Das Team der Bewegungs- und Trainingswissenschaft an der Bergischen Universität Wuppertal. Foto: Sebastian Jarych

Welcher Maskentyp bietet einen optimalen Schutz, aber auch einen guten Tragekomfort? Da OP- oder anderweitige Gesichtsmasken Gesicht und Atemstrom nicht ausreichend abdichten, wurden in den letzten Wochen immer häufiger FFP-Atemschutzmasken vorgeschrieben. Im Labor für Bewegungs- und Trainingswissenschaft haben Experten der Bergischen Universität jetzt in einem studentischen Projekt den Einfluss dieser Atemschutzmasken auf den Herz-Kreislauf, die Atmung und den Stoffwechsel sowie auf psychologische Parameter untersucht. Zwölf Männer im Alter von 24 ± 2 Jahren absolvierten im zeitlichen Abstand von sieben Tagen auf einem Fahrradergometer zwei Ausbelastungstest mit Atem-Gasanalyse sowohl mit als auch ohne FFP-Atemschutzmaske.

Die gesellschaftspolitische Diskussion, ob im Bundestag oder in (Schul-)Ministerien, befasst sich mit der Maskenpflicht. Es stellt sich die Frage, welcher Maskentyp einen optimalen Schutz, aber auch einen guten Tragekomfort bietet. Die anfangs der Pandemie häufig genutzten OP-Masken oder in eigener Initiative hergestellten Gesichtsmasken verfügen über kein geeignetes Filtermaterial; darüber hinaus sind sie von ihrer Konstruktion her nicht in der Lage das Gesicht bzw. den Atemstrom abzudichten und einen Schutz vor Viren zu leisten.

In den letzten Wochen und Monaten wurden daher in unterschiedlichen Bereichen immer mehr sogenannte FFP2 bzw. KN95 Atemmasken verpflichtend vorgeschrieben, die im allgemeinen Sprachgebrauch als FFP- Atemschutzmasken bezeichnet werden. Laut Zulassung und den WHO Vorschriften verfügen beide Maskentypen über vergleichbare Filtereigenschaften; sie filtern ≥ 94% bzw. ≥ 95% aller luftgetragenen Partikel (u.a. Viren) und sind auch in weiteren Eigenschaften vergleichbar.

In einem studentischen Projekt wurden unter der Leitung von Dipl. Sporting. Dr. C. Baumgart an der Bergischen Universität Wuppertal im Labor für Bewegungs- und Trainingswissenschaft der Einfluss von FFP2- und KN95-Atemschutzmasken auf kardiale, respiratorische, metabolische und psychologische Parameter untersucht. 12 Männer im Alter von 24 ± 2 Jahren absolvierten im zeitlichen Abstand von sieben Tagen auf einem Fahrradergometer zwei spiroergometrische Ausbelastungstest mit Atem-Gasanalyse. In einem der beiden Tests trugen Männer in randomisierter Zuordnung eine zertifizierte KN95-Maske der Firma UG, der weitere Test wurde ohne Maske vollzogen. Vor dem jeweiligen Ausbelastungstest wurde ein Lungenfunktionstest durchgeführt, mit dem das Lungenvolumen sowie der Atemwiderstand jeweils mit und ohne Atemmaske bestimmt wurde. Darüber hinaus wurden während und nach dem Test kardiale, respiratorische, metabolische und subjektive Parameter erhoben.

Obwohl bei dem Testverfahren hohe Atemleistungen (Sauerstoffaufnahme) erbracht werden mussten, hatte das Tragen der Atemschutzmaske keinen Einfluss auf die Ausdauerleistungsfähigkeit, weder im niedrig-intensiven noch im maximalintensiven Bereich. Auch der Herzfrequenzverlauf sowie die metabolischen Parameter (Blutlaktatwert/respiratorischer Quotient) zeigten keine signifikanten Unterschiede mit oder ohne Nutzung der Atemmaske, obwohl der Atemwiderstand mit der Maske signifikant zugenommen und die forcierte Ausatmung signifikant abgenommen hat.

Der von den Probanden subjektiv empfundene Atemwiderstand nahm mit Maske signifikant zu (≤ 0.001). Der zunehmende Atemwiderstand wurde durch eine tiefere Ein- und Ausatmung begleitet (kompensiert); die Atemfrequenz (Atemzüge pro Minute) mit Maske ist signifikant verringert, was auch andere Autoren zeigen konnten. Frühere Studien maßen den CO2-Druck und den pH-Wert des Blutes mit und ohne Masken und konnten keinen klinisch relevanten Unterschied feststellen; auch der Sauerstoffpartialdruck im Blut sowie die Sauerstoffsättigung wurden durch das Tragen von Atemmasken nicht beeinflusst.

Praktische Relevanz der Untersuchungen und Empfehlungen

Unbenommen des subjektiv unangenehmen Empfindens beim Tragen von Atemmasken durch den erhöhten Atemwiderstand zeigen sich keine Einschränkung der körperlichen Ausdauerleistungsfähigkeit. Im Arbeitsalltag und in der in Schule sind ebenfalls keine körperlichen Leistungsminderungen zu erwarten; auch das das vielfach postulierte Argument, dass beim Tragen von Atemmasken eine Rückatmung von Kohlenstoffdioxid erfolgt, kann durch unsere Messungen nicht bestätigt werden. Ob diese Ergebnisse auch für die geistige Leistungsfähigkeit gelten ist weiteren Untersuchungen vorbehalten (z.B. kognitive Leistungsfähigkeit; Konzentrationsfähigkeit).

Gesunde Menschen können den durch die Atemmaske erhöhten Atemwiderstand problemlos kompensieren, die Atemmuskulatur erfährt einen zusätzlichen Trainingsreiz. Bei Herz- Kreislaufpatienten bzw. Patienten mit eingeschränkter Lungenfunktionsfähigkeit oder allgemein geminderter Leistungsfähigkeit muss der erhöhte Atemwiderstand durch die Maske berücksichtigt werden. In der Diskussion bisher wenig beachtet ist die Empfehlung der DGUV Regel 112-190 im Arbeitsschutz zur maximalen Tragedauer von FFP-Atemschutzmasken, die mit 75 min angesetzt ist und knapp einer Doppelstunde im Schulunterricht entspricht. Bei Umsetzung dieser Empfehlung müssten Schulkinder und Arbeitnehmer mit mehreren Masken pro Tag ausgerüstet sein.

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