Masken als Mittel gegen die Pandemie

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Maskerade und Masken

Ende April wurden alle Deutschen dazu ermuntert, wieder Einzelhandelsgeschäfte aufzusuchen und den öffentlichen Nahverkehr zu benutzen. Dies sollte die Akzeptanz der geplanten Wiederaufnahme des Präsenzunterrichts in Schulen fördern, die von den Schülern meist nur durch die Nutzung des ÖPNV zu erreichen waren. Ladengeschäfte und den ÖPNV betreten durfte man nur noch mit Mund-Nase-Schutz oder mit improvisiert zugeschnittenen Stoff-Fetzen, hilfsweise einem vorgehaltenen Schal. Vermutlich sollte dies vor allem die Angst vor Ansteckung reduzieren.

Genutzt werden durfte alles, was die Atemstromgeschwindigkeit und den Speicheltröpfchenauswurf reduzieren und das Bewusstsein für "social distancing" sowie gesundheitsbezogenen, achtsamen Umgang mit sich und anderen fördern konnte. Christian Drosten nannte "Masken [...] eine Ergänzung der Maßnahmen und eine Erinnerung für alle an den Ernst der Lage!"

Seinen Ursprung hat der Begriff Maske vermutlich im arabischen "Mashara", was sich ungefähr mit "Witz", "Scherz" oder als Adjektiv auch mit "lächerlich" übersetzen lässt.

In der Bevölkerung waren Baumwollmasken beliebt. Klinikpersonal behalf sich mit chirurgischem Gesichtsschutz, wenn es nicht hinreichend viele echte Schutzmasken gab. Masken aus Baumwolle sollten täglich bei mindestens 60 Grad gewaschen und vollständig getrocknet werden, empfahl das Robert-Koch-Institut. Das Robert-Koch-Institut ist eine politische Institution.

Mund-Nase-Schutz

Mund-Nasen-Schutzmasken (MNS) dienen der Filterung von Tröpfchen. Vor Aerosolen schützen sie nicht. Der Mund-Nasen-Schutz wird im Gesundheitswesen eingesetzt, um die Übertragung von Krankheitserregern durch Sekrettröpfchen zu reduzieren. Aufgebaut wird er aus einer oder mehreren Papier- bzw. Vliesschichten. Sie werden mit Bändern am Hinterkopf oder hinter den Ohren fixiert. Flexible Metallbügel in der Mitte des oberen Randes sollen die Masken an die Nasenrücken drücken. So bleibt das Gesichtsfeld frei. So tritt nur wenig ausgeatmete Luft nach oben aus.

Mund-Nasen-Schutzmasken werden entsprechend der Norm EN 14683:2019 in Typ I und Typ II eingeteilt. Masken des Typs I weisen eine bakterielle Filterleistung (BFE) von mindestens 95%, Typ II und II R (flüssigkeitsresistent) von mindestens 98% auf. Der Atemwiderstand muss bei den Masken Typ I und II weniger als 40 Pa/cm², bei Typ IIR weniger als 60 Pa/cm² betragen. Masken des flüssigkeitsresistenten Typs IIR müssen einen Spritzdruck von mindestens 16 kPa aushalten. Bereits fabrikneue Masken können theoretisch eine Gefahr für ihren Träger darstellen. Deshalb wurde als Grenze zulässiger Keimbelastung des noch unbenutzten Produkts für alle Typen die Kontamination mit höchstens 30 KBE/g festgelegt.

Eine Mund-Nasen-Schutzmaske (MNS) schützt den Patienten vor beim Sprechen und Husten abgegebenen Mikroorganismen aus dem Mund-Rachen-Raum seiner Behandler. Sie schützt umgekehrt das medizinische Personal vor Spritzern von Körpersekreten oder kontaminierten Flüssigkeiten. Sie verhindert außerdem versehentliche Berührungen von Mund und Nase mit kontaminierten Händen. Die greifen stattdessen auf Papier.

Größere Flüssigkeitspartikel gelangen beim Atmen, Sprechen oder Niesen nicht an die Schleimhäute Dritter. Infektionsschutz bieten solche Masken aber nicht, da ihr Träger je nach Sitz der MNS im Wesentlichen nicht durch das Vlies der MNS einatmet. Die Atemluft wird vielmehr an den Rändern der MNS vorbeigesogen. Den größten Teil der Bioaerosole und daran gebundene Tröpfchen filtert eine MNS beim Ausatmen allerdings.

In Operationsbereichen muss die Mund-Nasen-Schutz Maske so groß sein, dass sie Mund und Nase bedeckt. Sie muss auch eng am Gesicht anliegen. Barthaare müssen vollständig von ihr abgedeckt sein. Sie soll vor dem Betreten des Operationsraumes mit vorher desinfizierten Händen angelegt werden, wenn die sterilen Instrumente bereits gerichtet sind, eine Operation demnächst beginnen wird, oder während eine Operation bereits durchgeführt wird. Vor jeder Operation, bei sichtbarer Verschmutzung oder Durchfeuchtung oder spätestens nach zwei Stunden soll eine MNS erneuert werden. Nach der Abnahme der Maske ist die Desinfektion der Hände Pflicht.

Infektionsschutz-Masken

Mit Behelfsmasken und Mund-Nase-Schutzmasken (MNS) nicht zu vergleichen sind echte Infektionsschutzmasken.

Bei den Infektionsschutzmasken betrachten wir hier nur Filtergeräte, nicht Isoliergeräte. Isoliergeräte stellen die Luftversorgung mit Hilfe von Druckluft her. Die Atemschutzsysteme von Tauchern und Feuerwehrleuten sind Beispiele hierfür. Bei Filtergeräten werden, wie der Name schon sagt, Filter zum Schutz vor Verunreinigungen der Umgebungsluft eingesetzt.

FFP-Masken

Uns geht es hier um FFP-Masken, sogenannten Halbgesichtsmasken (englisch: filtering face piece, filtrierendes Gesichtsteil), die komplett aus Filtermaterial bestehen. Zu ihren Formen und einigen ihrer Bestandteile lesen wir in der DIN EN 149:

„Eine partikelfiltrierende Halbmaske bedeckt die Nase, den Mund und das Kinn und kann ein Einatem- und/oder Ausatemventil haben. Die Halbmaske besteht vollständig oder im Wesentlichen aus Filtermedium oder besteht aus einem Atemanschluss, bei dem das (die) Hauptfilter ein untrennbarer Teil des Gerätes sind. Sie ist dazu bestimmt, eine angemessene Abdichtung am Gesicht des Geräteträgers gegen die Umgebungsatmosphäre zu ergeben, wenn die Haut trocken oder feucht ist und wenn der Kopf bewegt wird. Luft strömt in die partikelfilternde Halbmaske und weiter direkt in den Nasen- und Mundbereich des Atemanschlusses oder durch ein Einatemventil (Einatemventile), falls vorhanden. Die ausgeatmete Luft strömt durch das Filtermedium und/oder ein Ausatemventil (falls vorhanden) direkt in die Umgebungsatmosphäre. Diese Geräte dienen zum Schutz sowohl gegen feste als auch gegen flüssige Aerosole.“


Wie Atemschutzmasken funktionieren, wie sie herzustellen sind und wie sie verhindern, dass Viren durch sie hindurch in den Körper ihres Trägers gelangen, sagt uns die Vorschrift nicht.

FFP-Halbmasken werden nach der europäischen Normen (EN 149) in drei Klassen eingeteilt. Zur Beurteilung dient die Gesamtleckage einer Maske, die sich aus Undichtigkeiten am Gesicht, der Leckage am Ausatemventil (wenn vorhanden) sowie aus dem eigentlichen Filterdurchlass zusammensetzt.
  • FFP-1: höchstens 25 % Gesamtleckage, im Mittel nicht mehr als 22 %; Schutz vor nicht-toxischen und nicht-fibrogenen Stäuben mit Partikelgrößen bis max. 0,6 μm; maximale Konzentration bis zum 4-fachen der maximalen Arbeitsplatz-Konzentration
  • FFP-2: Schutz vor Tröpfchen und vor Aerosolen; höchstens 11 % Gesamtleckage, im Mittel nicht mehr als 8 %; Schutzwirkung mindestens 95 %; für gesundheitsschädliche Stäube, Nebel und Rauche; Filter für feste und flüssige Partikel; gegen schädliche Stoffe, deren Konzentration bis zum 10-fachen der maximalen Arbeitsplatz-Konzentration reicht.
  • FFP-3: höchstens 5 % Gesamtleckage, im Mittel nicht mehr als 2 %; mindestens 99 %; Schutz vor giftigen Stoffen sowie vor Tröpfchenaerosolen, krebserzeugenden oder radioaktiven Stoffen, Enzymen, Mikroorganismen (Viren, Bakterien, Pilzen und deren Sporen); gegen schädliche Stoffe, deren Konzentration bis zum 30-fachen der maximalen Arbeitsplatz-Konzentration reicht

Zusätzliche Buchstaben bezeichnen weitere Eigenschaften von FFP3-Masken:
  • D: Dolomitstaubeinlagerungsprüfung erfolgreich
  • R: reusable / wiederverwendbar; Desinfektion möglich; Bestandteil der Prüfung auf Wiederverwendbarkeit nach EN 149 ist eine Erhitzung der Masken in einer trockenen Atmosphäre auf 70 (± 3) °C über 24 Stunden.
  • NR: not reusable / zum einmaligen Gebrauch; Einmalgebrauch bzw. Gebrauch begrenzt auf die Dauer einer Schicht

Einfache Ausführungen ohne Norm-Prüfstempel sind als FFP-Masken nicht mehr verkehrsfähig. Man findet sie jetzt oft unter der Bezeichnung Mundschutz oder Hygienemaske in Baumärkten. Sie schützen, wie medizinischer Mund-Nasen-Schutz, einerseits vor Flüssigkeitstropfen und andererseits vor groben Stäuben, welche ohnehin nicht bis in die Lunge vordringen. Sie bieten bestenfalls Schutz vor einer Tröpfcheninfektion bei Erkältungskrankheiten. Bei Staub schützen sie nur vor Zähneknirschen. Vor Gesundheitsschäden durch Staubeinwirkung schützen sie nicht.

Wiederverwendbarkeit

Ob FFP-Masken wiederverwendet werden können, hängt von der jeweiligen Maske, von der Gefahr, vor der sie schützen sollen und vom eingesetzten Sterilisationsverfahren ab. Bei manchen Aufbereitungsverfahren von Einweg-N95-Masken zeigte eine Arbeitsgruppe der Centers for Disease Control and Prevention (CDC) eine Reduktion der Filterwirkung um bis zu 40%, während bei anderen Verfahren die Filterwirkung weitgehend erhalten blieb.

In Deutschland hängt die Wiederverwertbarkeit von FFP-Masken im Moment nicht von ihren physikalischen oder biologischen Eigenschaften, sondern von taktischen-politischen Erwägungen ab. Gemäß einer Vorlage für den Krisenstab der Bundesregierung vom 31.03.2020 zum „Einsatz von Schutzmasken in Einrichtungen des Gesundheitswesens“, kann bis Ende September 2020 jede Atemschutzmaske wiederverwendet werden, der man ihre Zerstörung durch Hitzeeinwirkung nicht offensichtlich ansehen kann.

Wie schwierig solche Festschreibungen und wie wichtig die Aufklärung und die Beachtung der Funktionsprinzipien auch bei Knappheit der FFP-Masken ist, zeigt folgendes Zitat aus der 300. Sitzung der Strahlenkommission:

„Bei [FFP-M]asken ist die gesamte Atemschutzmaske das Filtermedium. Die eingeatmete Luft kann über die gesamte Oberfläche der Atemschutzmaske auf die Atemseite strömen. Dabei passiert sie filtrierende Schichten, typischerweise aus einem elektrostatisch aufgeladenen Polymer, die Partikel zurückhalten. Ursache für die Abscheidung am Filtermaterial sind Trägheit, Diffusion, Sperreffekt (Interzeption) und eben Elektrostatik. Welcher Effekt die Hauptwirkung darstellt, hängt von der Partikelgröße ab. Am Markt verfügbar sind zwei Varianten. Es gibt Modelle ohne und Modelle mit Ausatemventil. Hinsichtlich der Schutzwirkung ergibt sich für die Atemschutz tragende Person kein Unterschied. Eine Minderung der körperlichen Belastung für den Träger erfolgt bei Modellen mit Ausatemventil durch den geringeren Ausatemwiderstand und eine verminderte Luftfeuchte im Atembereich.“

FFP-Masken mit Ausatemventil

Atemschutzmasken mit Ausatemventil schützen übrigens nur den Träger, da die Ausatemluft ungefiltert durch das Ventil gelangt und nicht die Umgebung. Bei Masken ohne Ventil wird die Ausatemluft genauso gefiltert wie die Einatemluft. Von Infizierten mit Ventil-Maske geht eine erhebliche Gefahr für Dritte aus.

FFP-Masken: Nachteile

Am 02.03.2016 wurden FFP3-Masken nach der Arbeitsmedizinischen Regel 14.2 in die Klasse der G26-1 Atemschutzgeräte eingruppiert, so dass keine arbeitsmedizinische Pflicht-Vorsorgeuntersuchung für den Einsatz von FFP3-Atemschutzmasken mehr erforderlich ist.

Man sollte aber wissen, dass es schon beim Tragen simpler OP-Masken nach 30 Minuten zu einem erheblichen Anstieg der CO
2-Konzentration im Blut kommen kann. Das ergab eine Studie der TU München im Rahmen der Doktorarbeit von Ulrike Butz: "Rückatmung von Kohlendioxid bei Verwendung von Operationsmasken als hygienischer Mundschutz an medizinischem Fachpersonal". Bekannte Folgen solchen CO2-Anstiegs sind Konzentrationsschwäche, Müdigkeit, Störungen in der Feinmotorik, Herzrhythmusstörungen und erhöhte Atemfrequenz.

Kein sicherer Schutz beim Husten

Generell wichtig ist, dass weder Baumwollmasken noch chirurgische Masken eine sichere Barriere für SARS-CoV-2 sind, wenn ihr Träger hustet. Dies zeigt ein Experiment aus dem Jahr 2020, über das ein Team um Sung-Han Kim vom Asan Medical Center in Seoul in den Annals of Internal Medicine berichtete.

Deren Probanden wurden gebeten, jeweils 5 Mal auf eine Petrischale zu husten, die sich 20 cm vor ihrem Gesicht befand. Dies wurde viermal wiederholt. Beim ersten Mal trugen die Patienten keine Maske, beim zweiten Mal eine chirurgische Maske, beim dritten Mal eine Baumwollmaske und beim vierten Mal waren sie erneut ohne Maske.

Wichtig: Dieses Experiment muss dringend wiederholt werden, bevor weitergehende Schlüsse daraus gezogen werden.

Kim und Kollegen hatten beide Maskensorten an vier Patienten getestet, die an CoVID-2019 erkrankt waren, was vor allem beim Einsatz nichtparametrischer Statistiken völlig unzureichend ist. Um einen signifikanten Unterschied zwischen Gruppen mit nicht-normalen Verteilungen zu erhalten, benötigt man Stichprobengrößen von mindestens acht. Diese Studie von Kim et al ist also nicht dazu geeignet, irgendwelche Effekte zu erkennen. Es ist mathematisch unmöglich, statistisch signifikante Unterschiede mit n=4 zu erkennen, selbst wenn die Werte in der einen Gruppe 1,3,5,8 und die Werte in der anderen 1000000, 2000000, 2500000 und 20000000 betragen. Gute Wissenschaft ist das nicht.

Wie Kim berichtet, betrug die mittlere Viruslast der 4 Teilnehmer vor dem Experiment im Nasopharynx-Abstrich 5,66 log Kopien/ml und in den Speichelproben 4,00 log Kopien/ml. Beim Husten ohne Maske wurden in den Petrischalen 2,56 log Kopien/ml gemessen, beim Husten durch die chirurgische Maske wurden 2,42 log Kopien/ml gefunden und beim Husten durch die Baumwollmaske 1,85 log Kopien/ml. Viren wurden bei allen Patienten nach dem Husten auf der Außenfläche der Gesichtsmasken gefunden. Die Experimente zeigen laut Kim, dass weder Baumwollmasken noch chirurgische Masken die Viren von hustenden Patienten sicher aufhalten können. Warum die Viren an der Innenseite nicht immer nachweisbar waren, blieb ungeklärt.

Schon frühere Studien hatten gezeigt, dass chirurgische Masken für Aerosole mit einem Durchmesser von 0,9 bis 3,1 µm durchlässig sind. Der Durchmesser von SARS-CoV-1-Partikeln wurde während des SARS-Ausbruchs 2002/2003 auf 0,08 bis 0,14 µm geschätzt. Partikel von SARS-CoV-2 inklusive Hülle haben einen Durchmesser von 0,12 µm. Sie werden nach den Ergebnissen von Kim von chirurgischen Gesichtsmasken gar nicht aufgehalten.

Die Ergebnisse stehen im Gegensatz zu kürzlich veröffentlichen Experimenten an Patienten, die sich mit saisonalen Coronaviren infiziert hatten. Dort hatten chirurgische Gesichtsmasken die meisten Viren gestoppt. Die Unterschiede zwischen den beiden Experimenten liegen in der Methodik.

Die Viren des allgemeinen Corona-Versuchs waren nicht auf einer angehusteten Petrischale nachgewiesen worden, sondern - mit einem speziellen Gerät - in der Atemluft. Die Probanden wurden in der allgemeinen Studie auch nicht gebeten, zu husten.

Auch ein blindes Huhn, findet gelegentlich ein Korn. Hier ist der Fund der Arbeitsgruppe Kim:

Es könnte sein, dass die Masken die Viren beim normalen Atmen aufhalten, während der starken Beschleunigung der Partikel beim Husten jedoch nicht.

Fazit

  • Abstand und Vorsicht bleiben wichtiger als simple Behelfsmasken oder unsachgemäßer Gebrauch echter Schutzmasken der Klassen FFP2 und FFP3.
  • Wer eine Maske trägt wähnt sich sicher, er vergisst allzu leicht den allein entscheidenden Mindestabstand.
  • Bei unsachgemäßen Gebrauch könnten Masken sogar gefährlich sein. Im Stoff konzentriert sich das Virus. Beim Abnehmen berührt man die Gesichtshaut. Schneller kann man sich kaum infizieren.
  • Betrachten Sie jede Person, die eine Gesichtsmaske trägt, als infektiös!

  • Beachten Sie regelmäßig die Hinweise in unserem Blog.