CN114486836B - 飞沫/气溶胶暴露风险评价方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

飞沫/气溶胶暴露风险评价方法、装置、设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种飞沫/气溶胶暴露风险评价方法、装置、电子设备及存储介质，包括：选择荧光标记物和适合于荧光标记物的最佳激发波长光源；获取由荧光标记物得到的荧光标记溶液的荧光发射光谱，确定荧光激发光谱；以最佳激发波长光源为光源，基于荧光发射光谱、荧光激发光谱，在患者飞沫生成区域完成荧光标记后，通过仿生***模拟诊疗过程中医护人员与患者的一种或多种接触模式，采集暴露后预设采样位置处的第一荧光亮度，参照暴露前的荧光亮度，根据第一荧光强度差值识别飞沫/气溶胶在医护人员的面部黏膜沉降和呼吸道吸入的第一暴露风险等级。由此，对降低医护人员职业暴露感染风险、优化医院不同诊疗操作个体防护措施，提供科学依据及技术支撑。

Description

飞沫/气溶胶暴露风险评价方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本申请涉及荧光识别技术领域，特别涉及一种飞沫/气溶胶暴露风险评价方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
飞沫、气溶胶传播是新冠已明确的主要传播途径，尤其在一些特殊的诊疗操作，例如插拔管、气切、消化内镜检查时，可能排放高浓度气溶胶飞沫，医护人员与患者的近距离暴露可能导致医源性感染。尽管人际间的交叉传染机理方面的科学研究不断深入，但受限于真实诊疗场景中暴露过程的生物安全要求，难以量化医护个体暴露剂量，科学合理地选择个体防护措施至今仍无依据可循，导致疫情早期因医疗物资不足而出现防护不到位，后期又出现过渡防护，造成医疗资源浪费。
发明内容
本申请提供一种飞沫/气溶胶暴露风险评价方法、装置、设备及存储介质，可以评价不同个体防护措施有效性，对降低医护人员职业暴露感染风险、优化医院不同诊疗操作个体防护措施，提供科学依据及技术支撑。
本申请第一方面实施例提供一种飞沫/气溶胶暴露风险评价方法，包括以下步骤：
选择荧光标记物和适合于所述荧光标记物的最佳激发波长光源；
获取由所述荧光标记物得到的荧光标记溶液的荧光发射光谱，并确定荧光激发光谱；以及
以所述最佳激发波长光源为光源，基于所述荧光发射光谱所述荧光激发光谱，在患者飞沫生成区域完成荧光标记后，通过预设的仿生***模拟诊疗过程中医护人员与患者的一种或多种接触模式，采集暴露后预设采样位置处的第一荧光亮度，并参照暴露前的荧光亮度，根据第一荧光强度差值识别飞沫/气溶胶在医护人员的面部黏膜沉降和呼吸道吸入的第一暴露风险等级。
可选地，所述荧光标记物为核黄素。
可选地，还包括：
在所述医护人员采取目标个体防护措施后，采集所述暴露后预设采样位置处的第二荧光亮度；
参照暴露前的荧光亮度，根据第二荧光强度差值识别飞沫/气溶胶在医护人员的面部黏膜沉降和呼吸道吸入的第二暴露风险等级；
对比所述第一暴露风险等级和所述第二暴露风险等级，生成所述目标个体防护措施的有效结果。
可选地，在通过预设的仿生***模拟所述诊疗过程中医护人员与患者的一种或多种接触模式时，还包括：
拍摄同期进行诊疗操作的真实医护暴露表面的荧光沾染；
根据拍摄的荧光沾染确定飞沫/气溶胶的医护暴露传染风险。
可选地，还包括：
采集所述一个或多个面部黏膜沉降、呼吸道吸入、个体防护设备表面的采样液；
利用所述一个或多个面部黏膜沉降、呼吸道吸入、个体防护设备表面的采样液计算所述一个或多个的荧光剂质量；
基于所述一个或多个的荧光剂质量量化面部黏膜沉降、呼吸道吸入、个体防护设备表面的暴露剂量差异。
可选地，还包括：
基于所述暴露剂量差异获取面部黏膜沉降暴露、呼吸道吸入暴露的评价结果；
和或，基于所述评价结果优化或生成所述医护人员的防护措施。
本申请第二方面实施例提供一种飞沫/气溶胶暴露风险评价装置，包括：
光源模块，用于选择荧光标记物和适合于所述荧光标记物的最佳激发波长光源；
光谱模块，用于获取由所述荧光标记物得到的荧光标记溶液的荧光发射光谱，并确定荧光激发光谱；以及
评价模块，用于以所述最佳激发波长光源为光源，基于所述荧光发射光谱、所述荧光激发光谱，在患者飞沫生成区域完成荧光标记后，通过预设的仿生***模拟诊疗过程中医护人员与患者的一种或多种接触模式，采集暴露后预设采样位置处的第一荧光亮度，并参照暴露前的荧光亮度，根据第一荧光强度差值识别飞沫/气溶胶在医护人员的面部黏膜沉降和呼吸道吸入的第一暴露风险等级。
可选地，所述荧光标记物为核黄素。
可选地，还包括：
采集模块，用于在所述医护人员采取目标个体防护措施后，采集所述暴露后预设采样位置处的第二荧光亮度；
识别模块，用于参照暴露前的荧光亮度，根据第二荧光强度差值识别飞沫/气溶胶在医护人员的面部黏膜沉降和呼吸道吸入的第二暴露风险等级；
生成模块，用于对比所述第一暴露风险等级和所述第二暴露风险等级，生成所述目标个体防护措施的有效结果。
可选地，在通过预设的仿生***模拟所述诊疗过程中医护人员与患者的一种或多种接触模式时，还包括：
拍摄同期进行诊疗操作的真实医护暴露表面的荧光沾染；
根据拍摄的荧光沾染确定飞沫/气溶胶的医护暴露传染风险。
可选地，还包括：
第二采集模块，用于采集所述一个或多个面部黏膜沉降、呼吸道吸入、个体防护设备表面的采样液；
计算模块，用于利用所述一个或多个面部黏膜沉降、呼吸道吸入、个体防护设备表面的采样液计算所述一个或多个的荧光剂质量；
量化模块，用于基于所述一个或多个的荧光剂质量量化面部黏膜沉降、呼吸道吸入、个体防护设备表面的暴露剂量差异。
可选地，还包括：
获取模块，用于基于所述暴露剂量差异获取面部黏膜沉降暴露、呼吸道吸入暴露的评价结果；
和或，基于所述评价结果优化或生成所述医护人员的防护措施。
本申请第三方面实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如上述实施例所述的飞沫/气溶胶暴露风险评价方法。
本申请第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，以用于实现如上述实施例所述的飞沫/气溶胶暴露风险评价方法。
由此，可以选择荧光标记物和适合于荧光标记物的最佳激发波长光源，并获取由荧光标记物得到的荧光标记溶液的荧光发射光谱，并确定荧光激发光谱，并以最佳激发波长光源为光源，基于荧光发射光谱荧光激发光谱，在患者飞沫生成区域完成荧光标记后，模拟诊疗过程中医护人员与患者的一种或多种接触模式，采集暴露后预设采样位置处的第一荧光亮度，并参照暴露前的荧光亮度，根据第一荧光强度差值识别飞沫/气溶胶在医护人员的面部黏膜沉降和呼吸道吸入的第一暴露风险等级。由此，可以评价不同个体防护措施有效性，对降低医护人员职业暴露感染风险、优化医院不同诊疗操作个体防护措施，提供科学依据及技术支撑。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本申请实施例提供的一种飞沫/气溶胶暴露风险评价方法的流程图；
图2为根据本申请一个实施例的医护暴露体外仿生***的示例图；
图3为根据本申请实施例的飞沫/气溶胶暴露风险评价装置的示例图；
图4为根据本申请实施例的电子设备的示例图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
下面参考附图描述本申请实施例的飞沫/气溶胶暴露风险评价方法、装置、设备及存储介质。
在介绍本申请实施例的飞沫/气溶胶暴露风险评价方法之前，先简单介绍下相关技术中的飞沫/气溶胶传播风险预测方法。
相关技术中，飞沫/气溶胶传播风险预测方法主要有以下几种：(1)基于计算流体力学方法的飞沫/气溶胶传播风险预测；(2)基于暖体假人实验的飞沫/气溶胶个体暴露水平评价。
其中，对于基于计算流体力学方法的飞沫/气溶胶传播风险预测，该技术基于流行病学回溯，调查传播事件发生时个体健康状况、人员间距等传播信息，结合事件发生时室内环境温湿度等物理因素，建立事件发生场景下的数值计算模型，采用计算流体力学方法，模拟患者呼出气溶胶在环境尺度上的时空分布，计算易感者的暴露剂量。该方法虽从一定程度揭示了飞沫/气溶胶的传播风险，但存在诸多不确定性：首先，流行病学回溯方法易导致关键信息丢失，准确性不足。其次，感染者的呼出飞沫水平是计算流体力学方法重要的输入参数，而该参数的获得通常基于诸多假设设定，导致实际应用过程中的准确性欠佳，且无法直接量化易感者的暴露剂量；
基于暖体假人实验的飞沫/气溶胶个体暴露水平评价主要是利用呼吸暖体假人模拟真人完成呼出飞沫的吸入暴露过程，一方面可提高实验安全性，尤其适用于危险系数较高的实验条件下，如医院传染风险研究；另一方面可保证实验的可重复性，实现个体暴露剂量的客观、***评价。该类研究通过在环境中释放飞沫，营造真实飞沫/气溶胶暴露场景，测量呼吸暖体假人暴露剂量，量化传染风险。然而，受限于释放的飞沫在环境中的特异性识别，现有飞沫释放源主要分为两类：一类释放源为真实健康受试者咳嗽、打喷嚏等行为释放的飞沫，由于该类飞沫与环境背景中的颗粒无法严格区分，该类研究需在实验条件严格控制、无背景气溶胶干扰的洁净室内进行；另一类对背景环境洁净度无特殊要求，释放源为易于识别的带有荧光标识的飞沫，采用简化的气溶胶发生器模拟人体呼吸活动。由于简化的释放源与真实诊疗操作相差较大，难以模拟真实诊疗操作人体飞沫呼出过程，同时，荧光标记物多为化学合成的荧光素，对人体具有潜在毒性，受限于临床伦理要求，该类技术方法虽简单直观，但难以应用于医院真实场景。
正是基于上述问题，本申请提出一种飞沫/气溶胶暴露风险评价方法，在该方法中，可以选择荧光标记物和适合于荧光标记物的最佳激发波长光源，并获取由荧光标记物得到的荧光标记溶液的荧光发射光谱，并确定荧光激发光谱，并以最佳激发波长光源为光源，基于荧光发射光谱荧光激发光谱，在患者飞沫生成区域完成荧光标记后，模拟诊疗过程中医护人员与患者的一种或多种接触模式，采集暴露后预设采样位置处的第一荧光亮度，并参照暴露前的荧光亮度，根据第一荧光强度差值识别飞沫/气溶胶在医护人员的面部黏膜沉降和呼吸道吸入的第一暴露风险等级。由此，可以评价不同个体防护措施有效性，对降低医护人员职业暴露感染风险、优化医院不同诊疗操作个体防护措施，提供科学依据及技术支撑。
具体而言，图1为本申请实施例所提供的一种飞沫/气溶胶暴露风险评价方法的流程示意图。
如图1所示，该飞沫/气溶胶暴露风险评价方法包括以下步骤：
在步骤S101中，选择荧光标记物和适合于荧光标记物的最佳激发波长光源。
可以理解的是，荧光是一种光致发光的冷发光现象。当某种常温物质经某种波长的入射光(通常是紫外线或X射线)照射，吸收光能后进入激发态，并且立即退激发并发出比入射光的波长长的出射光(通常波长在可见光波段)。基于该原理，通过选择适合的荧光标记物和适合于该标记物的最佳激发波长光源，在不破坏表面上荧光分布的情况下可以实现多次定性观测和定量测量。
可选地，在一些实施例中，荧光标记物可以为核黄素。
应当理解的是，核黄素即维生素B2，对人体健康有增益作用，维生素B2为一种水溶性维生素，可作为辅酶促进代谢。其容易消化和吸收，被排出的量随体内的需要以及可能随蛋白质的流失程度而有所增减；它不会蓄积在体内，所以时常要以食物或营养补品来补充。广泛存在于酵母、肝、肾、蛋、奶、大豆等中。临床研究表明，维生素B2能促进发育和细胞的再生；促使皮肤、指甲、毛发的正常生长；帮助预防和消除口腔内、唇、舌及皮肤的炎反应；增进视力，减轻眼睛的疲劳等。该维生素无不良反应，属于人体每日需补充的维生素，可增强人体免疫力。维生素B2的健康增益效果使其成为真实场景人员与物表接触识别的理想示踪剂，尤其适用于医院等环境洁净度要求高的场合。
需要说明的是，适合于荧光标记物的最佳激发波长光源可以通过实验获取得到，在此不做具体限定。
在步骤S102中，获取由荧光标记物得到的荧光标记溶液的荧光发射光谱，并确定荧光激发光谱。
具体而言，本申请实施例可以基于依据患者年龄队列中RNI(RecommendedNutrient Intake，推荐摄入量)下限计算维生素B2摄入量，将其溶于溶剂中(如免洗洗手液或水)，配制成一定浓度的荧光标记溶液。其中，RNI是指可以满足某一特定性别、年龄及生理状况群体中绝大多数个体(97％～98％)的需要量的摄入水平，居民膳食维生素B2推荐摄入量(mg/d)可以如表1所示。
表1
Figure BDA0003505309760000061
进一步地，本申请实施例可以依据荧光分光光度法对所述荧光标记溶液进行激发-发射光谱检测，选择某一固定波长的光激发荧光标记溶液样品，记录样品中产生的荧光发射强度与发射波长间的函数关系，即得荧光发射光谱；选定某一荧光发射波长记录荧光发射强度作为激发光波长的函数，即得荧光激发光谱。以荧光标记溶液最佳激发波长灯带为光源，在诊室内布置荧光拍摄***，用于进行暴露可视化快速分析。
在步骤S103中，以最佳激发波长光源为光源，基于荧光发射光谱、荧光激发光谱，在患者飞沫生成区域完成荧光标记后，通过预设的仿生***模拟诊疗过程中医护人员与患者的一种或多种接触模式，采集暴露后预设采样位置处的第一荧光亮度，并参照暴露前的荧光亮度，根据第一荧光强度差值识别飞沫/气溶胶在医护人员的面部黏膜沉降和呼吸道吸入的第一暴露风险等级。
可选地，在一些实施例中，上述的飞沫/气溶胶暴露风险评价方法，还包括：在医护人员采取目标个体防护措施后，采集暴露后预设采样位置处的第二荧光亮度；参照暴露前的荧光亮度，根据第二荧光强度差值识别飞沫/气溶胶在医护人员的面部黏膜沉降和呼吸道吸入的第二暴露风险等级；对比第一暴露风险等级和第二暴露风险等级，生成目标个体防护措施的有效结果。
其中，预设的仿生***可以为医护暴露体外仿生***，也可以为其他的仿生***，本申请实施例以医护暴露体外仿生***为例进行详细说明，医护暴露体外仿生***的具体建立方法将在后文进行详细阐述，预设采样位置可以是用户预先设定的位置，可以是通过有限次实验获取的位置，也可以是通过有限次计算机仿真得到的位置，在此不做具体限定
可选地，在一些实施例中，在通过预设的仿生***模拟诊疗过程中医护人员与患者的一种或多种接触模式时，还包括：拍摄同期进行诊疗操作的真实医护暴露表面的荧光沾染；根据拍摄的荧光沾染确定飞沫/气溶胶的医护暴露传染风险。
其中，本申请实施例基于真实人体呼吸道的CT(Computed Tomography，电子计算机断层扫描)影像断层扫描数据，耦合立体光固化成型法，建立包含人体面部、鼻腔、口咽、呼吸道及肺腔的医护暴露体外仿生***，医护暴露体外仿生***可以如图2所示；该***透光度良好，可适配飞沫在呼吸道暴露的可视化需求；配备了呼吸气流加热加湿装置，可模拟真实人体呼吸道内温湿度等物理环境，保证飞沫输运过程中的空气动力学特性；呼吸特征(主要包括呼吸频率和呼吸量)可调可控，基于医护真实的呼吸特征参数，通过高性能的微控制器及先进的PWM(Pulse width modulation，脉冲宽度调制)控制技术，调节呼吸流量变化曲线和呼吸频率，实现个体呼吸气流高精度控制。
具体而言，本申请实施例在医护暴露体外仿生***面部黏膜(如眼部、唇部)等区域进行标记，进行面部黏膜沉降暴露采样；采用气溶胶采样设备与医护暴露体外仿生***的肺腔气流出口处相连接，对从口鼻处吸入进行呼吸道吸入暴露采样。由此，建立医护面部黏膜沉降和呼吸道吸入两种暴露途径下的风险识别及评价方法。依据研究针对的不同诊疗操作，可分别对不同工作时长、不同个体防护措施等参数作用下的暴露风险进行比较，评估不同诊疗过程、不同防护等级，医护人员的防护有效性。
进一步地，本申请实施例可以针对不同诊疗操作暴露评价需求，依据步骤S101和步骤S102的方法，选择并配置荧光标记溶液，并在患者飞沫生成区域完成荧光标记；依据医护真实操作场景，调整医护暴露体外仿生***姿态、分钟通气量、呼吸频率等参数，模拟诊疗过程中医护人员与患者的典型接触模式(接触时间、姿势、相对位置等特征)，与真实医护一起，在诊疗室内完成吸入暴露过程。
通过对比诊疗操作前后各采样位置的荧光强度差异，可实现飞沫/气溶胶在医护面部黏膜沉降和呼吸道吸入两种暴露途径可视化，快速直观的评价医护暴露风险；通过对比无防护/不同个体防护措施医护暴露体外仿生***采样位置的荧光强度差异，可快速评价不同防护措施的有效性；同时，可辅助采用便携式荧光拍摄装置，对同期进行诊疗操作的真实医护暴露表面的荧光沾染进行拍摄，进一步明确飞沫/气溶胶的医护暴露传染风险，为制定有效的个体防护措施提供依据。
需要说明的是，本申请实施例可以先关闭室内光源，在患者开始诊疗操作前，拍摄医护暴露体外仿生***面部黏膜、呼吸道吸入、医护个体防护设备表面等重点区域的荧光亮度，作为基线(即暴露前的荧光亮度)；该医护暴露体外仿生***可仿真诊疗操作时医护实际呼吸过程，完成飞沫/气溶胶的面部黏膜沉降、呼吸道吸入等途径的暴露剂量测量，克服了真实人体采样困难、安全性要求高等问题。
可选地，在一些实施例中，上述的飞沫/气溶胶暴露风险评价方法，还包括：采集一个或多个面部黏膜沉降、呼吸道吸入、个体防护设备表面的采样液；利用一个或多个面部黏膜沉降、呼吸道吸入、个体防护设备表面的采样液计算一个或多个的荧光剂质量；基于一个或多个的荧光剂质量量化面部黏膜沉降、呼吸道吸入、个体防护设备表面的暴露剂量差异。
可选地，在一些实施例中，上述的飞沫/气溶胶暴露风险评价方法，还包括：基于暴露剂量差异获取面部黏膜沉降暴露、呼吸道吸入暴露的评价结果；和或，基于评价结果优化或生成医护人员的防护措施。
具体地，本申请实施例还可以依据荧光分光光度法，进一步对医护飞沫/气溶胶暴露剂量进行荧光定量分析。
具体而言，本申请实施例可以研究前配置与上述的荧光标记溶液具有相同组成成分、不同荧光浓度的溶液，分别测量所有溶液的荧光强度，建立荧光强度-溶液浓度-溶质质量之间的标准曲线，作为荧光定量基准。
现场研究开展前，先对医护暴露体外仿生***的面部黏膜、呼吸道吸入、个体防护设备表面等进行空白采样，作为基线；依据研究需求，患者完成诊疗操作并离开待检测环境后，对面部黏膜、呼吸道吸入、个体防护设备等进行现场采样，面部黏膜、个体防护设备等表面采用擦拭法采样，将无菌消毒棉签或无尘纸润湿，面积较大的物表在两个方向上以“S”形擦拭，小样品表面朝一个方向擦拭3次，将擦拭后的棉签/无尘纸置于采样瓶中，冷藏运输至实验室；吸入暴露采用溶液法采样，气溶胶采样设备内置一定体积的采样液，将暴露过程中通过口/鼻进入呼吸道的气溶胶收集至采样液中，与表面样本一起冷藏运输至实验室。
通过用荧光分光光度法，在实验室中完成上述采样液荧光强度测量，基于荧光定量基准，计算表面样本、呼吸道吸入样本的荧光剂质量，量化面部黏膜沉降、呼吸道吸入、个体防护设备表面的暴露剂量差异，获得面部黏膜沉降暴露、呼吸道吸入暴露两种途径的暴露评价量化评价提供依据；对不同个体防护措施下的暴露剂量进行测量，量化不同防护措施医护暴露剂量，对医护个体防护措施优化提供指导。同时，对同期进行诊疗操作的真实医护暴露表面进行采样，进一步量化飞沫/气溶胶的医护暴露传染风险，为降低医护人员职业暴露感染风险、优化医院不同诊疗操作个体防护措施，提供科学依据及技术支撑。
为使得本领域技术人员进一步了解本申请实施例的飞沫/气溶胶暴露风险评价方法，下面结合具体实施例进行详细阐述。
具体地，新型冠状病毒肺炎肆虐全球，飞沫、气溶胶传播是已明确的主要传播途径，尤其在患者聚集且封闭的医院诊疗场所。消化内镜中心患者流量大，感染患者或无症状感染者接受消化内镜检查时，咳嗽等行为可能排放高浓度气溶胶飞沫，医护人员与患者的近距离暴露可能导致医源性感染。因此，本申请实施例以某消化内镜中心诊疗时呼出飞沫、气溶胶传播风险评价为目的，通过阐明医护人员个体暴露水平，有效降低消化内镜医护人员职业暴露感染风险，保护医护人员诊疗安全。
具体而言，该飞沫/气溶胶暴露风险评价方法，包括以下步骤：
(1)荧光标记模块
受试者为接受全麻胃镜检查的成人患者，在伦理委员会审查通过且患者知情同意后开展。基于患者年龄计算维生素B2用量，配制固定浓度的荧光标记溶液，全麻胃镜检查前以固定量标记于接受胃镜患者的口腔中，之后按常规步骤进行胃镜检查，获得真实胃镜操作场景下患者呼出飞沫→环境迁移→医护暴露过程
(2)医护暴露体外仿生模块
基于真实人体呼吸道的CT影像断层扫描数据，耦合立体光固化成型法，建立包含人体面部、鼻腔、口咽、呼吸道及肺腔的医护暴露体外仿生***，通过测量医护呼吸特征，调节呼吸流量变化曲线和呼吸频率，实现医护真实呼吸过程体外模拟。
在该模块的眼部、唇部黏膜进行标记，作为面部黏膜沉降暴露采样区域；将液体撞击式气溶胶采样设备气流入口端与该模块的肺腔气流出口端相连接，对经口鼻处吸入呼吸道的气溶胶进行持续性采集。
依据胃镜诊疗医护防护情况，分别进行无防护/佩戴N95口罩/佩戴一次性口罩三种情况下的暴露水平进行评价，评估不同防护等级医护人员暴露风险
(3)医护飞沫/气溶胶暴露可视化模块
研究开始前，在实验室内基于荧光分光光度法，对(1)中的荧光标记溶液进行激发-发射光谱检测，选择某一固定波长的光激发荧光标记溶液样品，记录样品中产生的荧光发射强度与发射波长间的函数关系，得荧光发射光谱；选定某一荧光发射波长记录荧光发射强度作为激发光波长的函数，得荧光激发光谱。此后，以荧光标记溶液最佳激发波长灯带为光源，在诊室内布置荧光拍摄***，用于进行暴露可视化快速分析。
患者开始胃镜检查前，关闭室内光源，拍摄(2)医护暴露体外仿生模块面部黏膜、医护个体防护、呼吸道吸入采样液的荧光亮度，作为基线；患者完成胃镜检查并离开诊室后，重新关闭室内光源，拍摄上述采样位置的荧光亮度。通过对比胃镜操作前后各采样位置的荧光强度差异，可实现飞沫/气溶胶在医护面部黏膜沉降和呼吸道吸入两种暴露途径可视化，快速直观的评价医护暴露风险；通过对比无防护/佩戴N95口罩/佩戴一次性口罩三种不同防护措施下荧光强度差异，可快速评价不同防护措施的有效性；同时，辅助采用便携式荧光拍摄装置对同期进行诊疗操作的医护手部、诊疗服表面的荧光沾染进行拍摄，进一步明确飞沫/气溶胶的医护暴露传染风险。
(4)医护飞沫/气溶胶暴露剂量量化模块。
以(3)医护黏膜及吸入暴露可视化模块的定性结果为参考，依据荧光分光光度法，对医护飞沫/气溶胶暴露剂量进行荧光定量。
研究前配置与(1)中所述荧光标记溶液具有相同组成成分、不同荧光浓度的溶液，分别测量所有溶液的荧光强度，建立荧光强度-溶液浓度-溶质质量之间的标准曲线，作为荧光定量基准。
全麻胃镜前，先对(2)医护暴露体外仿生模块的面部黏膜、医护个体防护、呼吸道吸入采样液的荧光强度进行测量，作为基线；患者完成胃镜检查并离开诊室后，对面部黏膜、医护个体防护、呼吸道吸入采样液进行现场采样，面部黏膜、个体防护设备等表面采用擦拭法采样，将无菌消毒棉签或无尘纸润湿，面积较大的物表在两个方向上以“S”形擦拭，小样品表面朝一个方向擦拭3次，将擦拭后的棉签/无尘纸置于采样瓶中，冷藏运输至实验室；呼吸道吸入采样液转移至采样瓶中，与表面样本一起冷藏运输至实验室。
通过用荧光分光光度法，在实验室中完成上述采样液荧光强度测量，基于荧光定量基准，计算表面样本、呼吸道吸入样本的荧光剂质量，量化面部黏膜沉降、呼吸道吸入、个体防护设备表面的暴露剂量差异，获得面部黏膜沉降暴露、呼吸道吸入暴露两种途径的暴露评价量化评价提供依据；同时，通过对比无防护/佩戴N95口罩/佩戴一次性口罩三种不同防护措施下暴露剂量差异，对胃镜诊疗医护防护措施优化提供指导。
根据本申请实施例提出的飞沫/气溶胶暴露风险评价方法，可以选择荧光标记物和适合于荧光标记物的最佳激发波长光源，并获取由荧光标记物得到的荧光标记溶液的荧光发射光谱，并确定荧光激发光谱，并以最佳激发波长光源为光源，基于荧光发射光谱荧光激发光谱，在患者飞沫生成区域完成荧光标记后，模拟诊疗过程中医护人员与患者的一种或多种接触模式，采集暴露后预设采样位置处的第一荧光亮度，并参照暴露前的荧光亮度，根据第一荧光强度差值识别飞沫/气溶胶在医护人员的面部黏膜沉降和呼吸道吸入的第一暴露风险等级。由此，可以评价不同个体防护措施有效性，对降低医护人员职业暴露感染风险、优化医院不同诊疗操作个体防护措施，提供科学依据及技术支撑。
其次参照附图描述根据本申请实施例提出的飞沫/气溶胶暴露风险评价装置。
图3是本申请实施例的飞沫/气溶胶暴露风险评价装置的方框示意图。
如图3所示，该飞沫/气溶胶暴露风险评价装置10包括：光源模块100、光谱模块200和评价模块300。
其中，光源模块100用于选择荧光标记物和适合于荧光标记物的最佳激发波长光源；
光谱模块200用于获取由荧光标记物得到的荧光标记溶液的荧光发射光谱，并确定荧光激发光谱；以及
评价模块300用于以最佳激发波长光源为光源，基于荧光发射光谱、荧光激发光谱，在患者飞沫生成区域完成荧光标记后，通过预设的仿生***模拟诊疗过程中医护人员与患者的一种或多种接触模式，采集暴露后预设采样位置处的第一荧光亮度，并参照暴露前的荧光亮度，根据第一荧光强度差值识别飞沫/气溶胶在医护人员的面部黏膜沉降和呼吸道吸入的第一暴露风险等级。
可选地，在一些实施例中，荧光标记物为核黄素。
可选地，在一些实施例中，上述的飞沫/气溶胶暴露风险评价装置10，还包括：
采集模块，用于在医护人员采取目标个体防护措施后，采集暴露后预设采样位置处的第二荧光亮度；
识别模块，用于参照暴露前的荧光亮度，根据第二荧光强度差值识别飞沫/气溶胶在医护人员的面部黏膜沉降和呼吸道吸入的第二暴露风险等级；
生成模块，用于对比第一暴露风险等级和第二暴露风险等级，生成目标个体防护措施的有效结果。
可选地，在一些实施例中，在通过预设的仿生***模拟诊疗过程中医护人员与患者的一种或多种接触模式时，还包括：
拍摄同期进行诊疗操作的真实医护暴露表面的荧光沾染；
根据拍摄的荧光沾染确定飞沫/气溶胶的医护暴露传染风险。
可选地，在一些实施例中，上述的飞沫/气溶胶暴露风险评价装置10，还包括：
第二采集模块，用于采集一个或多个面部黏膜沉降、呼吸道吸入、个体防护设备表面的采样液；
计算模块，用于利用一个或多个面部黏膜沉降、呼吸道吸入、个体防护设备表面的采样液计算一个或多个的荧光剂质量；
量化模块，用于基于一个或多个的荧光剂质量量化面部黏膜沉降、呼吸道吸入、个体防护设备表面的暴露剂量差异。
可选地，在一些实施例中，上述的飞沫/气溶胶暴露风险评价装置10，还包括：
获取模块，用于基于暴露剂量差异获取面部黏膜沉降暴露、呼吸道吸入暴露的评价结果；
和或，基于评价结果优化或生成医护人员的防护措施。
需要说明的是，前述对飞沫/气溶胶暴露风险评价方法实施例的解释说明也适用于该实施例的飞沫/气溶胶暴露风险评价装置，此处不再赘述。
根据本申请实施例提出的飞沫/气溶胶暴露风险评价装置，可以选择荧光标记物和适合于荧光标记物的最佳激发波长光源，并获取由荧光标记物得到的荧光标记溶液的荧光发射光谱，并确定荧光激发光谱，并以最佳激发波长光源为光源，基于荧光发射光谱荧光激发光谱，在患者飞沫生成区域完成荧光标记后，模拟诊疗过程中医护人员与患者的一种或多种接触模式，采集暴露后预设采样位置处的第一荧光亮度，并参照暴露前的荧光亮度，根据第一荧光强度差值识别飞沫/气溶胶在医护人员的面部黏膜沉降和呼吸道吸入的第一暴露风险等级。由此，可以评价不同个体防护措施有效性，对降低医护人员职业暴露感染风险、优化医院不同诊疗操作个体防护措施，提供科学依据及技术支撑。
图4为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。该电子设备可以包括：
存储器401、处理器402及存储在存储器401上并可在处理器402上运行的计算机程序。
处理器402执行程序时实现上述实施例中提供的飞沫/气溶胶暴露风险评价方法。
进一步地，电子设备还包括：
通信接口403，用于存储器401和处理器402之间的通信。
存储器401，用于存放可在处理器402上运行的计算机程序。
存储器401可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
如果存储器401、处理器402和通信接口403独立实现，则通信接口403、存储器401和处理器402可以通过总线相互连接并完成相互间的通信。总线可以是工业标准体系结构(Industry Standard Architecture，简称为ISA)总线、外部设备互连(PeripheralComponent，简称为PCI)总线或扩展工业标准体系结构(Extended Industry StandardArchitecture，简称为EISA)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图4中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
可选的，在具体实现上，如果存储器401、处理器402及通信接口403，集成在一块芯片上实现，则存储器401、处理器402及通信接口403可以通过内部接口完成相互间的通信。
处理器402可能是一个中央处理器(Central Processing Unit，简称为CPU)，或者是特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称为ASIC)，或者是被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。
本实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上的飞沫/气溶胶暴露风险评价方法。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或N个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“N个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更N个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行***、装置或设备(如基于计算机的***、包括处理器的***或其他可以从指令执行***、装置或设备取指令并执行指令的***)使用，或结合这些指令执行***、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行***、装置或设备或结合这些指令执行***、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或N个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，N个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行***执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (12)

1.一种飞沫/气溶胶暴露风险评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
选择荧光标记物和适合于所述荧光标记物的最佳激发波长光源；
获取由所述荧光标记物得到的荧光标记溶液的荧光发射光谱，并确定荧光激发光谱；以及
以所述最佳激发波长光源为光源，基于所述荧光发射光谱、所述荧光激发光谱，在患者飞沫生成区域完成荧光标记后，通过预设的仿生***模拟诊疗过程中医护人员与患者的一种或多种接触模式，所述仿生***为包括人体面部、鼻腔、口咽、呼吸道及肺腔的医护暴露体外仿生***，采集暴露后预设采样位置处的第一荧光亮度，并参照暴露前的荧光亮度，根据第一荧光强度差值识别飞沫/气溶胶在医护人员的面部黏膜沉降和呼吸道吸入的第一暴露风险等级；
通过擦拭法对医护暴露体外仿生***的面部黏膜以及个体防护设备表面进行采样，通过溶液法获取所述医护暴露体外仿生***的呼吸道的采样液；基于荧光定量基准，计算面部黏膜、呼吸道、个体防护设备表面的样本的荧光剂质量；基于面部黏膜、呼吸道、个体防护设备表面的样本的荧光剂质量量化面部黏膜、呼吸道、个体防护设备表面的暴露剂量差异。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述荧光标记物为核黄素。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
在所述医护人员采取目标个体防护措施后，采集所述暴露后预设采样位置处的第二荧光亮度；
参照暴露前的荧光亮度，根据第二荧光强度差值识别飞沫/气溶胶在医护人员的面部黏膜沉降和呼吸道吸入的第二暴露风险等级；
对比所述第一暴露风险等级和所述第二暴露风险等级，生成所述目标个体防护措施的有效结果。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在通过预设的仿生***模拟所述诊疗过程中医护人员与患者的一种或多种接触模式时，还包括：
拍摄同期进行诊疗操作的真实医护暴露表面的荧光沾染；
根据拍摄的荧光沾染确定飞沫/气溶胶的医护暴露传染风险。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
基于所述暴露剂量差异获取面部黏膜沉降暴露、呼吸道吸入暴露的评价结果，基于所述评价结果优化或生成所述医护人员的防护措施。
6.一种飞沫/气溶胶暴露风险评价装置，其特征在于，包括：
光源模块，用于选择荧光标记物和适合于所述荧光标记物的最佳激发波长光源；
光谱模块，用于获取由所述荧光标记物得到的荧光标记溶液的荧光发射光谱，并确定荧光激发光谱；以及
评价模块，用于以所述最佳激发波长光源为光源，基于所述荧光发射光谱、所述荧光激发光谱，在患者飞沫生成区域完成荧光标记后，通过预设的仿生***模拟诊疗过程中医护人员与患者的一种或多种接触模式，所述仿生***为包括人体面部、鼻腔、口咽、呼吸道及肺腔的医护暴露体外仿生***，采集暴露后预设采样位置处的第一荧光亮度，并参照暴露前的荧光亮度，根据第一荧光强度差值识别飞沫/气溶胶在医护人员的面部黏膜沉降和呼吸道吸入的第一暴露风险等级；
第二采集模块，用于通过擦拭法对医护暴露体外仿生***的面部黏膜以及个体防护设备表面进行采样，通过溶液法获取所述医护暴露体外仿生***的呼吸道的采样液；
计算模块，用于基于荧光定量基准，计算面部黏膜、呼吸道、个体防护设备表面的样本的荧光剂质量；
量化模块，用于基于面部黏膜、呼吸道、个体防护设备表面的样本的荧光剂质量量化面部黏膜、呼吸道、个体防护设备表面的暴露剂量差异。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述荧光标记物为核黄素。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：
第一采集模块，用于在所述医护人员采取目标个体防护措施后，采集所述暴露后预设采样位置处的第二荧光亮度；
识别模块，用于参照暴露前的荧光亮度，根据第二荧光强度差值识别飞沫/气溶胶在医护人员的面部黏膜沉降和呼吸道吸入的第二暴露风险等级；
生成模块，用于对比所述第一暴露风险等级和所述第二暴露风险等级，生成所述目标个体防护措施的有效结果。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，在模拟所述诊疗过程中医护人员与患者的一种或多种接触模式时，还包括：
拍摄同期进行诊疗操作的真实医护暴露表面的荧光沾染；
根据拍摄的荧光沾染确定飞沫/气溶胶的医护暴露传染风险。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：
获取模块，用于基于所述暴露剂量差异获取面部黏膜沉降暴露、呼吸道吸入暴露的评价结果，基于所述评价结果优化或生成所述医护人员的防护措施。
11.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如权利要求1-5任一项所述的飞沫/气溶胶暴露风险评价方法。
12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行，以用于实现如权利要求1-5任一项所述的飞沫/气溶胶暴露风险评价方法。
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