【資料】Clinical MicrobiologyReviews (2024/5/14) Masks and respirators for prevention of respiratory infections: a state of the science review
Clinical MicrobiologyReviews (2024/5/14)
https://journals.asm.org/doi/10.1128/cmr.00124-23
呼吸器感染症予防のためのマスクとレスピレーター：科学の現状とレビュー
このナラティブレビューとメタアナリシスでは、マスクの有益性、そして実用性、不利益、有害性、個人的、社会文化的、環境的影響に関する広範なエビデンスを要約している。主要な臨床試験のメタアナリシスの再分析を含め、100以上の発表されたレビューと厳選された一次研究から得られたエビデンスを総合した結果、7つの重要な知見が得られた。
①SARS-CoV-2及びその他の呼吸器病原体の空気感染には、強力かつ一貫したエビデンスがある。
②マスクは正しく一貫して着用されていれば、呼吸器系疾患の感染を減少させる効果があり、用量反応関係を示す。
③レスピレーターは医療用マスクや布製マスクよりも遥かに効果的である。
④マスク着用義務は、総じて呼吸器系病原体の感染を減らすのに効果的である。
⑤マスクは重要な社会文化的シンボルであり、その不着用は政治的・イデオロギー的信条や、広く流布された誤報・偽情報と関連がある。
⑥マスクが一般に有害でないという多くの証拠がある一方で、特定の病状を持つ人には比較的禁忌であり免除が必要な場合がある。さらに、特定のグループ(特に聴覚障害者)は、他の人がマスクをしていると不利になる。
⑦使い捨てマスクやレスピレーターによる環境へのリスクもある。
今後の研究課題として、マスク着用を推奨または義務付けるべき状況の特徴づけの改善、快適性と受容性への配慮、マスクを着用する環境における一般的なコミュニケーション支援と障害に焦点を当てた支援、ろ過性、通気性、環境への影響を改善するための新しい素材とデザインの開発とテストなどを提案する。
はじめに
根拠と目的
COVID-19の大流行において、マスクやその他の顔面カバーの有効性、受容性、安全性は、最も重要かつ論争の的となっている科学的問題のひとつである。マスクは、結核のような風土病や、ヨーロッパのペスト(1619年)、満州のペスト(1910年)、インフルエンザ(1918-1919年)、SARS(2003年)、MERS(2013年)のような伝染病において、呼吸器系疾患の感染を減らすために長い間使用されてきた(1-8)。マスクに関する現在の議論の起源は、数十年、さらには数世紀にもさかのぼる(7,8)。
マスクに関する新たなレビューの必要性は、科学的見解の二極化が広く公表されたことで浮き彫りになった。2023年に発表されたコクラン・レビュー(9)の論文は、結論から言えばRCT(ランダム化比較試験)に限定されていた。この論文は、一部のマスコミや人々によって「マスクは効果がない」「マスク義務化は何もしなかった」という意味に解釈された(10)。コクランの編集長は、コクランの見解では、レビューの結果はそのような結論を支持するものではないと公言する必要性を感じた(11)。一部の学者は、レビューの方法論、特にメタアナリシスの重要な欠陥と膨大な非RCTエビデンスの省略に疑問を呈した(12-16)。
マスクの議論には、さらに多くの複雑な問題がある。『マスクの基礎科学』で説明しているように、「マスク」には材料特性の異なる多数の器具がある。マスクやレスピレーターの臨床試験の中には、介入の定義や最適化、忠実性の維持が不十分であったり、介入やアウトカムが不均一であったり、マスクが実際に着用されたかどうかを測定できなかったものがある(「マスクとレスピレーターの臨床試験」を参照)。RCT以外の研究では、他の緩和策の使用、同時ロックダウン、疾患有病率の変化などの交絡、効果修正、バイアスからマスクの効果を分離することは困難であった(「有効性に関する非実験的証拠」を参照)。マスクの防護効果がどのようなものであれ、マスクにはいくつかの欠点があり、人によってはマスクを着用することが困難であったり、不可能であったりする(「マスクの悪影響と害」を参照)。マスクは単なる防護具ではなく、文化的、政治的シンボルでもあり、それに対して人々が強い感情を抱くこともある。マスクに関する人々の信念は、広く流布している誤った情報に影響されることもある(「マスクの社会的・政治的側面」を参照)。特定の状況下で全ての人にマスクの着用を義務付ける施策は、管轄区域や社会文化的環境によって異なる展開を見せている(「政策としてのマスク着用」を参照)。使い捨てマスクやレスピレーターは、生分解性のない廃棄物や環境汚染の原因となっているが、リサイクルや再利用、新素材の研究により、解決策が見えてきている(「使い捨てマスクとレスピレーター：環境への影響」を参照)。
このレビューには3つの主な目的があった。
①マスクの有益性、そして実際的な有益性、不利益、有害性について、複数の専門分野と研究デザインから得られたエビデンスを要約すること。
②これらのトピックに関するエビデンスが、なぜ広く誤解され、誤って解釈され、あるいは否定されているのかを検証すること。
③将来の研究の為のアジェンダを概説すること。
方法論的アプローチ
本レビューはInternational Platform of Registered Systematic Review and Meta-analysis Protocolsに登録(番号202410087)された。呼吸器感染症におけるマスクに関する最初のスコープ検索では、数千の研究と100以上のレビューが確認された。このことから、我々が選択したレビューデザインは、この膨大な文献の意味を理解することを第一の目的とした、解釈学的伝統に基づく詳細なナラティブレビューであった(17)。我々は、過去のレビューを要約し、必要に応じて、それらのレビューの基礎となった主要な一次研究を分析・批評することに努めた。解釈学的レビューでは、各伝統において最も影響力のある文献を特定するために、徹底的な文献検索が行われる。これらの主要な文献を基に、叙述的な要約が作成され、さらに特定された文献を追加することで徐々に洗練されていく(17)。この方法によって、マスクが様々な科学者グループによってどのような枠組みで扱われ、どのように研究されてきたかを、複数の方法で明らかにすることができた。地域や医療現場でのマスクに関するRCTのシステマティックレビューとメタアナリシスを、より大規模なナラティブレビューの中で実施した。方法の詳細は、セクション「新しいメタ分析」のアプローチの正当性を参照されたい。
このトピックに関する混乱の一部は、存在論(現実の本質とは何か)や認識論(その現実をどのように知ることができるか)といった哲学的な問題にまで遡ることができ、学者によって見解が大きく異なっている。例えば、コクラン・レビューでは、信頼できるエビデンスは主に、あるいは専らRCTから得られるものであり、RCTが特定されていれば、RCT以外のエビデンスは無視できるという前提に立っているように見える(9)。別の見解としては、エビデンスに基づく医学の「エビデンスの序列」(RCTをゴールドスタンダードと仮定)は、マスクのような多面的なテーマには不適切であるというものがある(12,14,18,19)。特に医師の間では、RCTの科学的価値が過大評価され、質の高い非RCTエビデンス(例えば、ウイルスの感染メカニズムに関するエビデンスは介入デザインの最適化に役立つし、マスク政策が現実の環境でどのように行われたかという研究は、他の環境における政策立案者に有用なケーススタディを提供することができる)が見落とされていると主張する者もいる。また、RCTを過大評価することで、質の低いRCT(例えば、メカニズムを考慮しない介入デザインであり、そのため情報を提供するよりもむしろ誤解を招く可能性がある)がインパクトのある学術誌に掲載され、不当な影響力を得ることもある(20,21)。PubMedには、2020年以降に実施されたマスクに関する臨床試験やその他の比較研究のメタアナリシスが88件掲載されており、研究課題、方法、解釈は様々である。重要なことは、システマティックレビューやメタアナリシスには、他の研究デザインと同様に、重大なバイアスや欠陥、間違いが起こりうるということである(22)。これらの統合手法は、含まれる一次研究の質によって制限され、批判的分析なしに決定的なものと考えるべきではない。
主要なレビューや一次研究を特定する為、幅広い分野(公衆衛生学、疫学、感染症、バイオセキュリティ、流体力学、材料科学、モデリング、データ科学、臨床試験、メタ分析、社会学、人類学、心理学、労働衛生学)の関連文献に詳しい著者を募集した。これらの著者が知っている情報源から始め、PubMed、Embase、Social Science Citation Indexをキーワードで検索して補足した。また、Google Scholarを用いて主要な文献の引用を追跡した。また、関連分野の同僚にリクエストを送り、ソーシャルメディア(X、Mastodon、BlueSky)に投稿した。
表1
マスク研究に貢献するさまざまな研究デザイン
マスクの基礎科学
呼吸器感染症の伝播
呼吸器感染症の蔓延を抑えるためには、蔓延のメカニズムを理解する必要がある。SARS-CoV-2、RSV、インフルエンザ、結核、MERSやSARS-1等のコロナウイルスを含む呼吸器病原体は、主にエアロゾルを介して伝播するという強力かつ一貫した証拠がある(32)。症状の有無にかかわらず、感染者は病原体を含む粒子を継続的に排出し、この粒子は数時間生存し、長距離を移動することができる(33)。SARS-CoV-2は主に上気道ではなく肺の奥深くから排出され、ウイルス量は大きな飛沫(上気道で発生)よりも小さなエアロゾル(下気道で発生)の方が多い(34,35)。人が咳やくしゃみをしたときに放出される大きな呼吸器飛沫は、あまり蒸発せずに重力の力ですぐに落下するが、直径100μm以下のものは(バイオ)エアロゾルになる。放出時の直径が数十ミクロンの粒子であっても、蒸発によってほとんどすぐに収縮し、典型的な条件下では何分間も空気中に浮遊し続けることができる(36)。飛沫感染とは対照的に、空気感染のリスクは、肺粘膜が病原体を含んだ空気にさらされている時間が長いほど、言い換えれば、屋内で汚染された空気を吸入している時間が長いほど、段階的に増加する(37)。
呼吸器感染症は理論的には飛沫感染、直接接触感染、場合によってはフォマイト(飛沫で汚染された物体)感染もありうるが(38)、支配的な感染経路は呼吸器エアロゾルである。SARS-CoV-2のこの主張を支持する複数の証拠には、伝播のパターン(主に屋内で、特に歌ったり、叫んだり、激しい呼吸を伴う屋内での集団活動時)、空気中や換気システムのエアダクトからの生存ウイルスの直接分離、エアダクトでつながった動物のケージ間での伝播、高い無症候性伝播率(すなわち、 咳やくしゃみをしていないのにウイルスに感染すること)、検疫ホテルでの感染(異なる部屋の個体が廊下の空気を共有するが、共通の表面には接触しない)などである(32,39,40)。
歴史的に、飛沫感染は、インフルエンザ、麻疹、天然痘、SARS-1、結核を含む多くの呼吸器疾患の支配的な感染経路だと考えられてきた。これは、20世紀初頭に影響力のあった感染症専門医たち(特にチャールズ・チャピン)が、彼らの発表や出版物(囲み記事1)の中で、多くの誤った仮定や論理的誤謬をしたことが一因である(41-43)。これらの誤りは、特に感染予防管理(IPC)界隈で今日まで続いているマスク論争に関連する一連の誤った議論を支えているので、ここで要約する(44,45)。
チャピンは1914年の論文で、呼吸器疾患は主に「飛沫」によって感染し、空気感染は「無視できる」と述べた(46)。当時も今も、空気感染は「実証」されなければならないが、飛沫感染は「仮定」できるという考え方に異論が出ることはほとんどなかった。空気感染は経験的に証明するのが非常に難しい。そのためには高度な装置が必要である(例えば、分析前に空気を濃縮したり、空気サンプラーに通したりする必要があり、ウイルスを傷つけずにこれを行うのは難しい)。このような技術に不慣れなIPCの医師は、単純な「咳止め袋」で採取した空気サンプルから生存ウイルスを分離しようとして失敗し、その結果を(誤って)空気中に生存ウイルスが存在しない証拠と解釈した(47)。しかし、多くの研究が2020年に行われ、病室や天井の換気口からSARS-CoV-2のRNAやウイルスが検出されている。Lednickyらは、空気サンプリングの方法が生存ウイルスを検出する可能性を決定することを指摘した(48)。
一般に、大粒径の飛沫感染は至近距離(1～2m以内)でのみ起こると想定されているが、この距離内での感染はすべて大粒径の飛沫を介したものでなければならないということにはならない。同様に、エアロゾルが2mを超えて飛散するからといって、空気感染はこのような長距離でのみ起こるということにはならない。IPCの臨床医の中には、接触感染と飛沫感染を混同している者もいるが、基本的な物理学によれば、空気感染する病原体の発生源に近ければ近いほど、その病原体を吸い込む可能性が高くなり(喫煙者の近くに座れば座るほど、煙を吸い込む可能性が高くなるのと同じである)、接触感染ではあらゆる大きさのエアロゾルにさらされることになる。
直径100μm以上の液滴の中には、最も小さな気管支の内腔(約1mm)よりも小さく、弾道軌道を描くものがあるため(くしゃみなど)、このような軌道を描いて肺の奥深くまで運ばれ、SARS-CoV-2が大きな液滴を吸入することで標的細胞(II型肺胞肺細胞)に直接感染できると考えられることがある。実際、空気を介して肺胞に到達するには、5μm以下のエアロゾル粒子として輸送される必要がある(33,49,50)。同じような速度で走行する荷を積んだトラックよりも、オートバイの方が狭いコーナーを曲がれるのと同じ理由で、大きな粒子は上気道の壁に衝突してそこに沈着し、粘膜繊毛クリアランス機構によってそれ以上侵入するのを阻止される(49)。
飛沫感染は、飛沫の大きさに関する誤ったカットオフ値によって不当に信じられていた(51)。技術者ウィリアム・ウェルズ(彼の妻で共同研究者は医師)による1934年の論文は、結核が空気感染するという正しい仮説を立て、飛沫とエアロゾルを区別するために100μmというカットオフ値を正しく提唱した(52)。ウェルズの研究は、1962年にモルモットを使った一連のエレガントな実験で結核が空気感染することを証明するまで、医学文献では無視されていた(53)。別の実験では、ウェルズは結核菌を含む微細なエアロゾル(5μm以下)と粗いエアロゾル(5μm以上)にウサギをさらしたが、発病したのは微細なエアロゾルにさらされたものだけであった(54)。これは、SARS-CoV-2と同様、結核菌が肺胞の肺細胞に感染するためであり、ウェルズの実験では、空気中に浮遊していても大きな粒子は標的細胞に到達しなかった。粒子が感染力を持つ最大サイズ(5μm以下)と空気中に浮遊する最大サイズ(100μm)が誤って混同されたため、IPCコミュニティ(世界保健機関[WHO]や米国疾病対策予防センター[CDC]を含む)の多くは、5μmを空気中に浮遊する粒子の最大サイズとみなすようになった(42)。これにより、肺に入るウイルスを含んだ粒子の多くはエアロゾルではなく飛沫であるという誤った結論が補強された。
2020年初頭の感染症専門医の間では、麻疹や水痘のような最も確立された空気感染ウイルスはR0が非常に高い(最大18と推定される)ため、新型コロナウイルスSARS-CoV-2(R0は2-5と推定される)は空気感染しないと考えられていた。しかし、R0は感染経路の科学的指標にはならない(55, 56)。結核の例が示すように、病原体は空気感染するが、R0の平均値が示すような低い感染性を示すこともある(57)。さらに、SARS-CoV-2ウイルスの進化に伴い、このウイルスの伝播性が当初の推定値よりも大幅に高くなったという証拠がある(59)。
いわゆる "エアロゾル発生医療処置"(AGMP)は、呼吸器感染症患者が気管支鏡検査や理学療法などの特定の医療処置中にのみバイオエアロゾルを発生させるという仮定に基づいている(60)。患者は、積極的に刺激されない限り、非感染性であると仮定される。実際には、呼吸、会話、叫び声、歌声はすべて、多くのいわゆるAGMPと同程度かそれ以上のレベルのエアロゾルを発生させる(35,61)。さらに、呼吸は継続的に行われ、会話は長時間にわたって繰り返し行われるため、日常的な人体排出によるエアロゾルの累積暴露量は、1回の医療処置による暴露量よりもはるかに多くなる。
飛沫感染と接触感染を想定した場合、予防方針は、手洗いと表面の清浄化、2mの物理的距離の維持、2mの距離での医療用マスク(裏面が防水加工され、飛沫を阻止する)の着用(特に感染患者に付き添う場合)、物理的バリア(プラスチック製スクリーンなど)の使用、AGMPを実施する場合のみ医療従事者に高グレードの呼吸用保護具を提供することに重点が置かれる。然し、ウイルスが空気感染経路で著しく伝播する場合は、異なる予防方針が必要であり、屋内空間の空気の質の管理(換気やろ過など)、屋内の混雑や屋内で過ごす時間の短縮、屋内では常にマスクを着用すること、マスクの質(ろ過率を最大にする)とフィット感に注意すること(空気が隙間を通過しないようにすること)、エアロゾルを発生させる屋内での活動(会話、歌、咳、運動など)、患者と直接接するすべてのスタッフ(AGMPを行うスタッフだけではない)に呼吸器用顔面保護具を提供する(62,63)。
ボックス1に列挙した誤解は、エアロゾル科学者とIPC臨床医の間の用語の違いによって複雑になっている。IPC臨床医は「空気中」と「エアロゾル」を区別し、小さな空気中粒子を指すのに「飛沫核」という用語を使う傾向がある。この言語的な行き詰まりの詳細は本稿の範囲外であるが、COVID-19パンデミックの重要な時期に、WHOが多くの証拠を否定し、誤解を広める一因となった(62)。空気感染という言葉を「標準化」しようとする最近の試み(64)は、ナイーブで実行不可能であると批判されている(65)。
ボックス1:
空気感染に関する誤った仮定と論理の誤り
以下のような誤った仮定が、欠陥のある概念モデルと効果のない政策につながっている(詳細と参考文献は本文を参照)：
①空気感染を支持する直接的な証拠がない場合、空気感染を否定する証拠と見なされる。
②接触感染と飛沫感染は密接な接触時にのみ起こりうるので、密接な接触感染はすべて接触感染と飛沫感染でなければならない。
③大きな飛沫は最も小さい気管支の内腔より小さいので、肺胞のSARS-CoV-2の重要な標的細胞に到達することができる。
④直径5μm以上の粒子は液滴であり、エアロゾルではない。
⑤エアロゾルは、エアロゾルを発生させる医療行為(AGMP)が行われた場合にのみ、感染患者から大量に発生する。
⑥空気感染するのは、R0が高い呼吸器疾患(麻疹など)のみである。
まとめると、反対の主張にもかかわらず、SARS-CoV-2の空気感染に関する証拠は明確で、一貫性があり、確定的である。それは、実験室をベースとした様々な設計を含む多くの異なる種類の証拠から構築されている（表2）。
マスクとは何ですか？
呼吸経路にフィルター材を設置すると、微粒子やエアロゾルが除去される(83)。呼吸器保護用の面覆いは、単純な一重の即席布覆い(84)から、NIOSH-42 CFR Part 84、EN149:2001 + A1:2009、またはCSA/CAN Z94.4-18(85)のような国内または国際規格に認定された医療用(または外科用)マスクおよびレスピレーターまで、幅広い連続体を占めている。レスピレーターは、主に労働衛生(すなわち、作業中の危険から労働者を保護するため)の文脈で開発され、使用されてきた。
すべてのマスクと呼吸器は、4つの重要な特性について評価する必要がある。第一に、ろ過効果である。これはフィルター素材、ろ過方法、風速、孔径に影響される(86,87)。マスクやレスピレーターのろ過が最も困難な粒子径範囲は0.05～0.5μmであり、このような粒子は機械的ろ過法および静電ろ過法の両方を最も回避できるため、感染リスクが増大する(87)。この非効率性は、ウイルスを含むエアロゾルや粒子にとって特に致命的であり、マスクやレスピレーターの設計に信頼性の高いろ過機能を組み込む必要性を強調している。マスクに蓄積したほこりや微生物の増殖は、ろ過効率を低下させる可能性がある(88)。レスピレーターはろ過効率だけでなく、装着時に指定の最小保護係数または適合係数を達成する能力についても規制されているが、サージカルマスクはそうではない。医療用サージカルマスクは通常、合成血液浸透抵抗性(ASTM F1862)、細菌濾過効率(ASTM F2101)、サブミクロン微粒子濾過効率(F2299)に基づいて認証されるが、これらの試験は、装着時のフィットファクターやプロテクションファクターの要件はなく、試験治具内のサンプルクーポンで実施される。このことは、サージカルマスクと認証レスピレータの主な違いを反映している。レスピレータは、着用者、作業作業、すべての呼吸器危険を含む複雑なシステムに統合された職業環境で着用されたときに、基準を満たさなければならない。
第二に、フィット感と密閉性。マスクやレスピレーターのフィッティングが悪いと、空気や微生物がフィルターを迂回し、ろ過されていない空気を吸入することになり、その有効性が著しく低下する。また、装着が不適切だと、マスクが呼気飛沫を封じ込める能力が損なわれ、発生源の制御が損なわれるだけでなく、ゴーグルやメガネの曇りなどの問題を引き起こし、視界や安全性に影響を及ぼす可能性がある(89,90)。呼吸器はフィット性と密閉性を考慮して設計されているが、マスクは一般にそうではない。マスクとレスピレーターのフィットテスト研究の系統的レビューでは、(137の研究から)フィット感に影響する多くの要因が特定されている：ブランド／モデル、スタイル、性別、民族性、顔の大きさ、顔の毛髪、年齢、再使用、広範囲な動き、シールチェック、快適性と使いやすさの評価、トレーニング(91)。顔の毛は、フィット感を悪くする特に重要な要因であった。
第三に、呼吸抵抗。これは装着者の快適性と安全性に影響を与える重要な要素である(92)。呼吸抵抗が低いほど快適性は高まるが、ろ過効率とのバランスをとる必要がある。
第四に、汚染の可能性。フィルター素材は、特に抗菌性がない場合、少なくとも仮定の上では、時間の経過とともにウイルスや細菌を蓄積する可能性がある。生存しているSARS-CoV-2はプラスチック(手術用マスクの外層を含む)で数日間検出されることがあるが(93-95)、我々の知る限り、汚染されたマスクや呼吸器からSARS-CoV-2が直接感染したことを証明した研究はない。人工皮膚を使ったシミュレーション研究では、生存ウイルスはマスクから皮膚には移らなかった(ウイルスRNAは移った)。とはいえ、多くのマスクや呼吸器は抗菌性を持つように設計されている(「より良いマスクを目指して」を参照)。個人防護具(PPE)の着脱の順序は、自己汚染のリスクを減らす上で重要である(97)。
これらの特性は相互に関連している。濾過用に設計されていない素材は、一般的に濾過性が低く、呼吸抵抗が高い場合がある(ただし、大まかに言えば、抵抗は濾過性に対応する傾向がある)。例えば、綿のバンダナを重ねたものは、大きな微粒子からある程度保護するが、空気の流れに抵抗し、呼吸器系の湿気が素材を飽和させるとろ過効果を失う可能性がある(98,99)。Haoらは、4層のバンダナを通した0.3μmの粒子に対する濾過効率は7.1％であるとしている(100)。即席のマスクや未認証のマスクは、エアロゾル病原体に対する被曝線量をある程度減少させるが(101)、確実性や再現性はない(102)。布製マスクは耐水性や耐液性が低いため、サージカルマスクやレスピレーターに比べて濾過効果が低く、さらなる研究の必要性が強調されている(86)。
耳かけ式マスクや紐付き長方形プリーツマスクは、外科用、医療用、処置用と呼ばれる。外科用マスクは、主に液体や弾道飛沫の遮断を目的とし、感染源対策または被ばく対策として使用される。認定された手術用または医療用マスクは、ASTM F2100-21などの規格に基づき、液体の浸透や皮膚への刺激性、細菌ろ過効率などの客観的な試験が義務付けられている。このようなマスクの規格では、着用者の顔に漏れのない密閉性を達成する必要はない。多くの消費者向けマスクは類似しているように見え、「サージカル」マスクと表示されている場合があるが、正式に認証されていない場合、その性能を予測することはできない。サージカルマスクは呼吸器系エアロゾルを減少させるが(103)、SARS-CoV-2の培養陽性は、ゆったりとしたサージカルマスクからの呼気から検出されている(104)。当然のことながら、排気弁一体型のマスクやレスピレーターは、装着感が良くても着用者の呼吸エアロゾルを空気中に逃がす(105-108)。
レスピレーター、より正確には「フィルター付き面体レスピレーター」(FFP)または「空気清浄レスピレーター」は、顔面を密閉し、吸気および呼気のすべてが短絡するのではなく、素材を通過するように設計されている。レスピレーターには、ハーフフェイスとフルフェイスがあり、「使い捨て」(1回限り使用可能)とエラストマー(交換可能なフィルターで再使用可能)がある。認証を取得するためには、レスピレータが基準を満たしていることを確認するために、通常、製造品質管理システムおよび低漏洩シールを達成する能力を含む、独立した試験を受けなければならない(109)。呼吸保護規格は一般に、さまざまな条件下で必要とされる最小限の保護レベルだけでなく、効果的な職場呼吸保護プログラムも規定している(110)が、これはほとんどのRCTの設計には組み込まれていない重要な考慮事項である(マスクと呼吸保護具の臨床試験を参照)。
サージカルマスクや人工呼吸器に使われる典型的な不織布の孔径は、SARS-CoV-2のような多くのウイルス（直径65-125nm）よりも大きい(111)。しかし、ウイルスは単独ではなく、呼吸器エアロゾル内またはエアロゾル上に同乗して空気中を移動する。さらに、マスクや呼吸器は単純なふるいではない。様々なフィルター媒体を使用しており、粒子の大きさによって様々な働きをする(85)：
①重力の影響下での大きな粒子(1～10 µm)の沈降。
②慣性インパクションは、より大きな(1 µm以上)粒子がフィルターマトリックス中の繊維によってブロックされる。
③インターセプション：気流に乗った中粒径粒子(0.6μm以下)が繊維と衝突する。
④拡散。この拡散では、より小さな軽い粒子(0.02～0.40μm)がブラウン運動で繊維に衝突する。
④静電効果。静電気を帯びた繊維の近くを通過する粒子が引き寄せられ、捕獲される。あらゆる粒子径に有効だが、特に小さい粒子(0.1～0.5 µm)に有効。
エレクトレット型フィルター素材(非分散性静電荷を有する)は、これらのメカニズムを統合することによって得られる高い性能により、広く使用されている。
規格と認証
国際標準化機構(ISO)は、標準を「科学、技術、経験の統合された結果に基づき、最適な社会的利益の促進を目的とした、与えられた状況における最適な程度の秩序の達成」を規定するものと定義している(112)。
呼吸用保護具の基準は、現実的な使用環境において適切な保護具を提供するように設計されており、ベンチテスト濾過や幅広い顔型に適合するサイジングなどの測定基準が含まれている。通常、レスピレータを使用する前に、客観的な試験(例えば、課題汚染物質に直面しながら一連の標準的な運動を実施する)によって、作業者が最小適合係数を達成することを要求している(113)。ハーフフェイスレスピレータの定量的フィットファクターが100を超えると)チャレンジ汚染物質がレスピレータを透過するのを100倍減少させる)、そのレスピレータは労働安全衛生法の法的要件を満たしているとみなされる(114)。フィットテストとトレーニングは重要であり、労働衛生上も法的に義務付けられているが、トレーニングを受けていない人が使用するフィットテストを受けていないレスピレーターでも同程度の性能があることを示した研究もあり、この方法は認証を受けていない他のタイプの顔面カバーより優れている(115,116)。バイオエアロゾルに対する防護の基準は、ハザードが完全に既知で定量化されているかどうかによって異なり、リスクレベルが完全に定量化できない場合(例えば新規疾病)には、予防的アプローチがとられ るべきである(117)。
SchmittとWangは、さまざまなタイプの顔面カバーに ついて、測定された適合係数をまとめた。その結果を図1に図式化した(118)。
図1 キーに示した12の主要研究に基づく、さまざまなタイプの顔面カバーの適合係数と保護係数の測定値の総合。Schmitt and Wang (118)からクリエイティブ・コモンズ・ライセンスの下で複製。「保護係数」と「フィット係数」は類似した概念である。どちらも、客観的なテストに基づくプロテクションの定量的な推定値を提供するものである(フィットファクターは、実際の使用条件をより考慮したものである)。示されている研究では、どちらか一方が使用されている。参考文献 O'Kellyら(a)(119)、Coffeyら(120)、Leeら(121)、Oberg and Brosseau(77)、Duncanら(122)、Pauliら(123)、Lindsleyら(124)、De-Yñigo-Mojadoら(114)、O'Kellyら(b)(125)、Fakherpourら(126)、Lawrenceら(127)、van der Sande(128)。
例えば、「N95」は非油性雰囲気において0.3μmの粒子を最低95％減少させることを示し、「P100」は油性の汚染物質を含む同じ暴露に対して99.97％減少させることを示す。規格では試験のための最小粒子径として0.3µmが指定されているが、これらのレスピレーターはより小さい粒子やより大きい粒子をより効率的にろ過する(0.3µmはろ過のための「最も浸透性の高い粒子径」として使用される)(129)。
認証レスピレータはまた、割り当てられた保護係数および達成可能な適合係数によって、未認証の顔面カバーと区別される。
外科用マスクの粒子／細菌濾過効率(P/BFE)の認証は、濾過が一般的に顔面密閉性の低さによって損なわれるため、レスピレータとの同等性を反映しない(77,103)。例えば、ASTM F2100-21のP/BFE認証では、0.1µmの粒子に対して少なくとも95%のろ過率、エアロゾル化した黄色ブドウ球菌に対して少なくとも98%のろ過率が要求されているが、これは代表的な顔面ではなく、固定具にクランプされたマスクのサンプルに対するものである。エアロゾルのろ過という点では、N95レスピレータはサージカルマスクの8～12倍優れている(77)。認証されたサージカルマスクの素材をフィルターとして使用した場合の感染に対する有効性は、ハムスターのSARS-CoV-2モデルで実証された(130)。感染したハムスターと非感染ハムスターをサージカルマスク素材の仕切りで分離したところ、仕切りがある場合、SARS-CoV-2の伝播は75％減少した。
レスピレーターは装着者を保護するだけでなく、感染者から放出される呼吸エアロゾルの量を劇的に制限することにより、非常に効果的な感染源対策を提供する(131)。ある研究では、感染者と感受性のある人がともにフィット性の高いFFPレスピレーターを着用した場合、両者がサージカルマスクを着用した場合と比較して、感染リスクが約74倍減少した(132)。図2は、Bagheriらが示した、さまざまなタイプの人工呼吸器とサージカルマスクの内方漏出総量の劇的な減少を再現したものである。
図2 様々なケースにおける、全参加者の総内部漏れ量の中央値。Bagheri et al. (132)よりクリエイティブ・コモンズ・ライセンスの下で引用。詳細は原典を参照。FFP2 w/o adj.は、参加者が調整なしでFFP2呼吸器を装着している状態、FFP2 with adj.はフィット感を調整したFFP2、FFP2 + surgicalはFFP2の上にさらにサージカルマスクを装着した状態、FFP2 adh.tapeはFFP2のフィット感を高めるために貼付した粘着テープ、surg.はサージカルマスク。
呼吸保護具の効果的な選択には、危険性とどの程度の曝露が許容されるかという知識が必要である。Chengらは、空間の病原体負荷に基づいて呼吸保護具を選択するという、用量-曝露という重要な概念をモデル化した(133)。医療センターのような病原体の多い空間では、呼吸保護具と換気の強化が、高い伝播リスクを減らすために特に重要である。Chengらは、換気によるウイルス負荷の制御が、どのようなタイプの顔面カバーでも直面する難題の負荷を軽減することを認めている。暴露を減らすための工学的制御の使用は、産業衛生学でよく確立されている。
マスクと呼吸器の設計は進化し続けており、8.3節でさらに詳しく説明する。
マスクと呼吸器の臨床試験
マスクの臨床試験とメタ分析における方法論的課題
マスク対対照介入に関する質の高いRCTを計画する際、またメタアナリシスにおいてそのような研究を組み合わせる際には、多くの方法論的課題がある。複雑な介入に関するRCTの一般的な質基準は、サンプリング戦略とサイズ、設定、介入の最適化と試験的実施、割り付けの隠蔽、コンプライアンス（およびintention-to-treat分析とper-protocol分析）、一次および二次アウトカム評価、追跡調査、副作用と有害性の評価などの問題に関連している(134-136)。マスクに関する試験では、これらの基準を満たすことは極めて困難である。マスクの有効性に関する疑問に答えるには、RCTには大きな限界があると主張する学者もいる(137)。
例えば、パンデミックでない状況で実施された試験のintention-to-treat分析における現実の効果(コンプライアンスの低さなど)は、パンデミックにおける有効性を反映していない可能性がある。パンデミックでは、リスク認知とコンプライアンスが高く、他の緩和策がない新興パンデミック時など、マスクが意図したとおりに着用される可能性が高い。
以下に、RCTやメタアナリシスの結果を解釈する上での主な課題を挙げる。
アウトカムの特性
マスク試験のアウトカムは人から人へ感染する可能性のある感染症である。非感染性疾患(例えば、高血圧)に対する介入のRCTでは、介入はそれを受けている人にのみ影響する。伝染性感染症を対象とした試験では、介入は後方への感染を予防することにより、介入を受けた人以外の人々に影響を及ぼす可能性がある。N95レスピレータのこの「群防護効果」は、医療現場で報告されている(138)。つまり、ある個人の感染を予防することで、その後の感染の連鎖を防ぐことができるということである。このことを考慮すると、医療やその他の閉鎖的な環境における呼吸保護具の臨床試験は、理想的にはクラスター間の有意な接触がないクラスター無作為化であるべきである。このような理想的なデザインは必ずしも実現可能でないと認めるが、最適でないデザインから得られた知見であれば、それなりに解釈されるべきである。
季節変動と年変動
呼吸器ウイルス(特にインフルエンザ)の活動は、季節や年によって大きく変動する(139)。対照的に、SARS-COV-2の季節性は明らかではない。調査対象疾患の有病率が極めて低いときに実施されたマスクの試験(例えば、参考文献140を参照)では、どちらの群でも発症者がほとんどいないため、マスクが有効でないという誤った結論になる可能性がある(従って、この試験は検出力不足になる可能性が高い)。理想的には、インフルエンザ予防の試験は、単年度の季節性インフルエンザの活動が低いというリスクを克服するために、1年以上にわたって実施されるべきである。
変動する主要アウトカム
マスク試験では、臨床的結果、検査で確認された結果、またはそれらを組み合わせた結果が用いられる。臨床的結果として「インフルエンザ様疾患」(ILI)(141)を用いることは、特に自己報告(その後の検査室での確認の有無にかかわらず)に依存する研究において問題がある。なぜなら、この比較的感度の低い定義では、咳や咽頭痛などの呼吸器症状に加えて少なくとも38℃の発熱が必要であり、ほとんどの成人は、呼吸器ウイルス感染が確認されているにもかかわらず、発熱を記録していないからである(142)。ILIを主要アウトカム指標として用いると、研究の統計的検出力が低下する可能性がある。一部のRCTでは、一般的に2つ以上の呼吸器症状(咳、鼻づまり、鼻水、のどの痛み、くしゃみ)、または1つの呼吸器症状と全身症状(寒気、だるさ、食欲不振、腹痛、筋肉痛、関節痛)と定義される「臨床的呼吸器疾患」（CRI）の定義が用いられており、より感度が高いと考えられる(115)。
これらのRCTのもう一つの限界は、主要アウトカムがインフルエンザまたはCOVID-19のみだというけとである。ウイルス排出のピーク時に検査が行われなかったり、検査が誤って行われたりすると、試験の検出力が低下する可能性がある。また、インフルエンザワクチン接種を考慮しないことで、血清検査で陽性と判定された人を感染者と誤って分類してしまう可能性もある。ほとんどのマスク試験では、検査室での確認はPCR法で行われたが、血清学的検査を用いた試験もある。インフルエンザやSARS-CoV-2は、いくつかのRCTで測定された他の季節性呼吸器ウイルスよりも、罹患率や死亡率のリスクが高い。しかし実際には、呼吸器疾患の原因となる病原体は多岐にわたり、疾患の重症度にかかわらず同様の方法で感染する。いくつかのRCTでは「その他の呼吸器系ウイルス」を結果として報告しているが、通常、インフルエンザや最近ではCOVID-19については個別の解析が行われている。2つの大規模RCTのプール解析では、実験室で確認されたウイルス性呼吸器感染症の発生率が、連続N95呼吸器を使用した参加者では、主に大きな飛沫によって伝播すると想定されるものでさえも、有意に低いことが報告されている(143)。
異種の介入の組み合わせ
メタアナリシスでは、外出時にマスクを着用するよう助言する試験と、病気の家族がいるときに家の中でマスクを着用するよう助言する試験を組み合わせるなど、異種の介入を組み合わせることが一般的であり、これは誤りである(144)。手指衛生などの別の介入と組み合わせてのみマスクを検討したコミュニティ試験もある。このような臨床試験では、マスク単独の有効性を評価することはできないが、実際的なものになっているからである(自己汚染を防ぐために、マスクの使用と同時に手指衛生を行うべきである)(145)。医療におけるN95の使用に関するほとんどすべてのメタアナリシスでは、マスクの断続的使用と連続的使用に関する試験が組み合わされている。然し、重要なことは、医療スタッフが感染患者または感染の可能性のある患者を看護するとき、あるいはAGMPを実施するときにN95呼吸器を断続的に使用することは、勤務シフト全体にわたって呼吸器を継続的に着用することとは異なる介入であるということである。いくつかのRCTでは、参加者は呼吸器疾患の疑いまたは確認された患者の1～2m以内で作業するとき、またはAGMPを行うときのみマスクと呼吸器を使用し、それ以外のときは使用しなかった(25、146)。これは、医療従事者が曝露リスクのある状況を正確に自己認識できることを前提としており、医療現場におけるより広範な空気中曝露(無症候性または無症候性の感染スタッフや患者を含む)を考慮していない(48)。
N95の連続使用と間欠使用を比較した唯一の試験では、N95の連続着用は防護効果があるが、間欠使用は防護効果がなく、N95の間欠使用とサージカルマスクの非効率性は同等であることが示された(147)。これは、断続的なN95使用とサージカルマスクを比較し、差がないとした試験と一致している(25, 146)。異種の介入を組み合わせる他の例としては、非感染者の着用者を保護するためのマスクと、その接触者を保護するための病人のマスク(感染源対策)を組み合わせたり、マスクの研究とマスク＋手洗いの研究を組み合わせたりすることが挙げられる(9)。
異なる設定の組み合わせ
メタアナリシスは、同じような環境で行われた研究のみを組み合わせるべきであるが、広く引用されているマスク試験のメタアナリシスでは、医療現場と地域社会といった異なる環境を組み合わせている(9)。地域社会での設定でも異質性がある。感染者のいる家庭は最もリスクの高い地域社会環境であるが、メタアナリシスでは、家庭以外の幅広い地域社会環境が家庭での研究とよく組み合わされている(9)。さらに、医療現場では、マスクは職業上の防護のために使用され、従業員の健康を守ることは雇用者の責任である(148)。マスクは無症候性に感染した医療従事者から患者を守るための感染源対策にもなるかもしれないが、私たちの知る限り、この点について調査した研究はない。高齢者ケアのアウトブレイクに関するメタアナリシスでは、職員の普遍的なマスク着用が感染予防になり、アウトブレイクの発症率が減少したことが示されている(149)。
異質なアウトカムの組み合わせ
メタアナリシスで研究を組み合わせる場合、組み合わせるアウトカムは同質であるべきである。マスク試験では、臨床的アウトカム、実験室で確認されたアウトカム、またはその組み合わせを用いることができる。広く引用されているマスク試験のメタアナリシスでは、異なるアウトカムを組み合わせている(9)。ほとんどの成人は、呼吸器ウイルス感染が確認されても発熱(ILIの定義の前提条件)がないため、臨床的アウトカムとしてILIの定義(141)を用いることには問題がある(142)。RCTの中には、発熱を必須とせず、より感度の高いCRIの定義を用いたものもある(115)。メタアナリシスでよくある間違いは、PCRと血清検査でインフルエンザを確認したRCTとPCRのみを用いたRCTのように、検査結果が異なる研究を組み合わせることである(9)。インフルエンザでは、感染後でもワクチン接種後でも血清検査が陽性になることがあり、このような試験ではPCR陽性よりも血清陽性の方がはるかに一般的である(25, 146)。この審査過程の欠陥は、PCRのみを用いた試験よりも、より特異性の低い結果(血清検査)を用いた試験に不釣り合いな重みを与える。血清学的検査が陽性であることはPCR検査が陽性であることよりはるかに多いので、これは所見を大きく歪める可能性がある(9, 146)。さらに、ペア血清による力価の上昇と比較して、単一の高力価の解釈は、誤分類につながる可能性がある。参加者が検査対象の病原体に対してワクチン接種を受けている場合、誤分類バイアスを避けるために、解析ではこのこと(陽性検査に対するワクチン接種のタイミングを含む)を考慮すべきである。
新しいメタアナリシス：アプローチの正当性
先行研究(特に2023年コクランレビューのマスクセクション [9])に関する方法論的懸念に対処するため、公表されたRCTの新たなメタ分析のために、異なる設定、介入、結果指標を分離した。Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-analyses（PRISMA）ガイドラインに従った(PRISMAフローチャートはCRMにリクエストすれば入手可能)。単一割合のメタ解析は、R 4.1.3を用い、'metafor'および'meta'パッケージを使用して実施した。全体を通してランダム効果モデルを使用した。異質性はI2統計量とQ統計量を用いて評価した。研究間分散(τ2)の推定には制限最尤推定量法を用いた。統計的有意性は、両側P値＜0.05と定義した。地域および医療環境におけるマスクおよび呼吸器の有効性を検討するため、これらの環境におけるRCTをPubMedおよびEmbaseで検索した。地域のRCTを「一次予防」(着用者を保護するためのマスク着用)(27,144,150-156)と感染源対策(地域の他の人を保護するためのマスク着用)(157-159)に分類した。医療環境では異なるリスクと問題があるため、地域社会と医療環境におけるマスクと呼吸器の有効性を別々に検討した。ここで報告するメタアナリシスでは、感染源対策に関するRCTを除外し、一次予防に関するRCTのみを分析した。地域RCTでは、マスクのRCTとマスク＋手指衛生のRCTを別々に解析した。CRI、ILI、検査室(PCR)で確認されたインフルエンザおよびその他の呼吸器ウイルス(インフルエンザおよびCOVID-19を含む)の転帰を解析した。血清学的データは、転帰の異質性を排除するために除外した。医療環境において、さまざまな種類のマスクと呼吸器を比較した6件のRCTを発見した(24,25,115,146,147,160)。呼吸器の標的使用(断続的使用)と連続使用に関するデータを別々に分析した。すべての試験について、以下のデータを抽出した：研究デザイン、実施年、介入の種類、主要アウトカムおよび副次的アウトカム、参加者総数、各アウトカムを有する参加者、主な結果、および著者が報告した限界。研究特性を表にして、アウトカム指標別のサブグループ解析アプローチを用いてメタ解析を実施した(161)。ランダム効果モデルを用いて、プールされた各リスク比(RR)および95％信頼区間(CI)を推定した。プール推定値と対応する95％CIを示すフォレストプロットを作成した。Reanalysis of RCTs of Masks in Community Settingsでは、地域社会におけるマスクのRCTsの再解析結果を、Reanalysis of RCTs of Masks and Respirators in Health-care Settingsでは、医療現場におけるマスクと呼吸器のRCTsの再解析結果を報告する。
地域環境におけるマスクのRCTの再解析
表3は、地域社会で実施されたRCTをまとめたもので、試験された介入がマスク着用の「方針または指導」であったものもある。
表3 地域環境におけるマスクと呼吸器のRCT
図3は、地域環境における医療用マスクと対照群を比較したフォレストプロットである。ILI(インフルエンザ様疾患またはCOVID様疾患)については群間で有意差があり、対照群に比べマスク群で有意に低かった(RR 0.89、95％CI 0.87-0.91)。その他の転帰については、両群間に有意差はなかった。図4は、医療用マスク＋手指衛生とマスクなしの対照を比較したフォレストプロットである。PCRで確定されたインフルエンザの発生率は、マスク＋手指衛生群で有意に低かった(RR 0.63、95％CI 0.42-0.92)。
図3 地域臨床試験のフォレストプロット：医療用マスク vs 対照(マスクなし)。参考文献は表3を参照。研究間にいくつかの異質性がある。いくつかの試験では、指標となる症例における感染またはILI症状が、家族参加者の募集の前提条件であった(Cowling 2008、Suess 2012、MacIntyre 2009など)一方、他の試験では、家庭以外の環境で最初の症例が確認された時点で介入を開始した(Aiello 1 2010、Aiello 2 2012)。
その他(Abaluck 2022、Bundgaard 2021)では、曝露の前提条件はなく、介入は一般地域社会で行われた(Abaluck 2022)。指標となる症例がいる家庭などでは、感染率が高くなることが予想される。2つの一次予防試験(Cowling 2008とSuess 2012)では、「感染源対策」（接触者に加えて、指標症例もマスクを着用する）も行われた。これは混合介入であったが、接触者における一次予防も含まれていたため、解析に含めた。 a. Cowling 2008、PCR陽性症例数は、表2の論文に記載された割合から算出し、最も近い整数に近似している。例えば、 b.カウリング2008、論文中の臨床的定義1には38℃以上の発熱が含まれていたため、インフルエンザ様疾患に分類した。症例数は論文中の表2の割合から算出し、最も近い整数に近似している（例：医療・外科用マスク群：0.18*61=11例、対照群：0.18*205=37例）。
図4 地域臨床試験のフォレストプロット：手指衛生＋医療用マスク vs 対照群。参考文献については表3を参照のこと。地域社会での臨床試験の中には、試験間でいくつかの異質性がある。いくつかの臨床試験では、指標となる症例における感染またはILI症状が、家族の参加に必要な前提条件であった(Cowling 2009、Suess 2012)。
一方、他の臨床試験では、家庭以外の環境で最初の症例が確認された時点で介入を開始した(Aiello 1 2010、Aiello 2 2012)。
これらの結果から、地域環境においては、マスク単独よりもマスク＋手指衛生の方が、おそらくより効果的な感染予防介入であることが示唆されるが、マスクはILIをある程度予防するようである。手指衛生は、直接接触感染および汚染されたマスクを介した感染を防ぐ可能性がある。マスクの外面には病原体が付着している可能性があり、自己汚染につながる(162)。一般向けのガイダンスでは、マスク使用前後の手指衛生を推奨している(163)。
医療現場におけるマスクと呼吸器のRCTの再解析
表4は、医療現場におけるマスクと呼吸器のRCTの再解析に含まれる研究のリストである。図5と図6は、これらの研究のメタアナリシスの結果を示している。図5のフォレストプロットには、医療現場でN95マスク(断続的使用か連続使用かにかかわらず)と医療用マスクを比較したすべてのRCTが含まれている。ILIの発生率はN95群で有意に低かった（RR 0.80、95％CI 0.65-0.99）。
図5 医療従事者を対象とした試験のフォレストプロット：N95マスクの全使用 vs 医療用マスク。参考文献については表4を参照のこと。
a. MacIntyre 2011は、フィットテスト群と非フィットテスト群の合計値＝全N95群。
b.MacIntyre 2013(対象N95群)と対照群は、医療用マスクの連続使用であった。
図6 医療従事者における試験のフォレストプロット：N95マスクと医療用マスクの連続使用。参考文献については表4を参照のこと。
a. MacIntyre 2011は、フィットテスト群と非フィットテスト群の合計値＝全N95群。
図6は、図5と同じ一次研究を、N95の連続使用と間欠使用を分けて分析したものである。この重要な再解析により、医療現場における医療用マスクと比較したN95呼吸器の連続使用は、CRIに対して有意に予防的であることが示された(RR 0.48、95％CI 0.35-0.65)。ILI、検査室(PCR)で確認された呼吸器ウイルス、および検査室(PCR)で確認されたインフルエンザの発生率も、N95マスク連続使用群で低かったが、その差は統計学的に有意ではなかった。
コメント
地域環境におけるマスクのRCTの再解析と医療におけるマスクと呼吸器のRCTの再解析で示された知見は、以前のシステマティックレビューやメタアナリシスとは異なっている。しかし、我々の知見は、『マスクの試験とメタアナリシスにおける方法論的課題』に列挙された方法論的問題に対処しようとした他のレビューとほぼ一致している。例えば、Kimらは、マスキングの遵守度を測定した研究では、遵守度が高いほど呼吸器ウイルスに対する防御効果が有意に高いことを明らかにした［オッズ比(OR)0.43、95％CI 0.23-0.82］(171)。Kolleparaらは、発表されたマスクの有効性に関するRCTのほとんどすべてが検出力不足であることを指摘した。彼らもまた、アドヒアランスによる用量反応関係を見いだし、「統計的に有意な効果を見いだせなかった(マスクの有効性に関する)研究は、マスクが着用されなければ防護を提供できないことだけを証明している」と結論づけた(172)。
感染源対策に関するRCTのメタアナリシスについては、試験数が少ないことと、本総説では一次予防に重点を置いているため、有効性のエンドポイントを検討したものと、マスクの有無による呼気中のウイルス量を検討したものがあり、実施しなかった(173,174)。Leungらは、サージカルマスクのライノウイルスに対する効果は他のウイルスに比べて限定的であり、呼吸器系ウイルスに特有の違いがあることを明らかにした(174)。マスクの政策的意義は、インフルエンザや新型コロナウイルスのような潜在的なパンデミック病原体に最も関連するが、感染の重症度や空気感染の程度にかかわらず、呼吸器エアロゾルを介して感染する他の呼吸器ウイルスのデータは有益である。
有効性に関する非実験的証拠
観察研究
COVID-19パンデミックの初期、SARS-COV-2に対するマスクのRCTがなかったとき、ChuらはSARS-1、MERS、SARS-CoV-2を対象とした44の観察研究の系統的レビューとメタ解析を行った(175)。その結果、マスクと呼吸器は感染リスクを85％減少させ(調整オッズ比[aOR]0.15、95％CI 0.07-0.34)、より医療環境において(RR 0.30、95％CI 0.22-0.41)、地域社会においても(RR 0.56、95％CI 0.40-0.79、pinteraction = 0.049)減少させることがわかった。
彼らは、医療現場におけるこの大きな効果は、医療現場ではN95レスピレータが主に使用されているためであるとしている。サブ解析では、マスクの効果が67％(aOR 0.33、95％CI 0.17-0.61、p-interaction = 0.090)であったのに対し、レスピレーターの効果は全体として96％(aOR 0.04、95％CI 0.004-0.30)であったことが示された(175)。Chuらは2020年に、フェイスマスクの使用は「感染リスクを大きく低下させる可能性がある......単回使用のサージカルマスク等と比較して、N95または類似のレスピレータの方がより強い関連性がある」と結論づけたが、当時のエビデンスベースを「確信度が低い」と評している(175)。感度分析を行ったLiらは、マスクは地域社会で有効である可能性が高く、アウトブレイク時の医療従事者の保護に非常に有効であると結論づけた。
この初期の観察研究のレビューを更新し拡張するために、Medlineの検索で、(マスクまたは呼吸器)AND(COVID-19またはSARS-CoV-2またはパンデミック)AND(疫学)AND(発表年)>2019の条件を用いて、われわれが把握している主要な研究を補足した。抄録をレビューして、組み入れる関連研究を特定し、3件のレビュー(14,175,177)を含め、以前にわれわれが把握していた研究を補足した。マスキングは一括予防戦略の一要素であることが多いため(178)、マスクおよび呼吸器の効果を他の同時期の介入から切り離すことができる研究に注目した。
布製マスク、医療用マスク、人工呼吸器のSARS-CoV-2感染に対する有効性を一貫して証明するエビデンスは、パンデミックの初期に、古典的な疫学研究(コホート研究および症例対照研究)(179-186)、データベース由来の実世界のエビデンス(187, 188)、生態学的研究および政策変更に関連した準実験(189-198)から出現した。カリフォルニア州で実施された地域ベースの症例対照研究では、マスクまたは呼吸器の質と使用頻度の両方とSARS-CoV-2リスクの減少との間に用量反応関係があることが明らかになった：マスク使用と関連したSARS-CoV-2感染のaORは0.44(95％CI 0.24-0.82)、サージカルマスクのaORは0.34(95％CI 0.13-0.90)、呼吸器使用のaORは0.17(95％CI 0.05-0.64)であった(179)。
学校でのコホート研究では、生徒の家族におけるCOVID-19のリスクと、小学校の通学者におけるSARS-CoV-2の確定リスクは、教師がマスクを着用することで30％～40％減少しており(180, 181)、マスクが感染源対策として一定の効果があるという仮説が支持されている。マスクの効果は、学校の換気改善によって達成された30～50％のリスク低減と相乗的であった(180)。同定されたSARS-CoV-2患者とその接触者間の感染確率を評価した大学ベースのコホート研究では、両者ともマスクを使用しなかった場合の接触者への感染リスクは、両者ともマスクを使用した場合よりも5倍高く(aOR 4.9、95％CI 1.4-31.1)、感染予防効果は約80％(95％CI 29％-97％)であった(182)。
医療従事者を対象としたコホート研究および症例対照研究により、予防のために呼吸器を一貫して継続的に使用することで、SARS-CoV-2のリスクが大幅に減少することが早期に証明された。Wangらは2020年の初めに、SARS-CoV-2曝露のリスクが高いにもかかわらず、呼吸器、ICU、感染症部門で勤務中にN95呼吸器を着用していた病院スタッフのSARS-CoV-2職業感染オッズは、その他の部門で勤務していたスタッフ(継続的に顔面カバーを着用していなかった)よりも400倍以上低かった(下界CI 98)ことを報告している(183)。2020年に発表されたタイの症例対照研究では、Duong-Ngernらが、医療従事者が布製またはサージカルマスクでさえも一貫して使用することで、他の危険因子を調整した後、SARS-CoV-2感染リスクが77％(95％CI 40％-91％)減少することを明らかにした(184)。縦断的コホート研究において、Dörrらは、COVID-19患者と接触した場合、曝露頻度とワクチン接種の有無の両方で調整した後、マスクよりもレスピレーターを使用した方がSARS-CoV-2感染リスクが減少することを明らかにした(調整後有効率44％、95％CI 26％-57％)(185)。Hutchinson氏らは、オーストラリアのシドニーでデルタ型が出現した時期(2021年6月～10月)の院内SARS-CoV-2感染クラスターを評価し、この時期に記録された4件の医療従事者クラスターとすべての職場由来SARS-CoV-2感染は、サージカルマスクがPPEとして使用されていた一般病棟で発生していたことを明らかにした。一方、人工呼吸器がPPEとして使用されている重症患者治療エリアでは、クラスターは発生せず、職場感染もなかった(186)。
上記の(そして他の)古典的な疫学研究と同様に、データベース主導の実世界のエビデンスは、特に義務化された場合のみではないが、集団レベルでのマスクの有効性を強く支持している(199)。Raderらは、2020年の米国における約38万人のオンライン調査データを用いて、自己申告によるマスク使用の可能性が10％増加すると、地域の繁殖数が1以下に減少する確率が3.5倍(95％CI 2.0-6.4)増加することを明らかにした(187)。Leechたちは、COVID-19パンデミックの最初の1年間、ヨーロッパの管轄区域では、自発的なマスク着用が一般的であり、政府の義務付けによって適度に増加しただけであったことを指摘した(188)。彼らは、複数の管轄区域の調査データを用いて、移動の制限や人の集まりの制限といった他の公衆衛生対策とは無関係に、実際のマスク(義務化とは異なる)効果を推定するベイズ分析を行った。その結果、普遍的なマスクは単独で感染を25％(95％信頼区間6％-43％)減少させるようであり、この推定値は多くの感度分析で頑健であることが証明された。
生態学的研究や準実験では、医療機関、学校、管轄区域のレベルでマスク政策の変更が及ぼす影響が実証されている。そのような最初の分析では、差分法を用いて米国における管轄区域でのマスク義務化の影響を評価し、義務化導入前の1～5日間の参照期間と比較した場合、流行増加率が漸減する(義務化導入後21日目には1日あたり-2％)ことを明らかにした(189)。Bollykyらは、COVID-19パンデミックの際、米国各州におけるマスクの使用は感染発生率の低下を予測する要因であったが、死亡率の低下とは独立して関連していなかったことを明らかにした(196)。この研究では、ワクチンの義務化は死亡リスクの低下と関連していたが、マスクの義務化は関連していなかった(196)。Krishnamachariらによる研究では、米国の各州におけるマスク義務化の早期実施とCOVID-19罹患率の低下とは、実施時期が遅い場合よりも関連していることが明らかになった(197)。Chernozhukovら(198)は、構造方程式モデリング法を用いて、米国における職場でのマスク着用義務化の影響を推定し、パンデミックの初期(2020年3月)に全国的なマスク着用義務化が速やかに実施された場合の反事実についてもシミュレーションを行った。その結果、パンデミック第1波(2020年6月まで)の累積症例数は21％(9％～32％)、死亡者数は34％(19％～47％)減少し、この期間中に34,000人の死亡を防ぐことができたと推定された(198)。2022年2月の学校でのマスク着用義務解除後にボストンで実施された差分分析によると、義務解除はSARS-CoV-2発症の急増と関連しており、生徒・職員1,000人当たり45人の発症が認められた。この研究では、リスクの高い学区ほどマスクの義務化が長く続いたため、負の交絡が生じた可能性が高く、真のマスク効果はさらに大きい可能性が示唆された(190)。
Ferrisたちは、イギリスの教育病院におけるマスクと呼吸器の方針変更から生じた準実験を用いて、医療関連COVID-19の予防における呼吸器使用の有効性を実証した(191)。当該病院は感染患者を受け入れる「赤」病棟と受け入れない「緑」病棟に分けられた。ベースライン時、赤病棟も緑病棟も労働者保護のためにサージカルマスクを使用していた。緑色病棟におけるCOVID-19の発生率は、地域社会の発生率とよく相関しており、このことは、感染が職業的に獲得される可能性が低いことを示唆している。対照的に、赤色病棟での発生率は当初31倍(95％信頼区間5.9～∞)であり、職業性起因率は97％(83％～100％)であった。赤色病棟でのFFP3呼吸器への切り替えにより、発生率は緑色病棟での発生率を下回った。最尤推定によるモデルフィッティングにより、職業性COVID-19感染に対するFFP3呼吸器の有効性は52％～100％と推定された。
カナダのオンタリオ州では、34の保健地域が2020年夏に時期をずらしてマスク義務化を導入し、マスク義務化に関する準実験が行われた。Karavainov氏らは統計モデリングを用い、他の公衆衛生管理策や人口の移動性を調整した場合、マスク義務化によって感染が約24％減少した可能性が高いことを明らかにした(192)。Karavainovらが使用した公に報告された症例数は、高齢者(70歳以上)の高い検査率や長期介護施設でのアウトブレイクに強く影響されている可能性が高い(193)。われわれは、若年者における過少検査のために症例数を調整するアプローチを開発し(194)、検査調整後の症例数を用いてKaravainovらの分析を繰り返したところ、マスクマンデートの効果がはるかに強くなることを発見した(有効性は、使用するモデル化アプローチによって44％から86％の範囲に及ぶ)(195)。
SARS-CoV-2感染に対するマスクと呼吸器の防護効果は、観察研究全体で一貫して実証されており、Talicらによる2021年の系統的レビューにまとめられている(177)。マスクと人工呼吸器に関する観察疫学研究のバイアスの方向が無効(すなわち、発表された推定値は実際の有効性を過小評価する可能性が高い)と予想される理由がいくつかあるため、このエビデンスはさらに注目に値する。社会的望ましさバイアスは、マスク使用の過剰報告につながり、その結果、曝露の非差別的誤分類をもたらすかもしれない(200)。マスクの義務化は、サーベイランス活動の強化や症例発見と同時に行われる可能性がある(195)。集団全体のリスクを減少させる感染源対策としてのマスクの間接的な効果は、マスクをしていない人の保護による有効性の推定値の減少にもつながる。Kolleparaらはまた、マスクの着用率のばらつきがマスクの有効性を決定する重要な要因であることを示したが、サンプルサイズを計算する際に考慮されることはほとんどない。その結果、検出力不足の観察研究では、マスクによる強い予防効果があったとしても、統計的に有意な予防効果が証明される可能性は低い(172)。
マスキングのモデル化
伝染病の数理モデルは、集団で観察される疾患のパターンを非特異的なロジスティック成長過程として記述したり(201, 202)、感染確率、感染期間、免疫の有効性、感染を予防するための介入の有効性など、これらのパターンに影響を与える根本的なメカニズムを表現したり(203)、流行過程の記述やシミュレーションに用いられる。これらは統計モデル(回帰モデルなど)とは区別されるべきで、データ要素間の統計的形式や関係について単純化した仮定を行い、観察された所見と予想される所見とのギャップについて確率論的な結論を導き出すものである。
感染症対策のためのマスクの文脈では、数理モデルは、(i)特定の集団におけるマスクやマスク指示の予想される影響を探る「what if」シナリオ、(ii)経験的データにメカニズムモデルを当てはめることで集団レベルでのマスク効果を推測するモデルフィッティング研究、(iii)複数の影響、例えば、マスクが感染に及ぼす双方向の影響（すなわち、 これらの研究では通常、感度分析が行われる。感度分析では、入力パラメーターを変化させて最良のケースと最悪のケースの推定値を算出し、不確実性を考慮する。以下、各カテゴリーの例を順番に考察していく。
「数理モデル」、「マスク」または「呼吸器」、「SARS-CoV-2」または「新型コロナウイルス」または「インフルエンザ」、および「パンデミック」または「流行」または「アウトブレイク」という用語を用いたPubMed検索により、SARS-CoV-2またはインフルエンザと地域レベルのマスク効果に関する最近の数理モデルを同定した。この検索により30件の引用文献が同定され、関連性を検討した。著者が知っている他の関連論文でこれらを補足し、最終的に28件の研究サンプルを作成した(23,39,45,204-228)。
パンデミック、伝染病、アウトブレイクの輪郭にマスキングが与える影響を数理モデルを使って予測した研究である(204-212,222,223,225-228)。このような研究は、メカニズム研究、観察研究、実験研究から得られた入力パラメータに大きく依存している。マスクや人工呼吸器が単独で(204,212)、あるいはワクチン接種と組み合わせて(207)再生産数を1以下にするのに十分効果的であるとパラメータ化されている場合、それらが効果的であることは数学的トートロジーである為、結果はある程度予測可能である。”what if "モデルは、不確実性を管理・伝達するツールとしては役立つが、結果を予測したり、政策を決定したりする水晶玉ではない。
“What if "モデルは、不確実性の下でのマスクやレスピレーター使用の経済的魅力を推定するためのプラットフォームとして使用することもできる。Mukerjiら(226)は、感染予防のためのマスクと人工呼吸器に関するモデルベースの医療経済分析について、利用可能な文献をレビューした。しかし、彼らが特定した7件の研究のうち、4件は経済的魅力の推定に単純な封筒裏計算か固定リスクモデルを用いていた。このようなアプローチは、感染症対策の経済的魅力を評価する際には不適切である(229)。興味深いことに、動的伝播を組み込んだTrachtらのモデリングでは、パンデミック時のマスクの使用は、マスクの有効性の推定範囲において、広くコスト削減になると予測された(225)。さらに、伝播モデルを用いた2つの研究では、マスクの費用対効果を推定できないような結果が示されている(227,228)。
このレビューで確認された研究では、マスクの有効性を推定するためにモデルフィッティングを用いたものはほとんどなかった。Mohammadiたちはモデル化により、マスクによるSARS-CoV-2伝播の減少を39％から100％と推定した(213)。Yangらによる他の研究では、マスク効果と同時期に行われた他の公衆衛生介入の影響との切り分けは試みられておらず(214)、数理モデルが観察データの統計モデルと共通する可能性がある、数理モデルに基づくパラメータ推定の限界を浮き彫りにしている。
感度分析を用いて、不確実性のある条件下で複数の影響の影響を調べたモデリング研究を3つ確認した(23,215,216)。Iboiらは、ナイジェリアで発生したSARS-CoV-2集団感染におけるマスクの有効性、マスクの遵守率、および管理の相互作用を評価し、マスクによって再現数が1以下になるパラメータの組み合わせを特定した(215)。
Fismanらは、双方向のマスク効果と、マスクされた個体とマスクされていない個体が他のグループの個体よりも相互作用しやすいように、集団が(マスクなどの)行動に基づいて自己同調する傾向との関係を調べた(23)。これらの著者らは、マスクの効果が現実的な値であれば、マスクは他の疾病対策と組み合わせて流行の再生産数を1以下に抑えることができるが、マスクをしていない人々が互いに同調する傾向があるため、疾病対策がより困難になることを発見した(図7)(23)。
図7 異なるレベルの人口同調性におけるマスク効果のモデル。Fisman et al. (23)よりクリエイティブ・コモンズ・ライセンスの下で複製。同集合性とは、個体が自分に最もよく似た個体と優先的に相互作用する傾向のことである。基本再生産数(免疫や制御介入がない場合に一次感染者が生み出す二次感染者の数)は左側の縦軸にあり、集団におけるマスクの取り込みは右側の縦軸にあり、図の上部に低い取り込み、下部に高い取り込み、中央に中間の取り込みがある。マスクされた感染者からの感染を減らすマスクの有効性は下側の横軸で、右側が最も有効性が高く、左側が低い。同類性(同類が同類と交わる傾向)は上部の横軸で、左のランダム(非同類)混合から、右の高度同類混合(個人が自分と同じような人との交流を強く好む)まである。ピンクの網掛け部分は、1以上の有効再生産数が予想され、そこでは伝染病の成長が続くことを示している。青い網掛け部分は、再生産数が1(流行が成長し続ける閾値)より小さくなるパラメータ値の組み合わせを示す。これは、マスクの有効性が高く、ベースラインの再生産数が低く、マスクの普及率が高く、同類性が低いほど達成しやすくなる。マスクをしていない人々が他のマスクをしていない人々と優先的に付き合えば付き合うほど、流行の抑制は起こりにくくなる。
渡辺と長谷川は、ネットワークベースのモデリング(感染症が「エッジ」すなわち個人間のつながりに沿って移動するという、接触ネットワークの構造を明示的に組み込んだ数学的モデル)を用いて、同様の結論に達した(216)。
我々は、感染症モデリング(マスクの効果や、空気中の呼吸器病原体の伝播を阻止することを目的としたその他の介入を含む)と、エアロゾル科学からのデータを組み合わせた小規模な経験的文献を確認した。エアロゾル科学は、室内空間の空気を共有する他の人々のリスクに対する感染性個人の影響を予測するために、数理モデルを使用する長い伝統を持っている(45,217-221)。エアロゾル科学者は従来、Wells-Riley方程式(またはその変形)を用いて、感染性個体によって産生される感染性の「量子」をシミュレートしている(217-219)。感染性はQ/Vに比例し、Qは量子の産生量、Vは与えられた室内空間の換気率である。これとは対照的に、感染症動態モデルは一般的に「集団行動」をモデル化することで空気感染症を表現する。この場合、感受性個体間の感染率はβ×Iの関数となる。感染性量子のWells-Riley式は、感染症モデルにおけるβの代用として使用することができる。これは、感染性エアロゾルをモデルにおいて力学的に表現することを可能にする方法であり、エアロゾル科学から得られる利用可能なデータを集団レベルでの感染症動態モデルに組み込むことを可能にする方法である。Noakesたちは、病棟のような比較的小さな屋内空間に適用することで、これらのモデルを統合した先駆者である(218,219,221)。このようなモデルを拡張して、異質性、集団行動、より大きな集団規模を組み入れることは、感染症モデルにとってエキサイティングなフロンティアである。
マスクの副作用と有害性
序論と一般的な悪影響
感染防止対策の副作用は、常に感染の増加という反事実のシナリオと比較されなければならない。健康状態に対する薬の服用が必ずしも禁忌でないのと同様に、副作用の存在はマスク着用の絶対的な禁忌ではないが、これらの影響を理解し、比較検討し、対処する必要がある。これらの影響は、マスクの設計を改善するなど普遍的なレベルでの緩和が必要な、すべての着用者に対するマスクの一般的な悪影響(本セクション)、対象を限定した適用除外や緩和が必要な、特定のリスクグループの着用者に対する影響(特定のリスクグループの人々におけるマスクの悪影響を参照)、周囲の人々がマスクをしているときに一部の人々が経験する影響(個別の解決策が必要な場合がある)(マスクとコミュニケーションを参照)、および環境への害(単回使用マスクと呼吸器：環境への影響を参照)に分けることができる。推測の域を出ない危害(証拠による反論がない場合、予防的な政策アプローチによって考慮されるべきである)と、経験的に実証された危害(一般に政策においてより重視されるべきである)を区別することが重要である。
系統的かつ包括的な叙述的レビューでは、全人口レベルでのマスク着用による重篤な有害作用は確認されなかった(230-234)。これらのレビューでは、軽微な副作用(後述)や、マスクのウイルス汚染(ただし、そのようなマスクからの感染伝播を証明する研究はない)など、より推測しやすい害が見つかっている。以下では、文書化された副作用について検討する。
不快感と局所的刺激
マスク着用者は一般的に、皮膚や目の局所刺激、圧迫効果、接触皮膚炎や皮膚微生物叢の破壊に起因する機械的なニキビ(マスクネ)を経験する(235)。これらすべてのリスクは、使用期間が長くなるにつれて増加し(235)、医療従事者では高いようである(230, 235)。頭痛も一般的で、特に頭痛の既往歴がある人に多く、マスクの使用期間とともに増加する(236)。特に完全なPPEを着用している医療従事者では、熱不快感が生じることがある(237-239)。可能性のある緩和策としては、局所的な対策(局所治療、クッションテープ、マスクのストラップを耳から離す)、定期的かつ適時の「空気休憩」のような職場対策がある(235,240,241)。長期的には、安全基準を満たしながら、長時間着用しても快適なマスクの設計を改善する必要がある(241)。
運動中の影響
マスク着用が呼吸機能に及ぼす影響は、広く研究されている。健康な人がマスクや人工呼吸器を装着して激しい運動をした場合(234,242,243)や、手作業をした場合(244)、ガス交換や肺機能に統計学的に有意だが一過性で臨床的には重要でない変化が検出されている。すべての主要な研究ではないが、多く の研究で、運動パフォーマンスの緩やかな低下が認められ ているが、参加者はしばしば不快感や主観的な呼吸抵抗の増大を報告している。マスク着用の生理学的効果を正確に測定することは、いくつかの点で困難である(245)。フェイスマスクの上からスパイロメトリー装置を装着すると(242)、呼吸圧や呼吸努力の推定値に人為的な誤差が生じ、マスク装着による肺機能への影響が誇張される可能性がある(246,247)。全体として、これらの知見は、個人は、ぴったりとした呼吸器を装着している間は、高強度の運動を避けることを選択する可能性があることを示唆している。パンデミックの初期に提起された、運動中の心不整脈のリスクに関する懸念(248)は、その後のシステマティックレビュー(240)では確認されなかった。
反マスクの言説で推測されているが未確認の有害性
広範な深刻な害(特に、マスクによる心肺および代謝の健康への害)については、憶測に基づく主張がなされてきたが、現在では多くの研究において一貫した知見が得られており、臨床的に意味のある深刻な害がないことが示されている(230,232,240)。さらに、パンデミックの流行時にマスキングが地域社会で盛んに行われた時期があったにもかかわらず、深刻な安全事故は記録されていない(31,249)。リスク補償行動(マスクをしているときは他の防護手段にあまり注意を払わない)がマスキングの悪影響として提唱されているが、そのような行動を調べた研究では見つかっておらず、実際、マスクをすることで着用者がより防護行動をとるようになる可能性がある(250)。例外はWadudらの研究で、彼らはマスク着用義務化後にコミュニティの移動が増加したことを発見し(251)、この変化をリスク補償とみなした。しかし、Cooperら(252)が指摘しているように、一方では(効果的な)マスク着用義務と、他方では移動手段や対面での労働時間との間にトレードオフがあるため、マスク効果は、集団マスクの否定的な結果とみなされるよりは寧ろマスクがない場合に生じる集団の健康状態の悪化を伴わずに、経済的(仕事など)、社会的(家族訪問など)、教育的(就学など)な通常の活動が促進されることを意味する。
科学文献には、マスクが普遍的に有害であるという主張を支持するために、欠陥のある実証研究を選択的に引用した査読付き論文が含まれていることは注目に値する。たとえば2021年、JAMA Pediatrics誌に掲載された研究レターでは、マスクは6～17歳の子どもたちの吸入空気中の二酸化炭素含有量を増加させると主張されていた(253)。この書簡は発表後まもなく、研究手法に「根本的な懸念」があり、所見と結論の妥当性が不確かであるとして、科学者からの苦情を受け、同誌によって撤回されたが(254)、閲覧数は100万を超えた。その明らかに欠陥のある研究は、後に別のジャーナルで再出版された(255)。同様に、マスキングが呼吸に及ぼす有害な影響に関する最近のシステマティックレビュー(256)は、科学的妥当性に懸念があるとして、ジャーナルによってすぐに撤回された(257)が、ソーシャルメディア上では引き続き流布されている。
特定のリスクグループにおけるマスクの悪影響
マスクは、特定のグループにおいては特に困難であり、禁忌となることさえある。ここでは、そのようなグループをいくつか取り上げる。
小児
「小児」の年齢は0歳から17歳までです。乳幼児は特殊なケースで、気道が狭く、マスク装着時の呼吸の負担を増やし、不快感や閉塞感があってもマスクを外すことができません。そのため、2歳未満の子どもにはマスクは推奨されない(258)。経験的な研究は、時折、年長児にマスクは危険であるという強い見解を支持するために、ナラティブレビューで選択的に引用されることがある。場合によっては、引用された主要な研究が、主張されているような悪影響を示していなかったり、小児を含んでいなかったりすることもある。2021年のナラティブレビューでは、7～14歳の小児の呼吸器感染症に対するマスクの影響を調査しているが、副作用は確認されておらず、小児を対象とした2件の無作為化試験(参加者124人)のみが含まれている(259)。そのレビュー以降に発表された学齢期の小児を対象とした追加試験では、マスキングによる認知能力への悪影響は示されていない(n＝133)(260)。
小児に対するマスクのRCTで重篤な副作用がなかったことは、ある点までは安心できるが、研究は小規模であり、方法論的限界もあった。しかし、世界中の学齢児童にマスク着用が広く浸透しているにもかかわらず(例えば、COVID-19パンデミック以前に、アジアではいくつかの環境や状況で児童のマスク着用が広まっていた)、私たちの知る限り、有害事象の正式な報告はない。米国の小学校における布製マスクの観察研究(261)(n=1,000の就学前児童、幼稚園児、1年生、2年生)では、4週間にわたる学校生活の平均77%において、マスクが適切に使用されていたことが報告されている。重篤な害は報告されず、ストレス、耳が痛い、頭痛、コミュニケーション障害、熱く感じる、呼吸困難(最後の報告はマスクをしばらく休むと解決した)の報告はそれぞれ15件以下であった。
何人かの論者は、マスクを着用することで、子どもたちの手と手 の接触が増えるのではないかと推測している。実証的な証拠はその逆を示している。つまり、マスクを着用している子どもたちでは、手と手の接触に違いはないか、あるいは減少しているのである(262,263)。
マスクに対する子供たち自身の意見は、非常に重要であるが、ほとんど引き出されることはない。その場合、回答は肯定的なものになる傾向がある。2020/2021年度にカナダの青少年42,767人を対象に行われた調査では、81.9％が屋内の公共スペースでのマスク着用を支持し、67.8％が学校での着用を支持した(中立23.1％、反対9.1％)(264)。Coelhoらは、子どもたちのマスク体験を理解するために調査を行い、フォーカスグループを開催した(265)。著者らは、透明なフェイスマスクの使用など、これらの障壁に対処するための戦略を推奨した。マスクに関する子どもの意見に関する最近のシステマティック・レビューでは、30件の主要な研究が対象となり、受容性は高いが、快適性、フィット感、スタイル（年齢に適したデザインを含む）、コミュニケーション、環境の問題が子どもにとって優先度が高いと結論づけられた。これらの調査結果は、子どもたちの代弁者として、マスクは子どもたちにとって受け入れがたいものだと主張する人々の発言に疑問を投げかけるものである(267,268)。
病状を持つ成人
表5は、主に過去のレビューに基づき、特定の病状に関する経験的エビデンスを、示唆される緩和策とともにまとめたものである(230,232,233,240)。主要な研究は小規模で数も少なく、科学的な質もまちまちであるが、常識的には柔軟性と予防措置の必要性を示唆している。表5に列挙された条件の中には、呼吸器感染症に対する脆弱性を実質的に増加させるものがあることに留意し、マスキングのリスクは利益と釣り合うべきであるという点を強調する。
表5 マスキングに注意を要する病状
マスク着用が義務付けられている間、マスクを着用できない人は、公共の場で特徴的なストラップを着用したり、フラッシュカードを使って免除の状況を伝えたりすることができる。このような介入の使用や受容性に関する調査研究は見つからなかった。
マスクとコミュニケーション
マスクは、特に高周波数帯域の音声を減衰させ(283,284)、読唇術の障害となるため、言語コミュニケーションの明瞭度を低下させる。また、社会的な合図や感情が見えにくくなるため、非言語コミュニケーションにも影響を与え(285)、社会的相互作用のストレスを増大させる可能性がある。マスクは、表情や唇の動きによって伝達される文法や意味の重要な要素へのアクセスを妨げるため、手話使用者にとって困難である。社会的なつながりや情報共有に対するこのような破壊的な影響は、医療現場で最も頻繁に調査されているが(286)、対面教育を含む他の多くの状況にも関連している(287,288)。マスクの悪影響のほとんどは装着者に影響するが、コミュニケーションの障害は主に他の人に影響する。
マスクによって生じるコミュニケーション障害は、誰にとってもフラストレーションの原因となりうるが、マスクされることによって大きな不利益や苦痛を経験するグループもある。そのようなグループには次のようなものがある。
①コミュニケーションにアクセスするために、顔全体を見る必要がある聴覚障害者やその他の人々。
②神経障害のある人、認知に困難のある人、トラウマの経験のある人、その他、仮面をかぶった人を見たり、仮面をかぶった人と接したりすることで苦痛を感じる人(290)。
③保育や早期教育の場にいる乳幼児は、マスクされた大人と接することで、発語や社会性に害を受ける可能性がある。しかし、これらの発達スキルの最も重要な源である両親や主要な養育者(291)は、通常、家庭でマスクされることはない。しかし、呼吸器感染症のリスクが高い時期のコミュニケーションや言語学習のための最善の方法を特定するためには、十分にデザインされた臨床試験や縦断的研究が必要である(292)。
上記の影響はケースバイケースで考えるのが最善であり、感染リスクや着用者の脆弱性とのバランスをとる必要がある。たとえコミュニケーショ ンがより困難になったとしても、その人と接する人々にとって、マスクを解除することがその人の最善の利益になるとは限らない。それよりも、より良いコミュニケーション戦略や、継続的なマスクを支援するための他のアプローチの方が適切かもしれない(285)。ラペルマイクロフォンによる拡声は、マスクがあっても効果的であり(283)、教室やその他の環境で容易に利用できる技術的解決策である。筆談、フラッシュカード、音声読み上げアプリは有用であるが、第一言語手話使用者にとっては、ビデオリレーの方が良い選択肢かもしれない(294)。マスクの中には、顔の下半分が見えるように透明なパネルがついているものもある(295)が、この解決策は、利用できない(286)ことや曇る(296)ことで制限されることがある。
上記の対策が適切でない場合は、マスクの必要条件を一時停止する決定がなされることがある（「方針としてのマスキング」を参照）。
マスキングの社会的・政治的側面
人がマスクをする理由としない理由
人がマスクをする(あるいはしない)理由は、心理的、社会文化的、社会物質的、社会経済的に大別できる。
心理学的研究は、多くの総説(232,297-299)にまとめられており、マスク着用の受容と取り込みに対す る性格特性、感情、精神的健康と幸福、態度、認知の影響について考 察されている。不確実性や、悲しみ、怒り、社会的孤立、トラウマへの暴露といったその他のストレス要因は、流行時の精神衛生に大きな影響を与える(299)。マスク着用の推奨や義務化といった公衆衛生上の措置は、積極的な行動のステップを提示することで、ストレスや制御不能感を緩和するのに役立つが、自律性や自由を制限するものとして経験されることもあり、心理的反応や非服従につながることもある(297, 299)。自律性(自分の行動を自由に選択できること)、関連性(他者との社会的なつながりを感じること)、有能性(自分は効果的で能力があり、自分の状況を支配しているという感覚)に対する心理的な欲求は、人々がマスクをしたがらないことの説明に役立ちます(232)。心理的反応は、マスクに応じないことや、応じる人に対する怒りを説明するのに役立つかもしれない(232)。このような怒りは、時に公共の場での抗議行動や、普遍的なマスク着用政策に反対するグループの結成として現れる(300, 301)。マスクを着用している人々にとって、人種差別やその他の差別行為、社会的排除、攻撃を受けることは、恐怖、拒絶、孤独、不安など、さまざまな心理的反応を引き起こす可能性がある(302-305)。
パンデミック疲労という心理学的現象-パンデミックに関連した継続的なストレス要因や不確実性に対して、燃え尽き症候群や感情的疲労を感じること-は、時間の経過とともにマスキングを含むCOVID-19防御行動に対する人々の意欲が低下することの説明として示唆されている(306)。パンデミック疲労は、ナルシシズム、エンタイトルメント、より豊かであるという認識、悲観主義、無関心などの特性や、過去にSARS-CoV-2に感染し、回復に成功したこと、ワクチン接種を受けていることと関連している(307)。しかし、これらの要因は必ずしも固定的なものではない。公衆衛生上の勧告の遵守も拒否も、規制の厳しさ、症例数、個人的な感染経験などのパンデミックの状況に応じて変化し(308)、リスクに対する認識も変化する(309)。パンデミック疲労という概念は、政府や保健当局がCOVID-19保護の導入を遅らせたり緩めたりするための政治的戦略として持ち出され、COVID-19の安全性を個人の責任と選択の問題として位置づけているが、経験的研究のレビューによれば、このような疲労はしばしば主張されるほど問題ではあないことが示唆されている(298)。
マスクに関する社会文化的研究は書籍(301)にまとめられているが、既存の文化的規範が伝染病やアウトブレイク時のマスク着用にいかに強い影響を与えるかが示されている。日本、韓国、中国などの国々では、地域や個人の予防衛生習慣として普遍的なマスク着用が受け入れられており、COVID-19の大流行よりもずっと以前からこの方法が用いられていた。これらの国々は、医療現場でもマスクを受け入れている。対照的に、北半球のほとんどの国やアフリカの一部の国では、マスク着用は奇妙で、おそらく疑わしいものとして描かれている。公衆衛生の実践としてのマスク着用がなじみがなかったり、汚名を着せられていたりする社会集団や文化では、使用を奨励する社会規範の策定が特に重要である。
COVID-19の大流行を通じて、マスクにまつわる意味や習慣は大きく変化した。マスクが生産され、宣伝され、着用されてきた(あるいは着用されてこなかった)社会文化的、経済的、地理的、政治的背景は、こうした力学を理解する上で極めて重要である。普遍的なマスク市場に対応するために生まれた膨大な消費文化は、特別な日のための手製の装飾マスクや大量生産された装飾マスク、さらには医療用マスクの生産と販売促進を含むものであり、単純な物体にまつわる象徴的な意味や慣習が、特定の文化的文脈における本来の役割をはるかに超えて、いかに急速に変化し多様化しうるかを証明している(301,310)。
COVID-19が、見出しを飾るような世界的危機から、人間の健康に対する多くの継続的課題のひとつへと移行するにつれて、マスクとそれに対する支援は減少し、臨床的に脆弱な人々)COVID-19感染が生命を脅かす可能性のある人々)を保護し、この病態の長期的な後遺症を予防するために、大多数の健康な人々がいつまで「自由」を犠牲にすべきかという社会的・倫理的な問題が提起されている(311)。医療施設が職員と患者の双方にとって依然としてハイリスクな環境であることを考えると(312)、医療従事者のマスクは、特に高価なレスピレーターグレードの呼吸保護具が必要かどうか、またいつ必要かということに関連して、管理対労働組合の問題になっている(148,313)。
マスク着用の推奨や義務化に対する支持や遵守は、年齢層、性別、民族・人種、精神的信条などの社会人口統計学的属性や、公衆衛生政策の厳しさ(推奨よりも義務化の方が高いレベルの遵守を達成する)に影響される(31,314)。マスクの態度や行動も、社会的集団の一員であることやアイデンティティの影響を強く受けます。特に、米国における右派の政治的見解とリバタリアン的アイデンティティは、マスクを望まないことの強い予測因子であり(315)、利他主義と社会的連帯を重視する人々は、普遍的なマスクをより支持する(316)。
社会物質研究は、人々がマスクを使おうとする努力 を支える文化的意味の役割を探求してきた(301,310,317)。大道芸の描写、公衆衛生の標識、オーダーメイドのマスクを販売するオンラインショップなどの現象に見られるように、大衆文化におけるフェイスマスクの象徴的意味は、公衆の対話に大きく寄与している。マスクの着用に慣れていない人々にとっては、マスクを購入し、顔に装着する準備を整え、着脱の方法を学び、マスクを顔から外したときにどうするかといった使用習慣を学び、日常のルーチンに組み込まなければならない。自分の呼吸に気づき、呼吸の新しい方法を学び、鼻や口が見えない状態で他人と関わり、コミュニケーションをとることに慣れるにつれて、マスクを顔につけるという物理的な感覚を不快に感じたり、窮屈に感じたりする人もいれば、マスクをしたり、他の人がマスクをしているのを見たりすることで、安全で守られていると感じたり、お互いを支え合うコミュニティの一員であると感じたりする人もいる。
社会経済的・政治経済的観点からの研究は、COVID-19への罹りやすさとCOVID-19による転帰が、世帯収入、住居、職場環境、不安定さといった社会的決定要因によって強くパターン化されることを実証しており、これらはすべて、人々がマスクを入手し、一貫して使用する能力に影響を及ぼす(318)。資源が利用でき、公衆衛生のアドバイスに従っている市民が大多数を占める実践共同体の一員であると人々が感じている場合、マスク着用に関する規則や推奨事項の順守率は高いが、そうでない場合は、マスクをしたくないという気持ちが社会的に支持され、強化される(298,303,305)。
マスクに関する情報の伝達と誤報の管理
COVID-19のパンデミックは、一般に誤報と誤報(それぞれ不注意と意図的な偽情報と誤解を招く情報の流布)によって特徴づけられている(319)。マスク着用などの公衆衛生の予防実践に関するメッセージや情報を伝達するために、公共の場がどのように利用されるかは、公衆の受容や拒絶にとってきわめて重要である。全国的または世界的に、政府や公衆衛生の指導者が定期的にマスク着用を提唱し、公衆の面前でその模範となるような行動をとれば、公衆の強い支持を得、促進することにつながる。逆に、指導者がマスクの着用を怠ったり、マスクについて否定的な発言をしたりすると、こうした行動も公衆衛生のメッセージ性を著しく損なうことになる(301)。
COVID-19パンデミックの初期から、SARS-CoV-2の感染経路や最良の予防方法について、主要な保健機関や政府指導者(世界保健機関(WHO)を含む)が誤った、あるいは誤解を招くような説明を行ってきた例が複数ある。これには、ユニバーサルマスクの価値を軽視したり、マスクに反対する特定の立場をとったり、手指衛生のような飛沫重視の対策を過度に強調したり、布製マスクや医療用マスクよりもレスピレーターの方が優れていることを伝えなかったりすることが含まれ、一般市民の混乱や、地域社会における手洗いや手指消毒への過度の依存を招いた(62)。
近年、反科学的な誤報や偽情報がソーシャルメディアを通じて広まることで、マスク着用の推奨や義務化に積極的に異議を唱える陰謀論や終末論など、公衆衛生対策への挑戦が煽られている(320-324)。陰謀論や反マスク論の流布は、公衆衛生メッセージにダメージを与え、当局に対する公衆の信頼を損ない、規制や義務付けに対する社会的ライセンスを侵食する。このような見解の支持者はメディアの注目を集め、その論争姿勢を増幅させ、市民不安を懸念させ、反対意見を助長する。このような状況では、公衆衛生当局やその他の信頼できる情報源が、混雑した屋内空間などリスクの高い環境におけるマスクの重要性について、明確かつ頻繁な広報を行えば、マスキング勧告の遵守率が高まる(325)。
ポリシーとしてのマスク
さまざまな種類のマスク政策
マスク・ポリシーとは、呼吸器感染症(および大気汚染(326)などの他の危険も含む)の予防と制御のためにマスクをどのように使用すべきかについて、政府や組織の立場を表明したものである。重複する4つの種類がある。
個人防護のためのマスク政策
これは、感染の結果が他の人よりも著しく悪化する可能性が高い人(高齢者、妊娠中の人、免疫不全の人、重度の長期疾患を持つ人(327)など)や、感染を避けることが特に重要な人(手術を控えている人、旅行を控えている人、高リスクのスポーツイベントなどの重要な活動に参加する人など)にマスクを使用することを推奨するものである。マスクの使用範囲は、個々のリスクアセスメントと管理によるが、通常、リスクアセスメントに応じて、屋内で断続的または継続的に使用される。特定の環境および感染リスクの高まる時期には、要件が高まる可能性が高い。リスクが最も高い者には、呼吸器用保護具の着用が推奨される。このような方針は、様々な利益団体によって策定または適応される可能性があり、エリート競技スポーツのような高度に規制された活動の要件として指定される可能性もある。
特定の環境におけるマスクの方針
職場(148)、または医療現場(328,329)や長期療養施設(149,302)など、感染リスクが高い、あるいは感染弱者がいる公共の場でのマスク使用の推奨と要件である。このような方針は、既存の法的基準(例えば、職場における防護をカバーするもの)および呼吸器の正式な適合試験を含む呼吸器防護方針(110)との関連において策定され、解釈されるべきである。特定の環境におけるマスク政策は、すべての利害関係者が協力して策定すれば、より効果的で持続可能なものになる可能性が高い。例えば医療では、利害関係者にはIPC臨床チーム、雇用者(労働安全衛生および労働力の維持、特に感染ピーク時の責任者(148))、独立した労働者安全の専門家、(労働者の条件と安全を擁護する)職員組合、(例えば臨床的弱者のための)患者擁護団体などが含まれる。医療現場でどのようなマスクや呼吸器を提供すべきか、またその使用は継続的であるべきか断続的であるべきかという問題については、Reanalysis of RCTs of Masks in Community Settingsで取り上げている。また、医療以外のさまざまな環境、特にスタッフや来訪者の感染リスクが高い場所、例えば、接客施設のような屋内、換気の悪い混雑した環境、公共交通機関などでも、マスク政策が必要な場合がある(330)。
季節性呼吸器感染症に対するマスク政策
インフルエンザやRSVなどの季節性呼吸器感染症が、地域的または全国的にあらかじめ設定された閾値を超えて増加した場合、感染症や疾病負担の軽減を目的とした他の対策とともに、その設定に応じた、またはより広範なマスクの使用が正当化される可能性がある。COVID-19感染を抑制するために導入されたマスク着用と物理的距離の確保は、季節性インフルエンザの減少と関連しており(331)、このような政策が呼吸器感染症の感染予防に広く役立つことを裏付けている。
パンデミックのマスク対策
これらの方針は季節性呼吸器感染症の場合と同じ原則に従うが、リスク評価によっては、より厳しく、より早期に導入し、より長期間継続することもある(次項参照)。パンデミックが特に深刻なものになる(例えば、致死リスクが定義された閾値を超える)という証拠が早期に得られた場合、パンデミックへの対応は、単に感染性の危険性を減らすのではなく、排除することを試みるべきである(332)。マスクや呼吸器の使用は、薬剤やワクチンが入手できないパンデミックの初期段階や、医療従事者を保護するために特に重要である。COVID-19パンデミックの最初の1～2年間に数カ国が達成したように、国境管理とともに積極的な排除対応をとれば、新興感染症を長期にわたってその国から排除することができる(333, 334)。このような状況では、排除が持続している間、マスクの要件は国内では緩和される可能性があるが、入国する感染者と接触する国境、保健所、検疫施設の職員、および局地的なアウトブレイクに対しては、依然としてマスクが必要となる。効果的なパンデミックマスク対策は、個人別、施設別、季節別の対策の上に構築することができ、これらの対策はすべて、マスクの使用を身近な感染対策として定着させるのに役立つ。しかし、パンデミック管理には、パンデミックの流行期間中、さらなる準備、計画、展開が必要である(335)。本稿が発表された時点で、米国疾病予防管理センターは、牛の間で蔓延し、ヒトにも感染している新型インフルエンザAウイルス(鳥インフルエンザ)の新たな脅威から労働者を守るために、人工呼吸器を推奨する暫定ガイダンスを発表していた(336)。
マスクポリシーの策定と実施
マスクに関する方針は、勧告に基づく自主的なものから、職業上または法律上の要件に基づく強制的なものまである。その政策は、不評や不便さから、マスク着用が個人または集団に及ぼす可能性のある悪影響まで、政策による潜在的な害のリスクとのバランスを考慮しなければならない。呼吸器感染症、特に大流行やパンデミックの予防のためにマスク着用を義務付ける主な根拠は、感染者のマスク着用行動が他の人の健康に深刻な影響を及ぼし(132)、患者数の急激な増加ペースに影響を与え、場合によっては保健サービスの過剰につながるからである。さらに、法的な義務付けは、一般的に、単なる推奨以上に服薬アドヒアランスを向上させます(337)。
SARS-CoV-2のような病原体の実質的な無症状および無症状前感染もまた、普遍的なマスクの強力な根拠である(40, 338)。人々を隔離するパンデミック対策は効果的であるが、大きな混乱を招く可能性がある。マスキングは、感染の可能性を減らしつつ、通常の活動を継続することを可能にする。
このような対策は、徹底したリスクアセスメントに基づき、ハザードに見合ったものでなければならない。重要なステップとしては、脅威のレベルを推定するためのリスクアセスメント、状況要因を考慮した上で、どのような状況下で誰が(もしいるとすれば)マスクをすべきかについてのリスク管理上の決定、マスクの使用を支援し、強制するための実施計画(これには義務化も含まれる)などがある(表6)。
表6 呼吸器病原体に対するマスクポリシーの策定と実施
新たなパンデミックの脅威は、感染致死リスク、再生産数、症状のない人(あるいは重要だと認識できないような軽い症状の人)からの感染の程度といった重要なパラメータが不明であるため、リスク評価にとって最大の難題となる。限られた不確実な情報の中で意思決定をしなければならない。このような状況では、予防原則(341)を適用する強力な論拠がある。予防原則には4つの要素があり、不確実性に直面して(すなわち、決定的な証拠が入手できる前に)予防的行動をとること、潜在的に危険な活動の推進者に立証責任を移すこと、有害な可能性のある行動の代替案を幅広く検討すること、意思決定への市民参加を増やすことである(355)。The Basic Science of Masking, Clinical Trials of Masks and Respirators, and Non-Experimental Evidence on Efficacy(マスキングの基礎科学、マスクとレスピレーターの臨床試験、および有効性に関する非実験的エビデンス)で提示されたエビデンスに基づくと、普遍的なマスキングは、特に屋内の共有環境に人が集まる場合に、無症候性感染を引き起こしたり、無症候期を持ったり、一部の人に軽度の症状を引き起こしたりする可能性のある、主に空気感染性の病原体による感染を予防し、集団発生を食い止める上で、特別な役割を果たす。また、簡単で安全な介入法であるため、戸締まりなどの侵襲的な介入の必要性を減らすことができる。
使い捨てマスクおよび呼吸マスク 環境への影響
環境破壊の規模
過去のパンデミックでは、再使用可能な布製マスク(そして、より少ない程度ではあるが、使い捨ての紙製マスク)が主流であった(356)。布製マスクは、当時の有効性テストにおいて、外科用マスクと同様の性能を示した(357)。1970年代以降、これらの製品は（特に医療現場において）単回使用の合成繊維製マスクに着実に取って代わられた。合成繊維製マスクはより便利で快適であると考えられ、医療現場における「使い捨て」文化への幅広い傾向を反映していた(356)。COVID-19のパンデミックでは、環境に優しくないサージカルマスクや使い捨てマスクの製造、流通、使用、不適切な廃棄が大幅に増加した(358,359)。2022年以降に発表された多くのレビューで、これらの製品が環境に与える影響が報告されている(360-370)。ある論文では、世界で毎年15兆枚のマスクが使用され、2メガトンの廃棄物が発生していると推定されている(360)が、プラスチック廃棄物へのマスクの寄与は、食品包装や飲料ボトルなどの他の発生源に比べれば小さい。
使い捨てマスクや呼吸器は通常、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリマーナノファイバーやマイクロファイバーなどの合成ポリマーから作られているが、これらは生分解性ではない。むしろ、光分解や熱酸化分解によって最長20～30年かけて分解され、マイクロプラスチック(5mm未満)を生成し、さまざまな環境条件下で蓄積されて生態系に入り込む(361,362,366,367)。これは特に海洋環境における問題であり、海洋動物が摂取したマイクロプラスチック廃棄物は、身体的危害、毒性作用、そして魚介類の摂取による人間の食物連鎖への侵入の可能性につながる(371,372)。土壌では、廃棄された使い捨てマスクや人工呼吸器からマイクロファイバーやナノファイバーが発生し、土壌の生物システム、植物の生育、無脊椎動物に悪影響を与える可能性がある(373,374)。また、金属(カドミウム、アンチモン、銅)、重金属(鉛)、酸化防止剤、染料、可塑剤、難燃剤などの有害な化学物質を環境中に溶出させ、野生生物に害を与え、生態系のバランスを崩す(375,376)。バイオメディカル廃棄物(PPEはその主要な構成要素である)は、やがて既存の廃棄物管理システムを圧倒し、滞留廃棄物を生み出すかもしれないと予測する人もいる(377)。
このような潜在的に有毒な製品を焼却処理(医療施設における大量の廃棄物に対する一つの方法)すると、粒子状物質、重金属、一酸化炭素、二酸化炭素、その他の温室効果ガスが放出される(378)。しかし、プラスチックの燃焼によって放出される発がん性ダイオキシンは、ポリプロピレンやその他の非ハロゲン含有ポリマーの燃焼では放出されない。
気候危機の深刻化に対する懸念が高まる中、使い捨てマスクが温室効果ガス排出にどれだけ寄与しているかの試算が行われている。ある研究では、マスクの地球温暖化係数を21.5g/CO2eqとし、その内訳は原材料が40.5%、包装が30%、製造が15.5%、輸送が7.4%であった(379)。しかし、これらの研究では、マスクの使用による影響(感染防御など)や、より一般的な消費財との比較は考慮されていない。マスクが気候に与える真の影響を判断するためには、マスク使用による温室効果ガス排出量やその他の害の推定増加量と、例えば入院や薬の処方の回避による排出量の推定減少量を比較する必要がある。
使い捨てマスクと人工呼吸器による環境への害の軽減：何ができるか？
COVID-19パンデミックの初期には、環境問題への懸念は当然のことながら脇に置かれていたが、現在では、COVID-19をはじめとする呼吸器疾患への対応に伴う環境への影響への対策が急務となっている(358)。いくつかのレビューでは、増大するマスク汚染の脅威に対処するための対策が提案されている(360,363,364,366,369,370)。以下の提言は、それらのレビューに基づいている。
国民の意識を高める
廃棄されたマスクが環境に与える危険性を明らかにし、より環境に優しい廃棄のための情報と資源を提供する必要がある。国民の理解と支持がなければ、ほとんど変化は起こらないだろう。
マスク廃棄物管理の改善
多くの環境レビューでは、マスクは感染性生物で汚染されている可能性があるため、すべてのマスク廃棄物は重大なバイオハザードとして扱われ、廃棄作業員の保護と特別な廃棄物焼却が必要であるという、広範だがおそらく欠陥のある仮定が再現されている(360,368,371,382)。廃棄された単回使用マスクやレスピレーターが飛沫感染として機能し、ウイルス拡散の一因となる可能性は仮説として考えられるが(マスクとは何か、マスクはどのように機能するか参照)、マスクのバイオハザードは、飛沫感染様式を想定してきたために、これまで大幅に過大評価されてきたと考える。マスク廃棄物処理における特別なバイオハザード対策を縮小すれば、環境への影響を減らすことができるだろう。さらに、Wangらが推奨しているように、専用のマスク廃棄箱と体系的な汚染除去は、リサイクルの機会を最大化する(360)。
マスク廃棄物のリサイクル
このような製品をリサイクル(または アップサイクル)するための信頼性が高くスケーラブルなアプローチは、科学者にとって困難であることが判明している。困難な点としては、汚染のリスク(血液やマスク以外の廃棄物など)、マスクに含まれる複数の素材(ポリマーフィルター、アルミニウム製ノーズピース、伸縮性ループ)、費用対効果のバランスの悪さなどが挙げられる。しかし、細断されたマスク廃棄物は、道路や舗装、建材)コンクリートなど)、膜やろ過材、各種燃料(熱分解と呼ばれる高温の熱化学プロセスによって)、電池電極、吸着剤、各種専門化学製品に組み込むことができ、いずれの場合も最終材料の性能を向上させることができることが、研究によって実証され始めている(360,363,364,366,369,370)。これらの解決策のうち、大規模に実施できるものはほとんどないが、将来への希望はある。
再利用と拡大利用の促進
再使用と長期使用は、費用対効果の高い方法で迅速に実施できる可能性のある部分的な解決策である。サージカルマスクは再使用や長時間の使用を想定して設計されておらず、推奨される最大使用時間は6時間である(383)が、レスピレーターは長時間の使用を想定して設計されている。英国の分析によると、レスピレーターを1回再使用すると、1回使用のレスピレーターに比べて廃棄物が65％～80％減少するが、それでも1回使用のサージカルマスクよりは廃棄物が多く発生するが、これは再使用の回数によって減少し、その後逆転することが示された(386)。別の研究でも同様の結果が得られている(387)。しかし、再使用前にいつ、どのように呼吸器を汚染除去するかについては、さらなる研究が必要である。紫外線照射や過酸化水素蒸気など、いくつかの除染方法が検討されているが(383)、これらは装着感やろ過性能を損なう可能性があるため、再使用を控えるよう勧告するメーカーもある(87,388)。
エラストマー人工呼吸器のノーマライズ
エラストマー製呼吸器は、高レベルの保護性能に加え、快適性とフィット感を提供し、再使用可能で、軽量で頑丈なフレームと交換可能なフィルターを持っている。地域でも医療施設でも使用できる有望なソリューションである(389,390)。初期費用(30～150ドル)は単回使用機器に比べて高いが、長期的な経済的・環境的コストは低い。モデルによっては、5年以上再利用することができ、その結果、使い捨てや汚染除去して再利用するオプションに比べて、廃棄物が最大96％少なくなる(386,387)。
生分解性で再利用可能なマスクの開発
生分解性ポリマーには、セルロース、キチン、絹フィブロインのような天然型から、ポリ乳酸(PLA)やポリビニルアルコール(PVA)のような半合成型や合成型まで、さまざまな種類がある(391)。特にPLAとPVAは、フィルター材料として大きな可能性を示しており、高性能で環境に優しいマスクの製造に有効であることを実証する研究がある(391,392)。Wangらは、これらに加え、グルテン、バナナの茎、生分解性ナノファイバーなど、さまざまな素材に関する追加研究をまとめている(「より良いマスクを目指して」を参照)（360）。布製マスクはサージカルマスク(179)よりも保護レベルは低いが、再利用が可能である。グラフェン、銅、銀、亜鉛のナノ粒子を含浸させた新しい抗菌布の開発や、サージカルマスクと同程度の性能を持つ、フィット性を向上させた布製マスクの設計に関する研究が進められている(92,393,394)。
関連する政策や規制の策定
世界175カ国がプラスチック汚染の撲滅に取り組んでいるが、現在、マスク廃棄に関する国際的な法律、規制、制限はない(360)。各国政府による対策が必要であり、より環境に優しい代替品の開発に対するインセンティブ（税制優遇など）も必要である。
上記のアプローチは、空気感染する病原体に対する他の対策、特に室内空気の質への配慮と並行して追求されるべきである。例えば、すべての室内空間が最適に換気されるようになれば、個人のマスク能力やマスクする意思に依存する保護は少なくなるであろう(395,396)。
より良いマスクを目指して
マスクと呼吸器のデザインは進化し続けており、特に、従来の素材の限界(ろ過性、通気性、汚染されやすさ)と環境リスク(「マスクとは何か、どのように機能するか」を参照)の両方を解決するためにデザインされた新しい素材との関連で進化し続けている(「単回使用マスクと呼吸器による環境被害の軽減：何ができるか？」を参照) 様々なポリマーからエレクトロスピニング技術を用いて製造されるナノファイバーは、重要な進歩である。ナノファイバーは軽量で、表面化学的性質を調整でき、孔径が小さく、表面積が大きいため、優れた性能を発揮する。特にナノファイバーは、従来のポリプロピレン・フィルターよりも薄くて軽く、非常に効果的なエレクトレット型フィルターに匹敵するろ過性能を持つ、高効率で通気性の高いフィルターの作成を可能にする(397-400)。これらの特性は、ナノファイバーで作られたマスクやレスピレーターが、湿気や熱、圧力の蓄積を抑え、フィット感や快適性を高めることができることを意味し、また、通信の問題を最小限に抑え、ウイルスを物理的にブロックする可能性も持っている(401,402)。また、エチルアルコールなどの極性液体を使用して装置を汚染除去することもできる(401,402)。
COVID-19の大流行を受けて、病原体を捕捉するだけでなく破壊する能力を持つマスクや呼吸器の開発が盛んに進められているが、そのような技術が従来のデザインに比べて感染を減らすことに貢献するかどうかは議論のあるところである。この論文の以前の草稿の査読者が指摘したように、「病原体の捕捉効率は病原体の殺傷能力とは直交している。マスクは非常に効果的な抗菌素材で作ることができるが、そもそも病原体を物理的に捕捉するのにわずかな効果しかない素材であれば、抗菌能力は無意味である」。
静電ろ過機能を持つ従来の不織布は、時間の経過とともに静電荷が減少するため、病原体の捕捉効率が低下する傾向がある(403)。これに対処するため、炭素系)活性炭、カーボンナノチューブ、グラフェン、カーボンエアロゲルなど)やバイオポリマーなど、接触によって病原体を死滅させたり不活性化させたりすることができる抗微生物材料を埋め込むという新しい研究の流れが注目されている(86,249,404-406)。これらのナノ複合材料の再利用できないバージョンには、金属(銅、銀、亜鉛など)ナノ粒子や第4級アンモニウム化合物などの元素が組み込まれており、ウイルスや細菌を不活性化する高い効果が示されている(249,404,405)。より環境に優しい抗微生物材料には、塩ベースの機能化、光活性材料、金属イオン、フィルターマトリックス内に埋め込まれた有機金属骨格など、何度使用しても再活性化したり効果を維持したりできるコーティングや処理が含まれる(86,404)。
こうした開発には理論的な可能性がある一方で、こうした新しい製品の安全性、コスト、環境への影響(特に金属誘導体)については研究が続けられている。
将来、マスクの性能と受容性を向上させる可能性のあるその他の開発としては、高度な検知・判断能力を備えたマスク(407)、個々の顔面構造に合わせてマスクのカスタマイズを可能にし、より優れた密閉性と漏れの減少を保証する3Dプリンティング技術(408)、快適性を損なうことなくぴったりとした装着感を確保するためにエッジに適用されるヒドロゲル・パッチ(409)などがある。
最後に、現時点ではやや推測の域を出ないが、スマート技術をマスクに統合することで、検知やモニタリングが強化される可能性がある(病原菌の特定、空気の質のモニタリング、着用者の生理学的バイオマーカーの追跡など)(86、410、411)。また、特に若い世代に受け入れられやすいように、色やスタイルにもっと注意を払うべきである(266)。
要約と結論
このレビューが依頼された背景には、マスクは効果がないという決定的な証拠を提供していると解釈されたコクラン・レビューに関する論争があった(9)。異なる学問分野や研究デザインから得られた複数のエビデンスの流れを幅広くレビューすることで、これまでの分野横断的なナラティブレビュー(233, 412)を基礎とし、「測定枠組み」(RCTのみ、または主にRCTを用いる)から「論証枠組み」(メカニズム的エビデンスや実世界のエビデンスを含む複数のデザインから得られたエビデンスを体系的に統合する)へとシフトするよう科学哲学者が最近呼びかけていることと一致する(19)。このアプローチを用いて、以下に要約する、よりニュアンスの異なる一連の結論を示し、マスクとマスキングの科学に関するある種の不正確な仮定や欠陥のある推論が、特定のグループの間で広く受け入れられているように見える理由を明らかにした。
我々はまず、SARS-CoV-2およびその他の呼吸器系病原体の伝播に関する基礎科学的証拠を検討し、これらの病原体が主に空気感染経路によって伝播するという強力かつ一貫した証拠があることを示した。また、マスクは呼吸器系病原体の伝播を減少させるのに効果的であり、フィットした人工呼吸器は非常に効果的であること、そしてこれらの器具は用量反応効果(マスクの着用が増加するにつれて防御レベルが増加する)を示すことを示した。
次に、呼吸器疾患の流行やアウトブレイクの制御におけるマスクの臨床試験について、一般的なデザイン上の欠陥のリストアップを含め、方法論的批判を行った。方法論的に欠陥のあるメタアナリシスを繰り返すことも含め、RCTから得られたエビデンスを要約し、レスピレーターは医療用マスクや布製マスクよりも、特に(そしてその限りにおいて)、すべての潜在的に危険な状況で実際に着用される場合に、有意に効果的であることを示した。
私たちはまた、全体として、マスク着用とマスク着用義務は、呼吸器疾患の地域内感染が多い時期に、地域内感染を減少させるのに効果的であることを示す、広範な観察結果とモデル化されたエビデンスを検討した。このようなデザインにはさまざまな制約があるため、観察結果は特に顕著である。
マスクの悪影響と有害性について検討した結果、マスクが一般市民にとって危険であるという反マスク派の主張を否定する強力な証拠が見つかった。また、特定の病状を持つ人にはマスキングが比較的禁忌である可能性があること、特定のグループ(特に聴覚障害者)が他の人がマスキングされると不利益を被ることもわかった。
マスクは、人々が(肯定的であれ否定的であれ)深く関心を寄せる重要な社会文化的シンボルであることを示す、複数の国や文化から得られた証拠をまとめた。また、マスク着用への固執(および非支持)は、政治的・イデオロギー的信条や、広く流布している誤報・偽情報と結びついていることがあり、それゆえに変えることが難しいことも示した。
マスク政策のセクションでは、呼吸器感染症の予防と制圧のために、政府や組織がマスクを使用する際の明確な政策を必要としていることを説明し、リスクのあるグループの個人的な保護、職場や医療施設を含む特定の環境における保護、季節性呼吸器感染症、パンデミックについて取り上げた。これらの方針は、健全なリスク評価、リスク管理、実施原則に基づく必要がある。
最後に、使い捨てマスクやレスピレーターが環境に与える影響について検討し、性能が向上し、環境リスクの少ない新しい素材やデザインに注目した。
これらの証拠は、いくつかの重要な結論とさらなる研究のための示唆を裏付けるものであると考える。
第一に、マスクは効果がないという主張は明らかに間違っており、欠陥のある仮定、欠陥のあるメタ分析法、推論の誤り、メカニズム的証拠を理解しない(または認めない)こと、批判的評価と証拠統合の限界の組み合わせに基づいているように思われる。マスクやレスピレーターは、よく設計され(例えば、高ろ過性素材でできている)、よくフィットし、実際に装着されている場合に、またその程度に応じて機能する。利用可能なマスクのRCTの異質性は、同じRCTのメタアナリシスを行った一部の研究者によっても十分に理解されていないようである。研究コミュニティは、学際的で認識論的に排除された研究デザインを通じて「マスクは効果があるのか」という二元的な問いに取り組むことから脱却し、学際的なデザインを通じてより微妙で多面的な問いを追求する時期に来ている。
例えば、実験、観察およびモデル化データを組み合わせることで、呼吸器系の流行時にどのような場合に普遍的なマスクを導入すべきか、また、そのような流行時にさまざまな状況や環境、特にリスクの高い集団に対して、どのようにマスク政策を推進し支援するのが最善であるかについての理解を深めることは、今後の研究にとって実り多い道であろう。換気、ろ過、および室内空気質を改善するためのその他の対策に関する研究は、このレビューの範囲外であったが［別の場所(330、395)で取り上げられている］、室内空気に関する科学と感染症伝播およびマスクに関する科学とをより直接的に対話させ、いつ、どのような状況で、室内空気質に基づいて室内マスクを不要とみなすことができるか(あるいは、助言または義務付けることができるか)という問題に対処するために、分野横断的なモデリングを行う余地がある。マスクのモデル化で述べたように、いくつかの研究グループはこの学際的な知識ベースに貢献し始めている。
第二に、マスクは呼吸器感染症の蔓延を抑制するための効果的な介入であり(完全ではないが)、パンデミックの初期段階(病原体が未知であり、薬剤やワクチンがまだ利用できない時期)において特に重要である可能性があることを考えると、科学者、臨床医、政策立案者、一般市民の間でマスクや呼吸器の有効性に関する理解を深めることが緊急の優先課題である。この問題に関して、感染予防と制御のコミュニティの多く(すべてではないが)が不誠実な態度をとり続けていることは、将来のパンデミックにおいて公衆衛生にとって大きな脅威となる可能性がある。
第三に、マスク政策は、経験的根拠のない推測上のリスク(二酸化炭素の滞留など)や、適用除外でカバーできるような特定の定義されたグループ)(自閉症の人の一部など)に影響する悪影響に過度に影響されるのではなく、マスクの実際のリスクと害をよりよく反映すべきである。それよりもむしろ、コミュニケーション障害、身体的不快感、皮膚反応など、よく説明され、広く経験されているマスクの副作用に対処することで、効果的なマスクの使用をサポートすることに重点を置くべきである。コミュニケーションは人間にとって必要不可欠なものであるため、コミュニケーションに関する資料やベストプラクティスガイドラインは、マスク着用が必要または推奨されるすべての場面で、マスクの方針と運用に不可欠なものであるべきである。マスクの物理的な悪影響は、より良いマスクデザインによって対処されるべきであり、それは研究の優先事項であるべきである。
第四に、人々が快適で、美的にも魅力的で、自分にぴったり合うマスクを見つけるのを助けることを中心とした研究の余地がある。特定のリスク状況下でマスク着用が標準化されるためには、装着、フィット感、使用に影響する多くの身体的・社会文化的要因を考慮し、さまざまなサイズ、形、色、デザインのマスクや呼吸器が利用できるようにする必要がある。このような研究の流れは、臨床的に脆弱な人々(例えば、免疫抑制者)にとって特に重要であり、彼らは、多くの時間またはすべての時間、場合によっては生涯にわたってマスクを必要とする。
第五に、快適性が改善され、呼吸抵抗が低く、廃棄物や環境汚染を大幅に削減する良質の再利用可能なマスクにつながる可能性のある新規材料の研究を継続すべきである。装着感が悪く、不快で、非生分解性材料で作られたプラスチック製医療用マスクは段階的に廃止し、ろ過効果、通気性、装着感、環境の持続可能性に関してより高い基準を満たすマスクやレスピレーターに置き換えるべきである。また、マスクの廃棄物をリサイクルするための選択肢を最大限に増やす研究も行うべきである。
最後に、COVID-19のパンデミックが5年目(そしておそらくそれ以降も)続く中、イデオロギーに基づく反マスクの物語が公衆衛生と世界保健にもたらす重大な危険性を認識し、体系的に対処すべきである。反マスク感情は、反ワクチン感情(413)とともに増加しており、これは現在と将来のパンデミックの両方にとって悪い兆候である。広範な偽情報の問題に対する単純な解決策はないが、マスクやその他のミッションクリティカルなトピックについて、公衆衛生機関が明確かつ一貫したメッセージを発信することは、かなりの助けになるだろう。
さらなる研究のためのこれらの提案は、ボックス2にまとめられている。
ボックス2：マスクとレスピレーターに関する新世代の研究のためのいくつかの提案
①”マスクは有効か？"にとどまらず、"呼吸器感染症やパンデミックにおいて、どのようなマスクを、どの段階で、誰のために、どのように、どのような支援とともに導入すべきか？"といった、ニュアンスの異なる多面的な問いを投げかける学際的かつ多方面にわたるデザイン。
②マスクやレスピレーターの有効性に関する強力で一貫したエビデンスと、影響力のある科学者、臨床医、政策立案者がこのエビデンスを受け入れていないというミスマッチにどう対処するかについての研究。
③一部の人々が顔を覆っている場合のコミュニケーションの質を向上させるための研究。
④マスクと呼吸器の受容性、フィット感、快適性を最適化し、皮膚反応や頭痛などの副作用を最小限に抑えるための研究。特定のニーズグループへの配慮を含め、より幅広いマスク素材、デザイン、スタイルを推奨する。
⑤ろ過効果、通気性、フィット感、環境持続可能性の最適化を視野に入れた、マスクやレスピレーターの新素材や素材の組み合わせの研究。
⑥反マスクの誤報や偽情報がソーシャル・メディアや主流メディアで広く蔓延し、不吉で、増大しつつある現象に対処する方法についての研究。
国際的な政策機関が、マスクとマスキングに関する科学的根拠を全面的に認め、政策立案者、臨床医、一般市民に対して、そのようなメッセージングを提供するリーダーシップを発揮する時期は、とうに過ぎている。
謝辞
この複数著者による学際的な論評は、多くの同僚や批評家たちとの公式・非公式な交流によって形成されてきた。我々は、長年にわたって我々に情報を与え、刺激を与え、挑戦させてくれた彼ら全員に感謝する。また、クリエイティブ・コモンズ・ライセンスの下で作品を公開し、これらのビジュアルの複製を許可してくれた図1、2、7の原著者にも感謝する。人の査読者と編集者の方々からは、優れた詳細なフィードバックをいただき、原稿を改善することができた。