Luftbåren smitte av virale luftveisinfeksjoner fra et aerosolfysisk perspektiv

Luftbåren smitte foregår gjennom at infeksiøst materiale følger med dråper av ulik størrelse ut fra verten gjennom respiratoriske aktiviteter som pust, tale, sang, host eller nys. For de vanlige aktivitetene  som pusting, snakking og synging forlater disse dråpene verten med relativt lav hastighet men over lengre tid. For hosting og nysing derimot blir dråpene slynget ut med stor hastighet, men med kort varighet. I de to siste tilfellene er dråpene omgitt av en kraftig turbulent jet som har evne til å transportere de mindre dråpene et godt stykke bort fra verten. Store dråper vil deponere på bakken, mens de mindre dråpene vil kunne transporteres videre med luftstrømmer.

Denne rapporten har vurdert mekanismene bak luftbåren smitte av virale luftveisinfeksjoner fra et aerosolfysisk ståsted. Fysiske prosesser og begreper som er sentrale for aerosolspredning, hovedsaklig knyttet til Stokes-tall, fallhastigheter og fordamping, er diskutert for å nyansere bildet av aerosolspredning som fenomen. Rapporten belyser effekter av ulike aerosolstørrelser og atmosfæriske forhold som luftfuktighet og lufttemperatur, spesielt med tanke på aerosolenes sveve- og fordampingstid. Dette gjør vi ved en gjennomgang av relevant litteratur kombinert med modellering av aerosolfysikken.

Litteraturgjennomgangen avslører flere kunnskapshull som trenger å fylles for at vi skal få en forbedret forståelse av hvordan luftbåren smittespredning foregår. Det er tre hovedområder som utpeker seg. Det første området er virusspesifikk empiri. Dette inkluderer tema som hvor mye infeksiøst materiale som er tilgjengelig per volum dråpe, hvor lang overlevelsestid det har i uttørket tilstand i luft og på overflater, og hvor stor dose som trengs for å bli smittet. Det andre området er empiri om respiratoriske dråper. Her er det nødvendig å karakterisere størrelsesfordelingen av dråper ved ulike respiratoriske aktiviteter samt også å kunne fastslå innholdet av oppløste forbindelser og faste partikler. Sistnevnte er viktig med tanke på fordamping. Det tredje området som har kunnskapshull, er modellering av dråpebevegelse. I litteraturen har først og fremst forenklede modeller blitt brukt for å beskrive dråpetransport, men bruken av høyoppløste fluiddynamiske beregninger vil gi mer pålitelige resultater. Kombinert med gode empiriske data vil høyoppløste fluiddynamiske beregninger gi et godt datagrunnlag for vurdering av ulike beredskapstiltak.

Rapporten viser at små respiratoriske dråper, typisk mindre enn 50 µm, kan sveve lenge som dråpekjerner og transporteres langt. Dersom viruset har lav infeksiøs dose og lang nok overlevelsestid, vil disse dråpene kunne være en effektiv smittevei over lengre avstander. Dette er ofte referert til som luftsmitte. De store dråpene, fra 150 µm og oppover, har potensiale for å inneholde mye mer virus, men vil sjelden spres lenger enn 2 m ved pusting, prating, synging og hosting. Ved kraftige nys kan de imidlertid spres lenger enn dette. Disse dråpene representerer den såkalte dråpesmitten. Hvorvidt mellomstore dråper, altså dråper med størrelser mellom 50 µm og 150 µm, utgjør luftbåren smitte eller dråpesmitte, er sterkt avhengig av lufttemperatur og luftfuktighet.