Jugend forscht: Wie beeinflussen chirurgische und FFP2-Masken die physiologischen Parameter bei Kindern und Jugendlichen?

Aufgrund der COVID-19-Pandemie wurde das Maskentragen in der Bevölkerung zur (zum Teil verpflichtenden) Gewohnheit. Damit waren nicht nur Erwachsene, sondern auch Kinder und Jugendliche im täglichen Leben konfrontiert. Dieser Umstand sorgte bei vielen Eltern für Bedenken und Unsicherheit. Nicht selten wurde das Tragen von Masken mit Sorgen bezüglich Hypoxämie und Hyperkapnie in Verbindung gebracht. Mehrere Studien bei gesunden Erwachsenen haben bewiesen, dass es zumindest in dieser Altersgruppe keine Hinweise auf einen negativen Effekt des Maskentragens auf die Blutgase und andere physiologische Parameter gibt. Für Kinder und Jugendliche gab es bisher diesbezüglich allerdings kaum Studien. Dementsprechend war es das Ziel dieser Pilotstudie, zu evaluieren, ob und wie das Tragen von chirurgischen und FFP2-Masken physiologische Parameter (z. B. Herzfrequenz, Atemfrequenz) und vor allem die Blutgase beeinflusst. Zusätzlich wurden die Kinder und Jugendlichen, welche an der Studie teilnahmen, gebeten, ihre Erfahrungen mit dem Maskentragen zu schildern.

Insgesamt 15 Kinder und Jugendliche im Alter von 6 bis 17 Jahren erklärten sich bereit, an der Studie teilzunehmen. Es wurde eine polygraphische Aufnahme über 40 min durchgeführt. Während dieser Zeit waren die Kinder wach und trugen entweder eine chirurgische, eine FFP2- oder gar keine Maske. Die Maskenphasen betrugen jeweils 10 min pro Maskentyp. Die Phasen ohne Masken waren jeweils zu Untersuchungsbeginn und zwischen den Maskenphasen 10 min lang. Die Reihenfolge der Maskenverwendung wurde randomisiert. Nach einer 5‑Minuten-Adaptierungsphase wurden die physiologischen Parameter jeweils für 5 min aufgezeichnet. Die aufgezeichneten Parameter inkludierten die inspiratorischen und exspiratorischen CO₂-Werte (mittels Nebenstromkapnographie), die Herzfrequenz (mittels EKG), die Atemfrequenz (mittels Brust- und Bauchgurten sowie Kapnographie), die Sauerstoffsättigung (mittels Pulsoximeter) und das transkutane CO₂ (mittels transkutanem CO₂-Sensor). Für die Berechnung wurde für die Werte der jeweiligen 5‑Minuten-Phase ein Mittelwert berechnet. Diese Mittelwerte wurden anschließend miteinander verglichen. Zur Signifikanzüberprüfung wurde aufgrund der nicht vorhandenen Normalverteilung der Testpopulation der Wilcoxon-Rangsummen-Test herangezogen. Die Teilnahme erfolgte auf freiwilliger Basis. Es wurde eine schriftliche Einwilligung der Jugendlichen über 14 Jahren und eine schriftliche Einwilligung der Eltern für Kinder unter 14 Jahren eingeholt. Die Studie wurde von der Ethikkommission der Universität Graz genehmigt.

Die Resultate sind in Tab. 1 aufgelistet. Im Bereich der Herzfrequenz und der Sauerstoffsättigung zeigten sich keine signifikanten Unterschiede in den verschiedenen Phasen. Die Atemfrequenz zeigte sich in den Phasen der chirurgischen und der FFP2-Maske leicht reduziert, diese leichte Reduktion war jedoch statistisch nicht signifikant. Bezüglich der inspiratorischen und exspiratorischen CO₂-Werte zeigte sich ein signifikanter Unterschied im Vergleich der Maskenphasen zu jenen Phasen ohne Maske. Dieser spiegelte sich jedoch nicht in den transkutanen CO₂-Werten wider. Auf ihre persönlichen Erfahrungen mit dem Maskentragen befragt, gaben alle Teilnehmer*innen an, sich beim Tragen nicht wohl zu fühlen, dieses Gefühl zeigte sich bei den FFP2-Masken stärker ausgeprägt. Ebenso berichteten alle über das anfängliche Gefühl der Kurzatmigkeit beim Tragen der Maske. Allerdings hat sich bei 14 von 15 Teilnehmer*innen nach einer gewissen Zeit eine Gewöhnungsphase eingestellt. Lediglich ein Teilnehmer klagte über rezidivierende und häufige Kopfschmerzen in Zeiten des Maskentragens. Die polygraphischen Messungen dieses Teilnehmers zeigten jedoch ähnliche Werte wie bei den anderen Testpersonen. Dementsprechend kann man davon ausgehen, dass die wiederkehrenden Kopfschmerzen eine andere Ursache haben als die Rückatmung von CO₂. Keiner der befragten Teilnehmer*innen gab an, unter schwereren körperlichen oder mentalen Auswirkungen aufgrund der Maskenpflicht zu leiden.

Eine Limitation dieser Studie ist die relativ kleine Stichprobengröße mit nur 15 Teilnehmer*innen (5 Mädchen und 10 Buben). Dies basiert vor allem auf der geringen Bereitschaft von Eltern zu einer Studienteilnahme (noch in einer Zeit von Kontaktbeschränkungen).