Gocciolina respiratoria - Respiratory droplet

uomo che starnutisce, con goccioline che si disperdono ampiamente nell'aria circostante
Alcune malattie infettive possono essere trasmesse tramite goccioline respiratorie espulse dalla bocca e dal naso, come quando una persona starnutisce.

Una gocciolina respiratoria è una piccola gocciolina acquosa prodotta dall'espirazione, costituita da saliva o muco e altra materia derivata dalle superfici del tratto respiratorio . Le goccioline respiratorie sono prodotte naturalmente a seguito della respirazione, del parlare, degli starnuti, della tosse o del vomito, quindi sono sempre presenti nel nostro respiro, ma parlare e tossire ne aumenta il numero. Le dimensioni delle goccioline vanno da < 1 µm a 1000 µm, e nel respiro tipico ci sono circa 100 goccioline per litro di respiro. Quindi, per una frequenza respiratoria di 10 litri al minuto, ciò significa circa 1000 goccioline al minuto, la stragrande maggioranza delle quali ha un diametro di pochi micrometri o meno. Poiché queste goccioline sono sospese nell'aria, sono tutte per definizione aerosol . Tuttavia, le gocce grandi (più grandi di circa 100 µm, ma a seconda delle condizioni) cadono rapidamente a terra o su un'altra superficie e quindi sono solo brevemente sospese, mentre le goccioline molto più piccole di 100 µm (che è la maggior parte di esse) cadono solo lentamente e quindi formare aerosol con durate di minuti o più, o di dimensioni intermedie, possono inizialmente viaggiare come aerosol ma a una certa distanza cadere a terra come goccioline ("jet riders"). Poiché le goccioline sono così piccole si asciugano rapidamente una volta nell'aria circostante, si restringono e quindi rimangono sospese più a lungo (vedi trasmissione per via aerea ).

Queste goccioline possono contenere cellule batteriche infettive o particelle virali , sono fattori importanti nella trasmissione di malattie respiratorie . In alcuni casi, nello studio della trasmissione della malattia viene fatta una distinzione tra quelle che vengono chiamate "goccioline respiratorie" e quelle che vengono chiamate "aerosol", con solo le goccioline più grandi chiamate "goccioline respiratorie" e quelle più piccole chiamate "aerosol". ma questa distinzione arbitraria non è mai stata supportata sperimentalmente o teoricamente e non è coerente con la definizione standard di aerosol .

Descrizione

Goccioline respiratorie da esseri umani includono vari tipi di cellule (ad esempio epiteliali cellule e le cellule del sistema immunitario), fisiologiche elettroliti contenuti nel muco e saliva (es Na + , K + , Cl - ), e, potenzialmente, vari agenti patogeni .

Le goccioline che si seccano nell'aria diventano nuclei di goccioline che galleggiano come aerosol e possono rimanere sospese nell'aria per lunghi periodi di tempo.

la dimensione di distribuzione delle goccioline nel respiro: è molto ampia che va da meno di un micrometro, a un millimetro
La funzione di densità di probabilità per le goccioline nel respiro di qualcuno che parla, in funzione del diametro. Nota che entrambi gli assi sono scale logaritmiche, espiriamo goccioline di dimensioni variabili da meno di un micrometro a circa un millimetro e che espiriamo molte più goccioline di circa un micrometro di diametro rispetto a goccioline più grandi. Sono visibili solo le goccioline più grandi, di circa un millimetro, quelle più piccole non si vedono.

Il tradizionale limite di 5 μm tra le goccioline trasportate dall'aria e quelle respiratorie è stato criticato come una falsa dicotomia non fondata sulla scienza, poiché le particelle esalate formano un continuum di dimensioni il cui destino dipende dalle condizioni ambientali oltre alle loro dimensioni iniziali. Tuttavia, ha informato per decenni le precauzioni basate sulla trasmissione ospedaliere.

Formazione

Le goccioline respiratorie possono essere prodotte in molti modi. Possono essere prodotti naturalmente come risultato di respirare , parlare , starnutire , tossire o cantare . Possono anche essere generati artificialmente in un ambiente sanitario attraverso procedure che generano aerosol come intubazione , rianimazione cardiopolmonare (RCP), broncoscopia , chirurgia e autopsia . Goccioline simili possono formarsi attraverso il vomito , lo sciacquone dei servizi igienici , la pulizia delle superfici a umido, la doccia o l'uso dell'acqua del rubinetto o la spruzzatura di acque grigie per scopi agricoli.

A seconda del metodo di formazione, le goccioline respiratorie possono contenere anche sali , cellule e particelle virali . Nel caso di goccioline prodotte naturalmente, possono provenire da diverse posizioni nel tratto respiratorio, il che può influire sul loro contenuto. Potrebbero anche esserci differenze tra individui sani e malati nel loro contenuto di muco, quantità e viscosità che influenzano la formazione delle goccioline.

Trasporto

Tosse umana: effetto della velocità del vento sul trasporto delle goccioline respiratorie.

Diversi metodi di formazione creano goccioline di diverse dimensioni e velocità iniziale, che influenzano il loro trasporto e destino nell'aria. Come descritto dalla curva di Wells , le goccioline più grandi cadono sufficientemente velocemente da depositarsi di solito a terra o su un'altra superficie prima di asciugarsi, e le goccioline più piccole di 100 μm si seccano rapidamente, prima di depositarsi su una superficie. Una volta asciutti, diventano nuclei di goccioline solidi costituiti dalla materia non volatile inizialmente nella gocciolina. Le goccioline respiratorie possono anche interagire con altre particelle di origine non biologica nell'aria, che sono più numerose di esse. Quando le persone sono a stretto contatto, le goccioline di liquido prodotte da una persona possono essere inalate da un'altra persona; le goccioline più grandi di 10 μm tendono a rimanere intrappolate nel naso e nella gola mentre le goccioline più piccole penetrano nel sistema respiratorio inferiore .

Advanced Computational Fluid Dynamics (CFD) ha mostrato che a velocità del vento che variano da 4 a 15 km/h, le goccioline respiratorie possono viaggiare fino a 6 metri.

Ruolo nella trasmissione della malattia

Una forma comune di trasmissione della malattia è attraverso goccioline respiratorie, generate dalla tosse , dagli starnuti o dal parlare. La trasmissione di goccioline respiratorie è la via abituale per le infezioni respiratorie. La trasmissione può verificarsi quando le goccioline respiratorie raggiungono superfici mucose sensibili, come negli occhi, nel naso o nella bocca. Ciò può avvenire anche indirettamente tramite il contatto con superfici contaminate quando le mani poi toccano il viso. Le goccioline respiratorie sono grandi e non possono rimanere sospese nell'aria a lungo e di solito vengono disperse su brevi distanze.

I virus diffusi per trasmissione di goccioline includono il virus dell'influenza , il rinovirus , il virus respiratorio sinciziale , l' enterovirus e il norovirus ; morbillivirus del morbillo ; e coronavirus come SARS coronavirus (SARS-CoV-1) e SARS-CoV-2 che causa COVID-19 . Gli agenti di infezione batterica e fungina possono anche essere trasmessi da goccioline respiratorie. Al contrario, un numero limitato di malattie può essere diffuso attraverso la trasmissione per via aerea dopo che la gocciolina respiratoria si è asciugata. Tutti noi espiriamo continuamente queste goccioline, ma in aggiunta alcune procedure mediche chiamate procedure mediche che generano aerosol generano anche goccioline.

La temperatura e l' umidità ambientali influiscono sulla sopravvivenza dei bioaerosol perché quando la gocciolina evapora e diventa più piccola, fornisce una minore protezione per gli agenti infettivi che può contenere. In generale, i virus con un involucro lipidico sono più stabili nell'aria secca, mentre quelli senza un involucro sono più stabili nell'aria umida. I virus sono anche generalmente più stabili a basse temperature dell'aria.

Misure adottate per ridurre la trasmissione

In un ambiente sanitario, le precauzioni includono l'alloggio di un paziente in una stanza singola, la limitazione del suo trasporto all'esterno della stanza e l'utilizzo di dispositivi di protezione individuale adeguati . È stato notato che durante l' epidemia di SARS del 2002-2004 , l'uso di maschere chirurgiche e respiratori N95 tendeva a ridurre le infezioni degli operatori sanitari. Tuttavia, le maschere chirurgiche sono molto meno efficaci nel filtrare piccole goccioline/particelle rispetto a N95 e respiratori simili , quindi i respiratori offrono una maggiore protezione.

Inoltre, tassi di ventilazione più elevati possono essere utilizzati come controllo dei rischi per diluire e rimuovere le particelle respiratorie. Tuttavia, se l'aria non filtrata o non sufficientemente filtrata viene scaricata in un'altra posizione, può portare alla diffusione di un'infezione.

Storia

Poster di educazione sanitaria pubblica nel Regno Unito dell'era della seconda guerra mondiale .

Il batteriologo tedesco Carl Flügge nel 1899 fu il primo a dimostrare che i microrganismi presenti nelle goccioline espulse dal tratto respiratorio sono un mezzo di trasmissione di malattie. All'inizio del XX secolo, il termine gocciolina di Flügge veniva talvolta utilizzato per le particelle abbastanza grandi da non asciugarsi completamente, all'incirca quelle più grandi di 100 μm.

Il concetto di Flügge di goccioline come fonte primaria e vettore per la trasmissione respiratoria delle malattie prevalse negli anni '30 fino a quando William F. Wells distinse tra goccioline grandi e piccole. Ha sviluppato la curva di Wells , che descrive come la dimensione delle goccioline respiratorie influenzi il loro destino e quindi la loro capacità di trasmettere malattie.

Guarda anche

Riferimenti