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Was schützt uns vor Corona? : Ein Hoch auf die einfache OP-Maske

Die Plexiglaskammer für den Maskentest in der Uniklinik Marburg Bild: Lucas Bäuml

Marburger Wissenschaftler haben medizinische und Alltagsmasken unter lebensnäheren Bedingungen getestet als üblich. Ihre Botschaft: OP-Masken schützen erstaunlich gut – auch den Träger. Baumwollmasken schnitten deutlich schlechter ab.

  • -Aktualisiert am
          7 Min.

          Was im Frühjahr als ein kleiner Versuch für den Eigenbedarf einer Klinik begann, mündet nun in eine wissenschaftliche Studie. Am Universitätsklinikum Gießen und Marburg wurde damals, zu Beginn der Corona-Pandemie im März und April, die Schutzausrüstung knapp. Wenn überhaupt Masken verfügbar waren, dann solche ohne jede Zertifizierung, zu horrenden Preisen geliefert von bis dato unbekannten Herstellern. In Marburg begann ein Team um Professor Frank Günther, den Leiter der Krankenhaushygiene, mit einer Reihe von Tests. „Wir konnten damals gar nicht einschätzen, ob diese Masken aus China überhaupt geeignet waren, uns und unsere Patienten zu schützen“, sagt Günther. „Wir haben schnell festgestellt, dass es erhebliche Unterschiede gibt.“ Mittlerweile haben die Mediziner auch Alltagsmasken getestet, wie sie etwa Bekleidungshersteller anbieten, und einige überraschende Erkenntnisse erlangt. Sie bereiten eine Publikation in einer Fachzeitschrift vor.

          Stefan Tomik

          Redakteur in der Politik.

          Die Wissenschaftler schraubten einen Plexiglaskasten zusammen, einen abgedichteten Würfel mit einer Kantenlänge von einem halben Meter. Auf einer Seite werden über einen Schlauch kleinste Partikel eingeblasen: Aerosole mit einem Durchmesser von weniger als fünf Mikrometer, also fünf tausendstel Millimeter, und Tröpfchen, die etwas größer, aber immer noch winzig sind. Diese Partikel simulieren, was beim Ausatmen einer Person passiert. In der Kammer verwirbelt ein Ventilator die Luft, um alle Partikel gleichmäßig zu verteilen.

          Dort hinein haben die Mediziner ein Kopfmodell gesetzt. Es beruht auf Daten amerikanischer Forscher, die tausende Köpfe vermessen und daraus Durchschnittswerte errechnet haben. Diese Werte schickten die Marburger Mediziner an einen 3-D-Drucker. Der so geformte Messkopf kann einen beliebigen Mundschutz aufgesetzt bekommen. Durch seinen Mund wird nun Luft eingesaugt und mit einem Laserspektrometer gemessen, wie viele Partikel welcher Größe dort ankommen. Der umgekehrte Versuchsaufbau kann erfassen, wie viele Partikel beim Ausatmen noch die Maske passieren. Getestet wird ein Spektrum von 0,3 bis 10 Mikrometer.

          Der Sitz der Maske spielt bei der Normprüfung keine Rolle

          Der Versuchsaufbau in Marburg hat gegenüber den genormten Testmethoden einen großen Vorteil: Er ist viel praxisnäher. „In den bei der Zulassung geforderten Prüfungen für medizinischen Mund-Nasen-Schutz wird allein das Material getestet“, sagt Christian Sterr, angehender Facharzt für Hygiene und Umweltmedizin. „Wie die Maske sitzt und ob es eine Leckage gibt, durch die Luft am Rand vorbei strömen kann, spielt dabei keine Rolle.“

          Christian Sterr (vorn) und Frank Günther bestücken den Kopf in der Messkammer mit einem medizinischen Mund-Nasen-Schutz, der oft in Operationssälen verwendet wird.
          Christian Sterr (vorn) und Frank Günther bestücken den Kopf in der Messkammer mit einem medizinischen Mund-Nasen-Schutz, der oft in Operationssälen verwendet wird. : Bild: Lucas Bäuml

          Die erste Erkenntnis war, dass der einfache medizinische Mund-Nase-Schutz, wie er etwa bei Operationen verwendet wird, im Vergleich erstaunlich gut abschneidet. Er passt sich recht gut an die Kopfform an, wodurch wenige Leckagen entstehen. Aerosole wurden um deutlich mehr als 50 Prozent reduziert, Tröpfchen um mehr als 70. Viele andere Masken waren starr und saßen schlecht, sie lagen teilweise nur bei 20 Prozent Filterleistung, obwohl sie vorgeblich den chinesischen Standard KN95 erfüllten, der dem europäischen Standard FFP2 entsprechen soll. Solche Masken – darunter auch solche, die der Bund und das Land Hessen in der Corona-Pandemie beschafft hatten – waren für den Einsatz im Krankenhaus unbrauchbar. „Wir haben festgestellt, dass da einfach irgendwelche Normangaben aufgedruckt waren, die mit der Realität nichts zu tun hatten“, sagt Günther.

          Die zweite Erkenntnis war die Bestätigung einer lange gehegten Vermutung: dass Masken, auch der einfache Mund-Nasen-Schutz, sehr wohl auch den Träger schützen und nicht nur dessen Gegenüber. „Für uns Krankenhaushygieniker ist das schon seit Jahren eine Selbstverständlichkeit“, sagt Günther, „und es hat mich überrascht, dass in der Öffentlichkeit zunächst ein anderer Eindruck erweckt wurde. Es ist eines zu sagen: Wir haben nicht genug Masken, um die ganze Bevölkerung damit auszustatten. Man kann aber nicht erzählen, die seien sowieso nur für den Fremdschutz da, und Monate später sagen, es bringt jetzt doch etwas für mich. Mich hat es schockiert, dass das auch in Fachkreisen so dargestellt wurde. Da geht Glaubwürdigkeit verloren.“

          Das Missverständnis könnte daher rühren, dass der medizinische Mund-Nasen-Schutz für die Zulassung nach einer europäischen Norm nur in eine Richtung getestet wird: für den Fremdschutz. Streng genommen sei jedoch der Eigenschutz sogar höher, sagt Günther, denn beim Einatmen sauge sich die Maske ans Gesicht und dichte besser ab als beim Ausatmen.

          Sind Viren nicht viel zu klein?

          Die immer wieder von Kritikern der Corona-Maßnahmen aufgebrachte Behauptung, Maske tragen bringe nichts, quittieren Günther und sein Team mit Kopfschütteln. „Das ist allein schon durch die klinische Erfahrung zu widerlegen“, sagt Günther. „Masken spielen seit Jahrzehnten eine wichtige Rolle beim Infektionsschutz.“ Wenn in einem Gespräch beide Personen Masken tragen, verstärkt sich der Effekt. Günther rechnet vor: „Wenn jede Maske die durchgehenden Partikel um 60 Prozent reduziert, bleiben am Ende nur 16 Prozent übrig. Wenn wir berücksichtigen, dass sich ohne Masken etwa jeder Zehnte ansteckt, sinkt das Infektionsrisiko mit Masken auf 1,6 Prozent.“ Deshalb hat das Uniklinikum Gießen und Marburg schon eine Maskenpflicht eingeführt, bevor die landesweit beschlossen wurde. Covid-19-Infektionen innerhalb der Kliniken unter Anwendung adäquater Schutzausrüstung wurden bislang nicht beobachtet.

          Eine Auswahl der getesteten Masken: Dicker ist nicht immer besser.
          Eine Auswahl der getesteten Masken: Dicker ist nicht immer besser. : Bild: Lucas Bäuml

          Masken-Gegner argumentieren, dass zwar Bakterien zurückgehalten würden, nicht aber die winzigen Viren. Das Coronavirus misst bloß etwa 0,1 Mikrometer und ist damit kleiner als die in der Kammer erzeugten Aerosole. „Dass da ein Virus für sich allein in der Luft herumschwebt, das ist aber schon eine falsche Annahme“, sagt Günther. „Einzelne Viren würden schnell austrocknen und wären nicht mehr infektiös. Problematisch sind die Zusammenballungen von Viren, Proteinen, Schleim- und Wassertröpfchen. Die sind größer und werden sehr wohl im Gewebe einer Maske zurückgehalten.“

          Frank Günther leitet die Krankenhaushygiene des Uniklinikums Gießen und Marburg.
          Frank Günther leitet die Krankenhaushygiene des Uniklinikums Gießen und Marburg. : Bild: Lucas Bäuml

          Da die Testapparatur nun gut funktionierte, begannen die Marburger Mediziner zuletzt, auch Alltagsmasken oder sogenannte Communitymasken zu untersuchen, die nicht geprüft und zertifiziert sind, manchmal selbst genäht und manchmal von Herstellern aus der Bekleidungsindustrie. Auch da traten große Unterschiede zutage. „Stoffe, die ganz unauffällig daher kommen wie etwa ein Geschirrtuch aus Baumwolle haben oft eine bessere Schutzwirkung als ein schöner, glänzender, aufbereiteter Stoff“, sagt Günther. „Der sieht zwar modischer aus, aber die Fasern sind geglättet und nicht mehr rauh, deshalb bleiben weniger Partikel hängen.“ Ein dickerer Stoff sei nicht in jedem Fall besser, denn durch den erhöhten Atemwiderstand ströme mehr Luft am Tuch vorbei durch Ritzen ein. Überhaupt ist der gute Sitz entscheidend. „Es gibt nicht die eine perfekte Maske für alle“, sagt Sterr. „Es kommt darauf an, eine zu finden, die für die individuelle Kopfform am besten passt.“

          Die gemessene Filterleistung der Alltagsmasken war im Mittel deutlich schlechter als die eines medizinischen Mund-Nasen-Schutzes, sie lag für Aerosole bei etwa zehn bis zwanzig Prozent. „Aber auch das hat auf die ganze Bevölkerung hochgerechnet einen spürbaren Effekt“, sagt Sterr. „Und ich vermute, dass der tatsächliche Effekt noch größer ist, weil auch die meisten Partikel größer sind als in unseren Tests, die eher einen ungünstigen Fall simulieren.“

          Ein schlechtes Zeichen: wenn die Brille beschlägt

          Manche Hersteller legen in ihre Stoffmaske ein dünnes Filtergewebe ein, wie es etwa in Auto-Klimaanlagen verwendet wird. Das sei an sich eine gute Idee, so Sterr, es wäre aber kontraproduktiv, wenn die Maske dadurch so steif würde, dass sie schlechter säße. Ein Anzeichen für eine zu hohe Leckage könnte es sein, wenn bei einem Brillenträger die Gläser beschlagen. Deshalb gibt es für sie einen medizinischen Mund-Nase-Schutz mit spezieller Dichtung.

          Für eine gute Passform soll auch der Drahtbügel sorgen, der im Nasenbereich eingesetzt ist. „Dieses kleine Metallteil ist neben dem Filtergewebe das wichtigste an der ganzen Maske“, sagt Günther. „Wenn sie an der Nase nicht richtig sitzt, entsteht dort eine so große Leckage, dass die Filterfunktion dahin ist.“ Bei manchen getesteten Masken zerbrach der Drahtbügel schon bei der ersten Nutzung, bei anderen war er so starr, dass er sich kaum formen ließ.

          Die beste getestete Maske mit einer Filterwirkung von mehr als 90 Prozent, eine Atemschutzmaske der Norm FFP2, hatte zusätzlich im Nasenbereich ein Schaumstoffpolster und statt Ohrenbändern zwei flexible Kopfbänder, mit denen sich ein größerer Anpressdruck erzeugen lässt. Aber die Ärzte raten davon ab, solche Atemschutzmasken im Alltag zu tragen. „Das Atmen wird dadurch deutlich erschwert“, sagt Sterr. „Leider sieht man immer wieder mal Menschen, die solch eine Maske dann so locker tragen, um sich das Atmen zu erleichtern, dass sie gar nichts mehr bringt. Atemschutzmasken ab der Klasse FFP2 aufwärts sind für besondere Risikosituationen gedacht, nicht fürs Einkaufen.“

          Pfusch: In dieser Maske sitzt das Ausatemventil nicht richtig.
          Pfusch: In dieser Maske sitzt das Ausatemventil nicht richtig. : Bild: Lucas Bäuml

          Die FFP-Normen (englisch: filtering face piece) wurden eigentlich für den Arbeitsschutz entwickelt und nicht speziell für die Medizin. Wenn Arbeiter mit dem Presslufthammer Wände aufstemmen, Tanks mit Chemikalien reinigen oder lackiertes Holz abschleifen, können sie sich damit zu einem gewissen Grad gegen gefährliche Stäube schützen. Ärzte setzen Atemschutzmasken etwa ein, wenn sie Intensivpatienten beatmen müssen und ein erhöhtes Infektionsrisiko besteht. Für solche Masken gilt eine Trageempfehlung von maximal zwei Stunden mit anschließender halbstündiger Pause.

          „Die komplette Dosis zielgerichtet ins Gesicht“

          Doktoranden an der Uniklinik haben auch untersucht, in welchem Zustand sich Gesichtsmasken nach dem Tragen befinden. „Die sind auf der Innenseite stärker kontaminiert als außen“, sagt Günther. „Sie finden darin alles, was man auch an und in uns findet: Keime der Nasen-Rachen-Flora und Hautkeime in erheblicher Zahl.“ Deshalb soll die Maske beim Absetzen nur an den Bändern angefasst  und an der Luft getrocknet werden. Sie sollte regelmäßig, spätestens nach einem Tag, gewechselt und bei mindestens 60 Grad gewaschen werden. Zum Glück sind Coronaviren nicht besonders stabil, viel empfindlicher als etwa Noroviren, die Magen-Darm-Erkrankungen auslösen. Coronaviren werden in der Waschmaschine durch Wasser verdünnt, durch mechanische Bewegung, Waschmittel und hohe Temperaturen zerstört.

          Wenn Masken nicht feucht gelagert oder zu lange getragen würden, gehe von ihnen keine Gesundheitsgefahr aus, sagen die Mediziner. Auch eine leicht erhöhte Rückatmung von Kohlendioxid sei bei einfachen Masken nicht problematisch. Im Klinikbetrieb werde der Mund-Nasen-Schutz oft viele Stunden lang getragen, gesundheitliche Probleme seien nicht bekannt. Eine leichte Anfeuchtung – Fachleute nennen das Vorkonditionierung – verschlechtere den Filtereffekt nicht, bei kompletter Durchfeuchtung müsse die Maske aber gewechselt werden.

          Von Masken mit Ventilen raten die Marburger Krankenhaushygieniker für den Alltag ab. Ventile sollen das Ausatmen erleichtern, sie lassen zwar keine Luft rein, aber Luft ungehindert aus der Maske raus. Dadurch fällt der Fremdschutz nicht nur weg, das Gegenüber könnte durch den Kanalisationseffekt sogar stärker gefährdet werden als ohne Maske. Günther: „Ihr Gegenüber kriegt dann womöglich die komplette Dosis zielgerichtet ins Gesicht.“

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