COVID-19: la scatola per aerosol conferisce un beneficio minimo o nullo nel contenere aerosol e può aumentare l’esposizione alle particelle sospese nell’aria

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Uno studio australiano avverte che scatole di aerosol pensate per proteggere gli operatori sanitari quando intubano i pazienti con COVID-19 possono effettivamente aumentare la loro esposizione alle particelle di virus nell’aria.

L’intubazione viene eseguita quando i pazienti vengono posizionati su un ventilatore.

Le scatole di aerosol sono state pubblicizzate come un modo rapido e semplice per proteggere i lavoratori, ma la loro efficacia e sicurezza non sono mai state testate clinicamente. Nessuna linea guida internazionale sui dispositivi di protezione individuale ha approvato il loro uso.

Anche se gli esperti hanno sollevato la preoccupazione che i dispositivi possano mettere a rischio gli operatori sanitari, sono utilizzati in tutto il mondo.

In questo studio, i ricercatori hanno testato l’efficacia di cinque metodi di contenimento dell’aerosol (aerosol box; scatola sigillata con e senza aspirazione; drappo verticale; e drappo orizzontale) rispetto a nessun intervento.

I volontari tenevano una bottiglia di liquido innocuo appena sotto la bocca e tossivano ogni 30 secondi. Sono stati utilizzati dispositivi di rilevazione per contare particelle di dimensioni diverse trasportate dall’aria e valutare la diffusione delle particelle per cinque minuti.

Rispetto all’utilizzo di nessun dispositivo di contenimento, l’esposizione a particelle sospese nell’aria di tutte le dimensioni era maggiore quando veniva utilizzato un aerosol, secondo lo studio.

Se le particelle COVID-19 agiscono allo stesso modo del fluido usato in questa simulazione, i risultati suggeriscono che l’aerosol box aumenta l’esposizione alle particelle di virus – in alcuni casi di un fattore di cinque o più volte, secondo i risultati pubblicati il ​​9 luglio sulla rivista  Anestesia .

L’indagine è stata condotta da un team di specialisti in terapia intensiva e anestesia presso Eastern Health a Melbourne. Peter Chan e Joanna Simpson, che hanno guidato lo sforzo, hanno affermato che il gruppo di ricerca è stato sorpreso dai risultati.

“Sono stati chiaramente osservati picchi di particelle sospese nell’aria, in coincidenza con la tosse del paziente. Riteniamo che rappresentino particelle che fuoriescono dai fori di accesso al braccio nella scatola dell’aerosol “, hanno riferito i ricercatori.

La corsa alla fornitura di dispositivi di protezione ha prodotto una varietà di dispositivi, ma mancano prove della loro sicurezza ed efficacia, hanno affermato gli autori dello studio.

“Questo studio dimostra che dispositivi come l’aerosol box che abbiamo testato – che è tipico dei progetti utilizzati in tutto il mondo – conferiscono benefici minimi o nulli nel contenere aerosol durante una procedura di generazione di aerosol e possono aumentare piuttosto che diminuire l’esposizione alle particelle sospese nell’aria”, hanno concluso gli autori .

In un comunicato stampa di un diario, Chan ha detto che se l’aerosol fosse venduto come prodotto e regolamentato, probabilmente avrebbe bisogno di essere richiamato immediatamente a causa del potenziale rischio di infezione per gli operatori sanitari.

“Sfortunatamente, poiché questi dispositivi sono stati donati e non sono regolati in alcun modo, gli operatori sanitari potrebbero continuare ad aumentare la loro esposizione a COVID-19 pensando di proteggersi”, ha aggiunto.


La pandemia di coronavirus 2019 (COVID ‐ 19) ha messo in luce l’urgente necessità diffusa di adeguati dispositivi di protezione individuale (DPI) per gli operatori sanitari.

Il coronavirus 2 (SARS ‐ CoV ‐ 2), il virus che causa COVID ‐ 19, si trova alla massima concentrazione nelle secrezioni di espettorato e delle vie aeree superiori.

Sebbene il coronavirus SARS ‐ CoV ‐ 2 stesso abbia dimensioni comprese tra 0,075 e 0,160 micron, richiede una diffusione di acqua e mucose [1]. Le secrezioni respiratorie, costituite da muco e acqua, forniscono queste buste.

Le dimensioni, l’accumulo e il volume delle buste contenenti virus determinano la dimensione delle goccioline respiratorie. Le goccioline possono essere classificate come grandi (> 60 micron di diametro) o piccole (10–60 micron di diametro). Grandi goccioline tendono a cadere su superfici più vicine al paziente (<2 m) e piccole goccioline, con muco più sottile e buste d’acqua, tendono a cadere su superfici più lontane [2].

Le buste con diametro <5-10 micron non sono chiamate goccioline, ma particelle sospese nell’aria o nuclei di goccioline infettive. Le particelle sospese nell’aria rimarranno sospese nell’ambiente per un periodo di tempo a seconda di una serie di fattori tra cui la circolazione dell’aria, l’umidità e la pressione atmosferica [2].

L’aerosol, come quello prodotto durante le procedure di generazione di aerosol, produce particelle aerodisperse e goccioline sia grandi che piccole [2, 3]. Si ritiene che le procedure che generano aerosol aumentino il rischio di infezione per gli operatori sanitari [4].

L’intubazione tracheale è una delle procedure di generazione di aerosol ad alto rischio eseguite a causa dell’esposizione diretta alle vie aeree e alla potenziale tosse del paziente durante l’induzione [4, 5] ed è particolarmente preoccupante per i team di anestesia, emergenza e terapia intensiva in prima linea.

Ciò ha creato una corsa alla produzione di dispositivi di contenimento di aerosol, comprese strategie di protezione improvvisate da utilizzare durante l’intubazione tracheale. Vi è stata una promozione significativa di questi dispositivi sui social media, con conseguente rapida proliferazione e discussione a livello globale [5-10].

Considerando che queste innovazioni mirano a ridurre la dispersione di aerosol, molte non sono state testate e sono presentate come opzioni praticabili con solo brevi relazioni e corrispondenza citata nella letteratura di peer review. Attualmente, l’uso di dispositivi di contenimento di aerosol non è raccomandato da alcuna linea guida internazionale sui DPI [11-15].

Le conseguenze della promozione di tali dispositivi non testati comprendono un falso senso di sicurezza nell’uso di questi dispositivi o un aumento paradossale dell’esposizione degli operatori sanitari [16, 17].

Alcuni dispositivi affermano di proteggere sia da goccioline grandi e piccole che da particelle sospese nell’aria in piccoli esperimenti di simulazione. Usando una tosse simulata che produce goccioline fluorescenti, Canelli et al. [16] ha confrontato la contaminazione di un laringoscopista con e senza una scatola di aerosol.

Hanno concluso che il dispositivo ha ridotto la contaminazione macroscopica sia del laringoscopista che dei loro immediati dintorni. Tuttavia, la loro simulazione non ha testato la turbolenza dell’aria e la direzione del flusso, né sono stati in grado di visualizzare piccole goccioline o particelle sospese nell’aria contenute negli aerosol.

Hanno notato che l’aerosol ha limitato il movimento delle mani e avrebbe richiesto un addestramento specializzato. Ciò potrebbe comportare un aumento del rischio di intubazione difficile o non riuscita in quella che è già una procedura difficile. Chahal et al. (osservazioni inedite, doi.org/10.1101/2020.04.14.20063958) hanno progettato un involucro di contenimento di aerosol costruito da fogli di silicone con un ambiente interno a pressione negativa utilizzando l’aspirazione standard delle pareti.

Hanno dimostrato il contenimento di fumo di vapore, saccarina e fluoresceina nebulizzata all’interno del recinto. Tuttavia, ciò non ha dimostrato alcuna riduzione quantificabile nella dispersione delle particelle o nel conseguente rischio di infezione. Begley et al. [17] ha eseguito uno studio di crossover simulato per valutare l’effetto di due scatole di aerosol sulle prestazioni dell’intubazione tracheale e ha scoperto che la sicurezza del laringoscopista e del paziente potrebbe essere compromessa da un aumento del tempo di intubazione e da potenziali danni ai DPI.

Per guidare i nostri protocolli istituzionali per la gestione delle vie aeree dei pazienti con sospetto o confermato COVID ‐ 19, abbiamo cercato di verificare se diversi dispositivi di contenimento di aerosol conferiscono alcun vantaggio protettivo al laringoscopista specificamente per quanto riguarda la dispersione di particelle nell’aria. Abbiamo anche mirato a esaminare il modello di dispersione di particelle nell’aria nella stanza dopo la rimozione di questi dispositivi.

La nostra domanda di ricerca principale era come i dispositivi di contenimento dell’aerosol (scatole di aerosol e teli di plastica) posizionati su un paziente durante l’intubazione tracheale rispetto a nessun intervento rispetto all’esposizione del laringoscopista alle particelle sospese nell’aria?

La nostra domanda di ricerca secondaria era misurare la dimensione e la distribuzione delle particelle per ciascun dispositivo e quanto siano efficaci o meno nel ridurre la dispersione di particelle nell’aria per un periodo di 5 minuti e dopo 60 secondi dalla rimozione del contenimento di aerosol dispositivo.

Discussione
La corsa alla generazione di attrezzature sostenibili per proteggere gli operatori sanitari durante le procedure di intubazione tracheale nei pazienti con sospetto o comprovato COVID-19, in particolare in contesti in cui la fornitura di DPI è limitata, ha inondato la comunità scientifica e i social media con una varietà di nuovi dispositivi destinati a contenere aerosol potenzialmente infettivi prodotti dai pazienti.

Mancano prove della sicurezza e dell’efficacia di questi dispositivi.

Molte organizzazioni internazionali hanno rilasciato raccomandazioni coerenti sull’uso appropriato dei DPI in base alle modalità di trasmissione virale. Nessuna di queste raccomandazioni include questi nuovi dispositivi [11-15].

La dispersione di goccioline e particelle aerodisperse dal paziente dipende dalle caratteristiche dell’aerosol (dimensioni, portate, turbolenza, proprietà fisico-chimiche) e del paziente (posizione, funzione polmonare) [18-20].

Non è chiaro nelle specifiche di fabbricazione di questi nuovi dispositivi che variabili come queste siano state pienamente considerate oltre alla variabilità nell’impiego di questi dispositivi.

L’uso di tali dispositivi aumenta la complessità di una procedura già complessa (intubazione tracheale secondo i protocolli COVID ‐ 19 locali, incluso l’uso dei DPI nell’aria) con il potenziale di compromettere la sicurezza sia del laringoscopista che del paziente [21].

La letteratura descrive metodi multipli per produrre aerosol in situ al fine di valutare la potenziale esposizione dei fornitori di assistenza sanitaria. Le tecniche includono l’uso di particelle traccianti di goccioline liquide nebulizzate in una nuvola o particelle solide nel fumo [1, 22-24].

Queste goccioline vengono rilevate mediante tecniche di rilevamento di particelle ottiche, come contatori di particelle e microscopia elettronica [22]. Abbiamo selezionato un metodo di dispersione di aerosol consolidato e riproducibile che massimizzasse la generazione di aerosol su più dimensioni di particelle.

Il numero di particelle sospese nell’aria prodotte mediante nebulizzazione di soluzione salina può superare di gran lunga quello prodotto durante la tosse e la paralisi del paziente per intubazione tracheale.

Abbiamo selezionato la nebulizzazione per generare grandi quantità di particelle aerodisperse per discriminare meglio l’eventuale beneficio protettivo di vari dispositivi di contenimento di aerosol rispetto agli altri e a quello di nessun uso del dispositivo.

Nonostante il piccolo numero di volontari, il nostro studio dimostra una differenza statisticamente significativa nella quantità di particelle sospese nell’aria tra i vari dispositivi descritti, con solo una scatola completamente sigillata all’aspirazione che dimostra una quantità di particelle sospese nell’aria simile alla stanza di terapia intensiva al basale.

Siamo rimasti sorpresi di constatare che la contaminazione da particelle nell’aria del laringoscopista è aumentata in modo sostanziale utilizzando l’aerosol box rispetto a tutti gli altri dispositivi e senza alcun uso del dispositivo. Picchi di particelle sospese nell’aria sono stati chiaramente osservati nel grafico delle serie temporali, in coincidenza con la tosse del paziente.

Ipotizziamo che queste rappresentino particelle che fuoriescono dai fori di accesso al braccio nella scatola dell’aerosol a seguito del principio di Bernoulli. Ciò è stato dimostrato in un recente studio di simulazione di Dalli et al. [24] dove le immagini fotografiche hanno mostrato che una notevole quantità di aria si spostava dalle scatole di aerosol nella sala operatoria durante la tosse.

Questi dati possono essere estrapolati per valutare l’utilità dei dispositivi di contenimento dell’aerosol per l’estubazione tracheale, dove la tosse è molto più probabile. Tuttavia, questo non era l’obiettivo di questo studio e ulteriori studi avrebbero dovuto essere condotti.

Altrettanto preoccupante è la maggiore esposizione del laringoscopista a particelle da 300 s a 1,0, 2,5 e 5,0 micron quando si utilizza la scatola di aerosol, rispetto al non utilizzo di alcun dispositivo di contenimento di aerosol (Tabella 1).

Rispetto a tutti gli altri dispositivi proposti per il contenimento di aerosol e per nessun uso del dispositivo, l’esposizione del laringoscopista a particelle da 5,0 micron era significativamente maggiore con la scatola di aerosol (Fig. 4e). La scatola sigillata con aspirazione sembra mantenere il conteggio delle particelle disperse nell’aria alla base ma solo con l’uso dell’aspirazione in corso.

Ipotizziamo che l’efficacia dell’aspirazione dipenda dalla pressione negativa generata, relativa al volume della scatola sigillata, alla potenziale perdita della scatola sigillata e al tempo necessario affinché l’aria all’interno della scatola sigillata si satura di aerosol .

Mentre la scatola sigillata è risultata efficace nel mantenere il conteggio delle particelle trasportate dall’aria nell’ambiente, il suo design rende meccanicamente impossibile l’intubazione tracheale. Tuttavia, dimostra il grado di protezione necessario per eliminare la contaminazione da particelle.

L’aspirazione a parete è stata proposta in molti allestimenti sperimentali [6-8] in estrazione ad alto volume in quanto è presente nella maggior parte delle aree di intubazione ed è prontamente disponibile. Va notato che il flusso della maggior parte dell’aspirazione a parete è intenzionalmente limitato per ridurre il rischio di traumi per i pazienti [25, 26], non è collegato a nessun filtro antiparticolato e non è mai stato progettato per essere utilizzato ai fini della rimozione di particelle sospese nell’aria .

Riconosciamo i limiti con questo piccolo studio prospettico di simulazione in situ. C’era una significativa variabilità nella particella dispersa nell’aria nella scatola dell’aerosol, nessun gruppo di intervento e configurazioni di fogli verticali rispetto agli altri metodi.

Ciò suggerisce che il livello di esposizione al laringoscopista è imprevedibile e probabilmente influenzato dalla configurazione del dispositivo di contenimento dell’aerosol e dal volume, dalla pressione negativa generata dall’aspirazione e dalla frequenza della tosse del paziente.

Per valutare meglio la variabilità, sarebbe necessario un numero maggiore di soggetti, tuttavia tale variabilità suggerisce un’incapacità di prevedere completamente la contaminazione da particelle trasportate dall’aria basata sul solo dispositivo.

Questo esperimento, inoltre, non ha valutato il conteggio delle particelle per gli individui ai lati del letto o altrove nella stanza. Dato che le particelle sospese nell’aria si diffondono su distanze superiori a 1,5 m [1, 2, 23], ciò è particolarmente pertinente per l’assistente del laringoscopista, che spesso si trova molto vicino alla testa del paziente durante l’intubazione tracheale e l’estubazione.

In conclusione, questo studio dimostra che dispositivi come l’aerosol box conferiscono un beneficio minimo o nullo nel contenere aerosol durante una procedura di generazione di aerosol e possono aumentare piuttosto che diminuire l’esposizione alle particelle trasportate dall’aria.

Una scatola sigillata con aspirazione sembra ridurre l’esposizione a particelle nell’aria del laringoscopista, sebbene rimanga un punto di studio se ostacola l’assistenza o l’esecuzione dell’intubazione tracheale.

Ulteriori studi su larga scala sono necessari per esaminare i dispositivi di contenimento dell’aerosol in questo contesto, così come altri, come l’estubazione tracheale. L’uso di qualsiasi dispositivo di contenimento dell’aerosol è stato eliminato dai nostri protocolli di intubazione fino a quando la loro sicurezza non può essere adeguatamente stabilita.

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Ulteriori informazioni:  I Centri statunitensi per il controllo e la prevenzione delle malattie hanno maggiori informazioni su  COVID-19 .

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