基于定量微生物风险评估的校园呼吸道病毒感染防控决策支持工具开发与应用

学校健康管理面临呼吸道病毒传播防控的决策挑战，本研究开发了一款基于定量微生物风险评估(QMRA)的风险计算工具。通过调查亚利桑那州132名教职员工获取参数，构建包含空气净化、手卫生等干预场景的模型，在NASN会议上验证工具可用性。结果显示手部(94%)和物表(85.1%)卫生是主要防控措施，案例研究表明改善通风可显著降低鼻病毒(HRV)、流感A和SARS-CoV-2传播风险。该工具为学校健康人员提供科学决策依据，填补了针对性风险评估工具的空白。

　　

校园环境一直是呼吸道病毒传播的高风险场所，尤其对患有哮喘的学龄儿童构成严重威胁。尽管美国儿科学会建议每所学校配备全职注册护士，但2015-16学年仅有52%的公立学校达标。COVID-19大流行更暴露出学校健康系统在资源分配、通风设施和决策支持工具方面的严重不足。面对鼻病毒、流感病毒等多重威胁，传统防控手段已难以满足需求，亟需开发科学、便捷的风险评估工具来指导干预措施的实施。

亚利桑那大学的研究团队创新性地将定量微生物风险评估(QMRA)框架应用于校园健康管理，通过三阶段研究开发了呼吸道病毒传播风险计算工具。首先对亚利桑那州K-5年级的132名教职人员进行问卷调查，获取教室参数和现行防控措施；随后建立包含空气交换、过滤效率、手-面接触频率等关键参数的马尔可夫链模型；最终在NASN全国会议上向12名校医展示原型工具并收集反馈。研究采用RShiny平台构建交互界面，整合了病毒排放、气溶胶动力学、剂量反应等模块，通过蒙特卡洛模拟计算不同场景下的感染风险。

【方法学创新】
研究团队开发的多室模型追踪病毒在空气、物表、手部等" compartments "间的转移，采用0.1分钟时间步长和1000次迭代的蒙特卡洛模拟。关键技术包括：(1)基于Leung等数据的病毒排放三角分布建模；(2)整合MERV8-HEPA过滤器效率参数；(3)应用AuYeung手部接触面积数据；(4)采用Wilson等观测的手-面接触频率；(5)嵌入三种病原体特异性剂量反应曲线。

【案例研究结果】
CS1 - 鼻病毒在普通教室的传播：
比较"差"(AER=2 hr^-1)与"优"(AER=6 hr^-1)通风条件，发现改善空气质量可使感染风险降低67%。模型显示鼻病毒在物表的高转移效率(0.22±0.17)凸显了物表消毒的重要性。

CS2 - 流感A在音乐教室的传播：
引入便携式空气净化器(CADR=114-823 ft³/min)可使风险降低54%。研究特别指出音乐课因发声活动产生的气溶胶需更高标准的空气净化措施。

CS3 - SARS-CoV-2在特教教室的传播：
开窗通风策略使风险降低61%，但模型同时显示非包膜病毒在物表的存活时间(0.92 hr^-1失活率)显著长于包膜病毒，提示需针对性消毒方案。

【工具验证与应用】
校医反馈表明，该工具能有效支持三大核心需求：(1)向行政人员论证干预措施的成本效益；(2)向家长解释防控措施的科学依据；(3)优化有限资源的分配策略。值得注意的是，虽然计算风险值高于其他场景的基准线，但与已发表的学生呼吸道疾病发病率数据具有可比性，证实了模型的现实相关性。

这项研究开创性地将QMRA框架转化为学校健康实践工具，解决了传统风险评估模型可及性差的痛点。通过整合环境参数、人类行为数据和病原体特性，该工具能够模拟难以实际观察的高风险场景，如特殊教育环境中开放式通风的防护效果。研究特别强调了对哮喘儿童的保护，虽然目前缺乏针对该人群的剂量反应数据，但模型通过保守假设(如采用儿童最低呼吸率参数)增强了防护性。未来工作将聚焦于扩大病原体覆盖范围(如RSV)，并开发多日暴露的累积风险评估模块。发表于《Indoor Environments》的这项成果，为校园传染病防控提供了兼具科学性和操作性的决策支持新范式。