结核病现场流行病学
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第二节 结核病的传播

一、结核病传播的三个环节
结核病在人群中传播流行的三个生物学环节是:传染源,即结核杆菌传播的来源;感染传播的途径;易感人群。这三个环节往复循环,形成了结核病在人群中的流行蔓延。因此,采取各种有效措施阻断这三个环节是控制结核病传播的目标所在。
(一)传染源
结核病的主要传染源为痰涂片阳性的肺结核病人,当病人咳嗽、打喷嚏或大声说话时,肺部病灶中的结核杆菌随呼吸道分泌物形成的飞沫排放到空气中,健康人吸入后发生结核感染,形成原发病灶发生结核病。
结核病患者是否是结核病的传染源,取决于其是否向外界排放结核分枝杆菌。例如许多肺外结核(骨结核、肾结核等)患者,由于其病变部位主要在体内,破溃或排出到体外的可能性极小,即使排出,也不会播散到空气中,因此很难造成结核杆菌的传播,通常并不将其视为主要传染源。即便是传播可能性最大的肺结核患者,也并非所有患者都会向外排菌,目前我们主要使用对痰液做抗酸杆菌染色和培养的方式来识别痰液中是否有结核杆菌,痰涂片阳性即表明患者痰液中存在较大数量的结核杆菌,这类人群是主要传染源,也是目前结核病防控策略中主要需关注的人群。
(二)传播途径
呼吸道感染是肺结核的主要感染途径,飞沫感染为最常见的方式。结核杆菌从已患病的患者体内排出,可通过以下途径进入新的机体:
1.飞沫传染
人在咳嗽、打喷嚏(喷嚏时一次可喷出1~40000个飞沫)或说话时向空气中排出大量飞沫,直径大于100μm的飞沫随即落地,大量较小的飞沫在空气中悬浮,水分蒸发成为悬浮于空气中的微滴核(飞沫核),直径1~10μm的飞沫核在空气中可较长时间(数小时)悬浮,并可扩散至数米外。人体吸入较大的微滴核将受阻于上呼吸道、气管、支气管或小支气管,直径2μm以下的微滴核可进入肺泡。
目前认为肺结核患者咳嗽、咳痰时排出的微滴是结核病传播的主要方式。离传染源越远飞沫越少,其数量与距离的平方成反比,因此近距离接触咳嗽、咳痰的肺结核患者受感染的可能性较大。
2.再生气溶胶(尘埃)传染
肺结核患者除直接喷出飞沫传播结核杆菌外,如其为涂阳患者,则痰液中也存在大量的结核杆菌。痰液暴露于空气中逐渐干燥,形成再生气溶胶,随尘埃飞散传播。尘埃中的菌块随空气飘落,干燥形成单个细菌,易经日光直接或间接照射从而存活率降低,或即使仍然保存活力,也因其分散存在且菌量较小,难以感染人体或感染后仅引起轻微病变易于自愈或治愈。尽管如此,研究表明,结核杆菌在干燥的痰中可存活6~8个月,随尘土飞扬空气中的结核杆菌可保持传染性8~10天。我国部分大城市调查发现,传染性肺结核患者在户外随地吐痰者占46.4%。因此,对尘埃传染的危害性不应忽视。
3.消化道传染
结核病的消化道传染多由饮用未经消毒的患结核病牛的牛奶引起,人消化道对结核杆菌有较强抵抗力,结核杆菌进入胃内后,易被胃酸杀灭,但若大量结核杆菌存在,则有可能遭受感染。
结核病是人畜共患病,哺乳类动物如牛、鹿、猴、猪、猫、狗等都可以患结核病,人们和这些动物经常接触,既可将肺结核患者排出的结核杆菌传播给密切接触的动物,也可被患结核病的动物所传染。牛结核病曾经人类带来威胁,在上世纪初,英国的奶牛有40%受结核感染,1960年英国宣布无结核病牛。美国结核病人中曾有10%为牛结核杆菌引起,1917年起杀掉所有结核菌素阳性反应的牛,1937年美国的牛结核病得到控制。
(三)易感人群
结核杆菌进入人体,可引发物理、化学和生物学的防御反应。进入呼吸道的结核杆菌微滴核可被鼻、咽、喉、气管和支气管的黏液吸附、被酶杀灭并随纤毛运动经咳嗽、喷嚏和咳痰等动作排出体外,或被吞噬细胞吞噬杀灭。当防御功能低下时,结核杆菌将进入下呼吸道,引起机体反应。
未受结核感染的人一旦受到结核杆菌传染,具有普遍的易感性,进入人体的结核杆菌会引起机体的免疫与变态反应。
人体对结核杆菌的自然免疫力是非特异性的。为了保护易感人群不受流行传播的结核杆菌感染,目前已投入临床大量使用的疫苗仅有卡介苗。卡介苗是一种活的减毒牛结核分枝杆菌制成的疫苗,其基本原理是通过接种卡介苗,使未受结核杆菌感染的儿童产生一次轻微的没有临床发病危险的原发感染,从而产生一定的结核特异性免疫力,预防和减少儿童结核病,特别是结核性脑膜炎、血行播散型结核病的发生。卡介苗的主要接种对象是新生儿,其保护效果根据疫苗菌株差异、受种者遗传和营养差异、环境分枝杆菌流行情况差异等有所不同,约在0~80%之间。但绝大多数观察结果表明成人接种卡介苗几乎没有保护作用。
二、结核病传播的影响因素
(一)生物因素
1.结核分枝杆菌病原学特征
结核分枝杆菌的不同亚型具备不同的毒力、存活力和耐药性,这些都将影响其传播。其中,尤为重要的是其耐药性。
传染性肺结核患者接受抗结核药物治疗后,肺部病灶中的结核杆菌被杀灭,传染性减小以至消失,也就不再是传染源。在人类发现有效的抗结核化疗药物前,结核病的痊愈率只有25%,而WHO推荐的化疗方案可达到85%以上,更使得结核患者的疗程缩短到6~8个月,治疗2个月的痰菌阴转率达到80%以上。因此,大大缩短了肺结核病人的传染期,从而降低了结核病的传播。
目前化疗方案中最重要的2种杀菌药物利福平和异烟肼,都已投入临床使用半个世纪以上。部分结核分枝杆菌发展成了针对这2种药物的耐药性,将成为极其难治愈的耐多药结核分枝杆菌。对于传统化疗方案无法起作用的耐多药结核患者,其传播效应更为重要,他们作为传染源感染的患者也将是难治的耐多药患者,因此是目前控制结核传播的重要目标人群。
2.排菌量
肺结核患者排菌量越多,则其传染性越强。目前可通过检查患者痰中结核分枝杆菌的多少来表明患者排菌量的大小,排菌量大者常出现痰涂片阳性。如1ml痰液中含菌量1000~10000个,其痰涂片阳性率为40%~50%,痰液中含菌量低时,痰涂片阳性率也较低。英国报告涂片阴性培养阴性病人的家庭儿童密切接触者,其结核感染率为17.6%,涂片阴性培养阳性患者的接触者感染率为26.8%,而涂片和培养均阴性的患者接触者感染率高达65.0%。
3.排出飞沫的大小
传染源排出的飞沫,受压力和黏稠度的影响而大小不一。微滴核飞沫直径为1~10μm者在空气中漂浮时间长,可进入人体末梢支气管内,而飞沫直径较大者则受地心引力的影响而坠落。
4.患者病变与症状
患者病变广泛,损害严重,尤其在病变急剧进展,干酪溶解形成空洞患者的痰中含有大量结核杆菌,是主要的传染源。有研究表明,当人体咳嗽时,每次排出飞沫数约为3500个,一次喷嚏则可排出飞沫达100万个,平常说话5分钟排出的飞沫数相当于一次咳嗽,咳嗽是肺结核患者产生飞沫的主要方式。研究显示每晚咳嗽48次以上患者的儿童家庭接触者感染率为43.9%,而咳嗽12次以下患者的儿童家庭接触者感染率为27.5%。
5.接触的密切程度
传染源周围人群与传染源接触越密切,受感染的机会越多。一项对肺结核患者的儿童家庭接触者的研究表明,涂片阳性患者的10~14岁家庭接触者中,密切接触者感染率达39.5%,而偶尔接触者为16.1%,涂片阴性培养阳性患者的10~14岁家庭接触者中,密切接触者感染率达14.1%,而偶尔接触者为2.5%。
(二)自然因素
1.气候
结核病发病的高发季节是冬春季,其与冬春季结核杆菌的易于传播也有关系。结核分枝杆菌对外界抵抗力较强,在阴湿处能生存5个月以上,但阳光暴晒2个小时即可被杀灭。冬春季节气温较低,人们在室内的时间大大增加,人群密集,增加了结核杆菌在人间传播的机会,另外由于室外时间减少,依靠太阳光暴晒杀灭结核杆菌的机会也较小。
2.地理环境
由于结核杆菌主要在人群间传播,因此并不像虫媒病那样受媒介生物栖息地的地理环境影响巨大。结核病传播的地理环境差异主要体现在不同地域人群居住密集尤其是共居一室人群的密集程度、当地人群结核病感染状态、结核病疫情等因素有关系。
(三)社会因素
1.防控措施
人类对抗结核病已有上千年历史,自从Robert Koch于1876年发现结核分枝杆菌是结核病的病原以来,人类发展了多种有效的手段控制结核的传播与流行。这些手段针对结核病感染的3个环节进行各个击破。例如针对传染源,最重要的手段就是及时发现并治愈传染源,包括通过健康教育促进患者早期就诊,加强可疑患者转诊和登记报告制度早期发现传染源,给予所有患者有效的化学治疗,继续研发新药等。针对传播途径,加强对患者的健康教育,减少其无防护的排菌,在医院等公共场所加强感染控制措施。针对易感人群,在儿童中推广使用BCG疫苗并积极开发针对成人的抗结核疫苗。
目前各国均认可实现上述控制措施需建立强有力的政策保障,包括保证上述措施可实行的法律、资金、人员等,因此,防控政策是影响结核病传播流行的重要因素之一。
2.经济
结核病的高发地区均集中贫穷、落后地区的人群中。欧美发达国家的结核病流行历史也证明了随着经济的发展,其结核疫情也有极大改善。因为经济发展必将带来居民的生活水平提高,营养状况改善,发病率也随之下降,且已患病者卫生意识提高也将减少结核杆菌的排放和传播,另外整体卫生服务体系的改善也将使患者得到更及时的诊疗服务,从而减短患者的排菌传染时间。
3.人口
结核杆菌在人间播散,因此人口的聚集程度和患病人群的行为均是影响结核传播的重要因素。在人口密集地区,尤其是室内易于与结核患者发生密切接触的地方,结核病的传播将更加容易。患者是否具有足够的健康知识,在出现可疑症状时及时就诊,就诊后接受规范的药物治疗,将影响其排菌时间。另外,目前不同区域间流动人口的增多均增加了患者与不同人群接触的机会,增大了对其进行规范治疗管理的难度,也是影响传播和疫情控制的重大挑战。
三、几类重点人群结核病的传播特点
(一)学生
2014年中国统计年鉴显示,我国有高等教育、中等教育、初等教育、学前教育、特殊教育等在内的各级各类学校519518余所,共有在校人数2.62亿人,占总人口的19.2%。2014年我国传染病疫情报告系统共报告学生肺结核患者35881人,占全国报告肺结核人数的4.03%。其中12~15岁组占学生报告总数的11.8%,16~18岁组占学生报告总数的33.9%,19~22岁组占学生报告总数的39.5%。
学校是人群高度集中的场所,青少年特别是中、小学生又处于生长发育阶段,身体免疫力还不健全,自我保护意识差,对结核病的抵抗力低,受到感染后容易发病,结核病的感染率也随着年龄的增长以及与不同人群接触增加而升高。学龄期间,一旦发病,病变进展迅速,可随血行播散,成为结核性脑膜炎等急性结核病,不仅健康受到损害,而且影响学习和工作。
学生群体感染和传播的特殊性表现在一旦某个学生由校外被感染而发病,则其常可迅速感染与其在校内密切接触的学生和老师,尤其是同教室、同宿舍、同楼层或共用食堂、图书馆等的密切接触人群。另外,由于惧怕被学校发现患病后必须休学,部分学生患者向学校隐瞒病情,甚至在疫情报告系统中使用假姓名等以逃避监测,常造成校内大范围传播。
(二)工矿企业人群
工矿企业工作人员是一个特殊人群,多为青壮年组成,一般劳动强度大、防护措施差,是结核病易侵害的群体。在生产第一线的工矿企业工人,结核病发病率水平明显高于其他行业,2010年全国肺结核报告发病患者中工人和民工分别占总发病数的6.93%和4.21%,位居职业分类的第三和第五位。
工矿企业中结核病的感染和传播有以下特点:①工作人员相对集中,居住条件差,工人劳动时间长,劳动强度大,工作空间狭小,空气不流通,易于发生结核菌的传播,甚至造成暴发流行;②常合并其他职业相关疾病,工矿企业工作人员长期暴露在高危环境中作业,如接触有害气体和暴露于粉尘环境,大量粉尘和有害化学气雾长期反复吸入,造成上皮损伤,导致局部抵抗力降低,使结核菌易于定植,从而感染或者合并感染结核病。研究表明,尘肺患者是发生肺结核的高危人群,合并结核病比率为10%~30%不等,煤工尘肺结核合并率可达到20%~50%。尘肺患者的肺结核患病率是全国平均肺结核患病率的3.16~28倍;③对结核病认识不足,一方面,工人因早期症状不明显,担心有病而失业,所以主动就诊意识较差,甚至在查出患病时隐匿姓名,带病做工,另一方面,管理方遇有工人患病时,往往因利益原因选择将患者辞退。在这两方面因素的影响下,防治工作推动十分困难。
工矿企业结核病的流行和传播还具有我国的国情特点,在原有计划经济体制下,工矿企业卫生部门相对健全,管理集中,有利于结核病防控工作的开展。经济体制改革以后,相关防治机构的缺失导致防治管理工作滑坡。另一方面农民工的加入,使得情况更为复杂,很多工矿企业常常从偏远乡村补充新的工人,而这中间有相当一部分既未接种过卡介苗,也未经过自然感染,此部分人员的补充,增加了这一群体的易感性。
(三)医务人员
医院,尤其是结核病医院或结核病房是结核病人高度集中之处,存在着院内结核杆菌感染传播的危险,这种危险不仅存在于病人之间,医务人员也是医院感染的高危人群,他们在工作期间接触大量确诊或疑似肺结核患者,或由于缺乏充分有效通风与消毒措施,或由于不恰当的结核防护措施等,较普通人群更容易发生肺结核感染或患病。美国国立过敏性及传染性疾病研究中心发现,如与开放性肺结核病人每天接触8小时,持续6个月,或每天接触24小时连续2个月,将有50%医务人员可能被感染结核菌。俄罗斯研究表明,医护人员院内感染结核的危险性是一般人群的10~20倍。
医务人员的工作岗位和年限、管理控制、环境与工程控制、个人防护以及对结核病感染控制的知、信、行情况,均可能影响医疗卫生机构医务人员结核病的暴露程度,从而导致感染和发病。一般来讲,患者数量多、感染预防控制措施差的环境下,感染风险最高;患者数量相对较少但控制措施差,或患者数量虽多但控制措施完善的环境下,感染风险中等;患者数量较少或中等但控制措施完善的环境下,感染风险最小。
医疗卫生机构存在结核感染风险的主要场所如下:
1.候诊室
候诊患者中可能既包括尚未确诊的疑似肺结核患者,也包括来复诊的传染性肺结核患者,如果分诊工作不仔细或没有开展预检分诊工作,则容易使疑似或传染性肺结核患者和其他患者混合在同一区域候诊;或者由于通风不良、布局不合理(如候诊室、诊室、挂号、药房在一个走廊里)、患者不戴口罩或患者等待时间长,导致大量结核分枝杆菌存在于空气中,则很容易造成结核分枝杆菌的传播。
2.诊室
由于诊室的医务人员频繁接触传染性肺结核患者,甚至耐多药结核病患者,如果通风不良、布局不合理、医务人员个人防护不到位,则很容易造成医务人员的感染;另一方面,由于绝大多数患者在诊室被接诊,因此诊室也是造成患者交叉感染的重要场所。
3.留痰室
由于留痰室是患者通过剧烈咳嗽留取痰标本的场所,因此,如果留痰室设置不合理,通风或消毒不到位,均会造成患者的交叉感染。
4.病房
如果没有采取感染预防控制措施或措施无效,则会造成医务人员及患者之间的交叉感染。例如,如果传染性结核病患者与非传染性结核病患者、耐多药结核病患者与非耐药结核病患者混住同一病房,或耐多药结核病患者与其他患者在同一区域活动等,均会造成患者的交叉感染。
5.结核分枝杆菌实验室
结核分枝杆菌实验室是有可能造成实验室工作人员感染结核分枝杆菌的重要场所。结核分枝杆菌实验室人员在处理患者痰标本、培养分离菌株、鉴定菌种、检测药物敏感性等过程中,有较高的概率暴露于高浓度带菌气溶胶环境,因此具有较高的感染风险。如果感染预防控制措施效果不理想,个人防护不到位,则非常容易造成实验室工作人员的感染。
6.结核病治疗室
由于结核病患者需要到治疗室接受治疗(例如打针、服药等),因此也具有一定的感染风险。
7.其他特殊场所
在气管镜检查、吸痰、雾化吸入治疗等过程中较易产生带菌微滴核,而使医务人员处于感染风险中。在医院的心电图室、B超室、心肺功能检查室和X线室等,由于每天检查的患者较多,医务人员在室内工作的时间较长,检查过程中无法通风和使用紫外线灯等原因,如对检查的传染性肺结核患者没有采取措施,则容易造成医务人员的感染。
8.行政和后勤部门
由于行政办公室和后勤人员较少直接接触肺结核患者,其感染风险一般相对较低,但也有研究表明,行政管理和工勤人员感染结核风险和临床医务人员差异无统计学意义,这可能是由于行政管理和工勤人员多为非医学专业人员,结核病防护知识和措施与临床科室存在一定差距,平时工作中多无防护措施,加之医院内高危险区域与其他区域不能有效分隔,病房楼常与办公楼或其他辅助用房紧邻,对患者活动范围缺少限制等多种原因导致。
(四)羁押场所人群
羁押场所居住拥挤,通风条件差,卫生习惯不良和受心理、精神等因素的影响,一旦出现结核病发病,易于在监狱造成结核病传播。美国监狱系统结核病疫情较普通人群高4倍。我国部分监狱的调查结果显示,在押犯人结核病患病率远高于社会普通人群。甘肃省临夏监狱2004年调查发现活动性肺结核患病率高达3650/10万,湖南永州监狱涂阳肺结核患病率为1635/10万,海南琼山监狱2001年调查活动性患病率为2031/10万,均远高于2000年全国结核病流行病学抽样调查的367/10万。
羁押场所人群结核病感染传播的特点在于:①在押人员流动性大,短期徒刑人员监禁时间可能仅有数月,还有部分犯人重复犯罪,在不同监狱中流动,增加了传播的机会。监禁时间短也可能难以及时诊断发现结核病,使其在管理方不知情的情况下在监狱内传播。即便发现,其流动性也将造成难以完成全部治疗,从而降低了治愈率,增加了其出狱后向其他人群传播结核病的机会。②吸毒、艾滋病的泛滥,使得羁押人群免疫力低下,一旦被感染其发病机会加大,从而造成更多的传播流行,且对其进行治疗也往往疗效不好,难以及时痊愈。③部分监狱条件有限,如不能建立结核病隔离病房等,由于羁押人群居住较为集中,生活条件差,体质较弱,极易被感染结核病或结核复发。对刑满释放的结核病患者也难以继续予以治疗。