Verspreiding van COVID via aërosolen: de hoofdzakelijke, onder wetenschappers algemeen bekende verspreidingsroute
Verspreiding van SARS-CoV-2, het virus dat tot de ziekte
COVID-19 leidt, vindt plaats via de
aërogene transmissieroute (Reducing transmission of SARS-CoV-2, Science
Vol. 368, Issue 6498, 26 juni 2020). Dit houdt in dat het virus wordt
overgebracht door ademhalings- en spraakdruppels en door vaste deeltjes die
door aërosolvorming via de lucht kunnen worden verspreid. Personen met
SARS-CoV-2-infectie ademen miljoenen virusdeeltjes (RNA in nuclei) per uur uit
(COVID-19
patients in earlier stages exhaled millions of SARS-CoV-2 per hour, Clinical
Infectious Diseases Vol. 72, Issue 10, 2021). Sinds 1946 is algemeen
bekend dat ademhalen en praten uitstoot van grote hoeveelheden aërosolen
veroorzaken (The size and the duration of air-carriage of respiratory
droplets and droplet-nuclei, Journal of Epidemiology and Infection, J.P.
Duguid, september 1946). Arbeidsplaatsen en andere “indoor”
instellingen vormen een groot risico ten aanzien van de verspreiding van het
virus via aërogene route (The
flow physics of COVID-19, Journal of Fluid Mechanics Vol. 894, 10 juli
2020). Aërosolen leggen een afstand van 8 meter af via een “turbulent gas
cloud” (Turbulent
Gas Clouds and Respiratory Pathogen Emissions: Potential Implications for
Reducing Transmission of COVID-19, L. Bourouiba, JAMA 2020;323(18):1837-1838).
Wat is het belang van beperking van aërogene transmissie van SARS-CoV-2?
1. SARS-CoV-2 kan tot wel 3 uur lang stabiel blijven in de lucht (Van Doremalen, 2020; zie ook Morawska, 2020). Accumulatie en duur van de
aanwezigheid van virale aërosolen vergroten de kans op succesvolle infectie van personen;
2. Juist SARS-CoV-2 is, van alle geteste virussen, het meest stabiel in
aërogene vorm. SARS-CoV-2-aërosolen kunnen tot wel 16 uur infectief zijn (Persistence of SARS-CoV-2 in Aerosol Suspensions, Emerging
Infectious Diseases, Vol. 26, Number 9, September 2020);
3. De aërogene besmettingsroute is van invloed op de ernst van de ziekte die
wordt veroorzaakt door SARS-CoV-2. Aërosolen zijn klein genoeg om direct
de longblaasjes te bereiken (alveoli). De besmetting kan hierdoor ernstiger
uitpakken, omdat het virus niet gedetecteerd wordt en het lichaam faalt om op
tijd een immuunreactie op gang te brengen (Particle size and pathogenicity in the respiratory tract, Virulence,
4 (8) (2013), zie ook "COVID-19 vulnerability: the impact of genetic
susceptibility and airborne transmission", Human Genomics, 2020;
14: 17).
Waarom thuisblijven bij klachten te laat is: asymptomatische en presymptomatische besmetting
Het virus wordt asymptomatisch en presymptomatisch overgebracht; dit impliceert
dat geïnfecteerde personen het virus verspreiden vóórdat zij klachten
ontwikkelen (“SARS-CoV-2
transmission from people without COVID-19 Symptoms, JAMA Infectious Diseases
2021; 4(1)”, zie ook “Asymptomatic patients as a source of COVID-19
infections: A systematic review and meta-analysis, International Journal of
Infectious Diseases Vol. 98, P180-186, September 01, 2020”). De virale infectieve lading is vóór het
optreden van symptomen het hoogst en wordt bemeten in de nasopharyngeale holte;
concreet betekent dit dat de ademhaling en spraak verspreidingsroutes zijn en
wel zonder dat sprake is van gezondheidsklachten. Op dag 5 vóórdat zich
symptomen openbaren, is de infectieve lading op het piekpunt. Dat houdt in dat mensen
binnen de eerste vijf dagen vanaf het moment van de infectie (in de
incubatietijd) geïnfecteerd kunnen raken (High
infectiousness immediately before COVID-19 symptom onset highlights the
importance of continued contact tracing, eLife 2021). In 2020 en
2021 is deze bevinding herhaaldelijk bevestigd (Detection of air and surface
contamination by SARS-CoV-2 in hospital rooms of infected patients, Nature
communications, 29 mei 2020; Transmission of 2019-nCoV infection from an Asymptomatic
Contact in Germany, NEJM 2019-20 (2020)). Uit de review van JAMA van
januari 2021 blijkt dat asymptomatische personen verantwoordelijk zijn voor de
helft van het aantal infecties met SARS-CoV-2 (SARS-CoV-2
Transmission From People Without COVID-19 Symptoms, JAMA Network Open
2021 Jan; 4(1)).
Mondkapjes werken: de wetenschappelijke onderbouwing
Preventie van transmissie van SARS-CoV-2 is slechts mogelijk door het dragen
van mondneusmakers, adequate ventilatie en door aanvullende hygiënemaatregelen
om verspreiding via oppervlakken te voorkomen. Maatregelen kunnen niet op zichzelf andere
maatregelen vervangen. Bovendien is afstand houden géén maatregel om aërogene
transmissie van SARS-CoV-2 tegen te gaan (Airborne transmission route of
COVID-19: Why 2 Meters/6 Feet of Interpersonal Distance Could not be Enough, International
Journal of Environmental Research and Public Health 2020 Apr; 17(8): 2932; Airborne
transmission of SARS-CoV-2: The world should face the reality, Environment
International 2020 Jun; 139:105730).
Mondneusmaskers zijn sinds 2008 effectief bevonden in de preventie van
verspreiding van virussen (vgl. “COVID-19: Face masks and human-to-human
transmission”, ISIRV 2020 Vol. 14, Issue 4; “Professional and Home Made
Masks Reduce Exposure to Respiratory Infections Among the General Population”, PLoS
One 2008; 3(7): e2618, uitgevoerd in opdracht van het Ministerie van VWS). De bescherming
die wordt geboden door mondneusmaskers van minimaal de categorie FFP2 is tweeledig:
“inward protection” houdt in dat virale aërosolen worden gefilterd door het
masker en zodoende de drager beschermen tegen inademing van infectief SARS-CoV-2-RNA
in aërosolen; “outward protection” ofwel reductie bij de bron houdt in, dat anderen
worden beschermd als een geïnfecteerde persoon een mondneusmasker draagt (The
flow physics of COVID-19, Journal of Fluid Mechanics Vol. 894, 1 mei 2020).
Het is dus zaak om source control in te zetten: voorkomen van verspreiding begint
bij de bron (An
evidence review of face masks against COVID-19, PNAS 2021 Jan 26; 118(4)).
Mondneusmaskers reduceren een “turbulent jet”, een met kracht voorwaarts uitgestoten
wolk van aëorsolen. Weliswaar bestaat er zelfs bij de N95-respirator enige kans
op uitstoot van ademhalingsdruppels, maar lekkages komen in een minder schadelijke
pluim opwaarts vrij (A schlieren
optical study of the human cough with and without wearing masks for aerosol
infection control, Journal of the Royal Society Interface 2009 Dec 6;
6(Suppl 6); zie ook Exhaled
air dispersion during coughing with and without wearing a surgical or N95 mask,
PLoS One 2012;7(12)).
N95-mondneusmaskers/-respirators vangen infectieve nuclei (de virale kernen die
via aërosolen worden verspreid en zo infecteren) op effectieve wijze af (Airborne spread of
infectious agents in the indoor environment, American Journal of Infection
Control 2016 Sep 2; 44(9)). Het N95-masker is superieur als middel voor
source control: de transmissie door middel van ademhalingsdruppels is in geval
van een aansluitende N95 minder dan 0,1% (Low-cost measurement
of face mask efficacy for filtering expelled droplets during speech, Science
Advances Vol. 6 No. 36, September 2020; zie ook The Efficacy of
medical masks and respirators against respiratory infection in healthcare
workers, ISIRV 2017 Nov; 11(6): 511-517). Uit recent onderzoek blijkt
dat alle mondneusmaskers “front throughflow” kunnen beperken met maar liefst 63%
(Recent
research on expiratory particles in respiratory viral infection and control strategies,
Sustain Cities Soc. 2021 Oct; 73; Face Coverings,
Aerosol Dispersion and Mitigation of Virus Transmission Risk, IEEE Open Journal
of Engineering in Medicine and Biology Vol 2, 20 Jan 2021). N95 met een
suboptimale fit biedt méér dan 90% filterefficiëntie, KN95 tussen de 53-85% filterefficiëntie
en chirurgische maskers (met een blauw papiertje) 37-69% filterefficiëntie. De
effectiviteit is afhankelijk van aanvullende factoren, zoals luchtstromen,
ventilatie en bezetting van gesloten ruimten. De effectiviteit van maskers wordt
verhoogd door adequate ventilatie en “source control”: als zowel de
geïnfecteerde als de ander een masker draagt, wordt de kans op verspreiding
verder gereduceerd (Filtration
Efficiency, Effectiveness, and Availability of N95 Face Masks for COVID-19
Prevention, JAMA Internal Medicine 2020;180(12). N95-mondneusmaskers
met een goede fit hebben 98,4% tot wel 99% filtereffectiviteit (Efficacy
of face masks neck gaiters and face shields for reducing the expulsion of simulated
cough-generated aerosols, Aerosol Science and Technology Vol. 55, 2021,
Issue 4), chirurgische maskers met bandjes die zelf aangespannen kunnen worden
(níet de medische maskers met loops waar de oren doorheen moeten!) hebben een
niet te onderschatten 71,5% filtereffectiviteit (EPA
Researchers Test Effectiveness of Face Masks, Disinfection Methods Against
COVID-19, United States Environmental Protection Agency, 2021).
In een klinische setting met patiënten met SARS-CoV-2 die een KF94 of N95 droegen,
werden géén virale infectieve deeltjes aan de buitenkant van het masker aangetroffen,
wat de effectiviteit van deze maskers als middel van source control wederom
onderstreept (Effectiveness
of surgical, KF94 and N95 respirator masks in blocking SARS-CoV-2: a controlled
comparison in 7 patients, Infectious Diseases Vol. 52, Issue 12, 2020).
Een sprekend geval waarin alle elementen van de dagelijkse praktijk aanwezig
zijn, is dat van twee kappers met SARS-CoV-2 die met 139 klanten contact hebben
gehad. Op het moment van contact met de klant, droegen zowel de kappers als de klanten
een mondneusmaskers. Géén van de 139 klanten ontwikkelde COVID-klachten en 67
klanten die tijdens het contactonderzoek zijn getest, waren vrij van SARS-CoV-2-infectie
(Absence
of Apparent Transmission of SARS-CoV-2 from Two Stylists After Exposure at a
Hair Salon With a Universal Face Covering Policy- Springfield, Missouri, May
2020, MMWR July 2020;69(28)). Het dragen van mondneusmaskers in de
asymptomatische en presymptomatische face (= voordat COVID-verschijnselen
optreden) reduceert het risico op transmissie in huishoudelijke settings (=
gesloten gemeenschappelijke ruimtes) met 79% (Reduction of secondary
transmission of SARS-CoV-2 in households by face mask use, disinfection and social
distancing: a cohort study in Bejing, China, BMJ Global Health Vol. 5, Issue
5, May 2020).
Belangrijke realisatiepunten:
1. SARS-CoV-2 wordt verspreid vóórdat de besmette persoon klachten krijgt. Het
risico op besmetting door een asymptomatische en presymptomatische persoon is
het hoogst, want: mensen zijn het besmettelijkst vóordat zij
gezondheidsklachten krijgen. De piek in de virale lading valt in de
incubatietijd, dat is de tijd voordat zich klachten zoals hoesten, hoofdpijn of
smaakverlies en reukstoornissen voordoen. Thuisblijven bij klachten werkt dus
niet;
2. SARS-CoV-2 wordt verspreid via aërogene transmissie. Virale kernen (nuclei)
verplaatsen zich via gassen en luchtstromen. Dit SARS-coronavirus blijft
stabiel in de lucht. De kans op besmetting is onder meer afhankelijk van de
ventilatie en het aantal personen in binnenruimten. Zoals duidelijk is
geworden, kunnen mensen met een SARS-CoV-2-infectie wel miljoenen virale
RNA-deeltjes per uur uitademen. Naarmate de lucht in een binnenruimte meer
verzadigd is, neemt de kans op besmetting toe;
3. Het feit dat SARS-CoV-2 via aërogene route wordt verspreid, brengt mee dat
geen enkele afstandsregel (“1,5 meter afstand/anderhalve meter-samenleving”)
voldoende is. Hetzelfde geldt voor algemene hygiënemaatregelen zoals “handen
wassen”: deze maatregel doet niets tegen de aërogene verspreiding van het
coronavirus. Het model voor 1,5 meter afstand, gebaseerd op de theorie van
Wells, schiet tekort omdat druppels zich niet zomaar door het luchtledige,
ofwel geïsoleerd door de lucht vliegen, maar via een wolk van gassen en vocht
worden verplaatst. Het werkelijke mechanisme wordt "multiphase turbulent
gas cloud genoemd", waarmee wordt bedoeld dat ademhalingsdruppels, slijm,
gassen uit de nabije omgeving en vocht zich verzamelen in de wolk. Afhankelijk
van de luchtvochtigheid en temperatuur in de omgeving en de grootte van de
virusdragende deeltjes, kan deze wolk wel 8 meter door de lucht reizen.
Uiteindelijk dalen deeltjes neer op oppervlakken en blijven zij na evaporatie
(verdamping van druppels tot gas) ongeveer 3 uur in de lucht hangen (droplet
nuclei of aërosolen). De enige adequate maatregelen zijn: het dragen van
mondneusmaskers van minimaal de categorie FFP2 en ventilatie.
