Respirátor versus rouška. Jak se vyznat v jejich účinnosti?

Zdroj: Freepik

Autor:
Vasil Kostin, student všeobecného lékařství, 3. lékařská fakulta UK

Oponentka:
Aneta Pierzynová, veterinární lékařství s atestací v hygieně a epizootologii, Ústav histologie a embryologie 1. lékařská fakulta UK

Do Česka v těchto dnech proudí desítky milionů kusů zdravotnického materiálu. A to včetně často zmiňovaných respirátorů. Jak se v jejich označení správně zorientovat? Jsou ventily skutečně problémem? A může nás někdy lékařská rouška ochránit lépe? Přinášíme ucelený přehled o dvou nejčastějších ochranných prostředcích.

SOUHRN

  • Většina respirátorů nejvyšší třídy ochrany (FFP3) má výdechový ventil. Tím ale chráníte pouze sebe a nikoliv okolí. Ideální je překrýt výdechový ventil rouškou
  • Každý model respirátoru musí narozdíl od roušek projít povinnými zkouškami
  • Při správném nošení vás i vaše okolí respirátory řady FFP2/FFP3 bez výdechového ventilu chrání více než rouška
  • Lékařské roušky ve srovnání s respirátory nedostatečně těsně přiléhají k obličeji a ponechávají mezery kolem okrajů.
  • Pokud máte k dispozici pouze roušku, i tak má smysl. Chráníte tak nejen své okolí, ale částečně i sebe

Respirátor je zařízení, které je určeno k ochraně proti částicím z vnějšího prostředí. Dle druhu respirátoru dochází k filtraci částic od prachu až po mikroorganismy a nebezpečné výpary či plyny. Existují dvě hlavní kategorie respirátorů:

  • respirátor čistící vzduch, ve kterém je dýchatelný vzduch získáván filtrací kontaminované atmosféry
  • respirátor s alternativním přívodem dýchatelného vzduchu 

Respirátory čistící vzduch jsou nejvíce rozšířené a pohybují se od relativně levných jednorázových obličejových masek na jedno použití, až po robustnější, opakovaně použitelné modely s vyměnitelnými zásobníky, které jsou označovány jako plynová maska.

Respirátor tedy slouží primárně k ochraně nositele. I proto musí každý model projít povinnými zkouškami a splňovat evropskou normu. Certifikované respirátory podléhají ve výrobnách opakovaným kontrolám, a to v intervalech kratších než jeden rok. Zkouší se například celková účinnost ochrany, která se zjišťuje na 10 osobách. Měření probíhá pomocí koncentrace aerosolu chloridu sodného, který má velikost částic od 0,035 do 20 mikrometrů (μm), a to pod maskou v prostoru respirátoru.

Rouška (ústenka) slouží k zabránění průniku mikroorganismů zevnitř ven, a je tak určena k ochraně okolí. Narozdíl od respirátorů nejsou roušky povinně podrobeny jednotným zkouškám. Nezjišťuje se průnik filtru, jejich odpor při dýchání ani například odolnost proti zanesení. Pokud je někdy zkouška prováděna, zaměřuje se na bakteriální filtrační účinnosti. Provádí se na jedné osobě, která vydechuje vzduch nad Petriho misku s agarem. Dle kultivace se pak vyhodnocuje, jak je okolí chráněno před osobou s rouškou.

Třídy ochrany respirátorů a jejich rozdíly

Respirátory jsou ve světě certifikovány různými standardy. Podle certifikace se následně označují, a tak může být jejich rozlišení pro řadu lidí nepřehledné. Nejčastěji se setkáme se zkratkou FFP, která znamená “filtering facepiece”, tedy filtrační maska na obličej. Třídy ochrany FFP1, FFP2 a FFP3 odráží evropský standard ochrany (viz již zmiňovaná evropská norma). Tyto roušky poskytují ochranu dýchacích cest a dýchacích orgánů vůči škodlivým látkám v závislosti na velikosti částic a jejich celkovém úniku. Dalšími často využívanými standardy jsou N95, N99 a N100 (americký) či P1, P2 a P3 (australský).

Jak je vidět v tabulce níže, různé respirátory mají různou minimální filtrační účinnost. I když by se mohlo na první pohled zdát, že je například respirátor N95 o něco účinnější než FFP2, nemusí to být samozřejmost. Je třeba si uvědomit, že tyto standardy specifikují pouze minimální procento částic, které respirátor filtruje. To, že respirátor FFP2 filtruje alespoň 94 % částic v praxi znamená, že daný respirátor může filtrovat někde mezi 94 % až 99 %. Přesný údaj o účinnosti respirátoru uvádí výrobce v popisu produktu.

RespirátorFiltrační účinnost materiálu (odstraní x% veškerých částic, které mají průměr 0.3 μm nebo větší)Celková účinnost1 
FFP1 & P1min. 80 %min. 75%
FFP2 & P2min. 94 %min. 92%
N95min. 95 %
N99 & FFP3min. 99 %min. 98%
P3min. 99,95 %
N100min. 99,97 %
1 Celkový průnik se skládá ze tří částí:
  1. průnik těsnící linií lícnicovou částí
  2. průnik vydechovacím ventilem (pokud je součástí)
  3. průnik filtrem

Uvedené hodnoty musí pří zkouškách respirátor splnit alespoň 8 z 10 aritmetických průměrů (10 zkušebních osob).

Každý respirátor má kromě třídy ochrany také přiřazen ochranný faktor (APF = assigned protection factor) a limit pracovní expozice (OEL = occupational exposure limit). Ochranný faktor vyjadřuje, jak moc respirátor snižuje riziko vdechnutí škodlivých látek. Limit pracovní expozice je pak horní mez přijatelné koncentrace nebezpečné látky ve vzduchu na pracovišti pro konkrétní materiál nebo třídu materiálů. Ochranný faktor upravuje evropská norma EN 529:2005, limit pak stanoví obvykle příslušné vnitrostátními orgány a právními předpisy na ochranu bezpečnosti a zdraví při práci.

Hlavním rozdílem mezi třídami respirátorů je tak celková účinnost jejich ochrany:

  • FFP1 respirátor má nejnižší povolenou celkovou účinnost 78 % a slouží hlavně k ochraně vůči netoxickým a nefibrogenním částicím (prach). Jeho APF i OEL je 4 (tedy ochraňuje vůči částicím, které přesahují limit 4x oproti normálu).
  • FFP2 respirátor má nejnižší povolenou celkovou účinnost 92 %, což je ochrana proti méně až středně toxickým pevným částicím, kapalným aerosolům a taktéž vůči biologickému nebezpečí. Je účinný pro koncentraci OEL do dvanáctinásobku povolené hodnoty a APF do desetinásobku.
  • FFP3 respirátor má nejnižší povolenou celkovou účinnost 98 %. Ochrání před toxickými a velmi toxickými částicemi, taktéž i proti virům, bakteriím a sporám do koncentrace 30 OEL nebo 20 AFP.

Pozor na ventily u nejvyšší třídy respirátorů

V posledních dnech v médiích často rezonovalo také téma respirátorů a ochrany okolí. Většina respirátorů nejvyšší třídy ochrany (FFP3) má totiž výdechový ventil. Jak již víme, respirátor bez ventilu chrání nositele i jeho okolí, jelikož vydechovaný vzduch je opět filtrován. Oproti tomu FFP3 respirátor s ventilem okolí nechrání. Vydechovaný vzduch totiž prochází přes ventil, který umožňuje nositeli jednodušeji vydechovat a odvádět teplo i vlhkost. Uživatelům s FFP3 respirátorem s ventilem proto doporučujeme nosit přes respirátor roušku, aby případně nenakazili své okolí.

Existuje několik studií, které zkoumají únik výdechového ventilu. Tedy stav, kdy vdechovaný vzduch prochází přes výdechový ventil místo toho, aby se filtroval.

Zároveň není vhodné na respirátory stoprocentně spoléhat ani při naší vlastní ochraně. Existuje pět publikovaných studií, které zkoumají únik výdechového ventilu. Tedy stav, kdy vdechovaný vzduch prochází přes výdechový ventil místo toho, aby se filtroval. Například Kalifornská univerzita poukázala na významný únik (tedy situaci, kdy se vzduch místo průchodu přes filtraci dostane “dovnitř” ventilem), ke kterému dochází u špinavých či zdeformovaných ventilů. Problém nastane také tehdy, když se mezi ventil a sedlo ventilu zachytí vlákna nebo cizí materiály. Nejvýznamnější únik výdechového ventilu měly respirátory používané v prašném prostředí. Netěsnost použitých výdechových ventilů klesla poté, co byly ventily vyčištěny studenou vodou a usušeny.

Respirátory a nový koronavirus

Všechny respirátory filtrují částice vzduchu o velikosti 0,3 mikrometrů (μm) a větší. SARS-CoV-2 má průměr 0,06 – 0,14 mikrometrů. Je však důležité pochopit, že koronavirus sám nepoletuje ve vzduchu, ale je transportován z pacienta na pacienta pomocí kapének, které jsou vylučovány při kýchnutí nebo kašlání. Tyto částice jsou obvykle větší než 0,5 mikrometru. Pokud nosíte FFP3 respirátor správně nasazený, tak jste chráněni vůči SARS-CoV-2 a riziko nákazy je minimální. Jako prevence proti onemocnění COVID-19 se doporučuje nosit alespoň respirátor třídy FFP2 a výše. K omezení šíření onemocnění se doporučuje nosit respirátor bez výdechového ventilu (více níže). 

Obecně se předpokládá, že filtry jsou schopné zachytit pouze částice o velikosti 0,3 mikrometrů nebo větší. Tento fakt je však částečně založen na nesprávném pochopení toho, jak fungují filtry. Skutečnost je taková, že částice o velikosti přibližně 0,3 mikrometrů jsou nejobtížněji zachytitelné. Z tohoto důvodu se tato velikost používá k měření účinnosti filtrů. Ve skutečnosti je ale mnohem snazší zachytit menší nanočástice. Proč to tak je?

Mohlo by se zdát, že částice menší než 0,3 mikrometru mohou jednoduše projít otvory respirátoru. To však není pravda. 

Prostupnost částic dle jejich velikosti

U větších částic funguje filtr jako síť, jak bychom očekávali. Částice větší než 0,3 mikrometrů nemohou jednoduše projít: buď se nevejdou otvory nebo narazí na filtrační vlákna v důsledku setrvačnosti. Částice o velikosti 0,3 mikrometrů naopak nejvíc prochází respirátorem. Je to dáno otvory mezi vlákny, mezi které nejlépe pasují částice o této velikosti. Současně by se pro menší částice zdálo logické, že mohou jednoduše projít otvory. To však není pravda. Malá hmotnost částic (tedy menších než 0,3 mikrometru) způsobuje, že nelétají přímo. Místo toho se odráží od ostatních molekul, a tak se pohybují zcela náhodně.

Jedná se o tzv. Brownův pohyb, který označuje jev, kdy se molekuly vlivem tepelného pohybu neustále srážejí a jejich směr i síla jsou náhodné. Pokud se dostanou k respirátoru, tak výsledkem je to, že zasáhnou filtrační vlákna a poté v nich zůstanou uvězněné. Na obrázku níže je znázorněna trajektorie jedné částice menší než 0,3 mikrometru (vyznačenou modrou barvou). Její pohyb není přímý (jak by se očekávalo od jiných částic), ale je opravdu náhodný. Je tak vysoká pravděpodobnost, že částice vůbec neprojde do plic, ale narazí do vláken.

Lékařské roušky a nový koronavirus

Zatímco respirátory jsou zlatým standardem, pokud jde o ochranu nositele, lékařské roušky jsou primárně určeny k ochraně zranitelných pacientů před zdravotnickým personálem. Zabrání nositeli (např. chirurgovi během operace) v šíření zárodků při kašli, kýchání či mluvení. Jsou tedy navrženy tak, aby chránily pacienty, nikoli aby chránily nositele. Zjevnou vadou lékařských roušek ve srovnání s respirátory je nedostatek těsného přilnutí k obličeji, který ponechává mezery kolem okrajů. 

V současné době není k dispozici výzkum účinnosti roušek (nebo dokonce i respirátorů) jako ochrana nositele před koronaviry. Víme pouze, jak konkrétně mohou chránit okolí (více zde). Existuje ale výzkum v používání N95 respirátorů (obdobné jako FFP2) a roušek v souvislosti s virem chřipky (viz studie níže).Výzkum se zaměřuje na ochranu nositele. Ke srovnání účinnosti je vir chřipky dobrým příkladem, jelikož jeho přenos je též pomocí kapének a aerosolu, způsobuje též respirační infekce a má podobnou velikost částic (0,08 – 0,12 mikrometrů)

Je důležité podotknout, že v tomto případě srovnáváme pouze velikost částic. V žádném případě se nejedná o srovnatelné nemoci. Více zde.

Studie k účinnosti roušky versus respirátoru

V jedné ze studií, kterou přinesl americký odborný časopis JAMA z roku 2019, se porovnávaly účinky lékařských roušek a respirátorů N95 jako prevence chřipky mezi zdravotními pracovníky. Autoři vyhodnotili, že rozdíl ve sledované skupině nebyl statisticky významný. 2862 amerických zdravotníků bylo rozdělena do 2 skupin. Na uživatele N95 respirátoru a uživatele lékařských roušek. Ve skupině pacientů s respirátorem bylo laboratorně potvrzeno 207 infekcí virem chřipky, zatímco u skupiny s lékařskou rouškou bylo potvrzeno 193 infekcí. 

Omezení: I když jde o velice pečlivě udělanou klinickou studii, tak má své limity. Jednak mohli uniknout infikovaní zdravotníci bez klinických příznaků onemocnění. Dále příznaky onemocnění byly hlášeny formou denních záznamů, což je do jisté míry subjektivní. Účastníci studie mohou mít během používání ochranných pomůcek psychicky pocit vyšší ochrany, a tím se neúmyslně častěji vystavovat riziku infekce. Ochranné pomůcky byly nošeny pouze na pracovišti, což nemohlo zabránit infekci mimo pracoviště. Studie srovnávala pouze dva modely ochranných pomůcek po omezenou dobu.

Další studie v odborném časopise JAMA z roku 2009 srovnávala N95 respirátor a lékařskou roušku. V této studii bylo 446 zdravotních sester rozděleno do 2 skupin na ty, kteří nosí respirátor N95, a na ty s lékařskou rouškou. Tato studie došla k podobným závěrům jako nová studie z roku 2019 (viz výše), přestože je její limitace vyšší. Zásadním limitem je menší počet testovaných osob a zaměření pouze na část zdravotního personálu (sestry) na rozdíl od nejnovější studie výše, která se zaměřila na zdravotní personál obecně v mnohonásobně vyšším počtu.

Závěrem

Nevíme, jak jsou lékařské roušky účinné vůči novému koronaviru. Z výše uvedených studií však alespoň vyplývá, že lékařská rouška může poskytovat více než nulovou ochranu. Tedy nošením roušky nechráníte jen okolí, ale chráníte i sami sebe. Respirátor by měl zůstat stále primární ochranou nositele (doporučuje se FFP3).

Mnohem bezpečnější je se vyhnout společnosti a zamezit tak sociálnímu kontaktu. V případě nezbytného sociálního kontaktu doporučujeme vždy nosit minimálně roušku.

Zpracováno ve spolupráci s Cover Story

Zdroje:

https://www.ejmo.org/pdf/2019%20Novel%20Coronavirus%20COVID19%20Outbreak%20A%20Review%20of%20the%20Current%20Literature-12220.pdf

https://www.ecdc.europa.eu/sites/default/files/documents/COVID-19-guidance-wearing-and-removing-personal-protective-equipment-healthcare-settings-updated.pdf

https://www.hse.gov.uk/research/rrpdf/rr619.pdf

https://www.tsi.com/getmedia/53f4dd60-e7b4-4fba-90d6-91e795d4d56e/AFT-003_EN%20143-appnote?ext=.pdf

https://www.osha.gov/laws-regs/standardinterpretations/1994-05-25

https://www.fda.gov/medical-devices/personal-protective-equipment-infection-control/n95-respirators-and-surgical-masks-face-masks

https://www.xamax.co.uk/blog/how-to-pick-a-dust-mask-rating-p1-vs-p2-vs-p3.html

https://www.fjfi.cvut.cz/cz/26-cz/aktuality/7376-nouzova-sterilizace-nejen-respiratoru