Эффективность медицинских масок в цифрах. Что говорит наука.

О фактах и мнениях.

Дорогие друзья продолжаем публикацию ДОСТОВЕРНЫХ материалов, связанных с COVID19 и пандемией/истерией вокруг него. Еще раз напомним, что мы НЕ отрицаем существование ковида. Мы выкладываем научные данные, а также МНЕНИЯ и выводы экспертов. Во избежании дезинформации, лжи, кликушества, истерии в ту или иную сторону я выделю 4 уровня информации:

1. Достоверные научные данные (могут обсуждаться и оспариваться).
2. Мнения и выводы экспертов на основе этих данных (могут быть верными или ошибочными, могут различаться у разных экспертов).
3. Наше собственное мнение на основе информации (может отличаться от выводов, приводимых в источниках, так как источники разные).
4. Ваше мнение. Вы формируете сами.

 

Данная заметка исследует узкую тему — защитную способность масок (как защитного средства) конкретно от вирусов и бактерий. Не отвлекаясь на вопросы «самоизоляции», «достоверность тестов» и тд. С другой стороны, тема выходит за рамки конкретно ковида и рассматривает ЗАЩИТУ от вирусов и бактерий в принципе, что мы считаем достаточно важным. Ковиды приходят и уходят, угрозы остаются.

Оказалось, что не то что обыватели — сами врачи и прочие «иксперды», как правило, плавают в конкретных вопросах, оперируя в большой степени шаблонами и достаточно расплывчатыми псевдо-научными понятиями. «Вирусы передаются аэрозолями». Хорошо — какими и как? Какого размера? На какое расстояние? Какова судьба после попадания на поверхность, на тело человека, в носоглотку?
«Маски защищают». От каких размеров, каких концентраций? Во сколько раз уменьшают? Каков фит-фактор, то есть пропускание через неплотное прилегание?

«Барьер для инфицированной биологической жидкости», «слюнные выделения при разговоре» – звучит понятно, можно представить — но каковы размеры? Какой их вклад относительно, скажем, дыхания? На какое расстояние?

Маска однозначно фильтрует крупнодисперсные аэрозоли — попросту говоря частицы — размеров от 10мкм. Никаких других конкретных цифр, никаких ссылок на отечественные исследования не приводится. Странно, а казалось бы — разве медицина не наука? Разве все эти механизмы не изучаются десятилетиями?
Нет.

АЭРОЗОЛЬНАЯ БАЛЛИСТИКА, ГРАЖДАНСКАЯ И НЕ ОЧЕНЬ

Более-менее понятно и привычно с одной в целом верной формулировкой. «Маски защищают окружающих, когда человек чихает или кашляет». В ней тоже нет конкретики, но очевидна разница, когда человек чихает или кашляет в маске или без. Действительно — маска в таком случае выступает недорогим и потому вполне эффективным барьером. Без нее слюни-сопли разлетаются далеко, сильной струей в заметном количестве. Что называется, мощным артиллерийским залпом всех имеющихся калибров.

Теперь пару слов, почему нет конкретных русскоязычных данных. Во-первых, врачи НЕ являются специалистами по аэрозолям. Во-вторых, те самые аэрозоли по факту померить можно — например, имеющуюся концентрацию строительной пыли. Но достаточно сложно проводить эксперименты по аэрозолям с заданными размерами, и по степени фильтрации (ослабления) масками и респираторами именно фракций разных размеров. В России нет ни названия для науки об аэрозолях, ни научных лабораторий для полноценных экспериментов в этой области. Требуется многометровая камера замкнутого цикла, генератор аэрозолей заданных размеров и заданной концентрации, счетчики аэрозолей (примерно описано в разбираемой ниже статье). Оборудование такого уровня, согласно некоторым данным, в России существует в гражданском варианте в количестве одного. Лабораторий и ученых, связанных с аэрозолями, в отечественной гражданской науке немного больше.

Есть также мнение, которое я не формулирую в качестве официального утверждения. Аэрозоли определенных размеров, по своим свойствам проникать в легкие (а не оставаться в носоглотке), относятся к сфере компетенции ВОЙСК РХБЗ — радиационной, химической и биологической защиты. Со всеми вытекающими — то есть, с закрытостью информации.

Если я не прав, если вы обладаете ссылками на отечественные исследовательские материалы — буду рад их получить.

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ФИЛЬТРАЦИИ. КРАТКИЙ РАЗБОР НАУЧНОЙ СТАТЬИ.

Теперь, объяснив текущую ситуацию отсутствия отечественных конкретных данных и цифр, перехожу к западной научной статье — в данном случае магистерской диссертации от 2010 года.

В предисловии сразу отмечается, что медицинские работники могут испытывать ложное чувство защищенности, нося медицинские маски, в ситуации эпидемии гриппа H1N1 (помните такую?). Изучается фильтрационная способность маски относительно частиц 0.5, 1 и 2 мкм (и в данной статье ниже, и в других статьях указывается, что частицы именно этих размеров, точнее от 0.2 мкм, считаются переносчиками бактерий и вирусов).

В первом случае маски просто надевали на голову манекену, во втором края маски заклеивали силиконовым герметиком так, чтобы аэрозоли могли проходить не через щели, а исключительно через ткань. «Two tests were performed. In the first, masks were affixed to a dummy head and the edges of the mask were not sealed. In the second, the edges of the masks were sealed to the head using silicone sealant, so all penetration was through the filtering material of the mask».

Отмечается, что медицинские маски изначально были разработаны для защиты слизистой от брызг крови или жидкостей тела. Медицинские работники использовали и продолжают использовать маски для персональной защиты от инфекций, передающихся воздушным путем.
В госпитале Торонто медицинские работники получили острый респираторный синдром SARS. Выяснилось, что, хотя некоторые медицинские маски похожи на респираторы, они не защищают. В то время как респираторы (по стандартам) должны защищать от не менее чем 95% процентов аэрозолей диаметром более 0.3 микрометра.

Отмечается пять механизмов осаждения частиц на фильтрах и в легких: перехват, инерционное воздействие, диффузия, гравитационное осаждение и электростатическое притяжение. Они действуют по-разному на частицы разных размеров. Тяжелее всего отлавливаются частицы 0.3 мкм, в то время как и большие, и меньшие размеры фильтруются в большей степени.

Далее пара цитат с переводом: «Infectious diseases vary in size with viruses at 0.02 to 0.3 um diameters, bacteria with 0.5 to 5.0 um diameters and droplets with 1 to 100 um in diameter (Grinshpun, 2009). The physical size of a SARS causing coronavirus was about 0.08 – 0.12 um (Lee, 2007).» То есть, вирусы распространяются в частицах от 20 нм=0.02 мкм до 0.3 мкм, бактерии от 0.5 до 5 мкм, а капли от 1 до 100 мкм. Коронавирус SARS сам по себе имеет размеры порядка 100 нм=0.1 мкм — хотя по его брату Ковид19 приводятся цифры порядка 10 нм.

Как видите — конкретные цифры, которые встречаются и в других забугорных исследованиях. Разница в размерах вируса не так важна — он не перемещается сам по себе, а как правило в составе частиц, т. е. аэрозолей. При этом нам не принципиально, считать ли опасные частицы от 0.1 или 0.2 мкм, так как сложнее всего улавливаются частицы размером порядка 0.3 мкм.

Подведу предварительный итог. РАЗМЕРЫ ЧАСТИЦ с бактериями и вирусами:
Размер собственно вируса: 0.01 — 0.1 мкм
Нижняя граница частиц с вирусами: 0.1 — 0.2 мкм.
Наиболее тяжелы для улавливания: 0.3 мкм
Верхняя граница между 1, 2 и 5 мкм.
Отдельно капли: от 1 до 100 мкм.

Далее в статье отмечается, что маски обеспечивают барьерную защиту для больших капель, в которых могут содержаться вирусы, а более мелкие частицы фильтруются гораздо менее эффективно.

При этом для заражения требуется близкое расстояние порядка 3 футов = 1 метр. В принципе добавлю, что концентрация частиц вдали от источника падает примерно по экспоненциальному закону. Крупные частицы мгновенно оседают, более мелкие остаются в воздухе, но также с резким рассеиванием и падением концентрации.

В связи с этим, так по-идиотски звучащая мера под названием «социальная дистанция» приобретает явный, научно обоснованный смысл.

Далее в статье идет описание методики, включая изображение той самой аэрозольной камеры. Рекомендую пролистать изображения и дойти до графиков с результатами.

СТАТЬЯ, РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Далее, дается результат фильтрационной эффективности разных медицинских масок, по размерам частиц (0.5, 1 и 2 мкм), в %. Отдельно для неприлегающих масок, отдельно для проклеенных герметиком.

«Surgical masks are more appropriate for droplets of larger size such as droplets resulting from sneezing and coughing. Respirators require a >95% filtration efficiency and the surgical mask maximum average efficiencies while sealed were 47% for 0.5um, 76% for 1.0 um and 78% for 2.0 um».

Медицинские маски больше предназначены для (фильтрации) капелек при чихании и кашле. Респираторы требуют не менее 95% эффективности (получается уменьшение не менее чем в 20 раз).
Максимальная эффективность масок при экспериментах достаточно хорошая — уменьшение в два раза для частиц 0.5 мкм, и в 5 раз для 1-2 мкм.

Но это максимальные значения. Средние значения немного скромнее — от 3% до 43% для частиц 0.5 мкм и от 58 до 75% для 1 мкм.

«The analysis revealed that the filtration efficiency for 0.5 um particles ranged from 3% to 43% for the unsealed masks and 42% to 51% for the sealed. For 1.0 um particles, the efficiency was 58% to 75% for unsealed and 71% to 84% for sealed masks. For 2.0 um, the efficiency was 58% to 79% for unsealed masks and 69% to 85% for the sealed masks.»

Надо сказать, что в заданном диапазоне это в целом неплохие результаты — ослабление от полутора до четырех раз (для unsealed масок, которые вы со всех сторон не проклеиваете к лицу силиконовым герметиком). С другой стороны, результаты совершенно недостаточные для надежной защиты. К этому добавим, что частицы размером 0.3 — 0.5 мкм проникают сквозь маску гораздо активнее, и с учетом таких размеров интегральное ослабление концентрации составляет в среднем 1.7 раз (я сделаю отдельный разбор соответствующей статьи, а пока что картинка 2).

Также, частицы 0.3 мкм — 1 мкм приникают непосредственно в легкие, в то время как частицы 5 мкм, 10 мкм и крупнее (droplets, то есть как раз капли), успешно задерживаются в носоглотке и «деактивируются» там.

ДА, ТО ЕСТЬ, НЕТ (НО ЭТО НЕ ТОЧНО)

Эффективна маска или нет? Насколько эти цифры значительны или малозначимы? Честно — я НЕ вирусолог и потому не могу сказать, насколько падение патогенов в полтора, два или три раза приемлемо. Достаточно ли для иммунной системы человека такое ослабление, или это иллюзия защиты, и требуется уменьшение в 10, а то и 100 раз.

Вы бы стали пользоваться дырявым зонтиком, пропускающим 50% дождя? С другой стороны, при дожде вы бы встали под дерево, так как оно частично защищает от каперь.
Вас бы устроил, кхм, презерватив, который защищает на 20%, на 50%, на 80%?

Например, для респираторов западные стандарты требуют фильтрации от 95% частиц размером от 0.3 мкм (и в некоторых случаях это требование может быть недостаточным, необходимо от 99%).
Так что маска НЕ защищает, создавая лишь ложную иллюзию защиты.

Тем более ношение маски на улице, дома или в машине — полная глупость.

С другой стороны, если человек чихает и кашляет (независимо от причины) — маска желательна, так как достаточно эффективна в этом случае. И в многолюдном общественном месте она даже необходима.

Для остальных людей она не особо нужна, но все-таки является элементарно доступным средством, снижает, пусть не намного (но достоверно), концентрацию самых различных патогенов. Поэтому мера носить ее в многолюдных общественных местах вроде метро или магазина в определенной степени разумна.

Я обещал по-научному и по-честному. А ваше мнение вы формируете сами.

Картинка 1: Средняя эффективность в % фильтрационной способности медицинских масок, в зависимости от размера фильтруемых частиц (мкм). Маски не прилегающие и полностью прилегающие.
Источник: из научной работы по ссылке ниже

Картинка 2: Защитный фактор (protection factor, PF) медицинских масок, средний для трех типов масок (исследовано по 30 масок каждого типа), в зависимости от размера частиц. PF показывает не %, а во сколько раз уменьшено. Шкала логарифмическая. Полосы в центре серых прямоугольников показывают среднее (50%) значение.
То есть из 90 масок в среднем для частиц определенного размера уменьшение оказалось в 1.7 и так далее раза.

 Дмитрий Полевщиков

Источник: www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5058571/figure/f..

Ссылка на основную статью: scholarcommons.usf.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=27..

.
.

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Google Buzz
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники