《Infection Control & Hospital Epidemiology》：Germicidal ultraviolet to reduce transmission of respiratory infections indoors: a systematic review
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背景：经空气传播的呼吸道感染对全球发病率和死亡率造成重大负担。尽管关于杀菌紫外线（germicidal ultraviolet, GUV）用于空气处理的临床前数据令人鼓舞，但其真实世界有效性仍未得到充分认识。
目的：评价GUV在预防呼吸道感染传播方面的有效性与
背景：经空气传播的呼吸道感染对全球发病率和死亡率造成重大负担。尽管关于杀菌紫外线（germicidal ultraviolet, GUV）用于空气处理的临床前数据令人鼓舞，但其真实世界有效性仍未得到充分认识。
目的：评价GUV在预防呼吸道感染传播方面的有效性与安全性。
数据来源：检索Medline、Embase、Global Health、Cochrane Library、CINAHL、Engineering Village、Epistemonikos、Scopus及Environmental Science Collection数据库，检索时间自建库至2025年12月。
研究选择：纳入设有对照组的GUV研究，测量人类相关结局，包括呼吸道感染、缺勤或不良事件。
数据提取：至少两名研究人员独立提取数据。
数据综合：共识别57篇报告，涵盖1940年至2025年间发表的40项研究，包括30项非随机对照试验、4项随机对照试验（randomized controlled trials, RCTs）、4项病例系列、1项队列研究和1项横断面研究。非随机研究提示GUV可降低经空气高传播性感染（麻疹和水痘）的发生率，但在非特异性呼吸道疾病和缺勤方面的结果不一致。两项RCT结果不确定或仅显示轻微效果。16项研究的安全性监测未发现正确安装的GUV增加眼或皮肤刺激。所有研究均存在至少一项有效性威胁；89%为非随机设计，83%缺乏统计效能计算。
局限性：研究设计、干预措施和结局指标的异质性阻碍了荟萃分析。
结论：若干早期临床研究提示GUV可降低经空气高传播性感染的发病率，但其对呼吸道感染的广泛有效性仍不确定。不确定的结果可能反映方法学和流行病学局限性，而非真正的无效。需要具有充分统计效能且采用稳健临床终点的RCT。
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一、研究背景与问题
呼吸道感染对全球疾病负担构成重大威胁。上呼吸道感染是全球急性疾病发病的首要原因，结核病每年导致超过100万人死亡，而2019冠状病毒病（COVID-19）在2020至2021年间造成超过1800万人死亡。医疗机构相关呼吸道感染尤为突出，高达15%至20%的住院呼吸道病毒感染患者可能是在住院期间获得感染。由于经空气传播在本质上难以控制，呼吸道病原体具备引发灾难性大流行的能力。现有防控措施存在固有局限：疫苗和抗病毒药物通常具有病原特异性，需针对新型威胁进行开发；口罩依赖行为依从性；通风和过滤成本较高或在实际中难以实施，且受空气物理输送速率限制。这些局限凸显了被动式、低成本工程控制措施在降低共享室内空间传播风险方面的潜在价值。
杀菌紫外线（GUV）系统利用特定波长的紫外线辐射能量（历史上最常用254纳米）灭活微生物，已广泛应用于水处理。然而，由于254 nm UVC直接暴露可导致皮肤红斑和光性角膜炎，其在空气处理中的应用限于防止直接人体暴露的装置形式，包括仅处理房间上部的灯具（upper-room GUV）、幕帘式紫外线屏障、通风管道内处理系统以及自携式封闭紫外腔体设备。GUV通过非特异性损伤核酸和/或蛋白质来灭活病原体，因此对多种病原体具有广谱杀灭活性，有望灭活未来大流行病原体。近年来，222 nm远UVC（far-UVC）作为一种安全性更优的新兴替代方案，可能允许持续全房间使用和长时间直接人体暴露。
20世纪40年代的研究提示254 nm GUV可能降低经空气呼吸道感染的传播，促使20世纪60年代前在学校、医院和军营开展试验。尽管如此，GUV在预防经空气感染传播方面的临床有效性仍不确定，尚未被广泛采纳用于空气处理。COVID-19大流行加剧了对GUV等空气处理技术的关注和投入。然而，此前尚无关于GUV临床有效性和安全性的系统评价发表。为此，研究人员开展了首个关于GUV降低人际经空气呼吸道感染传播的安全性与有效性的系统评价。
二、研究方法概述
该研究遵循PRISMA 2020声明和预先制定的方案。资深研究馆员制定了综合检索策略，检索Medline（OVID）、Embase（OVID）、Global Health（OVID）、Cochrane Library、CINAHL、Engineering Village（Compendex）、Epistemonikos、Scopus和Environmental Science Collection（ProQuest），无起始日期限制，截止2023年9月28日，并于2025年12月8日更新检索。纳入评价在有人居住的室内环境中采用GUV干预以预防经空气传播、设有对照组并报告人类结局（呼吸道感染、缺勤或不良事件）的研究。至少两名研究人员独立进行全文筛选和数据提取。研究人员采用美国疾病控制与预防中心医疗质量促进司开发的有效性评估工具，基于标准化标准评估研究设计、混杂、抽样偏倚和利益冲突等方面的有效性威胁。由于纳入研究存在显著的临床和方法学异质性，研究人员确定不适宜进行荟萃分析，采用叙述性综合方法，按研究类型、环境和干预类型分组汇总发现。
三、研究结果
（一）研究特征
检索识别出18,312条唯一记录，其中17,991条在标题和摘要筛选中被排除。在320篇全文筛选中，识别出57篇出版物，涵盖40项符合条件的研究。研究主要发表于20世纪40至50年代（45%）和2020至2025年（25%）。40项研究包括30项非随机对照试验、4项RCT、4项病例系列、1项队列研究和1项横断面研究。环境涵盖医疗机构（37.5%）、学校（17.5%）、聚集环境（15%）、军营（10%）、实验室/临床研究环境（10%）、社区环境（7.5%）和住宅（2.5%）。干预类型包括upper-room 254 nm GUV（60%）、幕帘式GUV屏障（17.5%）、管道内GUV（7.5%）、全房间222 nm far-UVC（7.5%）、直接皮肤暴露（7.5%）和自携式GUV设备（5%）。许多研究测量非特异性结局，如未分化呼吸道感染（47.5%），其他研究测量缺勤率（12.5%）、水痘（15%）、麻疹（10%）、结核感染（5%）、流感（5%）或工作相关症状（2.5%）。
（二）有效性评估
有效性评估显示，36项评估研究中89%为非随机设计，83%未进行适当的统计效能计算，86%未对参与者和/或结局评估者设盲。50%的研究未报告GUV干预的测量数据。28项前瞻性有效性研究中仅2项测量了明确定义、实验室确诊的感染结局。47%的研究（多为20世纪40至50年代）未报告假设检验或置信区间的统计分析。四项较新研究采用了随机化、假对照和/或设盲，但两项大型RCT因疾病传播率低于预期和GUV处理可能不足而统计效能不足。
（三）非随机研究有效性发现
学校与社区研究结果不一。1937至1943年宾夕法尼亚州学校系列研究显示，GUV处理教室中麻疹攻击率显著降低（21.8%对62.4%）。1954年英国空气卫生委员会研究显示upper-room GUV降低了麻疹（13%对19.3%）和水痘（0.59%对2.71%）的续发攻击率，但总缺勤无差异。2023年对20世纪40年代学前班历史数据的分析发现，冬季缺勤比值比为0.497。相反，1949年纽约州北部学校研究未发现麻疹、腮腺炎或水痘总体攻击率差异，但GUV处理教室中暴发更持久且峰值发病率更低。1951年康涅狄格州大型假对照研究未发现对非特异性呼吸道疾病缺勤的影响。1950年社区研究发现GUV处理社区麻疹（42对51例/100名易感儿童）和水痘（22对50例/100名易感儿童）发病率较低，但对非特异性感冒无效果。
军营研究显示保护效应。1945年纽约海军训练中心研究显示高强度GUV barracks中呼吸道疾病住院率降低25%（90.4对114.3/1000名新兵）。1948年伊利诺伊州训练中心研究显示GUV处理barracks中呼吸道疾病住院率降低20%。另一项伊利诺伊州研究在非流行期显示呼吸道住院率降低48%，流感流行期降低19%。
医疗机构研究总体报告保护效应。1941年波士顿儿童医院研究显示GUV屏障单元医院获得性呼吸道感染率较低（2%对5.7%）。1943年多伦多儿童医院研究显示GUV屏障加机械通风将医院获得性呼吸道感染从60%降至21%。1942年波士顿医院研究显示GUV处理病房鼻卡他率较低（12%对25%）。1942年费城儿童医院研究显示肺炎球菌临床交叉感染减少（4.1%对7.4%）。1960年伦敦交叉设计研究显示GUV屏障开启期间医院获得性水痘率较低（0.8%对3.5%）。1947年历史对照研究显示安装upper-room GUV后发热性呼吸道疾病减少（2.38%对3.98%），但受二战混杂因素影响。1957年流感大流行期间退伍军人医院研究报告GUV处理结核病房流感攻击率为2%，未处理区域为19%。1942年波士顿儿童医院全房间GUV研究未发现差异。
孤儿院和日托中心研究结果不一。1940至1942年纽约孤儿院系列报告显示upper-room GUV降低了急性呼吸道感染，水痘暴发中GUV病房0/15感染而对19例中18例感染。1948年伊利诺伊州孤儿院研究报告GUV屏障单元（0.3例/年）和upper-room GUV单元（2.0例/年）呼吸道交叉感染率低于对照单元（7.0例/年）。1993年加拿大三所日托中心双盲研究未发现自携式GUV空气消毒器和过滤设备降低上呼吸道感染发生率。
其他聚集环境研究结果不一。2003年加拿大三座办公楼大型双盲多次交叉研究发现管道内GUV显著降低自我报告的工作相关呼吸道症状（aOR 0.6）和黏膜症状（aOR 0.7）。1948年华盛顿特区青少年拘留中心六年研究未发现呼吸道感染住院减少。
两项中国医疗机构研究（2019年横断面研究和2020年回顾性队列研究）报告GUV使用与医护人员结核感染率较低相关，但报告信息有限。
（四）随机对照试验
三项RCT评估了GUV有效性。结核病紫外线庇护研究所为1997至2004年在美国六城市14家无家可归者收容所开展的双盲安慰剂对照upper-room GUV RCT，因结核菌素皮肤试验转阳例数不足而主要有效性结局不确定。2025年发表的整群随机多次交叉试验在澳大利亚四家长期护理机构公共区域评估upper-room和自携式GUV设备，主要结局（每区域每周期急性呼吸道感染）未达显著差异，但事后次要时间序列分析显示研究期间累积感染数减少12.2%。2025年假对照试验在哮喘儿童家庭评估管道内GUV，事后次要结局呼吸道感染显著减少（相对风险0.53，95% CI: 0.31–0.92）。
（五）安全性发现
10项对照研究提及安全性结局。两项当代RCT包含严格安全性监测：结核病紫外线庇护研究所未发现活动GUV与安慰剂期间自我报告眼或皮肤症状频率的显著差异，2025年长期护理机构RCT未观察到不良事件。早期研究安全性报告往往稀疏。七项研究指出无不良事件，三项研究报告罕见的皮肤红斑和光性角膜炎病例，但报告常为轶事性且缺乏计算发病率的分母。
六项研究主要关注222 nm far-UVC安全性。小型直接人体皮肤暴露对照研究（1至20名参与者）中未观察到红斑，包括在高剂量（18,000 mJ/cm2，超过ACGIH暴露限值479 mJ/cm2的36倍以上）。一项研究在500 mJ/cm2剂量后检测到DNA损伤标志物略有但显著增加，但更详细的免疫组织化学分析显示DNA损伤局限于表皮最浅层非分裂层，降低了致癌风险。眼部安全性方面，直接或长时间暴露研究在或低于当前暴露限值下未发现短期或长期损伤证据，但一份报告指出直接暴露后出现短暂轻度不适。
五份病例报告和病例系列描述了254 nm GUV过度暴露后自限性皮肤红斑和光性角膜炎。这些事件均归因于安装或维护错误，如倒置安装灯具、将GUV灯泡误放入台灯、未安装适当屏蔽或在有人空间开启无屏蔽灯具。
四、讨论与结论
该研究是首个涵盖85年间40项研究的GUV临床有效性和安全性系统评价。证据基础主要由20世纪中叶存在方法学局限的非随机研究和四项RCT组成。早期非随机研究提示GUV对麻疹等经空气高传播性疾病有效，但更近期的严格RCT结果不确定或仅显示轻微效果。这些混合发现因研究设计和干预实施的方法学局限以及结局选择、疾病发病率和传播动态相关的流行病学挑战而难以解释。正确安装和维护的254 nm GUV系统似乎是安全的，但不当使用导致过度暴露的可能性需要专业监督。222 nm far-UVC在既定暴露限值内似乎不引起不良效应，但长期安全性数据仍然有限。
多项方法学因素限制了证据基础的可解释性。许多非随机研究存在不一致的数据报告和可能的选择性报告。许多研究未能充分描述干预措施——紫外线剂量、通风和维护等关键细节常未报告或报告不足，无法确定阴性结果反映无效还是紫外线输送不足。此外，大多数GUV研究假设空气充分混合，但实际气流在许多环境中偏离充分混合条件，使GUV系统性能预测复杂化。1954年空气卫生委员会研究因其全面性而突出，被视为本评价中方法学最严谨的研究。
结局选择可能部分解释了临床GUV研究的不一致性。空气处理的最大有效性固有地受经空气传播比例的限制。许多呼吸道病原体也通过表面接触和近距离较大呼吸道颗粒直接沉积传播。非空气传播途径的传播可能无法通过空气特异性处理预防，因此空气处理不应被期望减少所有呼吸道感染。当选择广泛非特异性结局时，非可预防病例稀释了可观察效应，使结果偏向无效。麻疹和水痘在免疫良好人群中已过于罕见而无法作为实用终点，现代试验面临特异性结局成本高且可能统计效能不足与广泛结局成本低但降低可观察效应量之间的权衡。
真实世界有效性取决于流行病学背景，包括社区发病率和疫苗覆盖率；不可预测的季节性发病率使准确样本量估计成为持续挑战。一些最明确的效力证据来自高感染压力情境。两项大型upper-room GUV RCT均遇到低于预期的感染率导致统计效能不足。未来研究可能受益于保守的循证发病率估计和允许延长入组或修改终点的适应性设计。
场所干预评估还因污染而复杂化，参与者在处理空气空间外获得感染会稀释可观察效应。这一问题可通过基因组暴发追踪部分解决，以区分研究环境内外的感染获得。
安全性方面，正确安装的254 nm GUV系统对居住者似乎是安全的，但不当使用导致的过度暴露病例报告凸显了专业安装和维护的必要性。222 nm far-UVC的出现值得关注，其对直接暴露的潜在安全性可能允许持续全房间处理。小型对照研究在远超推荐限值的暴露下未发现不良效应，DNA损伤局限于浅表非分裂表皮细胞，推荐剂量下无眼部损伤。然而，更大规模和更多样化人群的长期数据将评估罕见不良事件风险，尤其是累积眼部效应。此外，far-UVC源可产生少量臭氧，可能作为呼吸道刺激物并与室内化学物质反应形成潜在有害次级产物，尽管这一风险可能较小且可通过通风缓解，仍值得在未来的GUV研究中监测。
研究结论：尽管经过85年的临床研究和已证实的临床前效力，GUV对广泛呼吸道感染负担的有效性仍不确定。若干早期研究提示GUV可降低经空气高传播性感染，后续试验的不确定或轻微结果可能反映倾向于使结果偏向无效的方法学局限和流行病学挑战，而非真正无效。设计良好、统计效能充分的RCT将为GUV在公共卫生和医疗机构相关呼吸道感染预防中的实施提供证据。这需要严格的干预设计、紫外线输送的定量验证和特异性、客观定义的终点。此类工作也可能为ASHRAE标准62.1和241等通风指南提供信息。目前多项GUV RCT正在进行中，有望克服本评价中识别的局限，为GUV的临床有效性提供明确答案。随着证据不断成熟，GUV继续作为抵御经空气传染病传播的分层防御体系的一部分发挥作用。
