口罩的有效性：數據怎麼說

2020年11月13日 新浪科技綜合

來源：Nature自然科研　

　　科學研究表明，口罩在新冠病毒大流行期間拯救了很多人的生命，但關於口罩爭論還在繼續。究竟要有多少證據才算足夠呢？

　　當丹麥的同事第一次建議向幾內亞比索的居民分發保護性布口罩以阻止新冠病毒傳播時，Christine Benn並不那麼肯定。

　　「我說，『行，那樣可能有好處，但關於口罩是否有效的數據還很有限。』」哥本哈根南丹麥大學的全球健康研究員Benn說，幾十年來，她一直在這個世界上最貧窮的西非國家聯合領導公共衛生運動。

　　那是在3月份。到了7月，Benn和她的團隊已經知道了要如何提供一些關於口罩的必要數據，並希望能幫到幾內亞比索的居民。在一項隨機對照試驗中，他們分發了數以千計的當地生產的布口罩；該試驗可能是世界上對口罩防止新冠肺炎傳播的有效性的最大規模測試。

插圖：Bex Glendining

　　在這場疫情中，口罩成了隨處可見的一個標誌；新冠病毒已使3500萬人患病，100多萬人死亡。在醫院和其他醫療機構中，醫療級口罩的使用明顯減少了新冠病毒的傳播。但是，公眾使用的口罩五花八門，相關數據雜亂無章，參差不齊，而且很多是匆匆拼湊起來的。再加上互不相容的政治說辭，包括一位美國總統表達了對使用口罩的蔑視——就在他自己確診新冠肺炎的前幾天。「講證據的人理解證據的方式不盡相同，」卡內基梅隆大學專門研究公共政策的心理學家Baruch Fischhoff說，「這是以合理的方式混淆視聽。」

　　需要明確的是，科學研究支持使用口罩；最新研究表明，口罩可以通過不同的方式挽救生命：研究顯示口罩可以降低傳播和感染新冠病毒的機率，另有一些研究暗示口罩或能降低感染後疾病的嚴重程度。

　　但是，口罩的效果究竟如何或者什麼時候使用口罩，就是很複雜的問題了。口罩的種類很多，分別用於不同的環境。人們是否願意佩戴，或者是否正確佩戴，都存在問題。甚至連什麼樣的研究能提供明確的證據證明它們有效，也很難回答。

　　「怎麼樣的證據才叫好？」Fischhoff問道，「這是一個關鍵問題。」

　　超越黃金標準

　　在疫情暴發之初，醫學專家缺少確鑿證據證明新冠病毒是如何傳播的，而且對口罩的了解也不夠，無法就口罩提出有力的公共衛生建議。

　　醫療場景下使用的標準口罩是N95口罩，其設計目的是通過過濾掉95%的0.3微米及以上的懸浮顆粒來保護佩戴者。隨著疫情的加劇，這些口罩很快就供不應求。這就產生了一個現在存有爭議的問題：讓公眾佩戴基礎的外科口罩或布口罩有用嗎？如果答案是肯定的，要在什麼情況下佩戴？「那些本來是我們在臨床試驗中（要搞清楚）的問題。」約翰斯·霍普金斯大學醫學院的傳染病流行病學家Kate Grabowski說，「但我們沒有時間這樣做。」

　　因此，科學家只能依靠觀察性研究和實驗室研究，以及來自其他傳染病的間接證據。「如果你看任何一篇文獻——這都不是一錘定音的。但是，綜合來看，我相信口罩是有用的。」Grabowski說。

　　6月，美國密蘇裡州兩名髮型師的新冠肺炎檢測呈陽性的消息[1]，讓人們對口罩的信心大增。兩人在工作時都戴了雙層棉質口罩或外科口罩。雖然他們將病毒傳給了家庭成員，但他們的顧客似乎得以倖免（據報導，一半以上的顧客拒絕了免費檢測）。其他有效性的暗示出現在群眾集會上。在美國多地的「Black Lives Matter」（黑人的命也是命）抗議活動中，大多數抗議者都戴了口罩。這些活動似乎並沒有引發感染高峰[2]，但病毒在6月下旬喬治亞州的一個夏令營中大肆傳播，參加夏令營的兒童沒有被要求戴口罩[3]。這裡的注意點有很多：抗議活動是在戶外，因此新冠肺炎傳播的風險較低，而營員晚上會住在一起。而且，由於許多非抗議者在集會期間都待在家中，這可能減少了病毒在社區的傳播。儘管如此，傳聞證據「拼湊起了全景」，華盛頓大學的衛生政策研究員Theo Vos說。

　　直接證據來自更加嚴格的分析。根據8月初發布的一項預印本研究[4]（尚未經過同行評議），與其他地區相比，在口罩成為標配或政府建議使用口罩的地方，人均死亡率的每周增幅是前者的四分之一。研究人員考察了200個國家，其中包括蒙古國，該國在1月份推行使用口罩，截至5月沒有記錄到新冠肺炎相關死亡。另一項研究[5]考察了美國各州政府在4月和5月規定使用口罩的效果。研究人員估計，這些規定使新冠肺炎病例的增長每天至多減少2個百分點。他們謹慎地提出，在考慮到其他緩解措施（如保持物理距離）之後，這種強制規定可能已經避免了多達45萬例感染。

　　舊金山大學的研究人員Jeremy Howard說：「你不需要做太多的計算，就能看出這肯定是個好辦法。」他所在的團隊在一篇廣為流傳的預印本文章中評估了戴口罩的證據[6]。

　　但是，這種研究確實依賴於這樣的假設，即口罩規定得到了執行，而且人們正確佩戴了口罩。此外，口罩的使用往往與其他變化同時發生，例如對集會的限制。隨著限制措施的解除，進一步的觀察性研究可能要開始將口罩的影響與其他幹預措施的影響分開，Grabowski建議。「那樣更容易看到什麼在做什麼。」她說。

　　雖然科學家無法控制人類群體中的許多混雜變量，但在動物研究中可以。在香港大學微生物學家袁國勇的領導下，研究人員將受感染的倉鼠和健康倉鼠安置在相鄰的籠子裡，並用外科口罩隔開其中一些動物。根據一篇5月發表的論文[7]，在沒有屏障隔離的情況下，約三分之二的未感染倉鼠感染了新冠病毒。但只有約25%受口罩保護的倉鼠受到感染，而那些受到感染的倉鼠比沒有口罩的「鄰居」病症要輕（根據臨床評分和組織變化來衡量）。

　　以上研究結果印證了正在形成的共識，即使用口罩既能保護佩戴者，也能保護其他人。這項工作還指出了另一個可能改變遊戲規則的觀點：「口罩不僅可以保護你免受感染，還可以幫助你減輕病症。」加州大學舊金山分校的傳染病醫生Monica Gandhi說。

來源：pixabay

　　Gandhi與人共同撰寫的一篇論文於7月下旬發表[8]，表明佩戴口罩會減少佩戴者可能染上的病毒量，從而使感染症狀較溫和，甚至無症狀。她認為更大的病毒量會導致更嚴重的炎症反應。

　　她和她的同事們目前正在分析美國1000個縣在口罩規定出臺前後新冠肺炎的住院率，以確定在引入公共口罩佩戴指南後，疾病的嚴重程度是否有所下降。

　　英國愛丁堡大學的病毒學家Paul Digard說，暴露於更多的病毒會導致更嚴重的感染，這種想法是「絕對合理的」，「這是關於口罩的另一個論據。」他沒有參與上述研究。

　　Gandhi提出了另一個可能的好處：如果有更多的人患了輕症，那可能有助於增強群體免疫力，而不會增加重症和死亡負擔。「在我們等待疫苗之際，推動無症狀感染率的提高是否會對群體免疫力有好處？」她問道。

　　再論傳播途徑

　　圍繞口罩的爭論與另一個有分歧的問題密切相關：病毒是如何在空氣中傳播感染的？

　　人在呼吸或說話、打噴嚏或咳嗽的瞬間，會有細小的液體顆粒噴出。有些是大的，甚至是可見的，被稱為飛沫；有些是微觀的，被歸類為氣溶膠。包括新冠病毒在內的病毒都會「搭上」這些顆粒；它們的大小決定了它們的行為。

　　飛沫會通過空氣射出，落在周圍人的眼睛、鼻子或嘴上，造成感染。但是在重力作用下，它們會很快落下來。相比之下，氣溶膠可以在空氣中漂浮數分鐘到數小時，在不通風的房間裡像香菸煙霧一樣傳播。

延時圖像顯示了咳嗽噴出的飛沫如何從一個N95口罩佩戴者身上傳播開來，這裡的N95口罩有一個閥門，可以排出呼出的空氣。來源：S。 Verma et al。/Phys。 Fluids。

　　這對口罩阻礙新冠肺炎傳播的能力意味著什麼？病毒本身的直徑只有0.1微米左右。但由於病毒不會自行離開人體，所以口罩並不需要能阻擋那麼小的顆粒才有效。關係更密切的其實是傳輸病原體的飛沫和氣溶膠，它們的直徑從0.2微米左右到數百微米不等（一根人類頭髮的直徑平均約為80微米）。科羅拉多大學博爾德分校的環境化學家Jose-Luis Jimenez說，它們絕大多數直徑在1-10微米，可以在空氣中停留很長時間，「問題就在這裡。」

　　科學家們仍不確定哪種大小的顆粒對新冠肺炎的傳播最為重要。有些人甚至不能就定義氣溶膠的標準達成一致。出於同樣的原因，科學家們仍然不知道流感的主要傳播形式是什麼——雖然研究它們的時間更長。

　　許多人認為，無症狀傳播是新冠肺炎大流行的主要驅動力，如果是這樣的話，就意味著病毒通常不會藉助咳嗽或噴嚏。按此推理，氣溶膠可能被證明是最重要的傳播載體。所以，哪些口罩可以阻擋氣溶膠是值得研究的。

　　材質是關鍵

　　即使是貼合緊密的N95口罩，在實際使用中也達不到完全95%的等級，實際上只能過濾掉大約90%的吸入氣溶膠——最小為0.3微米。而根據尚未發表的研究，沒有呼氣閥（可排出未經過濾的呼出空氣）的N95口罩也只能阻擋類似比例的呼出氣溶膠。美國國家心肺血液研究所的肺臟學家Kevin Fennelly說，人們對外科口罩和布口罩的了解比這還要少很多。

　　一個國際研究小組在一篇關於觀察性研究的綜述[9]中估計，外科口罩和同類布口罩對佩戴者的保護效果為67%。

　　維吉尼亞理工大學的環境工程師Linsey Marr和她的同事們發現，即使是一件棉質T恤，也能阻擋一半的吸入氣溶膠和近80%的呼出氣溶膠（直徑2微米）。她說，一旦氣溶膠達到4-5微米，幾乎任何織物都能阻擋80%以上的吸入/呼出氣溶膠。他們的工作成果尚未發表。

　　她補充說，多層織物更有效，編織得越密越好。另一項研究[10]發現，含多層不同材質的口罩——如棉和絲——比單一材質的口罩能更有效地捕捉氣溶膠。

　　Benn與她所在大學的丹麥工程師合作，使用與醫療級呼吸機相同的標準測試他們的雙層布口罩設計，結果發現他們的口罩只能阻擋11-19%的標誌性的0.3微米氣溶膠。但根據Marr和Jimenez的說法，由於大多數傳播可能是通過直徑至少1微米的顆粒實現的，因此N95和其他口罩之間的實際有效性差異可能並不是很大。

　　8月，美國杜克大學醫學院的臨床研究員Eric Westman與人共同撰寫發表的一項研究[11]，展示了一種測試口罩有效性的方法。他的團隊使用雷射和智慧型手機攝像頭來比較14種不同的布口罩和外科口罩在人說話時阻止飛沫的效果。他說：「我很放心，我們使用的很多口罩確實有效。」但薄薄的聚酯-氨綸圍脖——一種可以拉到口鼻上的彈性圍巾——似乎能減小被釋放的飛沫大小。「那可能比什麼都不戴更糟糕。」Westman說。

　　一些科學家建議不要對這一發現做過多的解讀，因為它只是基於一個人在說話時的情況。Marr和她的團隊和其他科學家一樣，用實驗做出了回應，發現圍脖擋住了大部分的大飛沫。Marr說，她正在將自己的成果寫出來，準備發表。

　　「現在有很多信息，但把所有的證據放在一起會讓人感覺混亂，」哥倫比亞大學梅爾曼公共衛生學院的病毒學家Angela Rasmussen說，「歸根結底，我們還是知道得太少。」

　　注意人們的想法

　　口罩的問題超越了生物學、流行病學和物理學。人類行為是口罩在現實世界中如何發揮作用的核心。明尼蘇達大學傳染病研究和政策中心主任Michael Osterholm 說：「我不希望看到感染者在人口攢動的地方戴著這種布口罩還毫無擔心。」

美國棒球運動員在1918年流感流行時戴著口罩比賽。來源：Underwood And Underwood / LIFE Images Collection / Getty。

　　也許幸運的是，一些證據[12]表明，戴上口罩可能會促使佩戴者和周圍的人更好地遵守其他規定，如保持社交距離。也許，口罩提醒他們肩負著共同的責任。但這要求大家先戴上口罩。

　　在全美範圍內，自7月下旬以來，口罩的使用率一直穩定在50%左右。根據西雅圖華盛頓大學健康計量與評估研究所的數據，這較3月和4月20%的使用率有了大幅提高（見go.nature.com/30n6kxv）。該研究所的模型還預測，截至9月23日，將美國口罩的使用率提高到95%——在新加坡等國家觀察到的使用水平——可以在截至2021年1月1日期間挽救近10萬條生命。

　　「我們還想知道更多。」參與分析的Vos說，「但鑑於這種幹預方式既簡單又廉價，還有可能產生巨大影響，還會有人不想用它嗎？」

　　進一步讓公眾感到困惑的是有爭議的研究和各種混雜的信息。4月的一項研究[13]發現口罩沒有效果，但在7月被撤回。另一項發表於6月14的研究支持使用口罩，後來有數十名科學家寫信攻擊其研究方法（見go.nature.com/3jpvxpt）。作者正在回擊要求撤回的呼聲。世界衛生組織（WHO）和美國疾控中心（CDC）最初不建議廣泛使用口罩，部分原因是擔心耗盡醫護人員的用品。4月，美國疾控中心建議在無法選擇物理距離的情況下，應佩戴口罩；世衛組織於6月跟進。

　　政治領導人之間也缺乏一致性。美國總統川普表示支持使用口罩，但自己很少佩戴。他甚至嘲笑其政治對手拜登一直戴著口罩——就在10月2日川普本人新冠病毒檢測呈陽性的前幾天。其他世界領導人，包括斯洛伐克總統蘇珊娜·恰普託娃和和總理伊戈爾·馬託維奇，在疫情初期都戴上了口罩，據說是為了給本國國民樹立榜樣。

　　丹麥是最後一個規定使用口罩的國家之一——要求從8月22日起在公共運輸工具上佩戴口罩。丹麥通過早期的居家令、檢測和接觸者追蹤，總體上良好地控制了病毒傳播。此外，丹麥也處於新冠肺炎口罩研究的前沿，這裡開展了兩個大型隨機對照試驗。丹麥的一個研究小組招募了大約6000名參與者，要求一半的人在去工作場所時使用外科口罩。雖然研究已經完成，但哥本哈根大學的臨床研究員、試驗的主要研究者之一Thomas Benfield表示，他的團隊還不準備分享任何結果。

　　Benn的團隊獨立於Benfield的小組，他們正在幾內亞比索招募大約4萬人，隨機挑選一半的家庭使用雙層布口罩——每個10歲或以上的家庭成員都有兩個。然後，該團隊將對每個人進行為期數月的跟蹤調查，比較口罩的使用率和新冠肺炎類疾病的發生率。她指出，每個家庭都會收到關於如何保護自己免受新冠肺炎感染的建議——但是對照組的人不會得到關於口罩使用的信息。該團隊預計將在11月完成招募工作。

　　一些科學家表示，他們很樂意看到那些實驗結果。但另一些人則擔心，這種實驗是浪費，無意中利用了弱勢群體。「如果這是一種更溫和的病原體，那就好了。」加州斯克裡普斯研究轉化研究所主任Eric Topol說。「你不能什麼都做隨機試驗——你也不應該這樣做。」正如臨床研究人員喜歡說的那句話，降落傘也從未在隨機對照試驗中進行過測試。

　　但Benn解釋說，對照組的人仍然會從新冠肺炎的研究成果中受益，而且他們會在研究結束時得到口罩。考慮到製造和分發口罩的挑戰，「無論在什麼情況下，」她說，她的團隊都無法在研究一開始就為每個人發放足夠的口罩。事實上，他們不得不縮減原來準備招募7萬人的計劃。她希望這項試驗能給每個參與的人帶來一些好處。「但社區中的任何人都不會比我們沒有做這項試驗更糟糕。」她說。由此產生的數據應能為全球圍繞口罩的爭議提供更多信息，她補充道。

　　目前，身在明尼蘇達州的Osterholm會戴著口罩。但是，他對迄今為止人們對這一話題「缺乏科學嚴謹性」的態度感到遺憾。「我們一直在批評科學界有人在沒有任何數據的情況下做出論斷。」他說，「我們現在做了很多同樣的事。」

　　儘管如此，大多數科學家都認為，他們可以就佩戴口罩提一些規範性的看法。Gandhi說，這不是唯一的解決辦法，「但我認為這是控制疫情的一個極其重要的支柱。」正如Digard所說：「口罩是有用的，但不是萬能的。因此，仍然要保持距離。」