetta ei ollut verrattuna kouluihin, joissa maskeja oli käytettävä.

Boutzoukas et al. (2022) osoittivat USA:n yhdeksän osavaltiota läpi syksyn 2021 Delta-aallon kattaneessa koulututkimuksessa [1,1 miljoonaa oppilasta, 157 000 opettajaa], että koulupiireissä, joissa maskeja ei tarvinnut käyttää, oppilailla oli 3,6 kertaa enemmän tartuntoja kuin koulupiireissä, joissa oli voimassa maskivelvoite, ts. maskien käyttö vähensi tartuntoja 72%.

Gennings et al. (2021) selvitti kyselytutkimuksella maskien, tehostetun ilmanvaihdon ja ilmanpuhdistimien (HEPA suodatus ja UV säteilytys) käyttöä sekä niiden vaikutuksia, yhdessä ja erikseen, lasten (tarhaikäisistä viidesluokkalaisiin) COVID-19 tartuntoihin syyslukukaudella 2020 Georgian osavaltion 1461 koulussa.  Kouluissa, joissa oppilaat ja opettajat käyttivät maskeja, tartuntoja oli 37% vähemmän kuin kouluissa joissa maskeja ei käytetty. Vastaavasti ilmanvaihdon tehostaminen alensi tartuntoja 35% ja kun luokkahuoneisiin asennettiin lisäksi HEPA puhdistimet, 48%.

Maskien käytön vaikutuksia COVID-tartuntoihin kouluissa on selvitetty pääasiassa USA:ssa syyskaudella 2021 Delta-variantin aikana tutkimuksissa jotka kattoivat satoja koulupiirejä, tuhansia kouluja, satojatuhansia opettajia ja miljoonia koululaisia.  Maskien eriasteiset käyttövelvoitteet vähensivät lasten tartuntoja 37-72%.  Tämä on erittäin tärkeä tieto, koska nyt vallassa oleva Omikron-variantti on osoittautunut lapsille huomattavasti edeltäjiään vaarallisemmaksi (Guardian 11.3.2022).

Maskien ja hengityssuojainten tehokkuus väestön suojaamisessa

Abaluk et al. (2021) toteuttivat cluster-satunnaistetun yhdyskuntatason maskisuositustutkimuksen Bangladeshissa (Marraskuu 2020 – Huhtikuu 2021).  Siihen osallistui 600 kylää, joiden asukkaista 178 000 kuului koe- ja 164 000 vertailuryhmään.  Tämä tekee siitä yhden suurimmista koskaan toteuteutuista RCT tutkimuksista.  Koekylien asukkaille jaettiin kangas- tai kirurginmaskeja, valistettiin maskien käytöstä, motivoitiin kylien johtajia roolimalleiksi, sekä muistutettiin maskien käytöstä henkilökohtaisesti 8 viikon ajan.  Vertailukylissä vastaavia toimenpiteitä ei tehty.  Maskien käyttö lisääntyi vertailukylien 13,3%:sta koekylien 42,3%:iin.  Koekylissä, joissa käytettiin kirurginmaskeja oireisen SARAS-CoV-2 seroprevalenssi oli koko väestössä 11,1%, ja yli 60 v. ikäisessä väestössä 35,3% pienempi kuin vertailukylissä.  Kangasmaskin käytön vaikutus oli jonkin verran pienempi.

Andrejko et al. (2022) vertasivat maskien kykyä suojata käyttäjää COVID-19 tartunnalta jatkuvassa ja tavanomaisessa arkikäytössä.  He selvittivät kuinka todennäköisesti COVID-19 testitulos on positiivinen ihmisillä, jotka ilmoittivat etteivät koskaan käytä maskia, verrattuna ihmisiin jotka ilmoittavat käyttävänsä sitä aina julkisissa sisätiloissa.  Ei-koskaan ryhmään verrattuna positiivinen testitulos oli 56% vähemmän todennäköinen kangasmaskin, 66% korvalenkki-kirurginmaskin ja 83% N95 hengityssuojaimen vakiokäyttäjillä.

Edellinen tutkimus osoittaa että maskivalistus-, -jakelu ja käytön opastus ovat tehokkaita keinoja maskien käytön lisäämiseksi ja COVID-19 tartuntojen vähentämiseksi.  Jälkimmäinen taas vahvistaa jokseenkin odotuksia vastaavat erot COVID-19 tartunnoissa maskeja käyttämättömien ja erityyppisiä maskeja ja hengityssuojaimia arjessaan käyttävien välillä.  Maskia käyttämättömän riski saada COVID-19 tartunta oli kuusinkertainen N95 hengityssuojaimia käyttävään verrattuna!

Hengityssuojain on tehokkain, yksilöllisin ja edullisin tapa vähentää COVID-19 tartunnan riskiä.  On jokseenkin vaikea ymmärtää niiden suosittelemiseen ja käyttöön kohdistettua disinformaatiota ja vastustamista, ei ainoastaan asiasta ymmärrettävästi tietämättömien vaan myös monien vastuullisten kansanterveysviranomaisten, terveysauktoriteettien, poliitikkojen ja median toimesta.

Sisäilmahygienia: ilmanvaihto ja pienhiukkassuodatus

Sveitsin Graubünden kantoni selvitti pilottitutkimuksessa ilmanvaihdon määrää indikoivan CO2 pitoisuuden (<1000 ppm … >3000 ppm) ja oppilaiden koronatartuntojen 1-19.11.2021 välistä yhteyttä 150 koululuokassa.  Alustavien tulosten mukaan luokan ilman CO2 pitoisuuden ja lasten koronatartuntojen määrät korreloivat, tartuntamäärien ero matalien ja korkeiden CO2 pitoisuuksien [rajana 2000 ppm] välillä on tilastollisesti merkitsevä, ja tartuntojen ero eniten ja vähiten tuuletettujen luokkien välillä oli kuusinkertainen (EMPA 2021, Swissinfo 2021).  Kts. myös Gennings et al. (2021) josta kerroin aiemmin maskien koulukäytön yhteydessä.

Aerosolien leviämistä sisäilmassa ja altistumista alentavien ilmahygieenisten tekniikoiden vaikutusta voidaan arvioida käyttäen laajaa valikoimaa ilmanvaihto-, sisäilman kierto- ja sisäilma-altistumismalleja, alkaen yksinkertaisimmista täydellisen sekoittumisen laatikkomalleista ja päätyen suurta laskentakapasiteettia vaativiin numeerisiin virtausdynamiikan simulaatioihin.  Aalto-yliopiston professori Ville Vuorinen oli ensimmäinen, joka sovelsi tätä tekniikkaa kuvaamaan SARS-CoV-2 virusaerosolin leviämistä sisäilmassa (Vuorinen et al. 2020).

Tartuntariskiä voidaan alentaa merkittävästi sisäilmahygienian keinoin, tehostamalla ilmanvaihtoa ja/tai käyttämällä pienhiukkassuodattimia.  Edellinen poistaa virusaerosolia sisältävää ilmaa huoneesta, jälkimmäinen virusaerosolia sisäilmasta.  Jos huoneilmaa kierrätetään HEPA (H11 tai parempi) hiukkassuodattimen kautta, virusaltistumista alentava vaikutus on yhtä suuri kuin vaihtamalla sama määrä huoneilmaa ulkoilmaan.  Energiataloudellisesti edullisemmaksi tulee lämpimänä vuodenaikana ilmanvaihdon, kylmänä vuodenaikana suodatuksen painottaminen.

 

Aerosolitartunta sisätiloissa – mitä ilmahygienialla ja hengityssuojaimilla voidaan saavuttaa 

SARS-CoV-2 viruksen siirtymistä sairaalta terveelle voidaan estää/rajoittaa alkaen infektoituneen uloshengityksestä ja päätyen terveen sisäänhengitykseen.  Altistumista rajoittavien ilmahygieniatoimenpiteiden vertailun tulee näin ollen kattaa koko altistumistie.  Tähän tarkoitukseen istuu hyvin käsite intake fraction [iF = se osuus päästöstä ympäristöön, jonka koko altistuva väestö, tai (iFi) yksi kohdehenkilö hengittää sisään ja/tai nielee, Bennett et al. (2002].  iF integroi yhteen dimensiottomaan numeroarvoon kaiken sen mikä vaikuttaa altisteen siirtymiseen päästöstä kohteeseen.  iF:n numeroarvojen soveltaminen on helppoa, se tuntuu jopa petollisen helpolta, mutta kuhunkin määrättyyn tarkoitukseen tarvittavien iF:n arvojen määrittämiseen ja validointiin tarvitaan usein paljon dataa ja laskentaa.

Fantke et al. (2017) käytti globaaleja tietokantoja selvittääkseen tyypilliset iF arvot haja-asutus- ja kaupunkialueiden erityyppisille ulko- ja sisäilman pienhiukkaslähteille.  Ilacqua et al. (2007) puolestaan sovelsi kuuden eurooppalaisen kaupungin väestön EXPOLIS tutkimuksessa kerättyä henkilökohtaisen ilmansaasteille altistumisen, sisäilma- ja ulkoilmapitoisuuksien, asumisen ja ajankäytön mittausdataa sekä Monte Carlo simulointitekniikkaa tuottaakseen Ateenan, Baselin, Helsingin, Oxfordin ja Prahan asuntokantojen sisäilmapäästöjen iF todennäköisyysjakaumat sekä koko väestölle että yksilötasolle. Vaikka käytetyt tietokannat ja laskentamenetelmät ovat tyystin erilaiset, koko väestölle lasketut asuntokannan iF arvot tukevat hyvin toisiaan: Fanke 0,013 (0,0005 – 0,062), Ilacqua 0,006 (0,0009 – 0,014).

Seuraavassa laskentaesimerkissä arvioin isännän (A) altistumista hengitystieperäisille pienhiukkaisille keskimääräisessä helsinkiläisasunnossa yhden tunnin aikana kolmen vieraan (k = 1, 2, 3) läsnä ollessa.  Samalla arvioin puheen/hiljaisuuden [päästö], alhaisen (5%)/tyypillisen (50%)/korkean (95%) ilmanvaihdon [laimeneminen], sekä maskittomuuden/kiruginmaskien/FFP2 hengityssuojainten [henkilökohtainen suojautuminen] käytön vaikutuksia isännän A altistumiseen.

ExpA = pA * iFi * Σ (Rk pk)                       (1)

ExpA = isännän A altistuminen hengitysperäisille pienhiukkasille [#/sec]

pA    = isännän A maskin suoja COVID-tartuntaa vastaan [0-100%] (¤

iFi     = inertin sisäilmapäästön yksilöllinen intake fraction helsinkiläisessä asunnossa (#

Rk     = vieraan k tuottama hengitysperäisten pienhiukkasten päästö [#/sec] (§

pk     = vieraan k maskin suoja COVID-tartuntaa vastaan [0-100%]

¤) Esim.  Andrejko et al. 2022

§) Esim. Mürbe et al. 2021. Tässä esimerkissä käytetään perustasona puheen tuottamaa päästöä. Hengitysperäisten aerosolihiukkasten käyttäytyminen on sama riippumatta siitä kantavatko ne viruksia vai eivät.

#) Ilacqua et al. 2007  Tässä esimerkissä käytetään perustasona Helsingin asuntokannan iFi jakauman mediaaniarvoa, (50%) lisäksi sen korkeaa, 5%, ja matalaa, 95%, arvoa.

Taulukkoon 1 olen laskenut yhtälöä (1) käyttäen isännän altistumisen kolmen vieraan uloshengittämille aerosolihiukkasille 13 eri skenaariossa, joista jokaisessa samat ihmiset ovat samassa huonetilassa yhden tunnin ajan [= altistuminen viruksille, jos vieraista yksi tai useampi on infektoitunut ja tartuttavassa vaiheessa].

 

 

Perusskenaariossa (0) ilmanvaihto/henkilö vastaa Helsingin asuntokannan [1996–7] mediaanitasoa eli 50. persentiiliä, maskeja ei käytetä ja ihmiset puhelevat normaalisti.  Altistumisskenaarioissa perusskenaarion (0) parametreistä muutetaan vain yhtä kerrallaan: ilmanvaihto vähennetään vastaamaan asuntokannan 5. persentiiliä (skenaario -1), ilmanvaihto lisätään 95. persentiilin tasolle [voidaan korvata kierrättämällä vastaava määrä sisäilmaa ilmanpuhdistimen kautta] (1), puhumista vältetään (2), isäntä käyttää kirurgimaskia (3), kaikki käyttävät kirurginmaskeja (4), isäntä käyttää FFP2/N95 hengityssuojainta (5), kaikki käyttävät FFP2/N95 hengityssuojaimia (6).  Viisi viimeistä skenaariota yhdistelevät kahta tai kolmea parametriä.

Laskentatulokset osoittavat, että ilmanvaihdon/ilmanpuhdistuksen, puhumisen/hiljaisuuden ja maskien/hengityssuojaimien käytön vaikutus hengitysaerosolialtistumiseen voi olla valtava – altistumisen ero ääripäiden välillä on 10 000 kertainen!  Asuntojen parasta tasoa oleva ilmanvaihto vähentää altistumista huonoimpaan tasoon verrattuna 95%, hiljaisuus puhumiseen verrattuna 93%, kirurginmaskin tai FFP2/N95 hengityssuojaimen käyttö vastaavasti 66% tai 83%.  Jos kaikki käyttävät maskeja, suojausteho COVID-19 tartuntaa vastaan kertautuu, kirurginmaskien osalta 88%:iin, FFP2/N95 hengityssuojainten osalta 97%:iin.  Yhdistelemällä ilmanvaihdon/suodatuksen tehostamista, maskeja tai hengityssuojaimia on mahdollista alentaa tartuntariskiä perusskenaariosta yli 99%.

Silti mm. THL on toistuvasti esittänyt ihmisten välisten kontaktien vähentämisen olevan – rokotusten lisäksi – jokseenkin ainoa COVID-19 tartuntojen rajoittamiskeino.  Tiedot ilmahygienian ja henkilökohtaisten suojainten tehokkuudesta COVID-19 tartuntojen rajoittamisessa perustuvat erittäin laajaan pandemian aikana kertyneeseen ja  julkaistuun kansainväliseseen kenttätutkimusaineistoon.  Näiden keinojen yhdisteleminen tarjoaa parhaimmillaan useita vaihtoehtoja yli 95% suojausvaikutuksen saavuttamiseen, eikä tämä edellytä ihmisten välisten kontaktien rajoittamista tai esim. kulttuuritilaisuuksien kieltämistä.

Suosittelen ja kehoitan jokaista suojaamaan itseään yjksilöllisesti käyttämällä FFP2/3 hengityssuojainta kaikissa julkisissa sisätiloissa, julkisissa kulkuneuvoissa ja väentungoksessa myös ulkona.  Ei yksilö, ei edes suuri joukko yksilöitä kykene kuitenkaan torjumaan itse pandemiaa.  Siihen kykenee vain koko väestö yhdessä.  Vasta julkisten tilojen, koulujen yms.  yleisellä ilmanvaihdon ja ilmanpuhdistuksen tehostamisella ja sillä, että kaikki läsnä olevat käyttävät FFP2/3 hengityssuojaimia on mahdollista painaa viruksen tarttuvuus alle R=1, ja siten myös tukahduttaa COVID-19 leviäminen.  Näin on mm. useiden COVID-19 sairaalaepidemioiden kohdalla paikallisesti myös tehty ja onnistuttu, esim. Kanta Hämeen Keskussairaalassa (Hetemäki et al. 2021) ja Addenbrookin sairaalassa Cambridgessä (Guardian 26.6.2021).

 

Keskeiset viestit

Jokainen tilanne, jossa ihmiset ovat pitkän ajan toisiaan lähellä kasvattaa tartuntojen riskiä.  Sisätiloissa, erityisesti ilmanvaihdon ollessa riittämätön, riski on monin verroin korkeampi kuin ulkotiloissa.  Aktiviteetit, joiden aikana hengitysperäisten aerosolihiukkasten tuotto on suurta, kuten laulettaessa, hengitettäessä raskaasti kuntoharjoituksissa, lisäävät myös tartuttamisen riskiä”. (WHO 2021)

Jokaisella toimenpiteellä, joka vähentää hengitysperäisten hiukkasten vapautumista [sisä]ilmaan, vähentää niiden pitoisuutta tai poistaa niitä sisäilmasta, tai estää niiden joutumista ihmisten hengityselimiin on merkitystä tartuntojen vähentämisessä.  Yhdistämällä näitä toimenpiteitä niiden vaikutus kertautuu. (kts. Sveitsinjuustomalli, Pueyo 2020)

Viruksen tartuttamista voidaan vähentää perustilanteesta 90–99% käyttämällä ilmahygienian ja henkilökohtaisen suojautumisen keinoja jotka eivät estä ihmisten kokoontumisia ja kontakteja.  Konsertteja, elokuva- ja teatterinäytöksiä on mahdollista järjestää turvallisesti.  Loistavan esimerkin tarjosi Wienin Filharmonikkojen perinteinen, kaikkialle maailmaan välitetty Uuden Vuoden konsertti 1.1.2022.  Konserttisaliin otettiin yleisöä 50% maksimikapasiteetista, ja sisälle pääsi vai rokotettuna, tuoreen PCR testin kanssa.  FFP2 hengityssuojainta oli käytettävä koko Wiener Musikverein rakennuksessa olemisen ajan (Wiener Philharmoniker 2022).

Kaikista käytännöllisistä, yleisesti saatavilla olevista, halvoista ja yksilöllisistä ei-lääketieteellisistä suojautumiskeinoista FFP2/N95 hengityssuojain on ylivoimaisesti tehokkain.  Sellaista tavallisesti käyttävien COVID-19 tartuntariski on 83% maskittomia pienempi. Kun FFP2/N95 on sovitettu kasvoille tiiviisti, se antaa 97% suojan ja jos kaikki läsnäolijat käyttävät sellaista – kuten Wienin Uuden Vuoden konsertissa – suoja on yli 99%.

4 vastausta artikkeliin “LUOTETTAVIMMAT COVID-19 TARTUNTOJEN RAJOITTAMISEN KEINOT OVAT ILMAHYGIENIA JA HENGITYSSUOJAIMET

  1. Kiitos Matti!
    Meilla kotona kolmen kaupallisen HEPA-filtterin avulla on taisteltu allergioita, Lombardian ilmanlaatua ja uusimpana Koronavirusta vastaan. Molemmat lapsemme sen koulun kautta saivat, kotona me aikuiset toistaiseksi ei. Kaikilla rokotukset lisasuojana seka FFP2 koulussa ja duunissa.

  2. Hei, kiitos näistä asiantuntevista artikkeleistasi! Olen käyttänyt näitä viitteenä kommentoidessani koronatoimikriitikoita.

    Yksi heistä välitti minulle seuraavan Helsingin Sanomien jutun, joka viittaa meta-analyysiin maskien käytön vaikutuksia koskevista tutkimuksista, todeten, ettei maskien käytöllä olisi suurtakaan vaikutusta Covidin leviämisen estämisessä. Tämä on aika hämmentävää, että Hesari näin väittää. Onko tutkimusmaailman tosiaan näin pirstoutunuttama, että sieltä voidaan vetää keskenään täysin ristiriitaisia johtopäätöksiä?

    Sen verran katsoin tuon tutkimusyhteisön, Cochranen taustoja eng wikipediasta, että se ei ihan feikkilähdekään ole, ja arvostettu tietyillä aloilla. Panen alle sitaatin Wikipediasta ja sen google-käännöksen.

    Terv, kunnioittavasti
    Sakari Meinilä

    Wikipedia sitaatti ja suomennos:

    Cochrane:

    “Studies comparing the quality of Cochrane meta-analyses in the fields of infertility,[24] physiotherapy,[24][25] and orthodontics[26] to those published by other sources have concluded that Cochrane reviews incorporate superior methodological rigor. A broader analysis across multiple therapeutic areas reached similar conclusions but was performed by Cochrane authors.[27] Compared to non-Cochrane reviews, those from Cochrane are less likely to reach a positive conclusion about the utility of medical interventions.[28]

    Key criticisms that have been directed at Cochrane’s studies include a failure to include a sufficiently large number of unpublished studies, failure to pre-specify or failure to abide by pre-specified rules for endpoint[29] or trial[30] inclusion, insufficiently frequent updating of reviews, an excessively high percentage of inconclusive reviews,[31] and a high incidence of ghostwriting and honorary authorship.[32][33] In some cases Cochrane’s internal structure may make it difficult to publish studies that run against the preconceived opinions of internal subject matter experts.[34]’

    Sama suomeksi / google:

    “Tutkimukset, joissa verrataan Cochranen meta-analyysien laatua hedelmättömyyden[24], fysioterapian[24][25] ja oikomishoidon[26] aloilla muiden lähteiden julkaisemiin tutkimuksiin, on päätelty, että Cochrane-arvioinnit sisältävät ylivertaista metodologista kurinalaisuutta. Laajempi analyysi useilla terapeuttisilla aloilla päätyi samanlaisiin päätelmiin, mutta sen suorittivat Cochranen kirjoittajat.[27] Verrattuna muihin kuin Cochranen arvioihin, Cochranen arvioijat eivät todennäköisesti pääse myönteiseen johtopäätökseen lääketieteellisten toimenpiteiden hyödyllisyydestä.[28] Cochranen tutkimuksiin kohdistunut keskeinen kritiikki on se, että ei ole sisällytetty riittävän suurta määrää julkaisemattomia tutkimuksia, epäonnistuminen ennakkomäärittelyssä tai ennalta määriteltyjen päätepisteiden[29] tai kokeiden[30] sisällyttämiseen liittyvien sääntöjen noudattamatta jättäminen, riittämättömän usein arvostelujen päivittäminen, liian suuri epäselvien arvostelujen prosenttiosuus[31] ja suuri haamukirjoitusten ja kunniakirjoittajien esiintyvyys.[32][33] Joissakin tapauksissa Cochranen sisäinen rakenne voi vaikeuttaa sellaisten tutkimusten julkaisemista, jotka ovat vastoin sisäisten aiheasiantuntijoiden ennakkoluuloja.[34]”

    https://en.m.wikipedia.org/wiki/Cochrane_(organisation)#cite_note-34

  3. Oikeastaan riittävän vastauksen Cochranen maskikriittiseen raporttiin on antanut Cochrane itse:. Alla sitaatti ja linkki:

    Statement on ‘Physical interventions to interrupt or reduce the spread of respiratory viruses’ review:
    Many commentators have claimed that a recently-updated Cochrane Review shows that ‘masks don’t work’, which is an inaccurate and misleading interpretation. /
    It would be accurate to say that the review examined whether interventions to promote mask wearing help to slow the spread of respiratory viruses, and that the results were inconclusive. Given the limitations in the primary evidence, the review is not able to address the question of whether mask-wearing itself reduces people’s risk of contracting or spreading respiratory viruses. /
    The review authors are clear on the limitations in the abstract: ‘The high risk of bias in the trials, variation in outcome measurement, and relatively low adherence with the interventions during the studies hampers drawing firm conclusions.’ Adherence in this context refers to the number of people who actually wore the provided masks when encouraged to do so as part of the intervention. For example, in the most heavily-weighted trial of interventions to promote community mask wearing, 42.3% of people in the intervention arm wore masks compared to 13.3% of those in the control arm. /
    The original Plain Language Summary for this review stated that ‘We are uncertain whether wearing masks or N95/P2 respirators helps to slow the spread of respiratory viruses based on the studies we assessed.’ This wording was open to misinterpretation, for which we apologize. While scientific evidence is never immune to misinterpretation, we take responsibility for not making the wording clearer from the outset. We are engaging with the review authors with the aim of updating the Plain Language Summary and abstract to make clear that the review looked at whether interventions to promote mask wearing help to slow the spread of respiratory viruses.
    Cochrane. 11.3.2023. https://www.cochrane.org/news/statement-physical-interventions-interrupt-or-reduce-spread-respiratory-viruses-review

    Lisää linkkejä:
    Satoja tutkimuksia läpikäynyt raportti: Kasvomaskit ja sulut vaikuttivat kiistattomasti koronaviruksen leviämisen hallintaan. (Asiantuntijatyöryhmää johtaneen Mark Walportin mukaan tutkimustulokset ovat tärkeitä, koska jossain vaiheessa tulee taas uusi pandemia, joka voi olla jotain paljon pahempaa kuin sars-CoV-2). Mediuutiset. 11.9.2023.
    https://www.mediuutiset.fi/erikoistumispaikateduce-spread-respiratory-viruses-review

    Lockdowns and face masks really did help to control covid-19.
    (Non-vaccine measures such as social distancing and wearing face masks have been “unequivocally effective” at preventing the spread of the SARS-CoV-2 coronavirus, according to a major report by the UK’s Royal Society). New Scientist. 24.8.2023. https://www.newscientist.com/article/2388929-lockdowns-and-face-masks-really-did-help-to-control-covid-19/

    Profs. Jason Abaluck and Mushfiq Mobarak Honored for Landmark Mask Study. Abaluck and Mobarak won the Top Ten Clinical Research Achievement Award from the Clinical Research Forum for their research on the impact of community masking in preventing COVID-19 [Jason Abaluck, and Ahmed Mushfiq Mobarak are among the winners of the 2023 Top Ten Clinical Research Achievement Award for their study “Impact of community masking on COVID-19: A cluster-randomized trial in Bangladesh”]. Yale School of Management. 21.2.2023. https://som.yale.edu/story/2023/profs-jason-abaluck-and-mushfiq-mobarak-honored-landmark-mask-study

    Impact of community masking on COVID-19: A cluster-randomized trial in Bangladesh (Even in places where it is obligatory, people tend to optimistically overstate their compliance for mask wearing. How then can we persuade more of the population at large to act for the greater good? Abaluck et al. undertook a large, cluster-randomized trial in Bangladesh involving hundreds of thousands of people (although mostly men) over a 2-month period. Colored masks of various construction were handed out free of charge, accompanied by a range of mask-wearing promotional activities inspired by marketing research. Using a grassroots network of volunteers to help conduct the study and gather data, the authors discovered that mask wearing averaged 13.3% in villages where no interventions took place but increased to 42.3% in villages where in-person interventions were introduced. Villages where in-person reinforcement of mask wearing occurred also showed a reduction in reporting COVID-like illness, particularly in high-risk individuals. ). Science. 2.12.2021. https://www.science.org/doi/10.1126/science.abi9069

    Efficacy of FFP3 respirators for prevention of SARS-CoV-2 infection in healthcare workers (Respiratory protective equipment that is recommended in the UK for health-care workers caring for COVID-19 patients comprises a fluid resistant surgical mask (FRSM), and in case of procedures that generate aerosols FFP3 respirators are to be used. In this study, health-care workers using FRSMs, while working on COVID-19 wards faced an approximately 31-fold increased risk of ward-based SARS CoV-2 infection. After changing to FFP3 respirators, this risk was significantly reduced. Thus, FFP3 respirators seem to provide more protection than FRSMs for health-care workers caring for patients with COVID-19.). eLife. 16.11.2021. https://elifesciences.org/articles/71131

    Sources of healthcare workers’ COVID 19 infections and related safety guidelines (Lotta-Maria A.H. Oksanen, In total, 41 (4.7%) participants tested positive for SARS-CoV-2, with 22 (53.6%) of infections being confirmed or likely occupational, and 12 (29.3%) originating from colleagues. In 14 cases (63.6%), occupational infections occurred while using a surgical mask, and all infections originating from patients occurred while using a surgical mask or no mask at all. No occupational infections were found while using an FFP2/3 respirator and following aerosol precautions. The combined odds ratio for working at an intensive care unit, an emergency department, or a ward was 3.4 (95% CI: 1.2–9.2, p = 0.016)). Occup Med and Environ Health 2/2021 http://ijomeh.eu/Sources-of-healthcare-workers-COVID-19-infections-and-related-safety-guidelines,132898,0,2.html

  4. P.P.S. Tuo antamasi Medi-uutisten ykköslinkki tekstisi “Lisää linkkejä” jälkeen ei minulla toiminut, muut kyllä.
    SM

Vastaa