一种用于估算牙科治疗过程中传播空气传播疾病风险的新测量方法

《Journal of Dentistry》：A Novel Measurement Method to Estimate the Risk of Transmitting Airborne Diseases During Dental Treatments

气溶胶和飞沫中潜在感染性体液（PIBF）的成分与定量分析方法研究，通过模拟牙科治疗环境，利用含氯化钠的唾液替代物作为示踪剂，结合导电传感器和收集装置，分别量化了气溶胶和飞沫中的PIBF比例。结果显示气溶胶中PIBF占比12.8%，飞沫占比0.16%，证实了现有方法检测灵敏度（0.424μg）和重复性（CV值气溶胶25.5%，飞沫54.8%）。该方法为制定牙科感染控制规范提供了实验依据。

　　在医疗领域，特别是牙科实践中，空气传播和飞溅物（splatter）可能携带潜在感染性体液（PIBF），从而导致疾病在患者之间或在医疗人员之间的传播。SARS-CoV-2疫情的爆发，凸显了对各种疾病提供精准、清晰安全措施的迫切需求。牙科医生和医疗人员相较于普通人群，更可能暴露于潜在感染性飞溅物和气溶胶中。然而，目前尚无明确的方法来量化牙科过程中产生的飞溅物和气溶胶的感染性。本研究提出了一种原理性实验装置，旨在区分牙科气溶胶和飞溅物中的PIBF和冷却液。

本研究通过使用牙科模拟头（dental phantom head）来模拟患者（发射者），并在其人工口腔内滴入含有盐水示踪剂的模拟唾液。随后，使用水冷的 contra-angle 手柄进行标准牙科操作，以产生气溶胶和飞溅物。在整个过程中，气溶胶富集的空气在模拟口腔前方被吸收并进行分析，而较大的飞溅物则通过飞溅板收集以便量化。通过这种方式，可以更准确地评估气溶胶和飞溅物中PIBF的含量，从而为牙科操作中的感染风险评估提供科学依据。

在牙科操作中，许多治疗过程都会产生气溶胶和飞溅物，这些物质可能含有患者的潜在感染性体液，如唾液和血液。这些气溶胶和飞溅物在患者口腔前方扩散，其中较大的飞溅物由于重力作用会迅速沉积，而较小的气溶胶则会因蒸发而缩小，但其携带的非蒸发性成分，如蛋白质或病原体，可能在空气中悬浮较长时间，进而成为传播空气传播疾病的媒介。然而，气溶胶和飞溅物的主要成分通常是用于冷却的水，因此如何准确区分这些成分，以及它们在空气中的传播特性，仍然是一个挑战。

此外，由于患者在进行牙科治疗时通常无法佩戴口罩，这进一步增加了唾液传播疾病的潜在风险。例如，SARS-CoV-2、麻疹或EB病毒等都可能通过气溶胶和飞溅物传播。牙科工作人员则由于工作环境的特殊性，处于气溶胶浓度最高的区域，因此他们的感染风险尤为突出。因此，开发一种能够有效区分气溶胶和飞溅物，并准确量化其中PIBF含量的实验装置，对于评估感染风险和制定有效的防护策略至关重要。

本研究的实验装置基于已有的方法，利用钠盐作为气溶胶示踪剂，并通过检测示踪剂在水中的电导率来量化其含量。这种装置不仅能够追踪气溶胶的传播路径，还能区分飞溅物和气溶胶的成分。在实验过程中，通过使用3D打印的吸气装置，以及双层过滤系统，可以有效地从空气中去除气溶胶，并测量其电导率。此外，飞溅物被收集在特定的飞溅板上，并通过冲洗和电导率检测来量化其中的PIBF含量。这些步骤确保了实验数据的准确性和可重复性。

在实验过程中，研究人员首先进行了预处理阶段，以确保实验环境的稳定性和基线数据的准确性。然后在治疗阶段，通过调整吸气和真空泵的流量，模拟实际操作中的气溶胶和飞溅物生成过程。最后，在后处理阶段，研究人员再次调整装置参数，以防止进一步的气溶胶吸入，并记录所有数据。这些步骤为后续的数据分析和结果解释提供了坚实的基础。

通过实验，研究人员发现，在气溶胶中，PIBF的释放率显著高于飞溅物。这可能是因为气溶胶中的小颗粒在空气中悬浮时间更长，而飞溅物则因重力作用迅速沉积。此外，研究还表明，该装置在测量精度方面表现良好，即使在非常低的PIBF含量下，也能实现准确的检测。这为未来在牙科环境中进行感染风险评估和防护策略开发提供了重要的技术支持。

该研究的实验装置不仅具有高灵敏度，还能够收集可重复的数据，并在各种边界条件下表现出良好的信噪比（SNR）。这一特性使得该装置在实际应用中具有广泛的适用性。例如，它可以用于评估不同距离、不同通风条件和不同防护措施下的感染风险。通过这种方式，研究人员可以更好地理解气溶胶和飞溅物的传播特性，并为未来的公共卫生政策和医疗实践提供科学依据。

本研究的实验装置在模拟环境中成功地实现了对气溶胶和飞溅物中PIBF的量化分析。这一成果不仅有助于提高牙科操作的安全性，还为其他类似领域的研究提供了借鉴。通过进一步优化该装置，未来可以应用于更广泛的医疗场景，以评估不同操作过程中潜在的感染风险，并开发相应的防护措施。此外，该装置的使用也降低了对活体材料的依赖，从而减少了实验成本和复杂性。

总的来说，本研究提出了一种有效的实验装置，能够区分和量化牙科操作中产生的气溶胶和飞溅物中的潜在感染性体液。这一方法不仅提高了对感染风险的评估能力，还为未来的公共卫生政策和医疗实践提供了重要的科学支持。通过这种方法，研究人员可以更全面地了解气溶胶和飞溅物的传播特性，并为制定有效的防护措施提供依据。此外，该装置的高灵敏度和良好的信噪比，使其在实际应用中具有广泛的适用性和可靠性。