Gesichtsmasken: Auswirkungen auf Atmung und CO2-Konzentration im Blut

Die Frage ob das längere Tragen von Masken negative Auswirkungen auf die Gesundheit hat, ist seit der Einführung der Maskenpflicht bei alltäglichen Tätigkeiten in den Fokus gerückt. Dabei hat vor allem eine Doktorarbeit aus dem Jahr 2005, in der die Konzentration von Kohlenstoffdioxid (CO2) im Blut und in der Atemluft unter Einwegmasken untersucht wird, Aufsehen erregt. In Sozialen Netzwerken werden Sorgen über die Atembeschwerden, Sauerstoffversorgung und Folgen für Kinder und Menschen mit geschwächter Lungenfunktion geäußert.

Es folgt ein Überblick, was bisher wirklich über die Auswirkungen auf die Gesundheit beim Tragen von Gesichtsmasken bekannt ist. Dabei muss jedoch beachtet werden, dass Maske nicht gleich Maske ist und unterschiedliche Materialien unterschiedliche Funktionen haben.

Atembeschwerden durch erhöhten Atemwiderstand

Das Tragen von Masken ist ungewohnt und teilweise unbequem, da man das Gefühl hat, wenig Luft zu bekommen. Dass man mit Masken schwerer atmen kann, liegt an dem erhöhten Widerstand beim Ein-und Ausatmen. Die Veränderung dieses Atemwiderstandes variiert je nach Maskenmaterial und Art der Maske. Grundsätzlich ist der durch die Masken erzeugte Widerstand beim Einatmen höher als beim Ausatmen.

In einer Studie von Juni 2019 wurden die Veränderungen vom Widerstand bei Einatmen und Ausatmen von zwölf verschiedenen Maskenarten in einer Simulation getestet. Dabei zeigte sich, dass Masken mit Ventilen am wenigsten Einfluss auf den Atemwiderstand hatten. Danach folgten sogenannte Schalenmasken, die weniger Auswirkung auf den Atemwiderstand hatten, als Masken, die direkt auf dem Gesicht anliegen. Bei Stoffmasken zeigte sich, dass Masken aus Baumwolle den Atemwiderstand weniger erhöhen als Masken aus anderen Materialien. Die Studie ergab auch, dass gefaltete Masken das Atmen gegenüber glatten Masken erschweren. Den geringsten Atemwiderstand hatten einfache Einwegmasken, wobei diese laut Studienautoren auch die geringste Schutzfunktion vor schädlichen Substanzen in der Luft haben.

Erhöhtes Atemvolumen bei Gesunden, Mögliche Hyperventilation bei Gefäßerkrankungen

Welche Auswirkungen der erhöhte Widerstand auf die Gesundheit bei längerem Tragen hat, diskutierte die oben genannte Studie nicht. Weiterhin hatte die Studie die Limitierung, dass in der Simulation nur ein durchschnittliches Atemvolumen verwendet werden konnte. Daher berücksichtigte die Studie mögliche Unterschiede bei Kindern oder Menschen mit schwacher Lungenfunktion  nicht.

Jedoch ist die Veränderung des Atemwiderstandes ähnlich wie bei sogenannten Trainingsmasken. Mit solchen Masken erhöht man den Atemwiderstand mit Absicht stufenweise. Dies kann beim Sport zu mehr Ausdauer führen und das Einatemvolumen erhöhen. Eine Studie mit diesen Masken zeigte, dass sie nach sechs Wochen zwar das Luftvolumen beim Einatmen steigern, es aber zu keiner signifikanten Veränderung der Lungenfunktion kommt. Die Masken bewirkten keine langfristige Veränderung der Sauerstoffversorgung oder des CO2-Gehaltes im Blut. Es gab eine kurzfristige Erhöhung des CO2-Gehalts von einem Normalwert von 35 bis 46 mmHg auf durchschnittlich 55.6 mmHg.

Dabei wurden jedoch sportliche Personen untersucht. Trainigsmasken dürfen nicht von Menschen mit hohem Blutdruck, Gefäßerkrankungen oder Migräne angewendet werden, da diese zu Hyperventilation führen können. Generell wird empfohlen vor dem Verwenden von Trainingsmasken Rücksprache mit einem Arzt zu halten.

Doktorarbeit über Rückatmung von CO2

Die im Jahr 2005 veröffentlichte Doktorarbeit an der Fakultät für Medizin der Technischen Universität München untersuchte die Rückatmung von CO2 beim Tragen von Masken. Diese Studie sorgte in Sozialen Medien für Diskussionen.

In der Doktorarbeit wurden zwei herkömmliche Operationsmasken für die Untersuchungen verwendet.  Die Doktorandin untersuchte Atemfrequenz, Herzfrequenz, Sauerstoffsättigung und den transkutanen CO2 -Partialdruck, also den CO2-Gehalt im Gewebe. Dieser kann Rückschlüsse auf den CO2-Gehalt im Blut geben.

Die Untersuchung inkludierte 15 gesunde Probanden zwischen 21 bis 39 Jahren. Bei den untersuchten Personen führte das Tragen der OP-Maske für 30 Minuten zu keiner signifikanten Veränderung der Atemfrequenz oder Herzfrequenz. Auch die Sauerstoffsättigung blieb während der Testzeit im Normalbereich.

Eine kontinuierliche Erhöhung zeigten hingegen die Werte für transkutanes CO2. Die CO2-Werte nahmen um bis zu 5,5 mmHg zu. Die Luft unter der Maske hatte damit einen höheren CO2-Gehalt als die normale Luft der Umgebung. Nach dem Abnehmen der Maske erreichte der CO2-Level schnell wieder den Normalbereich.

Erhöhtes CO2 im Blut kann über längere Zeit zu Müdigkeit und Unkonzentriertheit führen. Allerdings war dies nach 30 Minuten nicht der Fall.

Die Studie weist aber daraufhin, dass bei regelmäßigem Tragen von Masken und vor allem längerer Tragezeit die Ergebnisse anders ausfallen könnten. Zudem hebt die Doktorandin hervor, dass sie in dieser Studie gesunde Probanden untersuchte. Es sei möglich, dass sich bei „Personen mit restriktiven pulmonalen Erkrankungen, sowie bei Rauchern, die in dieser Studie gezeigten Effekte […], stärker auswirken könnten.“

Langzeitstudien oder Studien an Rauchern und Patienten mit Gefäßerkrankungen und restriktiven pulmonalen Erkrankungen sind bisher jedoch ausständig.

Atemschutz für Kinder

Außer in begründeten Ausnahmefällen gibt es aus ethischen Gründen keine Studien an Kindern. Auch beim Tragen von Masken gibt es diesbezüglich keine Untersuchungen. Laut Empfehlungen sollen Kinder unter zwei Jahren generell keine Maske tragen. Bei Kindern unter 6 Jahren gilt die allgemeine Maskenpflicht nicht. Jedoch empfehlen Kinderärzte sofern es möglich ist für Kinder ab zwei Jahren, beim Einkaufen, Arztbesuch oder in öffentlichen Verkehrsmitteln einen Mund-Nasen-Schutz zu tragen .

Kinder sollten jedoch immer eine locker sitzende Stoffmaske benutzen, damit sie genügend Luft bekommen. Von geschlossen anliegenden Schutzmasken rät Kinder- und Jugendarzt Dr. Michael Achenbach in einem Interview mit der Bild klar ab. Ebenso sollten Kinder beim Spielen oder Spazierengehen im Freien keine Masken tragen.

Fazit

Das Tragen von Gesichtsmasken kann andere vor Ansteckung schützen, spezielle Masken können auch Schutz vor Viruserkrankungen bieten. Allgemein lautet die Empfehlung bei der aktuellen Virus-Pandemie „jede Maske hat mehr Schutzwirkung als keine Maske„. Abgesehen von erhöhtem Atemwiderstand in Abhängigkeit von der Art der Maske und kurzfristiger Erhöhung des CO2-Gehaltes im Blut gibt es bisher keine bewiesenen negativen Auswirkungen auf die Gesundheit.

Ein kurzes Tragen der Maske, wie beim Einkaufen, hat nach der aktuellen Studienlage bei Menschen mit normaler Lungenfunktion keine negativen Gesundheitsfolgen. Langzeitstudien gibt es dazu allerdings nicht. Grundsätzlich nimmt der Schutzeffekt von Einwegmasken, OP-Masken oder herkömmlichen Baumwollmasken ab, wenn sie durch die Atemluft feucht werden. Daher sollte man diese nicht allzu lange tragen, sondern nur wenn nötig. Eine an die jeweilige Maske angepasste Hygiene ist dabei wichtig.

Es gibt zurzeit keine Studien mit Masken bei Menschen mit restriktiven pulmonalen Erkrankungen, Gefäßerkrankungen oder Bluthochdruck, die nicht nur zur Risikogruppe für COVID-19-Infektionen gehören, sondern möglicherweise auch andere Auswirkungen beim Tragen von Masken haben könnten.