Saunameister.de

Ausbildung zum Saunameister
 

Corona und Sauna

Eine Abschätzung des Infektionsrisikos während des Saunabadens und Handlungsempfehlungen zum Infektionsschutz 

Auf der Suche nach wirkungsvollen Infektionsschutzmaßnahmen auf der einen Seite, und der Erstellung von tragfähigen Hygienekonzepten für die mögliche Wiedereröffnung von derzeit geschlossenen öffentlichen Saunaanlagen auf der anderen Seite, wurde in den letzten Wochen immer wieder die Frage nach einem möglichen Infektionsrisiko mit Coronaviren in einer Saunaanlage an uns gestellt. Angeheizt wurde das Interesse am Infektionsrisiko in finnischen Saunakabinen, feuchten Warmluftbädern und Dampfbädern zusätzlich noch durch Empfehlungen zur angeblichen „thermischen Desinfektion“ in finnischen Saunaanlagen und der Empfehlung, auf Wedeltechniken wegen der erhöhten Infektionsgefahr in Saunakabinen bis auf absehbare Zeit während der Durchführung von Saunaaufgüssen zu verzichten. Da derartig Empfehlungen mehr Schaden anrichten als nutzen, haben wir uns dazu entschlossen, auf der Basis der aktuell zur Verfügung stehenden Informationen eine wissenschaftlich fundierte Stellungnahme zum Infektionsrisiko in finnischen Saunakabinen, feuchten Warmluftbädern und Dampfbädern abzugeben. Diese Bewertung des Infektionsrisikos in Saunakabinen und Dampfbädern soll nicht nur die notwendigen Fakten zu einer sachlichen Diskussion liefern, sondern auch die Grundlage für ein mögliches Hygienekonzept darstellen. Da zahlreiche, für die Risikoabschätzung notwendige Daten für Coronaviren noch nicht vorliegen, wurden die fehlenden – vorwiegend physikalischen - Daten aus den Befunden anderer, vergleichbarer Viren abgeleitet. Die daraus resultierenden Ungenauigkeiten sind nach Ansicht des Unterzeichners vernachlässigbar gering, da lediglich die aerodynamischen Eigenschaften der Influenza A Viren abgeleitet wurden und keine biochemischen oder virologischen Eigenschaften.

  

Grundlagen einer Virusinfektion

Grundsätzlich können Krankheitserreger auf unterschiedlichen Wegen von außen in den Körper gelangen. Die vier häufigsten Infektionswege sind:

 

Ø Tröpfcheninfektionen

Ø Kontaktinfektionen (=Schmierinfektionen)

Ø Lebensmittelinfektionen und

Ø Infektionen durch kontaminiertes Wasser

 

Der Hauptinfektionsweg für Coronaviren sind Tröpfcheninfektionen von Mensch zu Mensch durch Husten (bei vergleichbaren Viren > 80 %) und in geringerem Ausmaß ggf. durch Niesen (kein Symptom von Corona) und Sprechen (mit sehr kurzem Abstand, Gesicht zu Gesicht). Kontaktinfektionen durch Coronaviren wurden bisher nicht nachgewiesen, können zum jetzigen Zeitpunkt aber auch noch nicht mit vollständiger Sicherheit ausgeschlossen werden. In der sog. Heinsbergstudie ist es allerdings z.B. nicht gelungen, von Oberflächen hochkontaminierter Wohnungen infektiöse Viren zu isolieren. Entsprechend sind diese beiden Infektionswege bei der Bewertung möglicher Infektionsrisiken zu betrachten und auf den Saunabetrieb zu übertragen. Infektionen über Lebensmittel oder kontaminiertes Wasser spielen nach derzeitigem Kenntnisstand keine Rolle. 


Um den Infektionsweg und die Übertragung von sog. luftgetragenen Viren zu verstehen, müssen zunächst ein paar Grundlagen der Tröpfcheninfektion geklärt werden:

Ø Viren werden bei der Tröpfcheninfektion nicht als einzelne, freischwebende Partikel übertragen, sondern immer an Speicheltropfen assoziiert oder in Speicheltröpfchen eingeschlossen. Diese in Luft suspendierten Speicheltröpfchen werden als Aerosol bezeichnet.

Ø Bei einem einmaligen Niesen, Husten oder Ausatmen werden zwischen 1.000 und 50.000 winzige Tröpfchen ausgestoßen.

Ø Die Größenverteilung der Aerosoltröpfchen beim Sprechen und beim Husten ist vergleichbar (ca. 10 µm). Beim Niesen werden deutlich mehr Tröpfchen generiert und die Tröpfchen sind sehr viel kleiner. In diesen Fällen spielt für die Eliminierung der Viren die Belüftung des Raumes die größte Rolle.

Ø Der wesentliche Unterschied zwischen Sprechen und Husten besteht in der Geschwindigkeit – und damit der Reichweite – mit der die Aerosoltropfen ausgeschleudert werden.

Ø Bei einem starken Hustenanfall werden Strömungsgeschwindigkeiten von ca. 125 m/s erreicht. Dadurch können Viren zumindest theoretisch 5-10 Meter weit transportiert werden. Tatsächlich werden durch die starken Verwirbelungsprozesse während des Hustens jedoch nur sehr geringe Transportreichweiten erzielt (< 2 Meter).

Ø Beim Husten erreichen die Aerosoltröpfchen eine Größe von 0,3 bis 2.000 µm. Die meisten Tropfen zeigen eine Größe von 1 bis 100 µm mit einer Durchschnittsgröße von ca. 10 bis 12 µm.

Ø In der normalen Ausatmungsluft (nicht Sprechen) sind die Aerosoltropfen mit durchschnittlich 1 µm wesentlich kleiner (Faktor 10).

Ø Tröpfchen mit einer Größe von mehr als 5 µm enthalten im Regelfall zahlreiche Viren, sind relativ schwer und sinken deshalb rasch zu Boden. Im Luftstrom werden sie nur bis zu ca. 1 Meter weit transportiert. Ein Sicherheitsabstand von 1,5 bis 2,0 Metern ist deshalb absolut ausreichend (Schweinegrippe, grippale Infekte, Coronaviren).

Ø Das Absinken von größeren Tropfen mit zahlreichen Viren ist der wichtigste Mechanismus für die Reduzierung des Infektionsrisikos durch Eliminierung der Viren.

Ø Tröpfchen mit einer Größe von weniger als 5 µm enthalten erheblich weniger Viren, sind deutlich leichter und somit dazu fähig, über einen längeren Zeitraum (Stunden bis Tage) in der Umgebungsluft zu schweben. So können mit dem Luftstrom größere Distanzen (bis zu 10 Meter) zurückgelegt werden (Windpocken, Masern).

Ø Der wichtigste Mechanismus zur Eliminierung von Viren in Aerosoltropfen mit einer Größe von weniger als 5 µm ist die Belüftung bzw. der Luftstrom. In geschlossenen Räumen wird dieser angegeben in der sog. Luftwechselzahl.

Ø In normalen Wohnräumen (Wohnzimmer) wird die Luft im Regelfall ca. 1 bis 1,5 x pro Stunde gewechselt. Das entspricht einer Luftwechselzahl von 1 bis 1,5 (In Saunakabinen ist eine Luftwechselzahl von 5 bis 10 vorgesehen). Im Ergebnis werden damit ca. 15 % der Viren innerhalb von 1 Stunde entfernt.

Ø Eine Erhöhung der Luftwechselzahl auf 10 führt zu einer Entfernung von ca. 81 % der luftgetragenen Viren innerhalb von 1 Stunde (Sauna).

Ø Die Rate der sog. Inaktivierung von Viruspartikeln in der Luft – umgangssprachlich das „abtöten“ der Viren in der Luft – hängt im Wesentlichen ab von der Luftfeuchte. Die Inaktivierungsrate wächst – gezeigt für Influenza A Viren – linear mit der relativen Luftfeuchte. Je höher die Luftfeuchte ist, desto schneller werden die Viren inaktiviert. Bei einer Luftfeuchte von ca. 90 % werden in 10 Minuten ca. 28% der Viren inaktiviert. Zum Vergleich: Während der Heizperiode beträgt die Luftfeuchte in Wohnräumen ca. 10 %. Das Grundprinzip ist auf Coronaviren zu übertragen, die Inaktivierungsraten müssen gemessen werden.

Ø Die Luftfeuchtigkeit beeinflusst aber nicht nur die Inaktivierungsrate von Viruspartikeln in Aerosolen, sondern auch die Tröpfchengröße und damit die physikalische Größe der sog. Absinkgeschwindigkeit. Die Ausatmungsluft besitzt eine rel. Luftfeuchte von ca. 95%. Sobald Aerosoltropfen mit der (meist) deutlich trockeneren Umgebungsluft in Kontakt kommen (in der Badezone der Sauna beträgt die rel. Luftfeuchte ca. 5 % rel.), erfahren sie eine rasche Schrumpfung. Je kleiner die Tröpfchen sind, desto länger schweben sie aber in der Luft, und desto höher wird das Risiko einer Sekundärinfektion. Oder umgekehrt, je größer die Tröpfchen sind, desto rascher sinken sie zu Boden und verschwinden aus dem Atmungsbereich. Tröpfchen mit einer Größe von mehr als 100 µm sinken in wenigen Sekunden zu Boden. Innerhalb von 10 Minuten werden mehr als 80 % der luftgetragenen Viren – gezeigt für Influenza A Viren – durch Absinken entfernt. Die endgültige Größe der Aerosoltröpfchen – und damit deren aerodynamische Eigenschaften - hängt ab von der Luftfeuchte in deren direkten Umgebung der Tropfen.

Ø Die Größenveränderung bzw. Schrumpfung der Aerosolpartikel in der Ausatmungsluft erfolgt rasend schnell. Bei 20°C schrumpfen Tröpfchen mit einer Größe von ca. 20 µm innerhalb von einer halben Sekunde auf die Hälfte der ursprünglichen Größe. In Saunakabinen (hohe Temperatur und sehr geringe rel. Luftfeuchte) ist wegen der extremen Klimabedingungen mit einer mindestens vergleichbaren, wenn nicht schnelleren Schrumpfung zu rechnen.

Ø Im normalen Wohnumfeld reduziert sich die Aerosoltröpfchengröße von ungefähr 50 µm bei der Ausatmung innerhalb von 1 Minute auf 16 µm und innerhalb von 10 Minuten auf 10 µm. Unter den klimatischen Bedingungen der Sauna ist zu erwarten, dass dieser Schrumpfungsprozess deutlich schneller ablaufen wird.

Ø Bei extrem hohen Luftfeuchten von annähernd 100 % (Dampfbad, Tropen) schrumpfen die Aerosoltropfen weniger stark, sinken dadurch schneller ab und der aerogene Übertragungsweg verliert an Bedeutung. Bedingt durch die geringere Verdunstung entfällt allerdings der nachfolgende Konzentrationseffekt von Salzen in den Tröpfchen.

Ø Speicheltröpfchen, oder sog. respiratorische Tröpfchen, enthalten Proteine und Kochsalz. Durch den Wasserverlust während der Schrumpfung ist bei einer relativen Luftfeuchte von ca. 40 bis 50% das Auftreten der „Ausblühung“ oder Kristallbildung zu erwarten. Bei sehr geringen relativen Feuchten (wie in der Sauna) verlieren respiratorische Tröpfchen beinahe ihr gesamtes Wasser. Hohe Salzkonzentrationen begünstigen die Inaktivierungsrate der Viren, während dieser Effekt bei auskristallisiertem Salz wieder verloren geht.

 

 

Aus den dargestellten Kriterien der Tröpfcheninfektion lässt sich mühelos das Infektionsrisiko während der Nutzung einer finnischen Saunakabine abschätzen und – soweit überhaupt möglich – Infektionsschutzmaßnahmen ableiten:

Grundlage aller Überlegungen zur Entwicklung von Infektionsschutzmaßnahmen ist die Tatsache, dass für eine Infektion ausreichend Viruspartikel aufgenommen werden müssen. Die in den Köpfen der Menschen verankerte Vorstellung, der Kontakt zu einem einzigen Virus würde eine Infektion auslösen, ist schlicht falsch. Bei Tröpfcheninfektionen bedeutet das, dass man entweder wenige große Aerosoltropfen mit zahlreichen Viren aufnehmen muss, oder viele kleine Aerosoltropfen mit weniger Viren. Daraus lässt sich mit Blick auf die aerodynamischen Eigenschaften der Partikel ableiten, dass die räumliche Distanz und die Aufenthaltsdauer zu einer potenziell infizierten und Viren ausscheidenden Person die kritischen Parameter sind. Unter diesen Gesichtspunkten lassen sich für die Tröpfcheninfektion in der Saunakabine zwei mögliche Szenarien darstellen. Zwei Saunagäste – einer infiziert und damit Ausscheider von Viren (Gast A), der andere nicht infiziert (Gast B) – sitzen für ca. 12 Minuten auf der obersten Bank in der Badezone einer Saunakabine bei 90°C und einer relativen Luftfeuchte von ca. 5%. Das Risiko einer Tröpfcheninfektion für den nicht infizierten Saunagast kann aus der Distanz zum infizierten Gast aus zwei unterschiedlichen Szenarien abgeschätzt werden:

Szenario 1: Der Abstand zwischen den Gästen ist gering (< 1,5 Meter)

In diesem Szenario gibt der infizierte Gast A durch Sprechen, Niesen und Husten über einen Zeitraum von ca. 12 Minuten permanent an Speicheltröpfchen gebundene Viren (respiratorische Tröpfchen) in die Umgebung frei. Bedingt durch die geringe Distanz zum noch nicht infizieren Gast B wird dieser von zahlreichen, mit Viren beladenen Aerosoltropfen, getroffen, die entweder direkt eingeatmet werden können, oder sich auf seinem Körper verteilen und durch die unwillkürlichen Bewegungen der Hände auf die Schleimhäute von Mund und Nase oder Augen übertragen werden. Das Risiko einer Infektion kann unter den physikalischen Bedingungen einer Saunakabine wie folgt abgeschätzt werden:

Ø Der infizierte Gast A setzt durch Sprechen, Husten und Niesen mit Viruspartikeln beladenen respiratorische Tröpfchen frei, die im Fall einer Hustenattacke mit einer Geschwindigkeit von bis zu 125 m/s ausgeschleudert werden. Insbesondere größere Aerosoltropfen werden den noch nicht infizierten Gast B unter der Annahme einer mehr oder weniger günstigen Sitzposition (Gesicht zu Gesicht) innerhalb von wenigen Millisekunden erreichen. In diesem Szenario werden die Viren in den respiratorischen Tröpfchen sehr schnell und direkt auf den Gast B übertragen. Eine direkte Infektion des Gastes B ist – auch unter den klimatischen Bedingungen einer finnischen Saunakabine – nahezu unvermeidlich. Eliminationseffekte der Viruspartikel durch Absinken, Belüftung oder Inaktivierung der Viren werden in diesem sehr kurzen Zeitfenster der Übertragung (Millisekunden) de facto keine Rolle spielen. Eine wie auch immer geartete sog. „thermische Desinfektion“, die für Bakterien in der Saunakabine angenommen werden kann, ist schon allein deshalb auszuschließen, weil Coronaviren Lufttemperaturen von ca. 30 min bei 70°C problemlos überstehen und vom BfArM deshalb inzwischen eine Reinigung von Atemmasken von 90 Minuten bei 90°C empfohlen wird.

Szenario 2: Der Abstand zwischen den Gästen ist groß (> 1,5 Meter)

Ø In diesem Szenario ist der Abstand zwischen den beiden Gästen so groß (mind. 1,5 Meter), dass respiratorische Tröpfchen den nicht infizierten Gast, auch nicht durch Husten, direkt erreichen können. Da die beiden Personen sich jedoch über einen Zeitraum von 12 Minuten in einem vergleichsweise kleinen Raum aufhalten, muss das Risiko einer Infektion durch luftgetragene Viruspartikel (kleine respiratorische Tröpfchen) abgeschätzt werden, denn eine Tröpfcheninfektion kann auch erfolgen, wenn der Gast B über einen längeren Zeitraum (hier 12 Minuten) nur sehr kleine aber dafür sehr viele, luftgetragene Aerosoltropfen einatmet, die mit Viruspartikeln beladen sind. Entscheidend sind in diesem Szenario die Eliminationswege dieser respiratorischen Tröpfchen durch „Absinken“, „Belüftung“ und „(Virus)Inaktivierung“ abgeschätzt werden.

Ø Absinken: Die durch Sprechen und Husten freigesetzten respiratorischen Tröpfchen besitzen im Durchschnitt eine Größe von ungefähr 10 µm, die durch Niesen freigesetzten Tröpfchen nur eine Größe von ca. 1 µm. Sobald Aerosoltropfen der Ausatmungsluft (ca. 95 % rel. Feuchte) mit der sehr trockeneren Umgebungsluft in der Sauna in Kontakt kommen (ca. 5 % rel. Feuchte), erfahren sie innerhalb von weniger als einer Sekunde eine sehr rasche Schrumpfung. Bei 20°C schrumpfen Tröpfchen mit einer Größe von ca. 20 µm innerhalb von einer halben Sekunde auf die Hälfte der ursprünglichen Größe. Bei 90°C und nur 5 % relativer Feuchte ist davon auszugehen, dass dieser Effekt deutlich schneller und größer sein wird. Die im Durchschnitt ca. 10 µm großen Tröpfchen werden sehr schnell auf eine Größe von weniger als 5µm geschrumpft und verändern so ihre aerodynamischen Eigenschaften. Tröpfchen mit einer Größe von weniger als 5 µm enthalten zwar weniger Viren, sind dafür aber deutlich leichter und somit dazu fähig, über einen längeren Zeitraum (Stunden bis Tage, in Abhängigkeit von der Größe) in der Umgebungsluft zu schweben. Der wichtigste Mechanismus der Eliminierung von respiratorischen Tröpfchen durch Absinken wird durch die klimatischen Bedingungen der finnischen Sauna deshalb de facto ausgeschaltet. Es ist davon auszugehen, dass in der finnischen Sauna durch die hohe Temperatur und die sehr geringe Luftfeuchtigkeit die Raumluft mit kleinen, luftgetragenen Aerosoltropfen „aufgeladen“ wird, die durch die Gäste eingeatmet werden können. Das Infektionsrisiko ist unter diesen Bedingungen damit sehr viel höher als z.B. in einem Einzelhandelsgeschäft bei 20°C und höherer Luftfeuchte.

Ø Belüftung: Immer dann, wenn der Hauptmechanismus der Elimination von Viren durch Absinken in trockener Umgebung verloren geht (und natürlich für kleine Aerosoltropfen), gewinnt die Belüftung die größte Bedeutung. In geschlossenen Räumen wird der Grad der Belüftung durch die sog. Luftwechselzahl angegeben, die im normalen Wohnumfeld ca. 1 beträgt und in öffentlichen, finnischen Saunakabinen (wegen der hohen Nutzungsfrequenz und thermolytischer Prozesse) zwischen 5 und 10 liegen soll. Bei einer Luftwechselzahl von 1 werden in einer Stunde ca. 15 % der luftgetragenen Viren entfernt. Bei einer Luftwechselzahl von 10 ca. 81 % der Viren (untersucht für Influenza A). Unter der hier getroffenen Annahme der zeitgleichen Nutzung der Sauna von Gast A und B über einen Zeitraum von 12 Minuten wird Gast A kontinuierlich Viren in die Umgebungsluft abgeben und der 10fache Luftwechsel wird in der kurzen Zeitspanne (12 Minuten statt 60 Minuten) nicht ausreichen, um nennenswerte Mengen an Viren durch Belüftung zu eliminieren. Das Infektionsrisiko durch luftgetragene Viren in einer finnischen Saunakabine ist deshalb als deutlich höher einzustufen als z.B. in Einzelhandelsgeschäften unter Raumtemperatur bei hoher Luftfeuchtigkeit.

Ø Inaktivierung: Die Inaktivierungsrate luftgetragener Viren als dritter Mechansimus der Elimination hängt - ebenso wie die aerodynamischen Eigenschaften der respiratorischen Tröpfchen - von der Luftfeuchtigkeit ab. Die Inaktivierungsrate wächst – gezeigt für Influenza A Viren – linear mit der relativen Luftfeuchte. Je höher die Luftfeuchte ist, desto schneller werden die Viren inaktiviert. Bei einer Luftfeuchte von ca. 90 % werden in 10 Minuten bei Raumtemperatur ca. 28% der Viren inaktiviert. Das Grundprinzip ist auf Coronaviren zu übertragen, die Inaktivierungsraten müssen gemessen werden. Für die finnische Sauna mit der sehr geringen Luftfeuchte bedeutet dies, dass die Inaktivierungsraten mit hoher Wahrscheinlichkeit sehr gering sein werden. Dem steht vermeindlich die hohe Temperatur der Saunakabine von ca. 90°C in der Badezone entgegen, aus der häufig abgeleitet wird, dass eine thermische Desinfektion mit Virusinaktivierung stattfinden würde. Eine thermische Desinfektion in einer finnischen Saunakabine ist leider sehr stark abhängig von der Zeit, und für den Mechanismus der Tröpfcheninfektion, der innerhalb von wenigen Sekunden bis Minuten abläuft, irrelevant. Coronaviren werden eben nicht sofort bei einer Temperatur von 90°C inaktiviert, sondern in ausreichender Menge erst bei einer Behandlung von 90 Minuten bei 90°C (Aus den Empfehlungen des BfArM zur Reinigung von Atemmasken ist inzwischen bekannt, dass eine vermeintliche Inaktivierung von 30 Minuten bei 70°C nicht ausreichend ist, und deshalb 90 Minuten bei 90 °C empfohlen werden). Innerhalb eines Aufenthaltes von 10-12 Minuten in der ggf. kontaminierten Raumluft einer finnischen Saunakabine wird eine Sekundärinfektion mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit aber bereits abgeschlossen sein.

Aus der dargestellten Risikoabschätzung zum Infektionsrisiko in finnischen Saunakabinen lässt sich schließen, dass das Infektionsrisiko - insbesondere wegen der besonderen klimatischen Bedingungen in der finnischen Sauna - als wesentlich höher bewertet werden muss, als z.B. bei Geschäften im Einzelhandel bei Raumtemperatur. Wirksame Infektionsschutzmaßnahmen wie z.B. Abstand halten und/oder das Tragen einer tatsächlichen Atemschutzmaske sind unter den klimatischen Bedingungen der Sauna als kritisch zu bewerten. Aus den dargestellten Überlegungen ergibt sich auch, dass das Infektionsrisiko in feuchten Warmluftbädern und Dampfbädern deutlich geringer sein wird als in finnischen Saunakabinen.


Quelle der Modellberechnungen zur Luftfeuchte etc.: Wan Yang, Linsey C. Marr, Dynamics of airborne influenza A viruses indoors and dependence on humidity; http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.00214815