Kontrollierte Studie an Kindergartenkindern

Kontrollierte Studie an Kindergartenkindern
Einfluss künstlicher Luftbefeuchtung

Autoren: PD Dr. med. G. Ritzel

Originaltitel: Socio-medical study on pathogenesis and prophylaxis of common colds

Quellenlink: https://link.springer.com/article/10.1007%2FBF020317765

Veröffentlicht: 1966


Kurzzusammenfassung



Entsprechend der sozialmedizinischen Wertigkeit der Erkältungskrankheiten wird in einer präventivmedizinischen Untersuchung der Einfluss künstlicher Raumluftbefeuchtung auf die Morbidität der banalen Erkältung an 230 Kindergartenkindern anhand von über 12.000 Beobachtungstagen geprüft.

Unter den eingehaltenen Bedingungen zeigte sich unter künstlicher Luftbefeuchtung eine signifikante Reduktion von durch Erkältung bedingten Krankheitstagen. Die möglichen prophylaktischen Effekte optimaler Luftfeuchtigkeit auf Wirt und Erreger werden anhand von Literaturangaben erörtert, die erzielten eigenen Resultate mit den gebotenen Vorbehalten diskutiert.



Studie von Dr. med. Günther Ritzel



Die präventive Medizin als Teil der sozialen Medizin betrifft ihrem Wesen nach größere Kollektive und stellt an ihnen im Vergleich zu nicht oder scheinbehandelten Kontrollen erhobene Befunde zur Diskussion. Die vorliegende Studie ist ein Versuch, durch die Feststellung der Wirkung einer physikalischen Maßnahme, der künstlichen Luftbefeuchtung, die Entstehung bestimmter Gesundheitsschäden, die unter dem kollektiven Begriff der banalen Erkältung (Common Cold) zusammengefasst werden, besser zu erkennen. Die ausgesprochen saisonale Abhängigkeit der Frequenz sogenannter banaler Erkältungssymptome ist schon von mehreren Autoren und unter verschiedenen Gesichtspunkten erörtert worden. Gehäuft erscheinende grippale Infekte bis zu ausgeprägten Influenza-Epidemien treten in gemäßigten Klimata im Winter auf. Dasselbe gilt für andere mikrobielle Erkrankungen, z. B. diejenigen mit Pneumo­ und Meningokokken als Erreger (1, 2). Häufig dürfte der Erfolg gezielter prophylaktischer Maßnahmen, also aktiver Schutzimpfungen, daran scheitern, dass der dominierende Erreger des Common Cold von Jahr zu Jahr bzw. von „Welle“ zu „Welle“ wechselt. Überdies sind bei Weitem noch nicht alle Virusarten, die Erkältungskrankheiten auslösen, genügend bekannt, um die Herstellung einer Vakzine überhaupt zu ermöglichen.

Unter Berücksichtigung der erwähnten, sich alljährlich wiederholenden Häufung in den Wintermonaten und in Kenntnis des Tatbestandes, dass sich auch beim Gesunden auf den Schleimhäuten der Mundhöhle und der oberen Luftwege die Erreger verschiedenster Erkältungskrankheiten finden, interessierte die Frage nach dem pathogenetischen Mechanismus, der den latenten Zustand des inapperzepten Parasitismus durch die Verminderung der körpereigenen Resistenz zur manifesten Erkrankung werden lässt.

Schon Rogers [3] hat vor 40 Jahren auf die umgekehrte Proportionalität zwischen Luftfeuchtigkeit in Wohnräumen und der Frequenz gewisser infektiöser Erkrankungen hingewiesen; seine Studie hat jedoch keinen entsprechenden Widerhall gefunden.

In den folgenden Jahren wurde der Einfluss der Luftfeuchtigkeit als Teilfaktor des Raumklimas, von pathophysiologisch-klinischen und von mikro­biologischen Gesichtspunkten aus, diskutiert und untersucht. Die Luftfeuchtigkeit ist physikalisch von der herrschenden Temperatur abhängig, indem bei zunehmender Wärme das Sättigungsvermögen der Luft mit Wasserdampf ansteigt [4, 5]. Zur Illustration seien drei Temperaturwerte und die ihnen zuzuordnenden ungefähren maximalen Wasserdampfgehalte angeführt: 1 m3 Luft ist bei 0°C mit 5 g, bei 15°C mit 13 g, bei 25°C mit 23 g H20 gesättigt. Entsprechend der Definition der relativen Luftfeuchtigkeit als prozentualem Verhältnis zum temperaturabhängigen maximalen Wassergehalt oder Sättigungswert wird augenscheinlich, dass bei hohen Temperaturen (z. B. Zimmertemperatur im Vergleich zu winterlicher Außentemperatur von 0°C) eine gleiche Wasserdampfmenge nur zu einer viel geringeren relativen Feuchtigkeit, in unserem Beispiel etwa zum vierten Teil, führt. Dass mit dem Vorgang der Raumheizung somit die Luft relativ austrocknet, ist die daraus resultierende notwendige Folge. Übliche Zentral-, Decken- und Warmluftheizungen führen zu relativen Luftfeuchtigkeitswerten von nur 20 bis 30% [6].

Subjektiv als behaglich empfundene raumklimatische Verhältnisse entsprechen etwa 50% relativer Luftfeuchtigkeit; über das subjektive Empfinden hinaus handelt es sich hierbei jedoch um objektivierbare Kriterien, deren Nichtbeachtung zu Erkältungskrankheiten führen kann [7].

Otologen und Pädiater konstatieren als Folge relativer Lufttrockenheit eine Schädigung der Zilien, haarähnlicher Strukturen auf den Schleimhäuten der oberen Luftwege; diese Noxe führt zum funktionellen Wegfall der „physiologischen Barriere“ gegenüber Ansteckung mit Erregern von Erkältungskrankheiten. Denn die Zilienbewegungen dienen bekanntlich der Beförderung korpuskulärer Elemente, die mit der Einatmung inkorporiert worden sind, nach außen. Man hat in diesem Zusammenhang festgestellt, dass eine trockene Atmosphäre infolge des starken Konzentrationsgefälles zwischen Organismus und Raumluft zunächst den Wassergehalt des dünnen Schleimbelags auf den Zilien unter 97% sinken lässt, wodurch sich eine Viskositätssteigerung ergibt, die die Zilienbewegungen erlahmen lässt [6, 8]. Folgen sind die Anhäufung und die Vermehrung belebter Krankheitsursachen im Respirationstrakt, die Infiltration auch tieferer Gewebsschichten und eventuell eine hämatogene Streuung.

Die bei üblichen Heizverfahren drohende Abnahme der relativen Luftfeuchtigkeit zu korrigieren, scheint diesen Erkenntnissen gemäß, aber auch aus anderen Gründen, eine erwünschte präventivmedizinische Maßnahme zu sein. Diverse Gruppen experimenteller Mikrobiologen haben eine längere Überlebenszeit gewisser Erreger in trockenem Milieu festgestellt.

Hingegen erwiesen sich im Mäuseversuch Influenza-Virusstämme bei einer mittleren relativen Luftfeuchtigkeit (50%) viel rascher als inaktiv, so dass Tröpfcheninfektionen erheblich seltener waren [1, 9]. Dieselbe Feststellung gilt für den Erreger der cerebrospinalen Meningitis im tropischen Afrika [10] an menschlichen Kollektiven und für wiederum tierexperimentelle Untersuchungen mit Streptokokken-beladenen Aerosolen [11].

Damit scheint nicht nur die Beeinträchtigung der natürlichen Resistenz des Wirtes, sondern auch die Erhöhung der Überlebenszeit und damit die gesteigerte Kontagiosität pathogener Mikroorganismen durch Abnahme der relativen Luftfeuchtigkeit unter bestimmte Werte manipulierbar zu sein. Entsprechende Maßnahmen stehen deshalb bei der Verhütung gewisser infektiöser Erkrankungen, unter ihnen die häufigste überhaupt, die banale Erkältung, im Zentrum des Interesses.

Die Motivation zu Studien wie der nachfolgend mitgeteilten liegt auch von medizinisch-soziologischen und ökonomischen Gesichtspunkten aus nahe: Kein anderer pathologischer Zustand scheint eine Nation so viel zu kosten wie die banalen Erkältungskrankheiten. In den USA wurde im Rahmen der „Common Cold Foundation“ errechnet, dass Streikmaßnahmen für die Industrie nur etwa 20% der materiellen Einbußen bewirken im Vergleich zu den Arbeitsausfällen durch grippale Infekte und ähnliche Affektionen [12].

Dass die Verhältnisse, ob eine Infektionskrankheit manifest wird oder nicht, nicht nur unter einem singulären Gesichtspunkt wie dem hier diskutierten, der relativen Luftfeuchtigkeit, erörtert werden können, ist naheliegend. Mannigfaltige andere Faktoren, beispielsweise die Immunitätslage der noch gesunden Probanden, spielen eine ebenso wesentliche Rolle, desgleichen Umweltfaktoren, wie Kleidung, meteorologische Einflüsse und weitere.

Bei Kleinkindern (vier- bis sechsjährigen) hat die Auseinandersetzung mit belebten Krankheitsursachen und damit der Aufbau einer genügenden Immunität erst in geringem Maße stattgefunden. Infekte der oberen Luftwege sind nachgewiesenermaßen beim Kind häufiger als beim älteren Individuum, unter anderem weil die Körpermasse als Kältepuffer für die inneren Organe funktioniert - ein Tatbestand, der beim Kind notwendigerweise weniger gegeben ist, so dass seine Wärmebilanz Störungen eher unterliegt. Gegenwärtig ist das Problem aktuell, die Luft in geheizten Räumen künstlich mit Wasserdampf anzureichern, da wirksame Zerstäuber zu erschwinglichem Preis erhältlich sind [13, 14]; dies zumindest, solange die Methode der Wahl, die Zufuhr von auf das zuträgliche Maß erwärmter und befeuchteter Luft, noch nicht realisiert ist.

Methode der Erhebung

In Basel besuchen über 90% der vorschulpflichtigen Kinder einen Kindergarten. Sie halten sich dort im Allgemeinen wochentags vier bis fünf Stunden auf. Zu unserer Untersuchung wurden fünf sogenannte Doppelkindergärten benutzt, d. h. fünf Areale mit je zwei voneinander getrennten Pavillons, die jeder von durchschnittlich 21 Kindern besucht waren. In je einem Lokal des Doppelkindergartens war ein effektiver Wasserzerstäuber installiert (Leistung = 0,5 l H20/Std. oder mehr), der während der Präsenzzeit in Betrieb stand, sodass ein Nebel feinster Wassertröpfchen von einer rotierenden Scheibe abgeschleudert wurde1. Die Wirksamkeit der Apparate wurde durch permanente hygrometrische Messungen zusammen mit der Raumtemperatur grafisch registriert.

Unser bester Dank für die verständnisvolle und tatkräftige Unterstützung sei der Vorsteherin der baselstädtischen Kindergärten, Frau Rosemarie Zeltner, sowie den Fachleuten der zuständigen Departemente (Erziehung und Bau) ausgesprochen.

Der Vergleichskindergarten, der - jeweils im Übrigen gleich ausgestattet und von Kindern desselben Stadtquartiers besucht - ohne künstliche Luftbefeuchtung blieb, erhielt keinerlei mit Wasserdampf angereicherte Luft aus dem ersterwähnten Lokal, was ebenfalls durch eine während 14 Tagen durchgeführte Hygrometrie kontrolliert wurde.

Eltern und Kinder waren über die Zielsetzung der Maßnahme nicht informiert. Die Kindergärtnerinnen aller zehn Lokale erhielten den Auftrag, uns im Rahmen eines seit Jahren an die Schulleitung zuhanden der Schulärzte zu erstattenden Morbiditätsrapportes zusätzlich auch über Vakanzen durch Erkältungssymptome (Husten, Schnupfen, Halsschmerzen, Fieber unklarer Genese) entsprechende schriftliche Mitteilungen zu machen. Die Studie dauerte neun Wochen (Januar bis anfangs März 1965). Auf die Prüfung von Geräten, deren „Wirkung“ auf sogenannter natürlicher Wasserverdunstung beruht, haben wir verzichtet, da auf diese Weise nur sehr bescheidene Luftfeuchtigkeitszunahmen, abhängig von der pro Raumeinheit eingesetzten verdunstenden Löschpapierfläche bis gegen 3 relative Prozente, erzielt werden [13].

Ergebnisse

Die Temperaturmessungen ergaben für die Kindergartenlokale mit Luftbefeuchtung einen mittleren Tageswert von 22,2°C, in den der Kontrolle dienenden Räumlichkeiten 21,9°C. Da die Heizung, wenn nicht ferngesteuert, von derselben Instanz bedient wird, waren auch keine nennenswerten Unterschiede zwischen den an sich hohen Werten zu erwarten.

Die relative Luftfeuchtigkeit schwankte um einige Prozente im Tagesablauf. Aus den uns vorgelegten Aufzeichnungen ließen sich Mittelwerte errechnen. Sie betrugen für die künstlich befeuchteten Lokale 49% relative Feuchte, für die Kontrollräume 40% relative Feuchte. Die Hygrographen wurden jeweils am Wochenbeginn geeicht.

Die Präsenztage bei maximalem Besuch (Plansoll) und die wegen Erkältung ausgefallenen Tage gehen, nach Kindergärten gegliedert, aus der ersten Tabelle hervor. Es zeigt sich bei immerhin erheblicher Schwankungsbreite, dass in den künstlich auf rund 50% relative Luftfeuchtigkeit angereicherten Kindergärten 3,0% der theoretisch möglichen Präsenztage durch Erkältungssymptome „ausfielen“. Der analoge Wert bei den relativ trockeneren Lokalen betrug hingegen 5,7%.

Zusammenfassend geht hervor, dass in den fünf Kindergärten mit Kaltdampf-Verneblern, deren maximale Belegung während der Untersuchungszeit 6306 Präsenztagen entsprochen hätte, total 195 „Erkältungstage“ registriert wurden, während in den entsprechenden fünf Kontrollkindergärten mit maximal 5910 Präsenztagen 338 „Erkältungstage“ festgestellt wurden.

Kindergärten Künstliche Luftbefeuchtung Maximale Belegung (Tage) Fehlen durch Erkältung (Tage)
1 A Ja 1092 17
1 B Nein 1254 95
2 A Ja 1332 49
2 B Nein 1176 37
3 A Ja 1362 59
3 B Nein 960 73
4 A Ja 1236 26
4 B Nein 1164 35
5 A Ja 1284 44
5 B Nein 1356 98
A in % Ja 100 3,0
B in % Nein 100 5,7
Tabelle 1
Maximale und durch Erkältungssymptome ausgefallene Präsenztage in zehn Kindergärten mit bzw. ohne Luftbefeuchtung (total 232 Kinder, 12.216 Beobachtungstage).
Die statistische Auswertung dieser Befunde erfolgte mittels des X2-Tests (Tabelle 2).
Präsenztage (Plansoll) Erkältungstage Gesamt
Kindergärten mit künstlicher Luftbefeuchtung 6 306 195 6 501
Kontroll-Kindergärten 5 910 338 6 248
Gesamt 12 216 533 12 749
Tabelle 2 Kontingenztafel - X2-Test
Bei einem kritischen X2-Wert von 3,84 für 2x = 0,05 war X2 empirisch > 46, so dass die erhaltenen Unterschiede als gesichert zu gelten haben.
Diskussion
Die erhobenen Befunde lassen einen infektionswidrigen Effekt durch die künstliche Erhöhung der relativen Luftfeuchtigkeit von 40 auf rund 50% bei Kindergartenkindern unter den gegebenen Umständen bejahen. Dass Vertreter des Lehrkörpers mit berufsbedingter starker Belastung der Stimmorgane eventuell von solchen präventivmedizinischen Maßnahmen gleichfalls Nutzen ziehen würden, darf als wahrscheinlich erachtet werden.

Die in Tabelle 1 demonstrierte Streuung innerhalb der Kindergärten einer Reihe (A oder B) kann mindestens teilweise durch individuelle Unterschiede erklärt werden, z. B. die variable relative Unfähigkeit der nasalen Schleimhäute, trockene Atemluft genügend zu befeuchten. Hinzu kommt der Tatbestand, dass die Symptome leichter bis mäßiger Erkältungen, worum es sich im Wesentlichen handelte, im Allgemeinen kein absolut zwingender Anlass sind, ein Kind zu Hause zu behalten, so dass hier Fragen des subjektiven Ermessens bei Mutter und Kindergärtnerin eventuell als zusätzliches Irrtumsrisiko in dieser Erhebung Platz finden.

Wesentlich ist unseres Erachtens, dass die künstliche Luftbefeuchtung nur bis zu 50% relativer Feuchte stattfand. Werte über 60% können zur Durchfeuchtung der Kleidung führen, die Wärme alsdann gut leitet, was die Gefahr der Abkühlung der Körperoberfläche mit sich bringt. Vorschnelle Verallgemeinerungen des gewonnenen Ergebnisses möchten wir nicht vertreten, handelt es sich doch um die erste Beobachtung, die den definitiven Nachweis der gesundheitsfördernden Wirkung durch künstliche Luftbefeuchtung an einem repräsentativen menschlichen Kollektiv zu erbringen scheint.

Es mag sein, dass der ziemlich milde Winter während der Untersuchungsperiode, der schroffe Temperaturwechsel beim Verlassen der Kindergartenlokale ausschloss, allfällige negative Wirkungen der untersuchten Maßnahme verhinderte; ein Umstand, der in anderen Jahren zu abweichenden Ergebnissen führen könnte. Schließlich lässt sich die Totalität der Erfordernisse, die an ein gesundes Raumklima zu stellen sind, nicht als einfache Formel ausdrücken, sodass auch solitäre Maßnahmen - hier die Verbesserung des Wasserdampfgehalts der Raumluft für Kleinkinder - kaum jeglichem infektionsbegünstigenden Umstand wirksam Gegenpart leisten können.
Quellennachweise
  1. Hemmes J., Winkler K. und Kool S.: Nature 1960, S.430.
  2. Dingle J.: Tr. A. Am. Physicians 62, 99 (1949).
  3. Rogers L.: J. State Med. 3.3, 501 (1925).
  4. Koelsch F.: Lehrbuch der Arbeitshygiene Bd.I. Ferd. Enke-Yerlag. Stuttgart 1954.
  5. Grandjean E.: Z. Präventivmed. 7, 405 (1962)
  6. Frischknecht TV.: Med. et Hygiene 19, 167 (1961).
  7. Grandjean E. und Rhiner A.: Gesundh.-Ingenieur 84, 362 (1963).
  8. Proetz A.: Ann. Otol. (St. Louis) 65, 376 (1956).
  9. Leading Articlc: The Lancet 1960, S. II 25.
  10. Waddy B.: The Lancet 1952, S. 674.
  11. Loosli 0., Lemon H., Robertson 0. nnd Appel F.: Proc. Soc. Bio!. N.Y. -5.3. 205 (1943).
  12. Lubart J.: N. Y. State J. Med. 1962, S. 816.
  13. Grandjean E. und Rhiner A.: Arch. Hyg. und Bakt. 148, 200 (1964).
  14. Deuber A.: Z. Präventivmed. 9,274 (1964).
  15. Bleuler E.: Das autistisch-undisziplinierte Denken in der Medizin und seine t'berwindung. Springer-Verlag, Berlin-Göttingen-Heidelberg 1963.