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新冠肺炎（COVID-19）的全球大流行是当前人类社会面临的重大公共卫生威胁,造成了巨大的生命健康与社会经济损失。收治COVID-19患者的医疗机构,由于其特殊的职能和密闭的空间而面临着更大的传播风险,做好医疗机构的感染防控尤为关键。气溶胶是新冠病毒（SARS-CoV-2）的重要传播途径,研究密闭空间SARS-CoV-2气溶胶传播规律、分析各类因素对感染风险的影响是当前COVID-19研究的重要课题。本文以SARS-CoV-2气溶胶在负压病房和呼吸道内的扩散沉积规律研究为基础,以负压病房内医护人员SARS-CoV-2感染风险定量评估为主要研究内容,构建了负压病房内医护人员感染风险的定量评估方法。主要研究内容与结果如下:1.建立了包含设备设施、患者和医护人员在内的火神山医院负压重症加强护理病房（ICU）病房和普通负压病房1:1三维几何模型,确定了负压病房内送排风边界参数和患者呼吸边界条件,对两种负压病房的流场和气溶胶扩散沉积进行了计算流体动力学（CFD）模拟。结果表明:负压病房内的流场是气溶胶粒子迁移模式的决定性因素,病房内的设备设施对气溶胶扩散与沉积分布具有重要影响;沉积在负压ICU病房和普通负压病房设备设施表面的气溶胶粒子分别为49%和31%;相比于其他位置,气溶胶更容易在设备设施表面发生沉积;负压ICU病房和普通负压病房内的气溶胶通风清除率分别为50%和66%,悬浮在两种负压病房空气中的气溶胶比例则分别为0.6%和3%。2.采用蒙特卡罗方法建立了负压病房内SARS-CoV-2浓度分布计算模型,对比发现SARS-CoV-2浓度分布模拟结果与实际采样值吻合较好,表明所建立的模型可以比较准确地预测负压病房内的SARS-CoV-2浓度分布。负压病房内物体表面和空气中的SARS-CoV-2浓度计算结果表明:负压病房内病毒浓度分布呈现比较强烈的空间异质性;负压ICU病房物体表面病毒浓度介于10~3～10~4Copies/m~2之间,大部分区域空气中的病毒浓度介于9～15500Copies/m~3之间,隔间内病毒浓度普遍较高;普通负压病房物体表面病毒浓度介于10~3～10~5Copies/m~2之间,大部分区域空气中的病毒浓度介于5～50Copies/m~3之间;负压ICU病房内SARS-CoV-2气溶胶的传播距离超过了10m,是现有检测值的2倍以上。3.基于医学图像分割重建、支气管树生长算法,并结合理想化肺泡模型,建立了具有呼吸道真实特征且满足实际计算要求的人体多路径完整呼吸道几何模型,对人体呼吸道内气流组织、气溶胶沉积以及SARS-CoV-2浓度分布进行了计算模拟。结果表明,在人体呼吸道内不同区域的流场特征具有较大差异性,上呼吸道鼻腔、喉部等区域形成了比较复杂的湍流区域,细支气管、肺泡内的流动则以层流为主;气管支气管是呼吸道内气溶胶沉积比最高的区域,中等活动强度下,气管支气管的沉积比为59.6%,上呼吸道、肺泡区域的气溶胶沉积比例分别为11.3%、29.1%;呼吸道内SARS-CoV-2浓度分布与气溶胶分布具有一致性,其中气管支气管内病毒浓度最高,中等活动强度时负压ICU病房床头位置的医护人员3小时末气管支气管内病毒浓度为290.8Copies,上呼吸道、肺泡的病毒浓度则分别为64.9Copies、99.5Copies。4.建立了负压病房内医护人员SARS-CoV-2气溶胶感染风险定量评估模型,从接触受污染表面和直接吸入气溶胶两种传播途径,对负压病房内医护人员的感染风险进行了定量计算。量化了活动强度、防护状况、病毒生存能力、毒株种类对感染风险的影响。结果表明:无防护中等活动强度下,医护人员在普通负压病房和负压ICU病房内的表面接触感染风险分别介于10-7～10-3、10-5～10-3之间,气溶胶吸入感染风险则都介于10-5～10-2之间;呼吸强度对于吸入感染风险的影响比较明显,高活动强度时的吸入感染风险约是中等强度的2倍;N95口罩具有明显的防护作用,与无防护时相比,佩戴N95口罩可以降低约90%的吸入感染风险;病毒的生存能力对感染风险具有一定影响,由于不同材料表面SARS-CoV-2半衰期的差异,同一表面不同材质的感染风险由小至大为:铜＜纸板＜铁＜塑料;相对于A/B谱系,Delta、Omicron的感染风险明显增高,Delta毒株时负压病房大部分区域的气溶胶吸入感染风险和接触感染风险均高于0.1,Omicron毒株时的感染风险则均超过了0.5。本文建立了与实际检测值吻合较好的负压病房SARS-CoV-2浓度分布计算模型,获得了负压病房内SARS-CoV-2在空气中和物体表面的定量分布,将现有针对SARS-CoV-2气溶胶浓度分布的CFD模拟研究拓展到了对于病毒浓度分布的定量计算;基于建立的人体多路径完整呼吸道几何模型,计算了吸入SARS-CoV-2在呼吸道内的定量分布;建立了负压病房内医护人员SARS-CoV-2气溶胶感染风险的定量评估模型,量化分析了半衰期、变异毒株、防护情况、活动强度等关键因素对感染风险的影响。