Ansteckungen in Schulklassen - vom Babyelefanten zur Luftqualität
Eine beeindruckende Studie aus der Schweiz untersuchte die Faktoren, die das Risiko einer Ansteckung in Schulklassen beeinflussen.
- Über einen Zeitraum von 6 Wochen wurden komplexe epidemiologische und virologische Parameter bei 67 Schüler*innen erhoben.
- Die in den Klassen verbrachte Zeit und die Luftqualität hatten den größten Einfluss auf das Ansteckungsrisiko.
- Die mit nahem Kontakt verbrachte Zeit erhöhte das Ansteckungsrisiko dagegen kaum.
Der Babyelefant war in Österreich das Maß für den empfohlenen Mindestabstand von einem Meter zur Vermeidung von Ansteckungen in der Hochphase der COVID-Pandemie, benannt nach dem Elefantenmädchen Kibali, das 2019 im Tiergarten Schönbrunn auf die Welt kam. Später wurde der Mindestabstand auf 2 Meter erhöht. Im Volksmund wurde das Abstandsmaß von einem Babyelefanten auf einen Faßmann erhöht, benannt nach dem groß gewachsenen damaligen Bildungsminister.
Kibali starb 2021 zum Entsetzen zahlreicher Wiener Kinder - und auch Erwachsenen - tragischerweise an einer Herzkrankheit. Die Abstandsregelung war zu dem Zeitpunkt schon wieder Geschichte. Die COVID-Maßnahmen wurden damals bereits zurückgefahren. Eingeführt wurden sie aufgrund der damaligen Vorstellung von der Übertragung von SARS-CoV-2 durch Schleimtröpfchen. Schon damals hätte man längst wissen können, dass Aerosole einen mindestens so großen Anteil an den Übertragungen von respiratorischen Viren spielen. Für alle, die sich tiefgreifender für die lange, verschlungene Geschichte interessieren, bis die Übertragung über die Luft endlich offiziell anerkannt wurde, (und die ausreichende Englischkenntnisse besitzen), sei das Buch Airborne von Carl Zimmer empfohlen, das ich im letzten Blogartikel vorgestellt habe:
Wolfgang Hagen
Ganz sinnlos zur Vermeidung von Infektionen ist das Abstandhalten natürlich nicht. Je näher man sich bei einer infektiöse Aerosole ausatmenden Person befindet, umso größer ist die Virenkonzentration.
In der Anfangszeit der Pandemie wurde behauptet, Kinder wären kein nennenswerter Teil des Infektionsgeschehens, Kinder würden sich kaum anstecken und das Virus folglich nicht weitergeben, und bei Kindern gäbe es keine schweren Verläufe und Folgekrankheiten. All das stellt sich inzwischen ziemlich anders dar:
Wolfgang Hagen
Schulen und Kindergärten spielen sogar eine zentrale Rolle bei der Verbreitung von COVID-19 und anderen respiratorischen Infektionskrankheiten. Wir wissen, dass Kontaktbeschränkungen und Maßnahmen zur Luftqualität die Zahl der Infektionen reduzieren.
Vor wenigen Wochen erschien eine Schweizer Studie, in der durch eine beeindruckende Versuchsanordnung versucht wurde zu quantifizieren, was in Schulklassen am meisten zu Ansteckungen beiträgt und daher, wodurch diese am ehesten verhindert werden können. Spoiler: Die Luftqualität spielt eine große Rolle.
Luftqualität und Ansteckungen in Schulklassen
Die Studie wurde ab Jänner 2024 in einer Berner Schule über einen Zeitraum von sechs Wochen durchgeführt. Studienteilnehmer waren die Schüler*innen von vier nebeneinander liegenden Klassen derselben Jahrgangsstufe (14 bis 15 Jahre). Ausreichende Interaktionen innerhalb und zwischen den Klassen konnten also erwartet werden.
Nicolas Banholzer
Die Forschenden erhoben umfassende epidemiologische und virologische Daten wie PCR von Abstrichen und Virussequenzierungen zur genauen Rekonstruktion der Übertragungen zwischen den Jugendlichen. Mithilfe von tragbaren Sensoren erfassten sie die Menge und Dauer von Interaktionen mit geringen Abständen (der Babyelefant!), sie protokollierten die Raumluftqualität mit Aerosol- und CO₂-Messgeräten und berücksichtigten darüber hinaus soziale Faktoren, die möglicherweise mit einer Übertragung außerhalb der Schule in Zusammenhang stehen. Aus all dem berechneten sie, wie sehr die einzelnen Faktoren zu den Ansteckungen beitrugen.
67 der 84 Schüler*innen in den vier Klassen nahmen an der Studie teil. Bei ihnen wurden 87 Infektionen mit Atemwegsviren nachgewiesen: 19 (22 %) Influenzaviren, 28 (32 %) Rhinoviren, 10 (11,2 %) Adenoviren, 5 (6 %) Parainfluenzaviren, 11 (13 %) Respiratorische Synzytialviren (RSV) und 14 (16 %) humane Coronaviren HCoV-229E und HCoV-OC43. SARS-CoV-2 wurde nicht nachgewiesen. Anfang 2024 war die hohe Herbstwelle 2023 gerade abgeklungen.
Anhand all der erhobenen Daten berechneten die Forschenden das Risiko einer Übertragung durch die Dauer einer physischen Nähe von weniger als 1,5m, dem Verweilen im selben Klassenzimmer und der Dauer des Aufenthaltes bei einer schlechten Luftqualität, definiert als ein CO₂-Wert über 1000ppm. Für sich betrachtet beeinflussten erwartungsgemäß alle drei Punkte das Risiko einer Ansteckung.
Bei der gemeinsamen Betrachtung der drei Punkte schaut es etwas anders aus. Eine Verdopplung der gemeinsamen Unterrichtszeit in der Klasse war mit einem mehr als dreimal so großen Risiko einer Übertragung verbunden. Dagegen hatte die Zeit, die Schüler*innen in unmittelbarer Nähe innerhalb der Klasse verbrachten, keinen zusätzlichen Einfluss auf das Übertragungsrisiko. Wenn man mehrere Stunden pro Tag im selben Raum wie eine infizierte Person verbringt, ist es offenbar irrelevant, ob man direkt nebeneinander sitzt oder ein paar Meter entfernt. Einen eindeutigen Einfluss auf das Übertragungsrisiko hatte die Luftqualität. Eine Verdopplung der Zeit, in der die CO₂-Werte 1000 ppm (suboptimale Luftqualität) überschritten, war mit einem fast zweimal so großen Risiko einer Ansteckung verbunden (RR 1,90, 95 %-KI 1,23–2,94).
Schließlich berechneten die Forschenden, wie sehr die einzelnen Parameter relativ zueinander das Übertragungsrisiko beeinflussten. Hier zeigte sich, dass bei der Gesamtzahl der Ansteckungen die Zeit im Klassenzimmer mit 53% einen weit größeren Einfluss hatte als ein geringer Abstand (20%). Die nur in den Klassenzimmern gemessene Luftqualität wurde hier nicht berücksichtigt. Sehr wohl aber bei den innerhalb der Klassenzimmer aufgetretenen Ansteckungen. Hier hatte die Zeit im Klassenzimmer (59%) den größten Einfluss, die Zeit bei einem CO₂-Wert über 1000 ppm trug immerhin noch zu 29% zu den Übertragungen bei.
Dabei muss festgehalten werden, dass zumindest in drei der vier Klassenzimmer die erhobene Luftqualität zwar häufig über dem CO₂-Schwellenwert von 1000 ppm lag, aber in drei der vier Klassen doch überwiegend unter 1400 ppm und nur ganz vereinzelt über 2000 ppm. Das sind im Vergleich zu den CO₂-Werten, die beispielsweise von NGOs wie der Initiative Gesundes Österreich in vielen Klassenzimmern erhoben worden sind, ziemlich gute Werte.
Die Studie im Kontext
Ich halte es für beeindruckend, mit was für einer Präzision die Forschenden die Ansteckungswege in der baulich und sozial komplexen Schulumgebung nachzeichnen konnten, indem sie epidemiologische Modellierungen mit empirischen Daten verknüpften. So schaffen sie ein praxisnahes und praxisrelevantes Bild der komplexen Infektionsketten in einer Schule während der Phase der saisonalen Atemwegsinfektionen. Zwar erhöht die räumliche Nähe zu anderen Personen das Risiko einer Übertragung, die dominanten Faktoren sind jedoch eine längere Exposition gegenüber kontaminierter Luft in Innenräumen und die Luftqualität.
Bei all dem betriebenen Aufwand handelt es sich doch noch um eine recht kleine Studie mit gerade 67 Teilnehmenden in vier Schulklassen einer einzigen Schule. Außerdem fand sie zu einem Zeitpunkt von Jänner bis Anfang März statt, wenn der Höhepunkt der Virensaison bereits überschritten ist. Daten aus unterschiedlichen Settings anderer Schulen und zum Höhepunkt der saisonalen Atemwegsinfekte wären interessant.
Die Ergebnisse passen aber ausgezeichnet zu dem, was die Aerobiologie seit Jahren an Grundlagenforschung zusammengetragen hat und was Medizin und Gesundheitspolitik im Rahmen der Pandemie gelernt haben: Respiratorische Viren werden zu einem großen Teil durch Aerosole übertragen. Das Waschen der Hände und der Abstand eines Babyelefanten sind nicht sinnlos, aber bei weitem zu wenig, um die Zahl der Ansteckungen signifikant zu reduzieren.
Die Autor*innen selbst schließen den Artikel mit folgenden Worten, die wie die Ankündigung bereits geplanter Forschungsprojekte klingen:
"Zukünftige Studien in unterschiedlichen Settings, möglicherweise mit Echtzeitüberwachung der Luftqualität, könnten eine adaptive Risikobewertung und gezielte Interventionen ermöglichen. Unser vielschichtiger Ansatz bietet eine vielversprechende Richtung für eine holistische ökologische und digitale Überwachung der Übertragung von Infektionskrankheiten."