Saúde

O modelo inspirado na pesquisa por vida extraterrestre calcula o risco de transmissão COVID-19
Como a famosa equação de Drake, a desigualdade CAT procura dar sentido às muitas variáveis, incluindo as ambientais, que podem afetar a transmissibilidade de COVID-19
Por Catherine Graham - 22/10/2020


Domínio público

Quais são as chances de encontrar civilizações avançadas além da Terra? Em 1961, o astrônomo Frank Drake desenvolveu uma fórmula matemática para estimar a probabilidade de encontrar alienígenas inteligentes na Via Láctea. Sua equação simples, consistindo em apenas sete variáveis, estimulou uma nova discussão sobre um fenômeno de outra forma intrigante. Décadas depois, sua famosa fórmula continua influenciando a busca por vida extraterrestre no universo.

Inspirados pela equação de Drake, os especialistas em mecânica dos fluidos da Johns Hopkins Whiting School of Engineering desenvolveram uma fórmula para responder à pergunta do momento: o que determina as chances de alguém pegar COVID-19?

Em um artigo publicado na Physics of Fluids , os pesquisadores apresentam um modelo matemático para estimar o risco de transmissão aérea do COVID-19. As percepções desse novo modelo podem ajudar a avaliar o quão bem os esforços preventivos, como o uso de máscaras e o distanciamento social, estão nos protegendo em diferentes cenários de transmissão.

"Ainda há muita confusão sobre as vias de transmissão do COVID-19. Isso ocorre em parte porque não há uma 'linguagem' comum que facilite o entendimento dos fatores de risco envolvidos", disse Rajat Mittal , co-autor do artigo e professor no Departamento de Engenharia Mecânica. “O que realmente precisa acontecer para alguém se infectar? Se pudermos visualizar esse processo de forma mais clara e quantitativa, poderemos tomar melhores decisões sobre quais atividades retomar e quais evitar”.

O que está ficando claro é que o COVID-19 é mais comumente transmitido de pessoa para pessoa pelo ar, através de pequenas gotículas respiratórias geradas por tosse, espirro, fala ou respiração, de acordo com um comentário publicado por 239 cientistas na Clinical Infectious Diseases .

Mas o risco de se infectar com COVID-19 depende muito das circunstâncias, diz Mittal. O modelo da equipe considera 10 variáveis ​​de transmissão, incluindo as taxas de respiração das pessoas infectadas e não infectadas, o número de gotas transportadoras do vírus expelidas, o ambiente ao redor e o tempo de exposição. Multiplicadas juntas, essas variáveis ​​geram um cálculo da possibilidade de um indivíduo ser infectado com COVID-19.

A fórmula proposta é chamada de desigualdade de transmissão aérea de contágio, ou simplesmente desigualdade CAT.

"A desigualdade CAT é particularmente útil porque traduz o complexo processo de transporte dinâmico de fluidos em uma série de termos simples que são fáceis de entender", diz Charles Meneveau , professor de Engenharia Mecânica e co-autor do estudo. "Como vimos, comunicar ciência com clareza é de suma importância na saúde pública e nas crises ambientais como a que enfrentamos agora."

Dependendo do cenário, a previsão de risco da desigualdade CAT pode variar muito. Veja a academia, por exemplo. Todos nós já ouvimos que fazer exercícios em uma academia pode aumentar suas chances de pegar COVID-19, mas quão arriscado é realmente?

"A DESIGUALDADE CAT É PARTICULARMENTE ÚTIL PORQUE TRADUZ O COMPLEXO PROCESSO DE TRANSPORTE DINÂMICO DE FLUIDOS EM UMA SÉRIE DE TERMOS SIMPLES QUE SÃO FÁCEIS DE ENTENDER. COMO VIMOS, COMUNICAR CIÊNCIA COM CLAREZA É DE SUMA IMPORTÂNCIA NA SAÚDE PÚBLICA E EM CRISES AMBIENTAIS COMO ESSA QUE ESTAMOS ENFRENTANDO AGORA. "

Charles Meneveau

"Imagine duas pessoas em esteiras na academia; ambas estão respirando com mais dificuldade do que o normal. A pessoa infectada está expelindo mais gotas, e a pessoa não infectada está inalando mais gotas. Nesse espaço confinado, o risco de transmissão aumenta em um fator de 200 ", diz Mittal.

A equipe acrescenta que o modelo pode ser útil para quantificar o valor do uso de máscara e do distanciamento social. Se ambas as pessoas estiverem usando máscaras N95, o risco de transmissão é reduzido por um fator de 400 - isso é menos de 1% de chance de pegar o vírus. Mas mesmo uma simples máscara de tecido reduzirá significativamente a probabilidade de transmissão, de acordo com o modelo. A equipe também descobriu que o distanciamento social tem uma correlação linear com o risco; se você dobrar a distância, você dobra o fator de proteção ou reduz o risco pela metade.

Como acontece com a maioria dos modelos COVID-19, algumas variáveis ​​são conhecidas e outras ainda são um mistério. Por exemplo, ainda não sabemos quantas partículas do vírus SARS-CoV-2 inaladas são necessárias para desencadear uma infecção. Variáveis ​​ambientais, como vento ou sistemas HVAC, também são difíceis de definir.

Mesmo com essas incertezas, os pesquisadores acreditam que seu modelo fornece uma estrutura útil para entender como nossas escolhas podem aumentar ou reduzir nosso risco de pegar o vírus. Modelos de doenças infecciosas geralmente são projetados para serem compreendidos por especialistas. O modelo desenvolvido pela equipe, por outro lado, é acessível a todos, desde cientistas e formuladores de políticas até a pessoa comum que tenta avaliar seu próprio risco.

A equipe espera que uma abordagem matemática simples para um problema complexo estimule novas conversas sobre a transmissão COVID-19, assim como o modelo de Drake inspirou novas pesquisas por vida alienígena inteligente.

“Com mais informações, é possível calcular um risco bem específico. De maneira mais geral, nosso objetivo é apresentar como todas essas variáveis ​​interagem no processo de transmissão”, diz Mittal. "Acreditamos que nosso modelo pode informar estudos futuros que irão fechar essas lacunas em nosso entendimento sobre COVID-19 e fornecer uma melhor quantificação de todas as variáveis ​​envolvidas em nosso modelo."

Wen Wu, professor assistente de engenharia mecânica da Universidade do Mississippi, é coautor deste estudo.

 

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