Introducción

El canto coral se suspendió en muchos países durante la pandemia de Covid-19 debido a informes incidentales de transmisión de enfermedades (Hamner 2020). El modo de transmisión se ha atribuido a las gotitas exhaladas, pero con la excepción de un estudio sobre tuberculosis de 1968, actualmente casi no hay evidencia científica de un aumento de las emisiones de partículas por el canto (Loudon y Roberts 1968).

Sin embargo, un número sustancial de estudios ha investigado los aerosoles emitidos al respirar, hablar, toser y estornudar (por ejemplo, Asadi et al.2019; Johnson et al.2011). También se ha demostrado que la respiración normal con el tiempo puede generar un aerosol de virus más viable que la tos, ya que esta última es una actividad menos frecuente (Lindsley et al. 2016).

En comparación con hablar, cantar a menudo implica una voz continua, una presión sonora más alta, frecuencias más altas, respiraciones más profundas, flujos de aire más altos y consonantes más articuladas. Es probable que todos estos factores aumenten las emisiones exhaladas.

El objetivo de este estudio fue investigar las emisiones de aerosoles y gotitas durante el canto, en comparación con el habla y la respiración. También examinamos la presencia de SARS-CoV-2 en el aire al respirar, hablar y cantar, y la eficacia de las mascarillas para reducir las emisiones.

En este estudio, definimos las partículas de aerosol como aquellas que tienen un tamaño seco en el rango de 0.5-10 µm. Aunque es discutible desde el punto de vista de la física de los aerosoles, normalmente se utiliza en medicina un diámetro de corte de entre 5 y 10 µm para clasificar la ruta de transmisión de aerosoles frente a gotas. Las gotas se definen aquí como partículas exhaladas, de un tamaño de micra sin límite de tamaño superior, y se miden directamente en la boca antes de la evaporación completa, por lo tanto, parcialmente en fase líquida.

Métodos

En el estudio se incluyeron doce cantantes voluntarios: 7 cantantes de ópera profesionales (2 bajos, 1 barítono, 2 altos y 2 sopranos) y 5 amateurs (3 tenores, 2 altos). Los cantantes estaban sentados o de pie en posición vertical.

Las mediciones de los 12 cantantes se realizaron en una cámara experimental hermética de 22 m3 a una temperatura ambiente de alrededor de 22 ° C y una humedad relativa máxima del 40%. La cámara se ventiló con aire libre de partículas con una tasa de intercambio de aire de 3 h - 1.

Tanto los cantantes como los investigadores llevaban trajes de aire limpio para minimizar las concentraciones de partículas de fondo. Además, analizamos el SARS-CoV-2 en muestras de aire recolectadas cerca de dos personas confirmadas positivas para Covid-19 mientras hablaban y cantaban.

Resultados y discusión

Como se ilustra en las Figuras 1 y 2, hubo diferencias significativas en las emisiones de partículas entre respirar, hablar y cantar (prueba de Friedman para la masa de partículas de aerosol emitidas, p <0,0001). El canto suave generó significativamente más partículas de aerosol que el habla normal (p = 0,002).

El canto alto produjo más partículas que el canto suave (p = 0,002). La figura 1 ilustra las tasas de emisión de masa. La mediana (rango) de tasas de emisión de partículas de aerosol fueron: 270 (120-1380) partículas / s para hablar normalmente, 570 (180-1760) partículas / s para hablar en voz alta, 690 (320-2870) partículas / s para cantar normalmente, 980 (390-2870) partículas / s para cantar fuerte y 1480 (500-2820) partículas / s para cantar fuerte con dicción exagerada.

Para cantar en voz alta con una mascarilla, la tasa de emisión fue de 410 (200-1150) partículas / s. Por lo tanto, una simple mascarilla redujo la cantidad de partículas de aerosol generadas al cantar a un nivel similar al habla normal (sin diferencia significativa, p = 0.08).

Figura 1. Tasas de emisión de masa de partículas de aerosol durante diferentes ejercicios (azul oscuro, eje y izquierdo) y el número promedio de gotas por cuadro (del análisis de imágenes, ver Figura 3) en el aire exhalado durante los mismos ejercicios (rojo, derecha eje y). La masa de partículas se midió en el intervalo de 0,5 a 10 µm. Cada cuadro azul representa datos de 12 cantantes para partículas de aerosol y 5 cantantes para gotas. No se muestran dos valores altos para el canto fuerte.

Figura 2. Número de partículas emitidas en el rango de tamaño de 0.54-10 µm por segundo para los 12 cantantes.

Hubo una tendencia hacia un aumento de las emisiones de aerosoles con un canto de tono más alto, pero esto también podría ser un efecto del aumento de la presión sonora logrado en tonos especialmente altos. Los cantantes profesionales de este estudio generaron 2-3 veces más masa de partículas de aerosol al cantar fuerte a E alta en comparación con A natural. Los cantantes profesionales produjeron aproximadamente un factor de dos partículas de aerosol más que los cantantes aficionados a la presión sonora normal percibida (Mann-Whitney, p = 0,03).

A partir del análisis de gotas de la cámara de alta velocidad, encontramos que algunas consonantes, por ejemplo, 'p', 'b', 'r' y 't', generaban una gran cantidad de gotas pequeñas a grandes (Figura 3, ver también el video proporcionado en el material complementario).

El canto de vocales no proporciona altos flujos de aire para la dispersión de partículas, pero como se muestra en el archivo de video, la articulación de consonantes expulsa gotas con considerable velocidad de avance. Sin embargo, la mayoría de las gotas más grandes viajan una distancia limitada (<0,5 m) antes de que su movimiento se vuelva vertical debido a la sedimentación.

Figura 3. El número de gotas por marco de imagen generadas durante el canto fuerte con consonantes exageradas por los cantantes de ópera profesionales. Durante los 20 s se repite dos veces la misma frase.

Hubo diferencias sustanciales en las emisiones de gotitas entre cantar y hablar, pero no se pudo verificar la significancia estadística debido al tamaño limitado del grupo para las grabaciones de video (Figuras 1 y 3). El número medio (± SEM) de gotas por cuadro fue 12 ± 3 para hablar normal, 29 ± 14 para hablar en voz alta, 16 ± 7 para canto suave, 38 ± 16 para canto fuerte y 5 ± 1 para canto alto con mascarilla.

Por lo tanto, para el análisis de gotas, una mascarilla común también parece ser muy eficiente para reducir las emisiones. Aunque no se midió de manera sistemática, notamos que la sensación de acumulación de saliva en la boca informada por el sujeto coincidió con una mayor generación de gotitas de la articulación, lo que resultó en una gran variación también dentro de los datos del mismo cantante (Figura 3).

Al cantar en voz alta con una máscara quirúrgica, casi no se detectaron gotas con la cámara. Un ejercicio de calentamiento en el que uno deja vibrar los labios durante la exhalación (sin activar las cuerdas vocales) generó inmensas cantidades de gotitas (datos no mostrados).

El SARS-CoV-2 no se pudo detectar en las muestras de aire recolectadas mientras los pacientes confirmados de Covid-19 cantaban y hablaban. Esto puede deberse a las bajas concentraciones de virus en el aire, pero también podría atribuirse a cargas virales individuales en las partes del tracto respiratorio donde se producen las gotas, así como a los pasos de dilución en el método de preparación de la muestra.

Cantar generaba más partículas y gotitas de aerosol respiratorio que hablar.

Las partículas y las gotas de aerosol exhalado aumentaron con el volumen de la canción. Los datos también indicaron que las emisiones podrían aumentar en tono alto. El uso de una mascarilla quirúrgica ordinaria redujo la cantidad de partículas y gotitas de aerosol exhaladas medidas a niveles comparables con el habla normal. Sin embargo, como las máscaras quirúrgicas tienen un ajuste holgado, es posible que algunas partículas hayan salido por los lados donde no medimos.