จริงหรือที่ต้องเป็น N95 เท่านั้น หน้ากากอนามัยแบบ DIY เอา โควิด-19 ไม่อยู่?

ในช่วงที่มีการแพร่ระบาดเชื้อ COVID-19 มีหน่วยงานที่เกี่ยวข้องกับการควบคุมโรคและการแพร่ระบาดของเชื้อไวรัสนี้ 2 หน่วยงานที่เป็นที่น่าเชื่อถือในระดับสากลนั่นคือ WHO (องค์การอนามัยโลก) และ CDC (หน่วยงานป้องกันโรคติดต่อในสหรัฐอเมริกา)

ปมปัญหาที่เกิดขึ้นคือความเห็นต่างระหว่างนักวิชาการในโลกตะวันออกกับโลกตะวันตก ในขณะที่นักวิชาการส่วนใหญ่ในจีน เกาหลีใต้ และ ญี่ปุ่นมองว่าต่อให้ไม่ป่วยก็จำเป็นต้องใส่ ซึ่งมันกลายเป็นวัฒนธรรมประจำชาติไปเรียบร้อยแล้ว ท่านที่เคยมีประสบการณ์ไปเยือนญี่ปุ่นคงทราบดีว่าชาวญี่ปุ่นสวมหน้ากากอนามัยกันเป็นเรื่องปกติ โดยหลักคือป้องกันโรคภูมิแพ้ที่มาจากละอองเกสรและป้องกันเชื้อไวรัสที่ปนเปื้อนอยู่ในอากาศในขณะที่ชาวจีนและเกาหลีใต้ต้องเผชิญกับปัญหามลพิษทางอากาศเช่น PM2.5 เป็นประจำกันอยู่แล้ว ด้วยเหตุผลดังกล่าววัฒนธรรมการสวมหน้ากากอนามัยจึงต่างกัน ในทางตรงกันข้ามชาวตะวันตกกลับมองว่าการสวมหน้ากากอนามัยเป็นเรื่องของคนป่วย ชาวเอเซียที่สวมใส่หน้ากากอนามัยและออกไปเดินตามท้องถนนในประเทศกลุ่มโลกตะวันตกจึงมักถูกมองด้วยสายตาที่ไม่เป็นมิตรสักเท่าไหร่

WHO และ CDC มีแนวคิดที่คล้ายกันตรงที่ไม่ป่วยก็ไม่จำเป็นต้องสวมใส่หน้ากากอนามัย ควรเก็บหน้ากากอนามัยไว้ให้บุคลากรทางการแพทย์ที่จำเป็นต้องใช้งานเป็นประจำจริง ๆ มากกว่าซึ่งเป็นประเด็นที่เข้าใจได้ เปรียบเสมือนกับทหารที่ไปออกรบแต่มีเสื้อเกราะกันกระสุนไม่พอ ก็เหมือนส่งพวกเขาไปเสี่ยงภัย แต่ส่วนตัวแล้วมองว่าเราควรแยกประเด็น "ความขาดแคลนหน้ากากของบุคลากรทางการแพทย์" ออกจาก "ข้อเท็จจริงตามหลักวิชาการ" หากจำนวนผู้ป่วยลดลง ความต้องการใช้หน้ากากของบุคลากรทางการแพทย์ก็ไม่ได้เพิ่มสูงขึ้น เหนือสิ่งอื่นใดสิ่งที่เราต้องการคือการกดเคิร์ฟการระบาดให้บานออกมากที่สุด เพื่อให้จำนวนผู้ติดเชื้อที่จำเป็นต้องเข้ารับการรักษาต่อวันอยู่ในระดับที่บุคลากรทางการแพทย์ของเราสามารถรับมือได้
ดังนั้นเราจึงจำเป็นต้องทำความเข้าใจเกี่ยวกับเรื่องการระบาดของ Covid-19 และการสวมใส่หน้ากากอนามัยกันให้ดีก่อน

โพสต์นี้ต้องการเคลียร์แค่ประเด็นเดียวคือ จริงหรือที่ต้องเป็นหน้ากาก N95 เท่านั้น หน้ากากประเภทอื่นเช่นหน้ากากอนามัยปกติหรือหน้ากากผ้าแบบ DIY (Do It Yourself) ไม่ได้ช่วยอะไรมาก?


เพื่อตอบคำถามนี้เราต้องเข้าใจขนาดของเชื้อไวรัส SARS-Cov-2 ตัวนี้ก่อนว่ามันมีค่าเฉลี่ยอยู่ที่ 120 นาโนเมตร ตามนิยามของ WHO การจะเป็น Airborne ได้ต้องเป็นละอองสารคัดหลั่งที่มีขนาดเล็กกว่า 5 ไมครอน หรือ 5,000 นาโนเมตร ตามนิยามดังกล่าวจึงไม่แปลกที่ เชื้อ Covid-19 จะปนเข้าไปอยู่ในละอองสารคัดหลั่งในรูป Airborne และอาจหลุดเข้าไปสู่จุดที่ลึกที่สุดของปอดอย่างถุงลม (Alveoli) แต่เชื้อไวรัสไม่ได้อยู่แต่ในละอองสารคัดหลั่งที่มีขนาดเล็กกว่า 5 ไมครอนอย่างเดียว อันที่จริงแล้วมันสามารถอยู่ได้ในละอองที่มีหลากหลายขนาด

สิ่งที่เราจำเป็นต้องเข้าใจคือระหว่างการไอและการจาม พฤติกรรมแบบไหนที่ส่งผลต่อการกระจายตัวของละอองสารคัดหลั่งได้ดีกว่ากัน? มีงานวิจัยของ Xie et al., 2007 [1] พบว่าการจามสามารถส่งละอองสารคัดหลั่งที่มีขนาดใหญ่กว่า 0.1 ไมครอนให้พุ่งไปข้างหน้าด้วยความเร็วประมาณ 50 m/s หรือ 180 km/h ในขณะที่การไอจะอยู่ที่ราว ๆ 10 m/s หรือ 36 km/h ดังนั้นหากเป็นการจามแน่นอนละอองสารคัดหลั่งย่อมพุ่งไปได้ไกลมากและ ระยะการเว้นห่างทางสังคมที่เหมาะสม (Social Distancing) ที่มักจะพูดกันเสมอว่าคือ 2 เมตรอาจไม่เพียงพอในกรณีที่เป็นการจามอาจไปได้ไกลถึง 6 เมตร [3]

แน่นอนว่าละอองสารคัดหลั่งส่วนใหญ่ที่มีขนาดใหญ่กว่า 10 ไมครอนจะตกลงบนพื้นและเดินทางไปได้ไม่ไกลนัก Mark Nicas และ Rachael M. Jones ได้ให้คำนิยามพวกละอองสารคัดหลั่งที่มีขนาดใหญ่เหล่านี้ว่า "Spray Droplets" [2] ซึ่งแน่นอนกลุ่มของอนุภาคที่มีขนาดใหญ่เหล่านี้ หน้ากากแบบธรรมดา หรือพวก DIY น่าจะเอาอยู่

มีงานวิจัยของ van der Sande et al., 2008 ได้ทำการเปรียบเทียบหน้ากากสามประเภทคือ 1. หน้ากากประเภท DIY ทำขึ้นมาเอง 2. หน้ากากอนามัยกรองฝุ่นแบบ Surgical Mask และ 3. หน้ากากแบบ N95

การทดลองเริ่มด้วยการให้อาสาสมัคร (จำนวน 7-8 คนต่อกลุ่ม) สวมใส่หน้ากากสามประเภทแล้วสูดดมเอาอากาศที่มีละอองขนาด 0.02-1 ไมครอนเข้าไป เพื่อให้ง่ายต่อความเข้าใจสมมุติว่ามี 100 โมเลกุลลอยอยู่ในอากาศ จะมีกี่โมเลกุลที่เล็ดรอดผ่านหน้ากาก 3 ประเภทเข้าไปข้างในได้? ผลการทดลองออกมาดังนี้ครับ
สมมุติมีละอองอยู่ 100 โมเลกุลลอยอยู่ในอากาศ

1. หน้ากากประเภท DIY ทำขึ้นมาเอง กรองแล้วเหลือ 33 โมเลกุลเข้าไปในปอด หรือกรองได้ 67%
2. หน้ากากอนามัยกรองฝุ่นแบบ Surgical Mask กรองแล้วเหลือ 25 โมเลกุลเข้าไปในปอด หรือกรองได้ 75%
3. หน้ากากแบบ N95 กรองแล้วเหลือเพียง 1 โมเลกุลเท่านั้นที่เข้าไปในปอด หรือกรองได้ 99%


ทีนี้เปลี่ยนการทดลองใหม่ สมมุติให้มีละออง 100 โมเลกุลออกมาจากปอดแล้วถ้าใช้หน้ากากสามประเภทในการกรองจะดักจับละอองสารคัดหลั่งได้เท่าไหร่?

ผลการทดลองออกมาดังนี้ครับสมมุติมีละอองสารคัดหลั่งที่เกิดจากการไออยู่ 100 โมเลกุล

1. หน้ากากประเภท DIY ทำขึ้นมาเองสามารถดักได้เพียง 10 โมเลกุลและปล่อยละอองที่เหลือออกสู่อากาศภายนอกได้ถึง 90 โมเลกุล หรือมีประสิทธิภาพในการดักจับละอองสารคัดหลั่งเพียงแค่ 10% เท่านั้น
2. หน้ากากอนามัยกรองฝุ่นแบบ Surgical Mask กรองแล้วเหลือ 50 โมเลกุลที่ปล่อยสู่อากาศภายนอกร่างกาย หรือพูดง่่ายๆดักจับได้ 50%
3. หน้ากากแบบ N95 กรองดักจับได้ 70 โมเลกุลที่เหลืออีก 30 ปล่อยออกสู่อากาศภายนอก หรือดักจับได้ 70%

จากการทดลองนี้พบว่าหน้ากากทุกประเภทให้ผลทางด้านการป้องกันในเชิงเป็นผู้รับ (Inward Protection) มากกว่าเป็นการป้องกันไม่ให้ปล่อยเชื้อไวรัสไปสู่ผู้อื่น (Outward Protection) ดังนั้นการสวมใส่หน้ากากจึงเป็นเรื่องจำเป็นเพื่อปกป้องตัวผู้ใส่เองแม้ว่าจะไม่ใช่ N95 ก็ตาม

เหตุผลที่สำคัญทางด้านชีววิทยาคือตามที่ทราบกันดีเชื้อบนพื้นผิวของไวรัส SARS-Cov-2 จะมีโปรตีนที่มีลักษณะคล้ายกับหนามยื่นงอกออกมาหรือที่เรียกกันว่า S-Protein และด้วยเหตุผลที่ว่ามันมีลักษณะคล้ายกับหนามของมงกุฏจึงเป็นที่มาของชื่อ Corona ซึ่งเเปลว่ามงกุฏตามที่เราทราบกันดี การที่ไวรัสตัวนี้จะเข้าไปในเซลล์ของร่างกายได้มันต้องมีตัวรับซึ่งในที่นี้คือ ACE2-receptor (Angiotensin Converting Enzyme 2 receptor) ซึ่งหากปราศจากตัวรับนี้ SARS-Cov-2 ก็ไม่สามารถเข้าสู่เซลล์ร่างกายเราได้

อุปมาอุปไมยคล้ายกับว่า S-Protein ที่ติดอยู่ตามพื้นผิวของไวรัส SARS-Cov-2 เป็นลูกกุญแจ ACE2 คือแม่กุญแจที่ยอมให้ S-Protein ไขและนำพาเชื้อไวรัส SARS-Cov-2 เข้าไปสู่เซลล์ในร่างกาย

จากผลงานวิจัยล่าสุดพบว่า ACE2 ในปอดไม่ได้มีจำนวนมากอย่างที่เราคิด แต่กลับกลายเป็นว่า ACE2 ส่วนใหญ่อยู่ภายในผนังเซลล์ของโพรงจมูกแทน!! [5]

เป็นที่ทราบกันดีว่าฝุ่นหรือละอองที่มีขนาดใหญ่จะถูกดักจับภายในโพรงจมูกก่อน ส่วนอนุภาคที่มีขนาดเล็กจิ๋วจะสามารถเล็ดรอดเข้าไปได้ในส่วนที่ลึกที่สุดของปอดอย่างเช่นถุงลม (กรณีของ PM2.5 ก็สามารถเดินทางเข้าไปในส่วนที่ลึกของปอดได้เช่นเดียวกัน)

ดังนั้นหากเราต้องการกดเคิร์ฟการระบาดของโรคให้ต่ำลง มาตรการสวมใส่หน้ากากแม้จะเป็นแบบ DIY ก็ยังเป็นสิ่งจำเป็นด้วยเหตุผลที่ว่า

1. ACE2 ซึ่งเป็น Receptor ที่อนุญาตให้ SARS-Cov-2 เข้าสู่ร่างกายคนได้ส่วนใหญ่อยู่ในโพรงจมูกซึ่งเป็นจุดที่ละอองสารคัดหลั่งที่มีขนาดใหญ่ถูกดักจับ
2. ด้วยเหตุผลดังกล่าว หน้ากากแบบ DIY ซึ่งสามารถกรองได้ถึง 67% จึงสามารถช่วยลดจำนวนละอองสารคัดหลั่งที่มีขนาดใหญ่และมีเชื้อ SARS-Cov-2 ลงไปได้เยอะ หากเป็นหน้ากากอนามัยเเบบ Surgical Mask ก็สามารถช่วยลดได้ถึง 75%
3. เก็บหน้ากากแบบ N95 ให้บุคลากรทางการแพทย์ที่มีความเสี่ยงกับการต้องสัมผัสกับเชื้อไวรัสในปริมาณมากทุกวันไว้ใช้ดีกว่า ประชาชนธรรมดาหากใครมีฐานะจะใช้ N95 ก็ย่อมดีกว่าแน่นอนเพียงแต่ อาจรู้สึกอึดอัดหายใจไม่สะดวกกว่าหน้ากากแบบปกติ

สรุป
มาตรการ Social Distancing ยังคงเป็นสิ่งที่จำเป็น ประชาชนทั่วไปควรสวมใส่หน้ากากทุกครั้งที่ออกจากบ้าน ซึ่งหลักฐานทางวิชาการก็ช่วยยืนยันว่าเราเดินมาถูกทางแล้ว ในภาวะที่หน้ากากอนามัยขาดแคลนเราควรเก็บหน้ากากที่มีประสิทธิภาพในการกรองสูงอย่าง N95 ไว้ให้บุคลากรทางการแพทย์ใช้จะดีกว่า
หมายเหตุ

1. สัดส่วนการปนเปื้อนของเชื้อ SARS-Cov-2 ในละอองสารคัดหลั่งแต่ละขนาดยังไม่ชัดเจนและจำเป็นต้องมีงานวิจัยมายืนยัน
2. ตัวแปรทางด้านสิ่งแวดล้อม (เช่น อุณหภูมิ ความชื้น แสงยูวี) ส่งผลเช่นไรต่ออายุของเชื้อ SARS-Cov-2 ในละอองสารคัดหลั่งแต่ละขนาด ก็ยังไม่เป็นที่ชัดเจน
3. มาตรการการเว้นระยะห่างทางสังคม (Social Distancing)ในบริบทของวัฒนธรรมในแต่ละประเทศ ส่งผลแค่ไหนต่อค่า Ro (Basic reproductive number) หรือ ค่าเฉลี่ยที่ผู้ป่วย 1 คนจะแพร่เชื้อให้แก่ผู้อื่นได้กี่คนในประชากรที่ไม่มีภูมิคุ้มกัน ตรงนี้ก็ยังไม่มีความชัดเจน
4. Viral Load หรือปริมาณเชื้อไวรัสที่อยู่ในเลือด ในกรณีของ SARS-Cov-2 เรายังขาดองค์ความรู้ว่าที่ความเข้มข้นระดับใดจึงจะก่อให้เกิดอาการป่วย
5. บทความนี้ได้สรุปเอาสาระสำคัญของบทความที่ชื่อ COVID-19: WHY WE SHOULD ALL WEAR MASKS — THERE IS NEW SCIENTIFIC RATIONALE โดยมีผู้เขียนคือ Prof. Dr. Sui Huang จาก Institute for Systems Biology [3]
เอกสารอ้างอิง
[1] Xie, X., Li, Y., Chwang, A. T., Ho, P. L., & Seto, W. H. (2007). How far droplets can move in indoor environments--revisiting the Wells evaporation-falling curve. Indoor air, 17(3), 211-225.
[2] Nicas, M., & Jones, R. M. (2009). Relative contributions of four exposure pathways to influenza infection risk. Risk Analysis: An International Journal, 29(9), 1292-1303.
[3] https://medium.com/@Cancerwarrior/covid-19-why-we-should-all-wear-masks-there-is-new-scientific-rationale-280e08ceee71
[4] https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0002618
[5] https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/2003/2003.06122.pdf