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Hauptübertragungsweg für SARS-CoV-2-Viren ist die respiratorische Aufnahme virushaltiger Partikel, die von infizierten Personen abgegeben werden. Da die Atemwege in Doppelfunktion auch als Stimmapparat fungieren, werden bei phonatorischen Prozessen, wie dem Sprechen und Singen, verstärkt Aerosolpartikel gebildet, was mit einer höheren Infektionsgefahr einhergehen kann [1]. Beim Sprechen wurden dabei deutlich höhere Aerosolpartikel-Emissionsraten gefunden als bei Ruheatmung [2]. Ziel der aktuellen Untersuchungen ist es, charakteristische Aerosolpartikel-Emissionsraten (P_M) für verschiedene Arten der Stimmfunktion, verschiedene Stimmstärken und verschiedene Altersgruppen zu ermitteln.

In einer Untersuchungsserie wurden unter Reinraumbedingungen die P_M von 46 Kindern, Jugendlichen und Erwachsenen ermittelt, die bei Ruheatmung, Sprechen, Singen und Rufen entstehen. Neben dem Alter und der sängerischen Professionalität der Erwachsenen wurde der Einfluss der Stimmstärke auf die Emissionsrate untersucht. Die Untersuchungen wurden in einem Reinraum (ISO-2-Klasse) am Hermann-Rietschel-Institut der Technischen Universität Berlin durchgeführt. Mit Hilfe eines Laserpartikelzählers (LPC) (Lighthouse Solair 3100 E, Lighthouse Worldwide Solutions, Fremont, CA) wurden Partikel in 6 Größenklassen von 0,3 bis 25 Mikrometer gemessen (methodische Details siehe Mürbe et al. [3]). Die Emissionsrate P_M wurde durch Skalierung mit dem Volumenstrom im Kanal berechnet. Unabhängig von der Partikelmessung wurde zudem der Schalldruckpegel L_AFMAX ermittelt.

Es zeigte sich eine große interindividuelle Variabilität in P_M. Signifikante Unterschiede ergaben sich zwischen den Testbedingungen Ruheatmung, Sprechen, Singen und Rufen. Kinder und Jugendliche emittierten weniger Partikel als Erwachsene. Bei höherer Stimmstärke zeigten sich größere Emissionsraten im Vergleich zu Aufgaben mit geringer Stimmstärke.

Im Vergleich zur Ruheatmung ist die Bildung von Stimmklang durch die schwingenden Stimmlippen mit größeren Emissionsraten von Aerosolpartikeln verbunden, die als Träger respiratorisch übertragener Viren fungieren können. Beim Singen werden dabei mehr Aerosolpartikel als beim Sprechen abgegeben. Maßgeblich beeinflusst der Schalldruckpegel des produzierten Stimmklanges die Emissionsrate, was auch zu den geringen Werten bei Kindern für das Sprechen und Singen beiträgt. Die vorliegenden Daten quantifizieren die Emissionsraten beim Atmen, Sprechen, Singen und Rufen für verschiedene Altersgruppen. Weitere Kenngrößen wie Viruslasten oder die Beeinflussung durch Raumluftströmung sind nicht beachtet, so dass kein unmittelbarer Rückschluss auf Infektionsraten möglich ist. Anhand von Modellrechnungen zum Infektionsrisiko lassen sich jedoch die Risikomanagementstrategien für das Sprechen und Singen in geschlossenen Räumen verbessern. Dies ist von besonderer Bedeutung, da es mit steigender Aufenthaltsdauer von sprechenden und singenden Personen in nicht ausreichend gelüfteten Räumen zur Aufkonzentration der Aerosolpartikel im Raum kommt. Unabhängig von einer möglichen Virusübertragung im Nahfeld ist deshalb die Ausbreitung im Raum in Abhängigkeit der räumlichen Gegebenheiten und der lokalen Luftströmungen zur Beurteilung des Infektionsrisikos einzubeziehen.

Die Ergebnisse sollen dazu beitragen, Gefährdungsbeurteilungen und Risikomanagementstrategien im Rahmen der SARS-CoV-2-Pandemie besser spezifizieren zu können.