Prevención de COVID en gimnasios

Introducción

La actividad física y los deportes recreativos y competitivos no solo son parte importante de nuestra cultura y actividades de ocio, sino que también previenen muchas enfermedades. El ejercicio también es un tratamiento eficaz para al menos 26 enfermedades importantes. Sin embargo, las medidas de mitigación de COVID-19 han cambiado y, a menudo, han reducido la actividad física. Por ejemplo, los ciudadanos canadienses y del Reino Unido eran entre un 30 % y un 40 % menos activos físicamente, lo que repercutía en la salud física y mental.

El ejercicio grupal en interiores en habitaciones pequeñas y mal ventiladas promueve la infección por SARS-CoV-2.

El SARS-CoV-2 y otros patógenos transportados por el aire se transmiten a través de partículas de aerosol con un diámetro de unos cientos de micrómetros y gotitas de unos cientos de micrómetros o más. Las gotitas más grandes son portadoras de patógenos durante las infecciones que ocurren cuando dos personas están a una distancia de hasta ~1,5 m entre sí y caen rápidamente al suelo. Por el contrario, las pequeñas partículas de aerosol flotan en el aire, pueden transportar patógenos como el SARS-CoV-2 y pueden mediar infecciones transmitidas por el aire.

El contacto directo entre personas o a través de objetos compartidos también puede causar infecciones, pero esto es menos probable. Varios estudios han demostrado que la concentración de partículas de aerosol en el aire espirado varía mucho en la población. Por ejemplo, aproximadamente el 20 % de las personas emiten más de 156 partículas por litro de aire exhalado. Estos individuos han sido denominados “superemisores”. El número de partículas de aerosol emitidas por una persona por unidad de tiempo varía y aumenta cuando esa persona habla, tose, canta o está físicamente activa.

También se ha demostrado que el número de partículas de aerosol emitidas está influenciado por el estado de hidratación de las vías respiratorias. La deshidratación de las vías respiratorias puede ser causada por el ejercicio y el aumento de la ventilación y ambos pueden conducir a una mayor cantidad de partículas de aerosol emitidas. Durante el ejercicio, la ventilación (es decir, el aire inhalado y exhalado por una persona) aumenta de ~5 a 15 litros/min en reposo a más de 100 litros/min en individuos no entrenados y puede llegar a 200 litros/min en remeros altamente entrenados.

Finalmente, se informa que las personas levemente infectadas por SARS-CoV-2 expiran un mayor número de partículas de aerosol que las personas no infectadas. En conjunto, esto sugiere que las personas infectadas con SARS-CoV-2 que hacen ejercicio "expulsarán" más SARS-CoV-2 en una habitación y que las personas no infectadas que hacen ejercicio inhalarán más partículas de aerosol contaminadas con SARS-CoV-2, en comparación con descansar.

La emisión de partículas de aerosol aumenta exponencialmente por encima de la intensidad moderada del ejercicio, lo que resulta en una superemisión durante el ejercicio máximo

Significado

La transmisión aérea del síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2) u otros patógenos probablemente aumenta durante el ejercicio en interiores, pero faltan datos sobre la emisión de partículas de aerosol por parte de un individuo que hace ejercicio. Aquí, informamos que la emisión de partículas de aerosol aumenta en promedio 132 veces desde 580 ± 489 partículas/min en reposo hasta 76 200 ± 48 000 partículas/min durante el ejercicio máximo. La emisión de partículas de aerosol aumenta moderadamente hasta una intensidad de ejercicio de ≈2 W/kg y exponencialmente a intensidades de ejercicio más altas.

Estos datos no solo explican las transmisiones de SARS-CoV-2 durante el ejercicio grupal en interiores, sino que también se pueden usar para diseñar medidas de mitigación mejor dirigidas para la actividad física en interiores, como educación física en la escuela, eventos de baile durante bodas o clases de gimnasia de alta intensidad como hilado.

Resumen

Muchos patógenos transportados por el aire, como el síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2), se transmiten en interiores a través de partículas de aerosol. Durante el ejercicio, la ventilación pulmonar puede aumentar más de 10 veces y, por lo tanto, los deportistas exhalan un mayor volumen de aire que contiene aerosoles.

Sin embargo, actualmente no sabemos cómo el ejercicio afecta la concentración de partículas de aerosol en el aire exhalado y la emisión general de partículas de aerosol. En consecuencia, desarrollamos un método para medir en paralelo la concentración de partículas de aerosol en el aire espirado, la ventilación pulmonar y la emisión de partículas de aerosol en reposo y durante una prueba de esfuerzo gradual hasta el agotamiento.

Usamos este método para evaluar a ocho mujeres y ocho hombres en un estudio descriptivo. Encontramos que la concentración de partículas de aerosol en el aire espirado aumentó significativamente de 56 ± 53 partículas/litro en reposo a 633 ± 422 partículas/litro a máxima intensidad.

La emisión de partículas de aerosol por sujeto aumentó significativamente en un factor de 132 desde 580 ± 489 partículas/min en reposo hasta una súper emisión de 76 200 ± 48 000 partículas/min durante el ejercicio máximo.

No hubo diferencias de sexo en la emisión de partículas de aerosol, pero los sujetos que entrenaban la resistencia emitieron significativamente más partículas de aerosol durante el ejercicio máximo que los sujetos no entrenados. En general, la emisión de partículas de aerosol aumentó moderadamente hasta una intensidad de ejercicio de ~2 W/kg y de ahí en adelante de manera exponencial.

Juntos, estos datos podrían explicar en parte los eventos de superpropagación, especialmente durante el ejercicio grupal de alta intensidad en interiores, y sugieren que se necesitan fuertes medidas de prevención de infecciones, especialmente durante el ejercicio a una intensidad que excede ~2 W/kg. Se necesitan investigaciones de los factores que influyen en la generación de partículas de aerosol, como las vías respiratorias y el estado de hidratación de todo el cuerpo durante el ejercicio.

Ilustración esquemática de la configuración experimental diseñada para medir la ventilación, la concentración de partículas de aerosol y la emisión de partículas de aerosol en un amplio rango de ventilación, desde reposo hasta ejercicio máximo. Primero se filtró el aire ambiental ( A ) para generar aire casi libre de partículas de aerosol. Luego, el sujeto inhaló el ( B ) aire limpio filtrado a través de una máscara facial de silicona que cubría la boca y la nariz (no se muestra). La máscara de silicona estaba ( C ) conectada a una válvula de dos vías para que solo el aire exhalado ingresara al flujo de salida. Una bolsa de plástico actuó como amortiguador/depósito ( D ). Una bomba desvió ~5 litros/min del aire exhalado a través primero ( E ) de un tubo calentado para eliminar la condensación y luego al ( F) Contador de partículas Palas Promo 3000. Este contador utiliza un sensor Welas 2300 para la detección de partículas. El aire restante se liberaba al ambiente a través de un tubo separado y una válvula unidireccional ( G ) para que el aire ambiente no pudiera ingresar al sistema. El experimento se realizó en una sala limpia para reducir aún más el riesgo de contaminación por partículas de aerosol.

Discusión

El primer resultado principal de este estudio descriptivo es que la emisión de partículas de aerosol aumenta en promedio 132 veces desde 580 ± 489 partículas/min en reposo hasta una superemisión de 76 200 ± 48 000 partículas/min durante el ejercicio máximo en mujeres y hombres jóvenes sanos.

También encontramos que la emisión de partículas de aerosol aumenta moderadamente hasta una intensidad de ejercicio de ~2 W/kg y exponencialmente a intensidades de ejercicio más altas.

Este hallazgo se puede utilizar para diseñar mejores estrategias de mitigación para el ejercicio grupal en interiores. En tercer lugar, la emisión de partículas de aerosol en reposo solo se correlaciona moderadamente con la emisión de partículas de aerosol durante el ejercicio.

Encontramos que la emisión media de partículas de aerosol aumentó 132 veces desde el reposo hasta el ejercicio máximo.

Encontramos que los atletas entrenados en resistencia emitieron un 85% más de partículas durante el ejercicio máximo que los sujetos no entrenados ( P = 0.02). Esto es intuitivo ya que las personas entrenadas en resistencia también ventilan más aire que contiene aerosoles en una habitación durante el ejercicio máximo.

En este estudio, los sujetos entrenados en resistencia ventilaron en promedio un 25 % más que los sujetos no entrenados durante el ejercicio máximo que no fue significativo debido a una gran variación interindividual. Esta diferencia explica solo parcialmente la variación en la emisión de partículas entre sujetos no entrenados y sujetos entrenados en resistencia. Se desconocen los otros factores que contribuyen a la diferencia del 85% en la emisión de aerosoles entre sujetos entrenados y no entrenados.