鄭思源 袁 超 孫翔宇 陳云濤 陳霄遲 鄭樹(shù)國(guó)

SARS-CoV-2病毒感染引起的新型冠狀病毒肺炎疫情（COVID-19）自發(fā)生以來(lái)對(duì)全球的經(jīng)濟(jì)和醫(yī)療造成了巨大負(fù)擔(dān)。2020年3月20日，COVID-19被世界衛(wèi)生組織認(rèn)證為全球大流行[1]。COVID-19是一種呼吸道傳染病，目前被認(rèn)為經(jīng)呼吸道飛沫和密切接觸傳播是其主要的傳播途徑，接觸病毒污染的物品也可造成感染。此外，在相對(duì)封閉的環(huán)境中可經(jīng)氣溶膠傳播[2]。在口腔診療過(guò)程中，醫(yī)務(wù)人員會(huì)直接接觸到患者的唾液、血液，并且在口腔治療操作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生的大量混合著唾液、血液或呼吸道分泌物的噴濺物，可經(jīng)呼吸道吸入或污染診室設(shè)備表面從而導(dǎo)致病原體的傳播[3，4]。因此，口腔相關(guān)從業(yè)者被認(rèn)為是SARS-CoV-2暴露的高風(fēng)險(xiǎn)人群[5]。既往的學(xué)者已在噴濺物擴(kuò)散范圍方面[6，7]有一定的研究，但并未區(qū)分來(lái)自于醫(yī)院環(huán)境和來(lái)自患者口腔的病原體微生物。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)使用熒光素鈉溶液模擬唾液的方法進(jìn)一步明確噴濺物的特性以及病原體的來(lái)源，以期為臨床工作中口腔治療防控措施的制訂提供依據(jù)。

材料和方法

1.場(chǎng)地與設(shè)備

選取北京大學(xué)口腔醫(yī)院一間獨(dú)立口腔治療診室作為實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地，平均室溫25℃。為了確保無(wú)外部風(fēng)力影響，診室的窗戶(hù)以及空調(diào)系統(tǒng)保持關(guān)閉。實(shí)驗(yàn)在人體仿頭模型上進(jìn)行，調(diào)整仿頭模型的角度使下頜平面與地面呈30°夾角以模擬口腔治療時(shí)的角度。在牙列模型上使用了一張打了28個(gè)孔的橡皮障覆蓋全牙列以模擬人正常口腔容量（100 mL）。

實(shí)驗(yàn)使用可更換設(shè)備水路的移動(dòng)式治療儀（TC-169便攜式渦輪儀，上海通達(dá)）進(jìn)行，配備高速渦輪手機(jī)（T3 SIROBoost,Sirona Dental Systems GmbH），并使用弱負(fù)壓吸引器（功率28.17 mL/秒，以下簡(jiǎn)稱(chēng)弱吸）以及強(qiáng)負(fù)壓吸引器（功率78.74 mL/秒，以下簡(jiǎn)稱(chēng)強(qiáng)吸）進(jìn)行干預(yù)。以上下頜牙列中點(diǎn)連線(xiàn)的中點(diǎn)為中心，以仿頭模型的12點(diǎn)位為1號(hào)方向，順時(shí)針?lè)较蛎扛?5°設(shè)置一個(gè)方向，共7個(gè)方向，每個(gè)方向上每隔30 cm設(shè)置一個(gè)濾紙片放置點(diǎn)，共36個(gè)濾紙片放置點(diǎn)（圖1），并使用47 mm直徑圓形濾紙片（1級(jí)定性濾紙，Whatman）采集噴濺物。

圖1 濾紙片擺放位置及操作者座位

2.實(shí)驗(yàn)分組

本實(shí)驗(yàn)分組依設(shè)備水源不同設(shè)唾液模擬組和水路組兩組。在進(jìn)行唾液模擬組實(shí)驗(yàn)時(shí)，使用定速點(diǎn)滴裝置以2 mL/min的速度通過(guò)管路將1 g/L的熒光素鈉（C20H10Na2O5，Solarbio）飽和溶液作為噴濺物觀(guān)察指示劑傳導(dǎo)至牙列模型中，模擬口腔治療過(guò)程中口內(nèi)刺激性唾液的生成（圖2），并且將蒸餾水放入移動(dòng)治療儀自供的清潔水瓶中作為冷卻水，水流量50 mL/min。在進(jìn)行水路組實(shí)驗(yàn)時(shí)，不設(shè)置口內(nèi)模擬唾液管道，將熒光素鈉溶液加入移動(dòng)治療儀自供的清潔水瓶中作為高速渦輪手機(jī)的冷卻水，水流量50 mL/min。

圖2 唾液模擬組口內(nèi)導(dǎo)管位置

3.實(shí)驗(yàn)流程

（1）唾液模擬組和水路組在不同高度的差異：濾紙片放置點(diǎn)設(shè)置2個(gè)高度平面，分別為距地面70 cm高度和100 cm高度。70 cm高度為仿頭模型牙列口腔中心點(diǎn)的高度，模擬臨床工作中患者在牙椅上口腔的高度，100 cm為身高170 cm醫(yī)師在坐位時(shí)頸部的高度，模擬醫(yī)師呼吸區(qū)高度。每次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，僅在一個(gè)高度平面收集濾紙片。實(shí)驗(yàn)者坐于仿頭模型的10點(diǎn)位進(jìn)行操作（圖1），分別將鉆針?lè)旁谟蚁碌谝缓隳パ溃?6）咬合面、右下第一前磨牙（44）咬合面以及右下恒中切牙（41）的唇面停留5秒，之后使鉆針在牙齒軸面上勻速運(yùn)動(dòng)以模擬備牙過(guò)程，整個(gè)過(guò)程共計(jì)20秒。在進(jìn)行唾液模擬組實(shí)驗(yàn)時(shí)，提前打開(kāi)點(diǎn)滴裝置5秒后，啟動(dòng)設(shè)備開(kāi)關(guān)使高速渦輪手機(jī)運(yùn)行20秒后同時(shí)關(guān)閉點(diǎn)滴裝置和手機(jī)。在進(jìn)行水路組實(shí)驗(yàn)時(shí)，將鉆針?lè)旁谙鄳?yīng)位置后以同樣的方式模擬備牙過(guò)程，啟動(dòng)設(shè)備開(kāi)關(guān)使手機(jī)運(yùn)行20秒鐘后關(guān)閉。手機(jī)運(yùn)行過(guò)程中不使用干預(yù)措施。待噴濺物沉降30分鐘后，收集所有濾紙片并對(duì)診室進(jìn)行通風(fēng)處理。每個(gè)不同條件下的實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。此部分共計(jì)進(jìn)行36次實(shí)驗(yàn)。

（2）水路組在離地70 cm高度的分布情況及干預(yù)措施效果：實(shí)驗(yàn)在距地面70 cm高度平面進(jìn)行，對(duì)水路組各個(gè)牙位產(chǎn)生的噴濺物在離地70 cm高度的分布情況和干預(yù)措施效果進(jìn)行研究。分別在無(wú)干預(yù)措施、弱吸干預(yù)及強(qiáng)吸干預(yù)的情況下在三個(gè)牙位模擬備牙過(guò)程，在開(kāi)啟開(kāi)關(guān)的同時(shí)開(kāi)啟吸引器，并在運(yùn)行20秒后同時(shí)關(guān)閉。每個(gè)不同條件下的實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。此部分共計(jì)進(jìn)行27次實(shí)驗(yàn)。

4.統(tǒng)計(jì)分析

我們?cè)诿繌垶V紙片上均勻選取10個(gè)位點(diǎn)在熒光顯微鏡（OLYMPUS IX53倒置顯微鏡，OLYMPUS）下使用FITC檔位（激發(fā)光源波長(zhǎng)為488 nm）進(jìn)行觀(guān)察，并且用Olympus CellSens Standar軟件進(jìn)行背景黑平衡處理后進(jìn)行圖像拍攝，每張圖像對(duì)應(yīng)實(shí)際面積16.61 mm2。根據(jù)顯微鏡放大的固定倍率及圖像比例尺，我們將噴濺物顆粒的大小分為≤50 μm，＞50 μm且≤100 μm，＞100 μm且≤200 μm，＞200 μm四類(lèi)。統(tǒng)計(jì)了每張圖像上不同粒徑顆粒的數(shù)量并進(jìn)行匯總。使用IBM SPSS Statistics 21統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件，采用多因素方差分析對(duì)各條件下熒光素點(diǎn)的數(shù)量進(jìn)行分析，檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)α＝0.05。

結(jié) 果

1.無(wú)干預(yù)措施時(shí)熒光素點(diǎn)數(shù)量分布情況

圖3展示了在無(wú)干預(yù)措施的情況下水路組和唾液模擬組在不同高度平面熒光素點(diǎn)的數(shù)量情況。水路組熒光素點(diǎn)數(shù)量顯著高于唾液模擬組（P＜0.01）。在水路組中，相較于70 cm高度平面，在100 cm高度平面上熒光素點(diǎn)的分布減少，而在唾液模擬組100 cm高度平面上未檢測(cè)到熒光素點(diǎn)的存在。

圖3 無(wú)干預(yù)措施的情況下熒光素點(diǎn)分布均值

AM為各條件下熒光素點(diǎn)數(shù)量的均值。圖3展示了各個(gè)條件下的均值+標(biāo)準(zhǔn)差,使用多因素方差分析，最終統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果顯示不同牙位（P＝0.019）、不同實(shí)驗(yàn)組（P＝0.000）、不同高度（P＝0.001）之間均存在顯著差異。

2.熒光素點(diǎn)粒徑分布情況

由于顯微鏡固定的放大倍數(shù)以及拍攝軟件提供的500 μm比例尺，我們通過(guò)相應(yīng)比例分別確定50 μm，100 μm，200 μm比例尺，并與熒光素點(diǎn)大小進(jìn)行比對(duì)，可以區(qū)分其粒徑大?。▓D4）。

圖4 粒徑劃分標(biāo)準(zhǔn)及比例尺

熒光素點(diǎn)粒徑的分布情況如圖5所示。在唾液模擬組中，顯微鏡下所檢測(cè)到的所有熒光素點(diǎn)粒徑均大于100 μm；而在水路組中的不同牙位，盡管熒光素點(diǎn)粒徑以大顆粒為主，但均有超過(guò)1/3的熒光素點(diǎn)粒徑小于等于100 μm。

圖5 70 cm高度水平無(wú)干預(yù)措施情況下熒光素點(diǎn)粒徑分布情況

不同干預(yù)措施對(duì)水路組70 cm高度水平各牙位的效果情況如圖6所示。在使用強(qiáng)吸干預(yù)時(shí)，噴濺物基本得到控制，少量逃逸的顆粒物粒徑均大于200 μm。在使用弱吸干預(yù)時(shí)，在不同牙位熒光素點(diǎn)數(shù)量均有減少，且粒徑小于等于100 μm的熒光素點(diǎn)占比呈下降趨勢(shì)，在46、44、41位置分別下降了47.15%、11.75%、15.38%。

圖6 干預(yù)措施作用下熒光素點(diǎn)分布

AM為各條件下熒光素點(diǎn)數(shù)量的均值。

3.70 cm高度水平水路組熒光素點(diǎn)不同位點(diǎn)的分布情況

在水路組70 cm高度水平，我們將各條件下的熒光素點(diǎn)平均數(shù)量取自然對(duì)數(shù)，其在各個(gè)方向的分布情況如圖7所示。熒光素點(diǎn)主要分布在仿頭模型的3-9點(diǎn)位，具體根據(jù)牙位不同有一定差異。大多數(shù)熒光素點(diǎn)的范圍局限在60 cm以?xún)?nèi)，少部分能夠到達(dá)60 cm以上且90 cm以?xún)?nèi)。相較于前磨牙區(qū)和磨牙區(qū)，在前牙區(qū)操作時(shí)產(chǎn)生的噴濺物擴(kuò)散范圍更廣，且數(shù)量更多。通過(guò)使用干預(yù)措施后的分布情況可以看出，在前磨牙區(qū)和前牙區(qū)，弱吸能夠一定程度上降低噴濺物的數(shù)量并減小其擴(kuò)散范圍，但在前牙區(qū)域噴濺物數(shù)量沒(méi)有明顯降低；強(qiáng)吸在不同牙位普遍能夠降低噴濺物的數(shù)量并減小其擴(kuò)散范圍。

圖7 水路組70 cm高度水平在不同措施干預(yù)下各方向分布情況

我們將每個(gè)位點(diǎn)熒光素點(diǎn)平均數(shù)量取自然對(duì)數(shù)，以不同顏色顯示。若熒光素點(diǎn)數(shù)量為0則不顯示。圖中最遠(yuǎn)距離為60 cm。

討 論

口腔治療噴濺物中的病原體微生物來(lái)源主要分兩類(lèi)，一類(lèi)是醫(yī)院環(huán)境，包括管路，冷卻水，以及診室物體表面等，另一類(lèi)是人體，包括患者的唾液、血液、呼吸道分泌物等[8]。既往針對(duì)口腔治療噴濺物病原微生物的研究方法主要是微生物檢測(cè)法，通過(guò)空氣采樣器、培養(yǎng)皿等主動(dòng)或被動(dòng)方式采集不同空間位置空氣中的微生物后進(jìn)行培養(yǎng)，通過(guò)證明口腔治療操作期間患者口腔周?chē)諝庵形⑸锖枯^未操作時(shí)增加，間接證明噴濺治療導(dǎo)致了污染的擴(kuò)散[9，10]。但這些研究未對(duì)噴濺物中病原體微生物的來(lái)源進(jìn)行分析，同時(shí)受培養(yǎng)方法的限制培養(yǎng)出的微生物種類(lèi)有限[11]，一些真菌、病毒和細(xì)菌無(wú)法被培養(yǎng)，最終可能會(huì)導(dǎo)致結(jié)果的偏差。Meethil的一項(xiàng)研究[12]對(duì)唾液、冷卻水以及治療過(guò)程中產(chǎn)生的噴濺物中的微生物進(jìn)行了16S rRNA基因測(cè)序和分析，結(jié)果顯示在28名受試者中，只有8名在其治療后沉降的噴濺物中檢測(cè)到唾液來(lái)源的微生物。本研究為明確唾液和冷卻水對(duì)噴濺物構(gòu)成的影響，分別將熒光素溶液加入水路和模擬唾液，在模擬噴濺治療后沉降30分鐘[7,13]并進(jìn)行通風(fēng)處理[14]以確保沉降物基本完全沉降且空氣中無(wú)殘余。在收集到的濾紙片中，兩組最終檢測(cè)到的熒光素點(diǎn)數(shù)量存在較大差異，水路組的熒光素點(diǎn)數(shù)量明顯多于唾液模擬組（P＜0.01）。這意味著噴濺治療釋放的所有顆粒物中大部分僅包含冷卻水成分，僅有小部分曾接觸了模擬唾液。

一項(xiàng)流體力學(xué)研究[15]顯示直徑＞100 μm的液滴在不到1 s的時(shí)間內(nèi)沉降到地面，無(wú)明顯蒸發(fā)；當(dāng)液滴直徑＜100 μm時(shí)，通常會(huì)在沉降前蒸發(fā)形成液滴核。液滴核能夠在空氣中長(zhǎng)時(shí)間懸浮，并隨著環(huán)境氣流運(yùn)動(dòng)，可能達(dá)到污染通風(fēng)系統(tǒng)的高度（4～6米）。由于不同粒徑的顆粒物導(dǎo)致感染擴(kuò)散的風(fēng)險(xiǎn)不同[16]，因而掌握口腔噴濺治療顆粒物的粒徑分布特點(diǎn)和傳播特性對(duì)于抑制呼吸道傳染病的傳播及進(jìn)行醫(yī)患防護(hù)都至關(guān)重要。熒光素示蹤實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)唾液模擬組中檢測(cè)到的熒光素點(diǎn)粒徑普遍大于100 μm，這意味著小粒徑噴濺物與口內(nèi)模擬唾液界面接觸后，難以再以小粒徑顆粒物的形式攜帶口內(nèi)的熒光素指示劑擴(kuò)散到口外。混合了模擬唾液的噴濺物質(zhì)量大且速度較低，根據(jù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，這些大液滴會(huì)快速降落到地面，在空氣中停留時(shí)間短，最終擴(kuò)散的范圍局限。

在不同干預(yù)條件的對(duì)比中可以發(fā)現(xiàn)強(qiáng)吸的作用顯著，基本能夠完全控制噴濺物，少量逃逸干預(yù)的顆粒物粒徑均大于200 μm，在空氣中停留時(shí)間短。既往的一些研究也證實(shí)了強(qiáng)吸的作用[13，17]，將強(qiáng)吸列為口腔治療過(guò)程中的推薦防護(hù)措施[18]。而弱吸盡管無(wú)法完全控制噴濺物，但使用弱吸后小顆粒物占比有所下降，這提示我們當(dāng)噴濺物數(shù)量較大而吸引器吸力有限時(shí)，小顆粒物可能更容易被吸引器吸入而大顆粒物更容易逃逸到外界環(huán)境中。對(duì)于呼吸道疾病來(lái)說(shuō)，小顆粒物較大顆粒物攜帶的病原體相對(duì)載量更大[19]，且小顆粒物能深入呼吸道，致病力相對(duì)更強(qiáng)[20]。在沒(méi)有使用強(qiáng)吸的條件時(shí)，使用弱吸也在一定程度上能夠減少?lài)姙R物擴(kuò)散的風(fēng)險(xiǎn)。70 cm高度水平水路組分布情況的結(jié)果也同樣支持這個(gè)觀(guān)點(diǎn)。當(dāng)牙位逐漸向前牙靠近時(shí)，由于口腔軟硬組織等的遮擋作用減小，噴濺物越發(fā)分散，且數(shù)量增加。在加入弱吸進(jìn)行干預(yù)后，雖然能起到一定的效果，但在前牙區(qū)域由于噴濺范圍較廣而弱吸吸力較弱且開(kāi)口處口徑較小，控制效果稍差。而強(qiáng)吸在前牙區(qū)、前磨牙區(qū)、磨牙區(qū)普遍控制效果更好。因此我們推測(cè)在臨床工作中，使用強(qiáng)吸能夠較好地控制噴濺物；而在使用渦輪手機(jī)進(jìn)行后牙區(qū)的治療時(shí)，弱吸也能起到不錯(cuò)的控制效果。

新冠疫情的爆發(fā)對(duì)全球口腔醫(yī)療界及口腔醫(yī)生都帶來(lái)巨大影響。一項(xiàng)針對(duì)口腔醫(yī)生問(wèn)卷調(diào)查[21]顯示由于害怕口腔治療過(guò)程導(dǎo)致病原體傳播，口腔醫(yī)生承受的心理壓力顯著增加。實(shí)際上，一項(xiàng)隊(duì)列研究[22]顯示與普通人群相比，牙科診所的SARS-CoV-2傳播概率更低，流行病學(xué)研究[23]結(jié)果顯示COVID-19在牙醫(yī)和普通人群之間的流行率沒(méi)有顯著差異。在本實(shí)驗(yàn)的唾液模擬組中，100 cm高度并沒(méi)有檢測(cè)到熒光素點(diǎn)，這說(shuō)明高速渦輪手機(jī)釋放的冷卻水在接觸口內(nèi)模擬唾液后可能無(wú)法再傳播到較高的位置。本研究的結(jié)果提示，噴濺物中患者唾液來(lái)源的病原體含量可能十分有限。我們應(yīng)進(jìn)一步結(jié)合臨床試驗(yàn)，定量分析噴濺物中病原體的含量和來(lái)源占比。在疫情防控常態(tài)化期間，具備有效防護(hù)措施的情況下，不應(yīng)簡(jiǎn)單化地暫停口腔噴濺治療，從而提高醫(yī)療服務(wù)利用率。

在口腔診療過(guò)程中除了高速渦輪手機(jī)，超聲潔治器、三用槍等設(shè)備在使用過(guò)程中也能夠產(chǎn)生噴濺物[24]，且不同的牙科設(shè)備產(chǎn)生的噴濺物性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)大相徑庭[25]。本實(shí)驗(yàn)使用了高速渦輪手機(jī)，在未來(lái)的實(shí)驗(yàn)中可能會(huì)進(jìn)一步完善其他設(shè)備的相關(guān)實(shí)驗(yàn)。另外，本實(shí)驗(yàn)采用被動(dòng)采集的方法，雖然避免了氣流對(duì)噴濺物的影響，但部分氣溶膠可能在空氣中懸浮，無(wú)法完全采集到而導(dǎo)致遺漏。數(shù)值模擬是研究流體運(yùn)動(dòng)的一個(gè)常用方法。Chen[26]的研究中通過(guò)使用計(jì)算流體力學(xué)建模模擬了診室內(nèi)的氣溶膠流動(dòng)以及空氣凈化器的影響。在明確了噴濺物的速度、粒徑分布等特性之后，未來(lái)可以采用數(shù)值模擬的方式進(jìn)一步研究口腔治療噴濺物的時(shí)空動(dòng)態(tài)分布。