运动强度与感染风险之间的联系
![Schematic illustration of the experimental set up designed to measure ventilation, aerosol particle concentration, and aerosol particle emission at a wide range of ventilation from rest to maximal exercise. Ambient air was first filtered (A) to generate air that is nearly free of aerosol particles. The subject then inhaled the (B) filtered, clean air through a silicone face mask that covered mouth and nose (not shown). The silicone mask was (C) connected to a two-way valve so that only exhaled air entered the outflow. A plastic bag acted as a buffer/reservoir (D). A pump diverted ∼5 liter/min of the exhaled air through first (E) a heated tube to eliminate condensation and then to the (F) Palas Promo 3000 particle counter. This counter uses a Welas 2300 sensor for particle detection. The remaining air was released into the environment through a separate tube and a one-way valve (G) so that ambient air could not enter the system. The experiment was conducted in a clean room to further reduce the risk of aerosol particle contamination. Credit: <i>Proceedings of the National Academy of Sciences</i> (2022). DOI: 10.1073/pnas.2202521119 运动强度与感染风险之间的联系](https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800a/2022/link-between-exercise-1.jpg)
到目前为止,尚不清楚运动强度如何影响呼出空气中气溶胶颗粒的发射和浓度。通过新的实验设置,慕尼黑研究小组表明,随着强烈的身体劳累,气溶胶的排放率指数增长,因此室内体育活动会导致诸如COVID等传染病的风险更高。
在研究之前,众所周知,未经训练的人的呼吸量从静止时的每分钟约5-15升增加到锻炼时100升/分钟以上。训练有素的运动员实际上达到200 l/min的水平。众所周知,在室内运动时,许多人都感染了SARS-COV-2病毒。
但是,目前尚不清楚如何运动强度与气溶胶颗粒的浓度有关呼气的空气以及每分钟个体呼出的气溶胶的实际数量,因此是传播传染病(例如SARS-COV-2)的潜在风险。但是,迫切需要此信息,例如设计缓解措施对于学校健身房和其他室内运动设施,健身工作室或迪斯科舞厅,以避免在严重的感染浪潮时关闭。
新方法提供单独测量的气溶胶值
由慕尼黑技术大学运动生物学教授Henning Wackerhage的团队负责,以及穆尼奇大学流体力学与空气动力学研究所主任克里斯蒂安·J·卡勒(ChristianJ.Kähler)教授开发了一项研究这些问题的新调查方法。
他们的实验设备最初滤除了环境空气中已经存在的气溶胶。在随后的测量计应力测试中测试对象通过覆盖嘴和鼻子的特殊面膜吸入纯净的空气。运动强度从静止状态逐渐提高到身体疲惫的点。面具连接到双向阀门,只有呼出的空气才能逃脱。然后测量每分钟发射的气溶胶颗粒的数量,并直接与健康的18至40岁测试受试者的当前性能联系在一起。
中等气溶胶在中等运动处
因此,研究人员能够第一次研究以各种运动强度的个体每分钟呼出多少气溶胶颗粒。结果:气溶胶排放在运动过程中,最初只会增加每公斤体重2瓦约2瓦的平均工作量。然而,在这一点之上,它们呈指数式上升。这意味着,一个重75公斤的人在大约150瓦的测度计读数下达到了该阈值。这对应于休闲运动员中等的努力,也许与中度慢跑的运动强度相当。
训练有素的运动员的气溶胶排放量显着高于未经训练的测试受试者,这是由于他们的通风较高,因此最大程度地努力。研究人员没有发现性别之间的粒子排放差异显着差异。
保护措施对于高强度训练很重要
尽管气溶胶实验仅提供有关呼出空气中病毒数量的间接知识,但该研究提出了当一波感染浪潮与免疫免疫力不佳的人群结合在一起时,有用的起点来管理室内活动。
“根据我们的结果,我们区分中等耐力训练每公斤体重高达2瓦的强度和高强度的训练。由于高强度工作负载的高强度工作负载,气溶胶排放的急剧上升,因此需要特殊的保护措施,如果感染高风险,并严重后果。”
“理想情况下,这种培训将在户外移动。如果不可能,应该进行测试以确保没有受感染的人在房间里。参与者还应保持适当的距离,并且应保持高效通风系统跑步。此外,通过较低的强度训练并使会议较短,从而降低了感染风险。适合,年轻运动员在训练时也可以戴口罩。”在低工作负载(例如易于进行中等强度的耐力训练)中,补充说,Wackerhage教授需要更少的保护,并且可以通过疏远和通风系统来控制感染风险。
该研究发表在美国国家科学院论文集,研究团队目前正在进行实验以比较气雾剂力量和耐力训练的排放,并将其与测试对象的年龄和身体特征相关联。