Wie kommt es zur Übertragung durch Aerosole?
Ein zweiter Bereich der Kontroverse ist die Frage, ob Krankheitserreger aerosoliert und durch Einatmen übertragen werden können. NIOSH definiert Aerosole als eine Suspension von winzigen Partikeln oder Tröpfchen in der Luft. Die Aerosolübertragung wurde definiert als die Übertragung von Krankheitserregern von Mensch zu Mensch über die Luft durch Einatmen infektiöser Partikel. Partikel mit einer Größe von bis zu 100 μm gelten als inhalierbar (inspirierbar). Diese aerosolierten Partikel sind klein genug, um in den Mund-Rachen-Raum eingeatmet zu werden, wobei die kleineren, lungengängigen Größenbereiche (z. B. < 10 μm) tiefer in die Luftröhre und die Lunge vordringen (Abbildung). Aerosole werden nicht nur durch „aerosolerzeugende Verfahren“ freigesetzt, sondern können auch übertragen werden, wenn eine infizierte Person hustet, niest, spricht oder ausatmet. Krankheitserreger, die durch Atemwegsaerosole übertragen werden, können sich je nach Größe und Form der Partikel, der Anfangsgeschwindigkeit (z. B. Husten oder Ausatmen) und den Umgebungsbedingungen (z. B. Luftfeuchtigkeit, Luftstrom) über kurze oder lange Strecken von der Quelle entfernen.
Abbildung. Ablagerungsregionen im Atemtrakt für die verschiedenen Partikelgrößen. Aus Roy CJ, Milton DK. N Engl J Med. 2004;350:1710-1712. Copyright Massachusetts Medical Society. Mit Genehmigung verwendet.
Die Frage, ob Influenzaviren durch Aerosole der Atemwege übertragen werden können, ist ein zentrales Thema in der Diskussion über eine angemessene PSA bei Grippe. Die Beweise werden in diesem Kommentar nicht überprüft; die CDC, das Institute of Medicine und andere Forscher haben jedoch festgestellt, dass Influenza durch das Einatmen infektiöser Aerosole übertragen werden kann.
Tröpfchen- vs. Luftübertragung
Die 2007 aktualisierte CDC-Leitlinie zur Infektionskontrolle im Gesundheitswesen (Healthcare Infection Control Practices Advisory Committee, HICPAC) definiert die Tröpfchenübertragung als eine Form der Kontaktübertragung, bei der Atemtröpfchen, die infektiöse Erreger tragen, eine Infektion übertragen, wenn sie sich direkt vom Atemtrakt der infektiösen Person auf empfängliche Schleimhautoberflächen (Nasenschleimhaut, Bindehaut und seltener der Mund) eines Empfängers gelangen, „im Allgemeinen über kurze Entfernungen, was einen Gesichtsschutz erforderlich macht.“
Für Krankheiten, die als durch Tröpfchen übertragen eingestuft werden, werden chirurgische Masken zum Schutz von Mund und Nase empfohlen. In den Leitlinien heißt es außerdem, dass 5 µm zwar traditionell als Grenzwert für die Partikelgröße definiert wurde, um zwischen größeren Partikeln (Tröpfchenübertragung) und kleineren Partikeln (Übertragung über die Luft) zu unterscheiden, dass aber Beobachtungen der Partikeldynamik gezeigt haben, dass eine Reihe von Tröpfchengrößen, einschließlich solcher mit einem Durchmesser von 30 μm oder mehr, in der Luft schweben bleiben können. Das Influenzavirus ist ein Beispiel für einen Erreger, der durch Tröpfchen übertragen wird.
Die HICPAC-Leitlinien definieren die Übertragung durch die Luft als Verbreitung von Tröpfchenkernen oder kleinen Partikeln im lungengängigen Größenbereich, die infektiöse Erreger enthalten und über Zeit und Entfernung infektiös bleiben. Darin heißt es, dass auf diese Weise übertragene Mikroorganismen durch Luftströmungen über weite Entfernungen verbreitet und von empfänglichen Personen eingeatmet werden können, die keinen direkten Kontakt mit der infektiösen Person hatten (oder sich nicht im selben Raum mit ihr aufhielten).
Die Verhinderung der Ausbreitung von Krankheitserregern über die Luft erfordert darüber hinaus den Einsatz spezieller Luftbehandlungs- und Belüftungssysteme, wie z. B. Isolierräume für luftübertragene Infektionen (AIIR), um die infektiösen Erreger einzudämmen und anschließend sicher zu entfernen. Zusätzlich zu den AIIRs wird für Angehörige des Gesundheitswesens, die die AIIRs betreten, ein Atemschutz mit einem NIOSH-zertifizierten N95-Atemschutzgerät oder einer höheren Stufe empfohlen, um die Aufnahme von über die Luft übertragenen Infektionserregern zu verhindern. Mycobacterium tuberculosis wird als Beispiel für einen Erreger angeführt, der über die Luft übertragen wird.
Trotz der Unterscheidung zwischen Tröpfchen- und Luftübertragung deutet das derzeitige Wissen über Aerosole darauf hin, dass es keine klare Grenze zwischen Tröpfchen- und Luftübertragung, wie sie derzeit definiert ist, auf der Grundlage der Partikelgröße gibt. Husten, Niesen, Sprechen, Ausatmen und bestimmte medizinische Verfahren erzeugen Atemwegspartikel in einer Vielzahl von Größen – nicht nur sehr große Tröpfchen, die direkt auf die Schleimhäute auftreffen oder auf den Boden fallen. Darüber hinaus beginnen die Partikel sofort nach der Emission zu verdampfen und werden kleiner, und Partikel von sehr klein bis zu 100 μm können von Personen in der Nähe der Quelle eingeatmet werden (Abbildung).
Im gegenwärtigen Paradigma der Infektionskontrolle ist die Übertragung über die Luft gleichbedeutend mit der Übertragung von Krankheitserregern über weite Entfernungen, die eingeatmet werden können und zur Eindämmung eine spezielle Luftbehandlung erfordern. Dies steht im Gegensatz zur Tröpfchenübertragung, bei der man davon ausgeht, dass sich infektiöse Partikel auf einer Schleimhaut ablagern, nicht eingeatmet werden und keine besondere Handhabung der Luft erfordern. Der Zusammenhang zwischen der Tröpfchenexposition und der Infektion wird jedoch durch die Inhalationsexposition erschwert, da ein enger Kontakt mit infektiösen Personen zwar eine Tröpfchenexposition ermöglicht, aber auch die Inhalationsexposition maximiert. Daher ist es falsch, aus der Tatsache, dass keine Fernübertragung von Infektionen beobachtet wird, zu schließen, dass ein Erreger nur durch Tröpfchen übertragen wird.
Das Fehlen einer Fernübertragung, wie sie für Tuberkulose und Masern nachgewiesen wurde, bedeutet nicht, dass ein Erreger nicht durch Einatmen übertragen werden kann. In ihrer derzeitigen Definition sind die Begriffe „Tröpfchenübertragung“ und „Übertragung über die Luft“ unzureichend, um die Aerosolübertragung durch Einatmen auf kurze Distanz zu beschreiben.