行为分辨的生物气溶胶暴露建模揭示了儿科病房中尺度依赖的职业风险

《Building and Environment》：Behavior-resolved bioaerosol exposure modeling reveals scale-dependent occupational risk in pediatric wards

　　

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  利用深度相机和计算机视觉技术，解析了2,880次床旁接触事件中的几何关系。
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  医生的单次接触风险较高，而护士的每日风险较高。
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  胸部物理治疗显示出最高的模型化单次接触风险。
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  入院后前三天的每日风险较高。
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  口罩降低了模型化风险，但未改变基于岗位的风险分析排序。

引言

医疗建筑中存在广泛的呼吸道暴露条件，从房间尺度的气溶胶累积到近距离人际互动中局部化的源头至受体暴露。常规床旁护理尤为值得关注，因为医护人员（HCWs）在临床检查、治疗和护理活动中反复进入患者的呼吸区域[1,2]。这种暴露环境在儿科病房中尤为重要，因为儿童通常需要密集的床旁协助、反复的临床评估和密切的肢体接触，而他们遵守卫生指令或报告症状的能力可能有限[[3], [4], [5]]。因此，儿科病房中的呼吸道暴露不仅受整体室内环境条件的影响，还受医护人员与患者互动中精细的空间和时间结构的影响。

房间尺度的空气传播暴露模型通常表征源排放、通风、暴露时间和平均室内浓度，因此非常适合评估房间层面的气溶胶传输和累积[6]。近距离接触暴露则代表一个互补的过程。在床旁互动期间，医护人员可能通过近距离吸入和面部黏膜沉积暴露于含有病毒的呼吸道气溶胶。这些暴露途径对人际距离、面部朝向、相对空间位置、身体姿势和接触时间高度敏感[7]。物理传输模拟表明，约1.5米范围内的暴露量会随距离和朝向急剧变化[8,9]，且极近距离或面对面配置可能使有效暴露剂量产生超过一个数量级的差异[8,10]。因此，即使在相同的病房和可比的房间层面环境条件下，不同的床旁互动也可能导致短距离生物气溶胶暴露水平存在显著差异。

此类暴露的累积方式在不同职业角色和临床工作流程中也可能不同。医生和护士在床旁互动的时间、频率、时机和程序背景方面存在差异[5,11,12]。医生在会诊和检查过程中可能经历较少数量的、相对较长或较密集的互动，而护士则经常执行大量较短且重复的护理活动。因此，在单次互动中暴露量更大的职业群体，在工作日中不一定承受更大的累积负担。临床程序、患者年龄、住院阶段和呼吸道防护措施可能进一步改变这些暴露特征[13]。因此，仅基于单次接触、总接触时间或宽泛的职业类别的评估可能产生不同的职业暴露控制优先级。

表征这些过程需要能够同时解析接触几何关系和时间工作负荷的经验床旁行为数据。问卷、射频识别和基于蓝牙的近距离系统可以量化接触的发生、频率或持续时间，但通常不能同时捕捉人际距离、面部朝向、相对位置以及患者姿势[12,[14], [15], [16], [17], [18]]。计算流体动力学模拟可提供关于近场传输和局部暴露梯度的详细信息，但通常依赖于预设的距离、朝向、姿势和持续时间[8]。尽管已在公共、社区和医疗环境中开展了行为解析的暴露研究[[19], [20], [21], [22]]，但在儿科病房中，能够同时捕捉距离、朝向、姿势、持续时间和频率的几何解析床旁测量仍然有限。由于此类测量还必须保护患者隐私并避免干扰常规护理，将真实床旁行为转化为模型可用暴露参数的非侵入式方法为医疗室内环境中短距离暴露评估提供了重要的实证基础。

本研究利用深度相机和计算机视觉，非侵入式地测量了三个儿科病房中2,880次医护人员–患者接触事件。提取了17项基于岗位的临床程序中的人际距离、面部朝向、相对水平和垂直角度、接触持续时间和接触频率，并将其与短距离呼吸道暴露和剂量–反应模型相结合。以SARS-CoV-2作为参数化模型病原体，我们比较了医生和护士之间以及不同临床程序之间的近距离接触行为和条件性职业风险，评估了职业风险排名在不同评估尺度（从单次接触风险到每日累积风险）下是否发生变化，并识别了短距离暴露贡献最大的程序、患者群体和住院时期。通过将真实世界的床旁行为与源头至受体的暴露建模相结合，本研究提供了儿科病房中呼吸道暴露的行为解析评估，并为基于岗位、程序和时间特异的暴露控制补充了房间尺度的环境评估。

各节摘要

研究场所与数据采集

本研究在中山大学附属第七医院三个标准化儿科病房内，对医护人员（HCWs）与患者之间的近距离接触行为进行了非侵入式观察。在感染源情景下估算感染风险，其中将患有呼吸道症状的儿科患者视为潜在呼吸道病毒源，将医护人员视为易感个体。该框架用于量化

参与者特征与近距离接触行为

共招募了43名患者和16名医护人员。排除10名接触数据缺失的患者后，最终分析纳入33名患者（表1）。从约1,881小时的录像中，识别出48.87小时的医护人员–患者接触行为，包含2,880次临床接触事件，每次均包含近距离接触时段。在组间不相交的独立评估中，深度头部检测分支保持了较强的性能

讨论

通过将实测的医护人员–患者近距离接触行为与短距离源头至受体暴露建模相结合，本研究表明儿科病房中的职业呼吸道风险受床旁工作流程影响，并取决于评估尺度。从医生单次接触风险较高转变为护士每日累积风险较高，表明暴露优先级不能仅凭职业角色推断，而是反映了互动强度差异和重复

结论

本研究通过将真实世界的医护人员–患者近距离接触行为与短距离暴露模型和剂量–反应框架相结合，估算了儿科病房中的模型化职业呼吸道感染风险。核心发现是职业风险排名取决于尺度：医生单次接触风险较高，而经过工作量标准化后，护士的每日风险较高。在模型化的呼吸道防护情景下，医生与护士的风险排名保持不变。

CRediT作者贡献声明

Fangli Zhao：概念构思、数据整理、正式分析、调查、方法论、撰写–原始稿。Na Li：数据整理、正式分析、软件。Xian Lin：数据整理。Jing Gu：数据整理。Zhiyang Dou：软件。Han Yu：软件。Li Du：数据整理。Lijun Deng：数据整理。Shenglan Xiao：概念构思、正式分析、方法论、项目管理、监督、获取资金、撰写–审阅与编辑。Nan Zhang：概念构思、撰写–

利益冲突声明

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Fangli Zhao|Na Li|Xian Lin|Jing Gu|Zhiyang Dou|Han Yu|Li Du|Lijun Deng|Shenglan Xiao|Nan Zhang