Sind Masken wirksam?

Das Tragen von Masken wird weiterhin kontrovers diskutiert – obwohl die bestehende Evidenz dazu klar ist: Regelmässiges Tragen von N95- bzw. FFP2-Masken insbesondere in Settings mit höherer Aerosoldichte (also v. a. in Innenräumen) resultiert in einer deutlichen Reduktion der Übertragung.

Johann Mikulicz, leitender Chirurge in Breslau, begann 1897 mit dem Tragen einer Gesichtsmaske während Operationen – weil sein Kollege Carl Flügge in Experimenten gezeigt hatte, dass Tröpfchen der Ausatemluft kultivierbare Bakterien enthielten. Obwohl es auch Kritiker dieser «Verkleidung» gab – nach knapp 40 Jahren hatte sich die Maske durchgesetzt und gehörte nun zur Standardausrüstung in Operationssälen, zum Schutz der Patienten. Ausserhalb der Krankenhäuser waren es vor allem die Pestepidemie in der Mandschurei 1910–11 und die spanische Grippe 1918–19, während derer das Tragen einer Maske vor allem auch zum Eigenschutz Verbreitung fanden (Strasser et Schlich, 2020).

Bereits in der ersten Hälfte des Jahrhunderts wurde mit Experimenten auch nachgewiesen, dass die Qualität von Masken sehr unterschiedlich war. Zu Beginn bestand eine Maske aus einer oder mehreren Schichten von Baumwollgaze, die nach und nach durch Masken aus synthetischen Fasern ersetzt wurden, die – im Unterschied zu den Gazemasken – aber nur einmal getragen werden konnten. Dies geschah nicht nur, um damit die Sterilität zu gewährleisten, sondern auch, um die Kosten für das aufwendige Aufbereiten der Masken zu reduzieren. Zu Beginn der Covid-19-Pandemie im Frühjahr 2020, wurde die Schutzwirkung der Masken kontrovers diskutiert und man zeigte sich erstaunt, wie wenige Studien es zur Wirksamkeit des Maske Tragens gab. Das Fehlen randomisierter, kontrollierter Studien (Studien, in denen die Patienten per Zufall in einer Behandlungs- und einer Kontrollgruppe zugeteilt werden, abgekürzt RCT) dazu dürfte – ebenso wie die Inexistenz entsprechender Studien zur Wirkung des Fallschirms zur Vermeidung von Todesfällen beim Springen aus großer Höhe (Smith 2003) – dem Umstand geschuldet sein, dass solche Studien nach dem Helsinki-Protokoll aus ethischen Gründen unzulässig sind. Wobei das Fehlen von Evidenz eben nicht mit dem Fehlen einer Wirkung gleichzusetzen ist.

Neben der Frage, ob Masken überhaupt eine Wirkung zeigen, entzündet sich auch unter Befürwortenden des Maske Tragens die Diskussion über die Art der Maske: Stoffmaske? Chirurgische Maske oder doch eher FFP2/K95? Welche Evidenz besteht dafür, Masken als einen Baustein im Massnahmenfächer einzusetzen? Die normalerweise hohe Evidenzstufe (systematische Reviews von RCTs) sind, wie bereits erwähnt, aus ethischen Gründen kaum durchführbar. Auch ist die Auswirkung des Maske Tragens ein Ergebnis auf Bevölkerungsebene (weil es sowohl um den Selbstschutz, aber auch um den Schutz der Kontaktpersonen geht) – entsprechend müssen auch die Ergebnisse auf dieser Ebene analysiert werden.

Einige Studien zum Schutz vor Übertragung von Viren mittels Tragen von Masken aus den letzten Jahren basieren auf problematischen Grundannahmen. Exemplarisch dafür die Studie von Radonovich et al. 2019. Diese wurde kurz vor Beginn der Pandemie publiziert und entsprechend oft als Referenzstudie für den Entscheid für bzw. gegen das Maske Tragen bzw. die Verwendung von FFP2-Masken verwendet. Die Autoren untersuchten 137 Ambulatorien in 7 US-Kliniken während 4 aufeinander folgenden Grippesaisons. Sie randomisierten 1993 Gesundheitsfachpersonen in 189 Cluster mit dem Auftrag eine N95 oder chirurgische Maske zu tragen, wenn sie sich in der Nähe (< 1,5 m) eines Patienten mit Atemwegserkrankung befanden. Weil sie davon ausgingen, dass die Übertragung primär via Tröpfcheninfektion und nicht via Aerosole stattfinden. Heute wissen wir, dass diese Grundannahme falsch ist. Entsprechend ist die Aussage der Studie (N95 und chirurgische Maske etwa gleich wirksam) haltlos, weil sich viele Ansteckungen eben auch ausserhalb dieses 1,5-m-Perimeters ereignet haben. Dazu kommt, dass die Compliance des Gesundheitspersonals gering war, weniger als 50 % trugen konsequent eine Maske). Wenn die Masken nicht getragen werden, kann man auch nicht prüfen, ob das Tragen der Masken wirksam ist. Dies zeigt exemplarisch, dass es nicht reicht, einfach die neuesten Studien zusammenzustellen und dies als «beste Evidenz» darzustellen.

Howard et al. (2021) postulierten in einer breit angelegten Übersichtsarbeit zum Tragen von Masken gegen COVID-19 eine Reihe von Fragestellungen, um die Wirksamkeit des Tragens von Masken gegen COVID-19 zu beurteilen: Wirkung in der Bevölkerung, Charakteristika der Übertragung, Ursprungskontrolle (infizierte Person trägt Maske) und Schutz der Maske tragenden Person. Als Grundvoraussetzungen gehen sie davon aus, dass COVID-19 im Wesentlichen über Aerosole übertragen wird und die Übertragung auch von a-, prä- und wenig symptomatischen Trägern ausgehen kann. Studien aus den USA, in denen die Auswirkungen eines Maskenobligatoriums in verschiedenen Bundesstaaten untersucht wurden, kamen zum Schluss, dass das Tragen von Masken die Ausbreitung verringerten (Leffler et al. 2020, Kenyon 2020) und auch zu einer höheren Wirtschaftsleistung führten (Hatzius et al. 2020).

Wirkung in der Bevölkerung – Modellierungsstudien zeigen, dass das Tragen von Masken in der Bevölkerung das Infektionsgeschehen (ausgedrückt als Re) deutlich verringern kann. Tian et al. (2020) errechneten einen Reduktionsfaktor, der sich ergibt aus (1–m∙p)² (m = Wirksamkeit der Maske, Virenpartikel aufzufangen und p = Anteil der Bevölkerung, der Maske trägt). Bei Annahme von je 50 % für Wirksamkeit und Trageanteil ergibt sich ein Reduktionsfaktor von (1–0,5∙0,5)² = 0,56, bei einer allgemeinen Maskenpflicht mit p = 0,9 sogar ein solcher von 0,3. 

Übertragungsweg – Die Andersartigkeit der Übertragung von SARS-CoV-2 im Vergleich zu anderen Viren liegt in der hohen Übertragung von asymptomatischen Infizierten. Infizierte Personen erreichen die höchste Übertragbarkeit wahrscheinlich vor dem Auftreten von Symptomen und haben zu diesem Zeitpunkt bereits während 2–3 Tagen andere infiziert (He et al. 2020). Als Übertragungsweg können heute mit beträchtlicher Sicherheit Aerosole angenommen werden. Diese werden insbesondere bei allen Phonationsaktivitäten (sprechen, singen, schreien) in grosser Menge produziert. Diese Überlegungen sind von Bedeutung, weil die Art der Übertragung in direktem Zusammenhang mit der Filterleistung der Maske für unterschiedliche Partikel zusammenhängt.

Schutz vor Weitergabe des Virus – Es gibt verschiedene Studien, die zeigen, dass die von Infizierten ausgehende Partikel- bzw. Virenmenge deutlich reduziert werden kann (Johnson et al. 2009, Wood et al. 2018) – allerdings gibt es keine Studien mit COVID-19-Patienten. Leung et al. (2020) verglichen aber die verbreiteten Coronavirenstämme (NL63, OC43, 229E und HKU1) mit Influenza- und Rhinoviren und kamen zum Schluss, dass die Coronavirenpartikel durch eine Maske effektiv geblockt werden.

Masken können grob in Gesichts-, chirurgische und Atemschutzmasken eingeteilt werden. Für chirurgische und Atemschutzmasken sind die Filterleistung, der Atemwiderstand und die Leckage zentrale Kenngrössen, Gesichtsmasken aus Stoff sind hingegen nicht normiert, ihre Filterleistung damit unbestimmt.
Bei chirurgischen Masken nach Norm EN 14683 wird die Filterleistung gegenüber Aerosolen mit einer Grösse von 3 ± 0,3 µm geprüft. Bei Masken des Typs I beträgt die Filterleistung dabei ≥95 %, bei Typ II ≥98 %. Der Atemwiderstand liegt bei <40 Pa/cm². Sie sollen vor allem dem Schutz der Umgebung vor in der Ausatemluft der maskentragenden Person enthaltenen Bakterien dienen. Die Leckage wird nicht geprüft.
Bei Atemschutzmasken wird die Filterleistung gegenüber Partikeln und Aerosolen von >0,3 µm geprüft (also 10x kleiner, als bei chirurgischen Masken). Gebräuchlich sind hier die Typen N95 (amerikanische NIOSH-Norm), KN95 (chinesische Norm) und FFP2 (EU-Norm EN 149). Sie erreichen eine Filterleistung von ≥95 %. Die FFP3-Maske erreicht eine Filterleistung von ≥99 %. Allen gemeinsam ist eine maximale Leckage von ≤1 % und ein Atemwiderstand von <250 Pa/cm². Sie dienen dem Selbstschutz der maskentragenden Person.

Daraus wird klar, dass chirurgische Masken nicht für den Selbstschutz geeignet sind – weil die Übertragung von SARS-CoV-2 in erster Linie über Aerosole erfolgt (Scheuch 2020), sind zum Selbstschutz minimal FFP2/N95/KN95-, noch besser FFP3-Masken erforderlich. Entscheidend für die Wirksamkeit ist der korrekte Sitz der Atemschutzmaske – eine Leckage von 1 % führt zu einer Reduktion der Filterleistung um 50 %!

Schutz vor Infektion durch Maske – Da die Übertragung primär über Aerosole erfolgt, muss eine Maske, die vor Infektion schützen soll, erstens aus einem wirksam filternden Material gefertigt sein, und sie muss exakt passen. Die Filterwirkung der Materialien ist stark unterschiedlich. Konda et al (2020) fanden Werte von 12–99 % für in Stoffmasken verwendete Gewebe, wobei die Kombination von verschiedenen Materialien eine höhere Filterleistung ergab. In einer aktuellen Studie dieses Jahres zeigten Ferris et al (2021), dass die Einführung von FFP3-Masken zu einem 100%-igen Schutz vor Ansteckung in der Klinik führten. Die amerikanische CDC (CDC 2021) spricht bezüglich Verwendung von Masken in Kliniksettings inzwischen Klartext: «Gesundheitspersonal, das das Zimmer eines Patienten mit vermuteter oder bestätigter SARS-CoV-2-Infektion betritt, sollte sich an die Standard-Vorsichtsmassnahmen halten und einen Atemschutz NIOSH-N95 oder höher (...) tragen.»

Die vorliegende Evidenz zeigt Schwächen, nicht zuletzt, weil direkte epidemiologisch kontrollierte Studien aus ethischen Gründen kaum durchgeführt werden können. Die vorhandene Evidenz zeigt aber insgesamt ein klares Bild: Regelmässiges Tragen von N95- bzw. FFP2-Masken insbesondere in Settings mit höherer Aerosoldichte (also v. a. in Innenräumen) resultiert in einer deutlichen Reduktion der Übertragung. Solche Orte mit höherer Aerosoldichte sind insbesondere Innenräume mit hoher Personendichte und hoher Phonationsaktivität (sprechen, singen, schreien). 

Vor diesem Hintergrund ist es offenkundig, dass das Tragen von Masken in Schulen (idealerweise N95 bzw. FFP2 oder höher) zu einer deutlichen Reduktion der Infektionen im Schulsetting führt. Dies, weil Schulen Orte sind, an denen oft gesprochen, in Pausen und im Sportunterricht auch geschrien wird – und die Aerosolproduktion entsprechend hoch ist. Wie Ostschweizer Kantone bei stark steigenden Infektionszahlen nach Wiederbeginn der Schule nach den Herbstferien auf die Idee kommen können, dass das Abschaffen der Maskenpflicht zu einer Verbesserung der Situation führen könne, bleibt rätselhaft. Auch bleibt rätselhaft, wieso das Schweizer Bundesamt für Gesundheit (BAG) auf seiner Website das Tragen von Atemschutzmasken als nicht notwendig erachtet (BAG 2021).

Die Schlussfolgerungen sind klar: Masken sind wirksam. Wichtig sind die Filterwirkung: Chirurgische Masken primär zum Schutz anderer, FFP2/K95/N95- und FFP3-Masken zum Eigenschutz. Sie müssen sitzen (engl. fit) und korrekt getragen werden. Es gilt

Funktion = Filterwirkung + Fit

BAG 2021 Coronavirus: Masken (abgerufen: 05.11.2021
CDC 2021 Infection Control Recommendations (abgerufen 05.11.2021)
Ferris et al. https://doi.org/10.22541/au.162454911.17263721/v2
He et al. https://doi.org/10.1038/s41591-020-0869-5
Howard et al. https://doi.org/10.1073/pnas.2014564118
Johnson et al. https://doi.org/10.1086/600041
Leffler et al. https://doi.org/10.4269/ajtmh.20-1015
Leung et al. https://doi.org/10.1038/s41591-020-0843-2
Kenyon https://doi.org/10.1101/2020.03.31.20048652
Konda et al. https://doi.org/10.1021/acsnano.0c03252
Hatzius et al. https://www.goldmansachs.com/insights/pages/face-masks-and-gdp.html
Radonovich et al. https://jamanetwork.com/journals/jama/fullarticle/2749214
Scheuch https://dx.doi.org/10.1089%2Fjamp.2020.1616
Strasser et Schlich https://doi.org/10.1016/S0140-6736(20)31207-1
Smith CS: https://doi.org/10.1136/bmj.327.7429.1459
Tian et al. https://arxiv.org/abs/2003.07353
Wood et al. https://doi.org/10.1164/rccm.201707-1457OC