ΑΠΟΨΗ

Αν. Στάμου: Πώς συμπεριφέρονται τα σταγονίδια COVID-19

Αν. Στάμου: Πώς συμπεριφέρονται τα σταγονίδια COVID-19

Η μετάδοση της COVID-19 πραγματοποιείται μέσω σταγονιδίων (με μέγεθος μεγαλύτερο από 5 μm) ή αεροζόλ (με μέγεθος μικρότερο από 5 μm) που περιέχουν ιούς COVID-19, τα οποία σχηματίζονται στην αναπνευστική οδό ενός μολυσμένου ατόμου και εκπέμπονται από το στόμα ή/και τη μύτη του όταν αναπνέει, μιλάει, βήχει ή φτερνίζεται. Τρεις είναι οι τρόποι μετάδοσης: 1) Με τα μεγάλα σταγονίδια που εκπέμπονται με επαρκή αρχική ορμή από το μολυσμένο άτομο και προσπίπτουν στο πρόσωπό μας επηρεάζοντας άμεσα το στόμα, τη μύτη ή τον επιπεφυκότα του ματιού μας. 2) Με τη φυσική επαφή μας με τις μολυσμένες επιφάνειες πάνω στις οποίες καθίζησαν τα βαριά σταγονίδια που εκπέμφθηκαν από το μολυσμένο άτομο, τα οποία μεταφέρουμε με το χέρι μας στον αναπνευστικό βλεννογόνο μας. 3) Με τον αέρα που περιέχει αεροζόλ που σχηματίστηκαν από τα εκπεμπόμενα μικρά σταγονίδια, τα οποία εξατμίστηκαν γρήγορα και παραμένουν στον αέρα για ώρες μεταφερόμενα από αυτόν σε μεγάλες αποστάσεις.

Με τα μοντέλα Υπολογιστικής Ρευστοδυναμικής ή μοντέλα CFD (Computational Fluid Dynamics) «αναπαριστούμε» στον υπολογιστή μαθηματικά –με εξισώσεις– την κίνηση του αέρα και την κίνηση/συμπεριφορά των σταγονιδίων της COVID-19 που εκπέμπει ένα μολυσμένο άτομο από τη στιγμή που εξέρχονται από το στόμα ή/και τη μύτη του μέχρι να καταλήξουν στο υγιές άτομο. Η κίνηση των σταγονιδίων και ιδίως η οριζόντια απόσταση μεταφοράς τους, η οποία έχει πολύ μεγάλη πρακτική σημασία, εξαρτώνται από τα χαρακτηριστικά τους, κυρίως το μέγεθός τους (που κυμαίνεται από 1 μέχρι 300 μm) και τις περιβαλλοντικές συνθήκες. Οταν αναπνέουμε ή βήχουμε εκπέμπουμε περίπου 1.000 σταγονίδια και η απόσταση μεταφοράς των μέσων σταγονιδίων κυμαίνεται από 1,5 μέχρι 2 m, δηλ. πρακτικά συμπίπτει με τη συνιστώμενη «κοινωνική απόσταση», ενώ όταν φτερνιζόμαστε εκπέμπουμε 10.000 ή περισσότερα σταγονίδια, τα οποία μπορεί να διανύσουν απόσταση που μπορεί να φτάσει τα 6 m.

Στη διεθνή βιβλιογραφία υπάρχει σημαντικός αριθμός επιστημονικών δημοσιεύσεων με μοντέλα CFD με τα οποία ερευνάται η μετάδοση της COVID-19. Στη συνέχεια, εστιάζουμε σε 4 από αυτές με πρακτική σημασία.

Σύμφωνα με την πρώτη εργασία, όταν βήχουμε τα περισσότερα σταγονίδια εκπέμπονται σε απόσταση 70 cm, εκτός από κάποια μεμονωμένα σταγονίδια που φτάνουν σε μεγαλύτερες αποστάσεις. Φορώντας μάσκα, η απόσταση μεταφοράς των σταγονιδίων μειώνεται στο μισό. Επίσης, η απόδοση της μάσκας μειώνεται με τον χρόνο και όταν δεν τη φοράμε σωστά. Η σημασία της χρήσης μάσκας είναι πολύ μεγάλη, ακόμα και σε περιπτώσεις που δεν τηρείται η συνιστώμενη «κοινωνική απόσταση». Οι υπολογισμοί της δεύτερης εργασίας έδειξαν ότι ακόμα και στη μη επιτρεπτή περίπτωση που 2 επιβάτες, ένας ασθενής και ένας υγιής, κάθονται δίπλα στην καμπίνα αεροσκάφους και συνομιλούν για 3 λεπτά, στο πρόσωπο του υγιούς επιβάτη φτάνουν 94 σωματίδια από αυτά που εκπέμπει ο ασθενής επιβάτης. Ομως, όταν ο ασθενής φοράει απλή χειρουργική μάσκα φτάνει μόνο ένα σωματίδιο, δηλαδή η χρήση μάσκας μόνο από τον ασθενή επιβάτη μειώνει κατά περίπου 99% τα σταγονίδια που φτάνουν στο πρόσωπο του υγιούς επιβάτη.

Υπάρχουν, όμως, περιπτώσεις που η συνιστώμενη «κοινωνική απόσταση» δεν είναι επαρκής. Αυτό συμβαίνει όταν υπάρχουν ρεύματα αέρα που δημιουργούνται από τον άνεμο σε εξωτερικούς χώρους ή από το σύστημα θέρμανσης – αερισμού – κλιματισμού σε εσωτερικούς χώρους. Η τρίτη εργασία έδειξε ότι όταν η ταχύτητα του ανέμου είναι μηδενική τα σταγονίδια του σάλιου ταξιδεύουν μέχρι περίπου 2 μ. και όταν αυξάνεται στα 4 km/h τα σταγονίδια φτάνουν τα 6 μ. κατά τη διεύθυνση του ανέμου και παράλληλα μειώνονται η συγκέντρωση και το μέγεθός τους. Αντίστοιχα, στην τέταρτη εργασία διαπιστώθηκε ότι όταν 2 άτομα τρέχουν το ένα κοντά στο άλλο η έκθεση σε σταγονίδια του ατόμου που ακολουθεί το προπορευόμενο άτομο στην ίδια ευθεία είναι μεγάλη, ακόμα και όταν τηρείται η «κοινωνική απόσταση», και αυξάνεται όσο μειώνεται η απόσταση μεταξύ των δύο ατόμων. Η έκθεση αυτή μειώνεται όταν τα άτομα τρέχουν το ένα δίπλα στο άλλο ή διαγώνια τηρώντας την «κοινωνική απόσταση».

Τα αποτελέσματα των μοντέλων CFD δεν αποτελούν ιατρικές οδηγίες, καθόσον αυτό αποτελεί αντικείμενο ειδικών επιστημόνων, αλλά μπορούν να συνεισφέρουν στη διαμόρφωσή τους. Οι παραπάνω εφαρμογές επιβεβαιώνουν ποσοτικά την αποτελεσματικότητα των συνιστώμενων μέτρων της «κοινωνικής απόστασης» και της χρήσης μάσκας, που πρέπει απαραίτητα να εφαρμόζουμε, μαζί με την καθαριότητα των χεριών μας για να αποφεύγουμε τη μετάδοση με φυσική επαφή.
 
* Ο κ. Αναστάσιος Στάμου είναι καθηγητής και διευθυντής του Εργαστηρίου Εφαρμοσμένης Υδραυλικής του ΕΜΠ.