原創 Lynne Peeples 世界頂尖科學家論壇

新科諾貝爾生理學或醫學獎得主、美國病毒學家哈維·阿爾特（Harvey J. Alter）前不久接受世界頂尖科學家論壇（WLF）獨家專訪時，直言不諱地說：口罩是預防新冠病毒的準疫苗（semi vaccine）。同時，阿爾特也對美國人不肯好好戴口罩的行為表示迷惑。

10月6日，《自然》（Nature）網站刊登美國科學記者琳妮·皮普斯（Lynne Peeples）撰寫的長篇通訊，歷數各國，尤其是美國對口罩的相關研究，以及目前仍待厘清的問題，可以從側面反映美國科學界和公眾對口罩的態度。

口罩：數據告訴了我們什么

Face masks: what the data say

口罩已經成為新冠疫情的標志。目前，新冠已使全球3500萬人患病，100多萬人死亡。在醫院，使用醫療口罩明顯減少了新冠病毒的傳播。但對于公眾使用的各種面具來說，相關數據雜亂無章，而且往往是匆忙拼湊起來的。

2020年4月4日，在新冠疫情大肆虐時期，美國新澤西州的顧客戴著頂級防護面具在商場準備購物。圖｜? Duncan Williams/CSM via ZUMA Wire) (Cal Sport Media via AP Images)

口罩也引發了政治分歧。就在特朗普確診前幾天，他還在貶低口罩的作用。卡內基梅隆大學專研公共政策的心理學家巴魯赫·菲施霍夫（Baruch Fischhoff）說：“人們對同一證據的理解是截然不同的，這很令人困惑?！?/p>

美國總統唐納德·特朗普和他的夫人新冠檢測呈陽性。圖｜? Julio Cortez/AP

口罩的作用已經得到了科學界的認可。研究表明：口罩可以減少傳播和感染冠狀病毒的機會；也可能降低感染的嚴重程度。

但是，確切了解口罩的作用，以及如何使用是一個復雜的問題。口罩有很多種，戴口罩的人所處的環境也各不相同；人們戴口罩的意愿，或者是否正確地戴口罩，這些都是問題。甚至怎樣設計研究方法才能提供口罩作用的確鑿證據，也是一個難題。

“證據需要多好？”菲施霍夫問道，“這是一個至關重要的問題?！?/p>

01

超越高標準

在新冠疫情初期，醫學專家缺乏新冠病毒如何傳播的證據，因而無法對如何使用口罩提出有力的公共衛生建議。

插圖｜Bex Glendining

在醫療環境中使用的是N95口罩，它可以過濾空氣中95%的0.3微米（μm）或更大的顆粒物，從而保護佩戴者。

隨著疫情的加劇，N95口罩很快就供不應求。這引發了一個問題：公眾是否應該戴上外科口罩或布面口罩？在什么情況佩戴？

約翰霍普金斯醫學院的流行病學家凱特·格拉博夫斯基（Kate Grabowski）說：“這些是我們應該在臨床試驗中解決的問題，但我們沒時間這么做?！?/p>

因此，科學家們只能依賴于觀察和實驗室研究，以及其它傳染病的間接證據。“如果你只看單篇論文，口罩的作用并沒有實錘。但是，綜合起來看，我確信口罩有用?！备窭┓蛩够f。

六月，密蘇里州兩名發型師新冠檢測呈陽性，從反面加強了人們對口罩的信心——兩人在工作時都戴著雙層棉質面罩或外科口罩，他們傳染了家庭成員，但客戶似乎沒有受到影響（據報道，超過一半的人拒絕免費檢測）。

更嚴謹的分析增加了直接證據。8月初發布的一項預印本研究（未經同行評議）發現，與其他地區相比，常態化使用口罩的地區，人均死亡率的周增長率僅為其它地區的1/4。

另一項研究考察了美國各州政府在4月和5月強制使用口罩的效果。研究人員估算，這使新冠病例的日增長量減少了2個百分點。他們謹慎地表示，和保持社交距離等其它措施一起，這可能使病例數減少了45萬。

但這類研究基于這樣這樣的假設：強制以及正確地佩戴口罩。此外，口罩的使用往往是一系列政策的組成部分。格拉博夫斯基認為，隨著限制令的解除，后續的觀察研究可以將口罩的影響與其他干預措施分開：“我們將更容易看到是什么措施帶來了什么結果。”

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。香港大學的微生物學家袁國勇（Kwok-Yung Yuen）團隊，將感染和健康的倉鼠安置在相鄰的籠子里，其中一部分戴了外科口罩。

根據他們5月份發表的論文，在沒戴口罩的健康倉鼠中，大約2/3感染了新冠病毒；戴了口罩的倉鼠，感染率則僅有大約1/4。即使感染了病毒，戴了口罩的也比沒戴口罩的病得輕（根據臨床評分和組織變化來衡量）。

這一發現佐證了逐漸形成的共識：使用口罩不僅可以保護佩戴者，也可以保護其他人。而且，口罩還可以防止重癥。

加州大學舊金山分校的傳染病醫學家莫妮卡·甘地（Monica Gandhi）在一篇7月底發表的合著論文中指出，口罩可以減少佩戴者可能受到的病毒劑量，從而導致更溫和甚至無癥狀的感染。她認為，病毒劑量越大，炎癥反應越嚴重。

甘地和同事們正在分析美國1000個縣實施公共口罩指引前后，新冠肺炎的住院率，以確定政策出臺后新冠肺炎的嚴重程度是否降低。

02

病毒如何傳播？

口罩的爭論與另一個有分歧的問題密切相關：病毒如何通過空氣傳播？

科學家都在研究新冠病毒如何通過空氣傳播病毒的？圖｜NPR

當一個人呼吸、說話、打噴嚏或咳嗽時，一股細小的液體微粒就會飛走。大的被稱為飛沫；另一些是微觀的，被稱為氣溶膠。包括新冠病毒在內的病毒會附著在這些液體微粒上，它們的大小決定了它們的特性。

飛沫會落在附近人的眼睛、鼻子或嘴上，引起感染，但是重力很快就會讓它們掉下來。相比之下，氣溶膠可以在空氣中漂浮幾分鐘甚至幾個小時，像煙霧一樣在不通風的房間里擴散開來。

為什么口罩能阻止新冠病毒傳播？病毒本身的直徑只有0.1微米左右，但它不會自行離開人體，所以口罩不需要阻擋那么小的顆粒。更為相關的是傳播病原體的飛沫和氣溶膠，它們的直徑從0.2微米到數百微米不等。

“大多數的直徑在1到10微米之間，可以在空氣中停留很長時間?！笨屏_拉多大學博爾德分校的環境化學家何塞·路易斯·希門尼斯（Jose Luis Jimenez）說，“這就是口罩的作用所在。”

科學家們仍不確定在新冠病毒的傳播過程中，哪種大小的粒子最重要；甚至無法就氣溶膠的尺寸界限達成一致——就像科學家們仍然不知道流感的主要傳播形式，雖然流感的研究已經持續了很久。

許多人認為，無癥狀的傳播是導致新冠疫情的主要原因，這表明病毒通常不是靠咳嗽或打噴嚏傳播的。根據這個推論，氣溶膠是最重要的傳輸媒介。因此，值得研究的是，哪些口罩可以阻止氣溶膠。

03

奧秘是面料

即使佩戴合理的N95口罩，在實際使用中也略低于其95%的額定值，實際上過濾掉大約90%0.3微米以上吸入的氣溶膠。而且，根據未發表的研究，沒有呼氣閥的N95口罩阻擋了相似比例的呼出氣溶膠。但外科口罩和布面口罩的相關數據很少。

延時圖像顯示了咳嗽飛沫如何從一個戴著N95口罩的人身上傳播，該口罩有一個閥門，可以排出呼出的空氣。圖:｜S. Verma et al./Phys. Fluids

在一項觀察性研究中，一個國際研究小組估計外科口罩和類似的布面口罩的有效率為67%。

在未發表的研究中，弗吉尼亞理工大學環境工程師林西·馬爾（Linsey Marr）和同事們發現，即使是一件棉質T恤衫，也能阻擋一半的吸入氣溶膠和近80%的呼出氣溶膠（直徑2微米以上）。她說，如果是4-5微米的氣溶膠，幾乎任何一種織物都可以在兩個方向阻擋80%以上。

她補充說，多層織物、編織緊密的口罩效果越好。另一項研究則發現，用不同材料（如棉花和絲綢）制成的口罩，比用單一材料制成的口罩能更有效地捕捉氣溶膠。

南丹麥大學的克莉絲汀·本恩（Christine Benn）和工程師合作，用與醫用呼吸機相同的標準測試他們的雙層布口罩設計。據她介紹，他們的口罩只能阻擋11-19%的0.3微米以上氣溶膠。

但是，根據馬爾和希門尼斯的研究，由于大多數傳播是通過至少1微米的顆粒進行的，因此N95和其他口罩之間的實際效果差別可能不大。

杜克大學醫學院的臨床研究人員埃里克·韋斯特曼（Eric Westman），是一份8月發表的論文的合著者，該研究展示了一種測試面罩有效性的方法。他的團隊使用激光和智能手機攝像頭，比較了14種不同的布面和外科口罩在說話時的阻斷能力。

馬爾等科學家建議，不要過分重視這個僅僅基于個人談話情況下的發現。他們通過自己的實驗做出了回應，發現圍脖套可以阻擋大部分的飛沫。馬爾說，她正在把研究結果寫出來發表。

哥倫比亞大學梅爾曼公共衛生學院的病毒學家安吉拉·拉斯穆森（Angela Rasmussen）說：“有很多信息，但把所有的證據放在一起反而會令人困惑。說到底，我們還很無知。”

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心理作用

口罩的問題不僅是生物學、流行病學和物理學問題，人類行為是口罩發揮作用的關鍵。明尼蘇達大學傳染病研究與政策中心主任邁克爾?奧斯特霍姆（Michael Osterholm）說：“戴了口罩就敢于到人群密集場所是不科學的。”

新冠大流行時期，盡量減少去人群密集的地方。圖｜Jphn Hopkins University

幸運的是，一些證據表明，戴口罩會促使佩戴者和周圍的人更好地遵守其他措施，例如社交距離?？谡忠苍S讓人們想起共同責任，但首先人們得戴上它。

根據華盛頓大學健康指標和評估研究所的數據，從7月下旬開始，美國的口罩使用率一直穩定在50%左右。相比3月和4月20%的使用率，有了大幅增長。

該研究所的模型還預測，如果到9月23日，美國口罩的使用量提高到95%（新加坡等國家水平），可能在2020年剩余的時間挽救近10萬人的生命。

參與分析的沃斯說：“還有很多問題有待研究，但鑒于口罩是一種簡單、低成本的干預措施，卻如此有效，為什么有人不愿意使用它呢？”

04

爭議何在

讓公眾困惑的是有爭議的研究和混雜的信息。4月份的一項研究認為口罩無效，但在7月份被撤回。另一篇發表在6月14日的文章支持使用面具，但其研究方法受到了幾十位科學家的聯名抵制。論文作者們對要求撤回的呼吁提出了反擊。

與此同時，世界衛生組織（WHO）和美國疾病控制與預防中心（CDC）最初沒有建議廣泛使用口罩，部分原因在于擔心影響醫護人員的口罩供給。今年4月，美國CDC建議在無法保持社交距離的情況下戴口罩；世衛組織在6月也采取了這一措施。

政治領導人之間也缺乏一致性。美國總統特朗普曾經表示支持口罩，但他自己很少戴。就在特朗普本人10月2日檢測出新冠病毒呈陽性的前幾天，他還嘲笑對手拜登一直使用口罩。

特朗普在確診陽性前2天，嘲笑拜登戴口罩。圖｜Business Insider

關于口罩的研究還引起了科學倫理方面的爭議。

本恩的研究團隊目前正在幾內亞比紹招募大約4萬人，隨機挑選一半的家庭發放雙層布面口罩——10歲以上的家庭成員每人兩個。研究小組將進行為期數月的跟蹤，比較口罩的使用率和新冠類疾病的發病率。

她指出，那些在對照組的人不會得到使用口罩的相關信息，但每個家庭都會收到保護自己免受新冠感染的建議。該研究預計11月完成報名。

多位科學家表示期待研究的結果；但也有人擔心這樣的實驗是對弱勢群體的剝削。

“如果是針對溫和的病原體，研究將是偉大的”，（但新冠可不好惹——編者注）。主任斯克里普斯轉換研究所主任埃里克·托波爾（Eric Topol）說，“你不可能對所有事情都進行隨機對照試驗，你也不應該這樣做?！闭缗R床研究人員喜歡說的那樣，降落傘也從未進行過隨機對照試驗。

但是本恩為她的工作辯護，解釋說對照組的人仍然會從新冠的預防信息中受益，并且他們在研究結束時也會得到口罩。她希望這次試驗能為所有人帶來好處。“如果我們沒有做這項試驗，這些社區的情況可能更糟糕。”她說。另外，試驗產生的數據將為全球科學辯論提供信息。

盡管如此，大多數科學家相信，戴口罩是有益的。甘地說，口罩不是唯一的解決辦法，“但我認為這是控制新冠疫情的極其重要的基礎。”

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