Influence des masques faciaux sur la déficience subjective à différentes charges de travail physiques

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 8133 (2023) Citer cet article

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Pour quantifier la déficience subjective et cognitive causée par le port de masques faciaux au travail, 20 hommes et 20 femmes (âge médian 47 ans, fourchette 19-65) ont été testés sous différentes charges de travail d'ergomètre tout en portant un masque chirurgical, un masque communautaire, un respirateur FFP2 ou pas de masque dans une conception randomisée et partiellement en double aveugle. Des masques ont également été portés sur le lieu de travail pendant quatre heures. La déficience subjective a été enregistrée par des questionnaires. Les performances cognitives ont été testées avant et après l'examen du lieu de travail. La sensation subjective de chaleur, d'humidité et de respiration difficile augmentait avec l'augmentation de l'effort physique et du temps de port pour les trois types de masques, notamment pour le FFP2. Même en aveugle, les participants atteints de FFP2 ont signalé une respiration difficile déjà au repos. Pendant l'effort physique, les personnes ayant une faible tolérance à l'inconfort ont signalé une altération significativement plus forte (OR 1,14, IC à 95 % 1,02–1,27). En ce qui concerne les travaux légers, les sujets âgés (OR 0,95, IC à 95 % 0,92-0,98) et les femmes (OR 0,84, IC à 95 % 0,72-0,99) ont montré une déficience significativement plus faible et les sujets atopiques une déficience plus forte (OR 1,16, IC à 95 % 1,06-1,27). Aucune influence significative du port du masque n'a été détectée sur les performances cognitives. Le port d'un masque n'a pas d'effet sur les performances cognitives, mais entraîne une gêne qui augmente avec l'effort physique et la durée du port. Les personnes qui tolèrent mal l'inconfort se sentent plus altérées en portant un masque lors d'un effort physique.

Pendant la pandémie de SRAS-CoV-2, dans la plupart des pays, les masques faciaux étaient recommandés ou obligatoires dans les établissements médicaux, les lieux publics et sur les lieux de travail1. Selon le type de masque, le port du masque protège de la transmission du virus2,3,4. Les pièces faciales filtrantes (respirateurs, par exemple N95, FFP2) offrent une meilleure efficacité de protection que les masques chirurgicaux (SM) et les masques communautaires (masques en tissu, CM) en raison de leur efficacité de filtration supérieure et de leur capacité à fournir un meilleur ajustement5, 6.

Le port de masques pendant l'exercice physique jusqu'à la charge de travail maximale a entraîné un stress cardiopulmonaire des sujets testés dans plusieurs études. Des revues7,8,9 résument que le port d'un masque pendant une activité physique peut augmenter la dyspnée mais a peu d'effet sur le travail respiratoire, les gaz du sang et d'autres paramètres physiologiques, même pendant un exercice maximal.

Shaw et al.9 ont également pris en compte l'effort perçu des sujets dans leur examen. Dans la plupart des études, l'échelle de Borg a été utilisée pour évaluer l'effort perçu pendant l'activité physique et les deux, SM et N95 ont augmenté l'effort perçu de manière significative par rapport à la situation sans masque. Contrairement à cela, d'autres études n'ont pas trouvé de différences significatives dans l'effort perçu subjectivement entre le port du masque et l'absence de masque10, 11. Dans une autre étude, une distinction a été faite entre l'effort physique perçu et l'effort respiratoire perçu. Alors que pendant l'ergométrie, il n'y avait aucun effet sur le premier, l'effort respiratoire perçu était significativement plus élevé avec SM, CM et FFP2 (avec valve expiratoire) que sans masque12.

Cependant, comme mentionné précédemment, dans de nombreuses études sur le port de masques sous contrainte physique, des charges à court terme jusqu'à 300 watts et plus ont été effectuées sur vélo ergomètre13, 14 ou seuls des sujets jeunes et bien entraînés ont été inclus11, ne représentant pas les conditions typiques de la vie quotidienne ou sur les lieux de travail allemands. De plus, dans la plupart des études lors d'un test d'effort cardio-pulmonaire (CPET), des masques étaient portés sous un masque CPET en silicone, ce qui a déjà été discuté comme facteur d'influence15 et qui ne permettait pas non plus d'aveugler le masque et la situation sans masque, respectivement.

Par conséquent, nous avons étudié l'influence de trois types de masques couramment utilisés (SM, CM, FFP2) dans une cohorte normalement formée sous différentes charges de travail correspondant aux lieux de travail allemands. Un autre objectif de notre étude partiellement en double aveugle, récemment publiée, portait sur les paramètres cardio-pulmonaires. Il a montré que le port de masques faciaux au repos et sous charge de travail modifiait le schéma respiratoire dans le sens d'une compensation physiologique16. Dans l'ensemble, les données ont indiqué que le port du masque ne présente aucun risque pour la santé des sujets en bonne santé, mais conduit à une résistance respiratoire accrue en raison du matériau du masque en combinaison avec une humidité et une température accrues derrière le masque.

Alors que la perception générale de la chaleur pendant une marche d'une heure avec SM augmentait de la même manière que sans SM, les plaintes de chaleur faciale constituaient la plainte la plus fréquente (52 %) avec SM17. Cela suggère que, en particulier dans le cas d'un effort physique, cela fait une différence que les sujets soient interrogés sur l'effort perçu en général (échelle de Borg) ou sur l'impact direct du masque sur la région bouche-nez ou sur des symptômes spécifiques tels que des maux de tête.

Étant donné qu'en plus du fardeau pour la santé physique, la détresse psychologique joue également un rôle dans l'évaluation des risques sur le lieu de travail, l'objectif de l'étude croisée randomisée partiellement en double aveugle présentée ici était la déficience subjective des participants à l'étude en portant trois types de masques différents par rapport à la situation sans masque et comment la déficience change avec l'augmentation de l'effort physique et la durée de port plus longue. De plus, il convient d'examiner si la perception subjective de la chaleur et de l'humidité correspond aux données réellement mesurées. Étant donné que la déficience subjective inclut les performances cognitives, celle-ci a également été testée dans des conditions de port de masque au repos. Comme les employeurs doivent déterminer un type de masque approprié et des périodes de temps de port tolérables recommandées pour les travailleurs, la question s'est posée de savoir si la sensation subjective lors du port du masque est influencée par des facteurs individuels comme l'âge, le sexe, l'atopie ou une disposition "sensible".

Au total, 40 sujets couvrant une large tranche d'âge ont participé à l'étude. Ils ont été recrutés par le biais d'informations sur le site Internet de notre institut. Les critères d'exclusion étaient les contre-indications absolues et relatives à la CPET selon l'American Thoracic Society18. Les sujets ont subi un examen de base comprenant des antécédents médicaux, un questionnaire de recrutement, un examen physique, des tests de laboratoire de routine, un électrocardiogramme, un test de la fonction pulmonaire et un CPET initial.

Les anticorps IgE spécifiques (sIgE) contre les aéroallergènes ubiquitaires (atopy screen sx1, Phadiatop) ont été mesurés avec le système ImmunoCAP 250 (ThermoFisher Scientific, Phadia AB, Uppsala, Suède). Un statut atopique positif était supposé en cas de concentration d'IgEs à sx1 ≥ 0,35 kU/L.

La conception de l'étude prospective, randomisée et croisée a été décrite en détail dans un manuscrit précédent traitant de l'influence des masques sur les performances cardiopulmonaires16. Toutes les parties de l'étude, y compris le recrutement, ont été menées entre septembre 2020 et juillet 2021.

Chaque sujet a été testé avec quatre situations de masque : pas de masque (NM) comme référence, masque chirurgical (SM ; Type II, MedicalCare & Serve industry®, Wilfried Rosbach GmbH, Willich, Allemagne), masque communautaire (CM ; van Laack® GmbH, Mönchengladbach, Allemagne) et une pièce faciale filtrante (FFP2 ; Dräger X-plore® 1920 NR D, Dräger® Safety AG, Lübeck, Allemagne) dans un ordre aléatoire. L'étude croisée consistait en deux modules où les masques normalement portés (y compris les fuites) étaient examinés lors d'un effort physique sur un vélo ergomètre (ergométrie) et dans des conditions de travail normales (examen du lieu de travail). Dans un troisième module (CPET) à effort physique identique à celui de l'ergométrie, le matériau du masque a été présenté aux sujets en double aveugle à l'aide d'un adaptateur de masque spécial16. En bref, un échantillon rond du masque testé (ou rien pour la situation sans masque) a été placé dans un filtre bactérien ouvert et vide disponible dans le commerce et fermé hermétiquement avec du ruban adhésif et une pince métallique. Cet adaptateur de masque a ensuite été placé entre le masque en silicone CPET et les appareils de mesure (Fig. S1). L'ordre des trois modules, qui ont tous eu lieu dans notre institut, a également été randomisé. Pour l'effort physique (ergométrie, CPET), un maximum de deux situations de masque par jour ont été testées, avec un temps de régénération suffisamment long entre elles. Les examens du lieu de travail avec les quatre situations de masque ont été effectués sur quatre jours différents. Dans tous les modules, chaque séance s'est déroulée à un moment comparable de la journée.

Des niveaux de charge déterminés individuellement résultant en une ventilation minute de 10 L/min (repos), 30 L/min (exercice (E1)), 50 L/min (E2), > 60 L/min (E3) et 10 L/min (post) - chacun durant six minutes - ont été utilisés pour l'effort physique pendant l'ergométrie et l'EPPC. Selon l'assurance sociale allemande contre les accidents, cela correspond aux travaux légers (repos et poste), modérés (E1), lourds (E2) et très lourds (E3)16. Au cours de l'examen de 4 heures sur le lieu de travail, les masques étaient normalement portés lors de travaux légers/modérés au bureau ou au laboratoire.

Les paramètres cardio-pulmonaires et les gaz sanguins ont été mesurés et l'effort perçu (échelle de Borg) a été demandé comme décrit précédemment16. La température et l'humidité relative ont été enregistrées à l'aide d'un enregistreur de données climatiques (PeakTech 5185®, Ahrensburg, Allemagne), qui a été fixé avec du ruban adhésif entre le nez et la bouche.

Lors de l'examen de référence, les participants ont rempli des questionnaires comprenant des questions sur l'état de santé et des échelles de sensibilité spécifiques permettant une caractérisation rétrospective du groupe d'étude en termes d'identification des individus « sensibles ». Cette dernière n'avait aucune pertinence pour l'intégration ou l'exclusion d'individus.

L'une des échelles de sensibilité était l'échelle d'intolérance à l'inconfort (DIS) qui mesure le niveau d'accord avec les énoncés sur la tolérance à l'inconfort19. Deux sous-facteurs distincts intitulés Intolérance à l'inconfort ou à la douleur (DIS-I) (2 items ; par exemple "Je peux tolérer beaucoup d'inconfort physique" - score inversé) et Évitement de l'inconfort physique (DIS-A) (3 éléments ; par exemple "Je prends des mesures extrêmes pour éviter de me sentir physiquement mal à l'aise") ont été calculés en plus du score DIS global. Ont également été inclus un questionnaire sur l'inquiétude environnementale (Environmental Worry Scale (EWS), 5 items) construit pour exprimer d'éventuelles pensées et associations négatives envers les effets négatifs et les menaces personnelles par des facteurs environnementaux comme par exemple "Je pense souvent au fait que je prends des polluants dans mon corps"20, et le Positive and Negative Affectivity Schedule (PANAS) mesurant dans quelle mesure le sujet éprouve généralement des émotions positives ou négatives21. Aux fins de la présente étude, seule la sous-échelle d'affectivité négative (PANAS-NA) contenant 10 éléments négatifs (contrarié, coupable, effrayé, hostile, irritable, honteux, nerveux, nerveux, effrayé, affligé) a été utilisée pour évaluer la tendance à éprouver des états affectifs négatifs. De plus, les outils de recrutement comprenaient deux questionnaires sur la sensibilité autodéclarée aux produits chimiques. L'échelle de sensibilité aux odeurs chimiques (COSS) est une échelle de 11 items permettant d'évaluer les réponses à médiation trijumeau (par exemple, essoufflement, toux, vomissements et nausées) et olfactives (par exemple, désagrément perçu) en cas d'exposition à des produits chimiques tels que la peinture ou des odeurs quotidiennes telles que le parfum22. L'échelle de sensibilité chimique (CSS, 21 items) se concentre principalement sur les réactions affectives et les perturbations comportementales causées par les produits chimiques23.

A partir de ces données, un score seuil relatif a été calculé pour diviser les sujets en personnes "sensibles" inférieures ou supérieures. À l'exception de l'EWS, les facteurs de sensibilité étaient divisés en médianes : MD(DIS) ≥ 17 ; MD(DIS-I) ≥ 4 ; MD(DIS-A) ≥ 8 ; DM(PANAS-NA) ≥ 16 ; MD(COSS) ≥ 10 ; MD(CSS) ≥ 50. En ce qui concerne l'EWS, les sujets ont été comptés comme des sujets ayant une inquiétude environnementale accrue s'ils étaient partiellement ou entièrement d'accord sur au moins un des cinq items24.

Le score de confort et le score des symptômes ont été évalués avec masque (ou sans dans la situation NM) avant (pré) et après (post) ergométrie et CPET, et le score de confort également dans les 20 dernières secondes de chaque niveau de charge. Au cours de l'examen de 4 heures sur le lieu de travail, le score de confort et le score des symptômes ont été évalués 30 min avant le port du masque (pré), 30, 60, 90, 120, 150, 210 et 240 min pendant le port du masque, ainsi que 30 min (post) après la fin du port du masque. De plus, les performances cognitives ont été évaluées au début et à la fin de l'examen en milieu de travail.

Le questionnaire Comfort Score avec dix items (humidité, chaleur, résistance respiratoire, démangeaisons, oppression, salinité, sensation d'inaptitude, odeur, fatigue et inconfort général) a été utilisé en traduction allemande pour quantifier la perception de confort/inconfort du port d'un masque. Les sensations devaient être évaluées sur une échelle de notation de 10 points, 1 représentant « pas du tout », 5 représentant « légèrement » et 10 représentant « fortement » 13, 25. La somme du score de confort était la somme de tous les éléments sauf l'inconfort général. Le Comfort Score a été utilisé pour déterminer l'impact direct des masques sur la région bouche-nez et sur le confort respiratoire.

La survenue et l'intensité de troubles plus généraux causés par le port d'un masque (par exemple, maux de tête, étourdissements) ont été enregistrées avec le questionnaire Symptom Score en traduction allemande. Le score des symptômes se compose de 16 plaintes et de 4 plaintes fictives qui se sont révélées sensibles aux effets de l'inhalation de CO226. Chacune de ces plaintes a été notée sur une échelle graduée en 5 points (1 = pas du tout, 2 = légèrement, 3 = moyen, 4 = fort et 5 = très fort). Le score total des plaintes (somme du score des symptômes) était la somme de ces 16 plaintes (16 à 80).

Après le début et avant la fin de l'examen de 4 heures sur le lieu de travail, les sujets ont effectué un test de mathématiques et d'orthographe pour examiner les effets possibles du port du masque sur les performances cognitives. La durée de chaque test, qui se déroulait automatiquement sur un ordinateur, était de 11 min et le test d'orthographe était administré après le test de mathématiques.

Après l'instruction, qui a été affichée pendant 5 s, chacune des 93 tâches était visible pendant 7 s. Le temps écoulé était affiché sous la forme d'une barre de progression sous la tâche. Les sujets devaient répondre aussi rapidement et correctement que possible. Dans le test de mathématiques, les sujets devaient effectuer un calcul mental simple. Les tâches consistaient à multiplier deux nombres entre 1 et 10 et à soustraire un nombre à un ou deux chiffres de ce produit (ex. (9 × 5) − 17 = 28). Les sujets devaient décider si le résultat correct du calcul était plus petit, plus grand ou égal par rapport au numéro de solution donné. Dans le test d'orthographe, les sujets devaient reconnaître les mots mal orthographiés. Ces mots comportaient une ou deux erreurs ou étaient correctement orthographiés.

Si les sujets ne répondaient pas dans le temps imparti, la tâche suivante était automatiquement présentée et la tâche était notée comme erreur (omission). Le nombre de réponses correctes et fausses, d'omissions et le temps de réponse moyen ont été comptés.

Les données (scores bruts) des scores de confort et de symptômes sont exprimées sous forme de médiane (minimum-maximum) et d'intervalle interquartile (IQR 75-25) et présentées par des boîtes à moustaches (boîte : médiane, 25e-75e centile ; moustaches : 5-95e centile).

Un modèle mixte linéaire généralisé (GLM), ainsi que des équations d'estimation généralisées (GEE), ont été utilisés sur les valeurs de somme logarithmique du score de confort et du score de symptôme comme variable dépendante. La procédure GEE étend le GLM pour permettre l'analyse de mesures répétées. Ici, le niveau de charge et le temps de mesure ont été inclus comme facteurs d'influence. Cette approche permet une comparaison intra-individuelle aux différents temps d'examen (c'est-à-dire que chaque sujet est comparé à lui-même). Les moyennes des moindres carrés ont été calculées sur la base de ces modèles. La situation sans masque à chaque niveau de charge (pré, E1, E2, E3, post) ou à chaque instant de mesure (pré, 30, 60, 90, 120, 150, 210, 240, post) a servi de référence. Des facteurs d'influence tels que le sexe, l'âge (par tranche de 10 ans) et la taille (par tranche de 10 cm) ont également été pris en compte. D'autres facteurs influençant la somme du score de confort et de la fonction cognitive ont été testés en les incluant individuellement en tant que facteurs potentiels du modèle.

Étant donné que le modèle GLM n'était applicable qu'à la somme du score de confort et de symptôme, nous avons traité les données pour les questions individuelles en utilisant l'analyse de la variance (test de Friedman, test de comparaisons multiples de Dunn comme test post-hoc). Pour le score de confort, à chaque niveau de charge (pré, E1, E2, E3, post) ou à chaque moment de mesure (pré, 30, 60, 90, 120, 150, 210, 240, post), les données avec masque ont été comparées à la situation sans masque respective (référence).

Le test du chi carré de Pearson a été utilisé pour examiner les différences possibles entre les hommes et les femmes liées aux différentes échelles de sensibilité. La corrélation de rang de Spearman a été calculée pour prédire l'association monotone entre les paramètres pour les corrélations. Ceci est en outre visualisé en comparant les paramètres dans une carte thermique.

Une valeur de p < 0,05 était considérée comme statistiquement significative. Les analyses ont été effectuées à l'aide de SAS 9.4 (SAS Institute, Cary, NC, USA). Les figures ont été rédigées avec SAS 9.4 et GraphPad Prism version 9 (GraphPad Software, San Diego, CA, USA).

Le comité d'éthique de la faculté de médecine de l'Université de la Ruhr à Bochum a donné son approbation pour réaliser l'étude (numéro d'enregistrement : 20-7024) et tous les sujets ont donné leur consentement éclairé par écrit. La personne représentée sur la figure S1 a donné son consentement éclairé écrit pour la publication d'images d'identification dans une publication en ligne en libre accès. Toutes les méthodes ont été réalisées conformément aux directives et réglementations en vigueur. L'étude a été menée conformément à la dernière révision des normes éthiques fixées par la Déclaration d'Helsinki.

Quarante sujets (20 femmes, 20 hommes) entre 19 et 65 ans ont participé à l'étude. Environ les deux tiers des participants étaient des employés de notre institut (IPA) et travaillaient au bureau ou au laboratoire. Les autres sujets étaient externes avec des professions différentes, mais ils ont tous effectué des travaux légers de bureau/informatique dans notre institut lors des épreuves de travail de 4h. Les participants à l'étude étaient modérément à bien entraînés et la proportion de sujets bien entraînés était similaire pour les hommes et les femmes (tableau 1). En général, plus de femmes que d'hommes ont été catégorisées comme "sensibles" selon les différentes échelles de sensibilité.

Les données complètes pour le score de confort (région bouche-nez) et le score des symptômes (symptômes plus généraux) sont affichées dans les tableaux S1 et S2. À titre d'exemple, les sommes du score de confort et des symptômes lors de l'ergométrie, du CPET et de l'examen du lieu de travail sont représentées sous forme de boîtes à moustaches à la Fig. 1.

Somme des scores de confort et de symptômes lors de l'ergométrie (a), du CPET (b) et de l'examen du lieu de travail (c) chez 40 sujets ne portant pas de masque (bleu), de masque chirurgical (jaune), de masque communautaire (vert) et de masque FFP2 (rouge). Les valeurs P sont présentées dans le tableau 3. Au cours de l'ergométrie et du CPET, le confort et le score des symptômes ont été évalués avant (pré) et après (post), et le score de confort a également été évalué dans les 20 dernières secondes de chaque niveau de charge. Les niveaux de charge correspondent à des travaux légers (pré et post), modérés (E1), lourds (E2) et très lourds (E3).

En général, les valeurs de somme avec masque, en particulier avec FFP2, étaient plus élevées que sans masque à chaque niveau de charge (E1, E2, E3) ou temps de mesure. Le score augmentait avec l'augmentation de l'effort physique pendant l'ergométrie et le CPET, même sans masque. En CPET, il faut considérer qu'en raison du fait que les sujets portaient toujours un masque CPET en silicone bien ajusté, c'est-à-dire également dans la situation sans masque, des déficiences et des symptômes ont été signalés même sans masque (Fig. 1b).

Compte tenu des données présentées dans le tableau S1, la comparaison du score de confort avec masque à chaque niveau d'effort en ergométrie à la situation sans masque, a montré une sensation significativement plus élevée d'humidité, de chaleur et de respiration difficile, mais aussi un inconfort global avec masque (tableau 2a). Même dans le scénario en aveugle (CPET), les sujets se sentaient significativement plus altérés en matière de respiration et de confort et ont signalé plus d'humidité et de chaleur lorsqu'ils portaient un FFP2 (tableau 2b). Après l'examen en milieu de travail de 4 h, la déficience subjective avec masque était déjà significativement plus prononcée après 30 min que sans masque. Encore une fois, cela était particulièrement lié à l'humidité, à la chaleur, à la respiration difficile et à l'inconfort général, mais des scores significativement plus élevés ont été rapportés pour toutes les questions sauf "salé" lorsque le FFP2 a été porté pendant 60 minutes ou plus (tableau 2c).

Comme on peut le voir dans le tableau S2, des scores de symptômes plutôt faibles ont été signalés même après un effort physique ou une durée de port plus longue. Pour une meilleure visualisation, le delta (∆, après moins avant) pour chaque symptôme est illustré aux Fig. 2a et b. Après ergométrie, une sensation de chaleur accrue et une respiration plus rapide/plus profonde ont notamment été rapportées. Ces changements se sont également produits sans masque, mais étaient plus prononcés avec les trois types de masque. La plus grande différence par rapport à la valeur de référence a été rapportée avec le FFP2 (∆ : 1,33 sur 4,0) (Fig. 2a). Par rapport à l'ergométrie, les modifications des différents symptômes dues à l'examen du lieu de travail étaient plus faibles (∆ max : 0,28 sur 4,0) et, dans certains cas, des scores encore plus faibles ont été rapportés après la période de port de 4 h qu'avant (∆ négatif) (Fig. 2b). Cependant, les déficiences mentionnées ne se réfèrent pas seulement à la sensation de chaleur, mais aussi des symptômes spécifiques tels que des maux de tête et de la somnolence avaient été rapportés après le port des masques pendant 4 h par certains sujets.

Visualisation graphique des différences de score de symptômes avant et après l'ergométrie (a) et la mesure de 4 heures sur le lieu de travail (b). Pour chaque symptôme, la valeur moyenne des 40 sujets avant l'examen a été soustraite de la valeur moyenne après l'examen. Étant donné que le score des symptômes variait entre 1 et 5, le delta maximum attendu serait de 4,0.

L'utilisation de la somme du score de confort et de symptôme a permis l'analyse au moyen du modèle GLM (tableau 3). Avec tous les types de masque, les sujets ont déjà rapporté des valeurs de somme de score de confort significativement plus élevées dès le premier niveau de charge (E1) ou le premier temps de mesure (30 min.) que sans masque, sauf un (CM au niveau E1) en ergométrie et en examen du lieu de travail. La force des effets a vraisemblablement été réduite (∆ plus petit) dans le CPET par le masque CPET bien ajusté, mais ici aussi, les scores ont augmenté davantage avec le masque que sans et étaient significativement plus élevés avec le FFP2 aux niveaux E2 et E3 (tableau 3a). L'effet du port du masque sur la somme des scores de symptômes était plus faible. Bien que les trois types de masques aient entraîné une augmentation du score (∆ positif), dans la plupart des cas, cela n'était significatif que pour FFP2 (tableau 3b).

L'évaluation des facteurs d'influence (âge, sexe, atopie, tabagisme, statut d'entraînement (bien entraîné ou non) et « sensibilité » selon les sept échelles de sensibilité) sur la somme du score de confort a permis d'observer que la « sensibilité » selon l'échelle de sensibilité du DIS était significativement associée à des valeurs plus élevées de la somme du score de confort (déficience plus forte) pendant l'ergométrie (OR 1,14, IC 95 % 1,02–1,27, p = 0,018). Lors de l'examen du lieu de travail, les femmes ont montré des scores de confort significativement inférieurs à ceux des hommes (OR 0,84, IC à 95 % 0,72–0,99, p = 0,043) et également avec l'âge (tous les 10 ans), des scores de confort inférieurs ont été signalés (OR 0,95, IC à 95 % 0,92–0,98, p = 0,001). En revanche, les sujets atopiques avaient des scores significativement plus élevés que les non-atopiques (OR 1,16, 1,06–1,27, p = 0,002). Cependant, les atopiques souffrant de symptômes allergiques (n = 10) n'ont pas montré de scores de confort significativement plus élevés que les atopiques sans symptômes allergiques (n = 12) (p = 0,27 examen du lieu de travail ; p = 0,43 ergométrie).

La figure 3 illustre la corrélation de l'humidité et de la température mesurées lors de l'ergométrie entre la bouche et le nez avec ou sans masque (données voir 16) avec les informations correspondantes du questionnaire Comfort Score. L'humidité et la température étaient plus élevées sous les trois types de masque que sans masque. L'humidité et la température médianes les plus élevées ont été mesurées derrière le FFP2. En bon accord avec cela, des scores pour "humide" et "chaud" jusqu'au maximum de 10 ont été rapportés exclusivement avec FFP2.

Présentation graphique de la concordance entre les valeurs médianes mesurées d'humidité (a) et de température (b) sous masque et sans masque et les valeurs « Humide » et « Chaud » du questionnaire Comfort Score. Les données de 40 sujets à tous les niveaux d'ergométrie ont été prises en compte. NM sans masque, masque chirurgical SM, masque communautaire CM, pièce faciale filtrante FFP2 classe 2.

Certaines données du score de confort étaient positivement corrélées avec des paramètres physiologiques (par exemple, fréquence cardiaque (HF), lactate) pendant l'ergométrie (Fig. 4). Pour la situation avec masque, notamment FFP2, il existait une corrélation modérée à forte notamment entre les items « humide » et « chaud » du Comfort Score avec lactate et de l'échelle de Borg, respectivement.

Carte thermique de la corrélation entre les paramètres physiologiques (fréquence cardiaque (HF), pourcentage par rapport à la HF maximale, lactate) et l'effort physique perçu (échelle de Borg) avec des éléments sélectionnés et la somme du questionnaire Comfort Score. Les données de 40 sujets à tous les niveaux d'ergométrie ont été prises en compte. NM sans masque, masque chirurgical SM, masque communautaire CM, pièce faciale filtrante FFP2 classe 2.

Des tests de mathématiques et d'orthographe ont été effectués avant et après un examen de 4 heures sur le lieu de travail pour étudier l'influence du port du masque sur les performances cognitives. Les proportions de bonnes (fausses) réponses et d'omissions étaient comparables avec et sans masque, et même après les 4h de port du masque, le nombre d'erreurs (fausses réponses et omissions) n'a pas augmenté (Tableau 4). Au contraire, dans le test de mathématiques, le nombre d'erreurs était plus faible dans la deuxième mesure avec et sans masque. Le temps de réaction dans le test de mathématiques était systématiquement plus élevé que dans le test d'orthographe. Globalement, concernant les performances cognitives, aucune différence significative n'a pu être détectée entre la situation avec et sans masque. Les analyses statistiques n'ont pas donné de résultats significatifs, même pas lors des tests de facteurs d'influence sur les performances cognitives.

Selon notre étude croisée randomisée en double aveugle partiel, le port de SM, CM ou surtout FFP2 entraîne un inconfort subjectif, notamment une respiration difficile et une sensation inconfortable d'humidité et de chaleur sous le masque. La sensation d'inconfort augmente avec un effort physique plus important et dans une moindre mesure avec un temps de port plus long. De plus, dans le scénario CPET en aveugle, les sujets signalent une altération significativement plus forte avec FFP2 que sans masque. Les symptômes n'affectant pas directement la région bouche-nez sont rapportés assez rarement. Cependant, des maux de tête et de la somnolence sont survenus occasionnellement après 4 heures d'examen en milieu de travail. Aucun changement dans les performances cognitives n'est constaté à la suite du port d'un masque.

Bien que certains auteurs aient déjà rapporté des sensations subjectives de port de masque, la plupart des études ont uniquement porté sur l'effort perçu des sujets enquêtés à l'aide de l'échelle de Borg. Dans les études utilisant des instruments supplémentaires, les sujets ont été interrogés soit au repos28, soit à un effort modéré17 ou maximum13. En revanche, dans notre étude, tous les sujets ont subi à la fois une ergométrie d'exercice et un examen du poste de travail de 4 heures, et en plus de l'effort perçu des sujets, deux questionnaires spécifiques et éprouvés, les questionnaires Comfort et Symptom Score, ont été administrés.

Comme force particulière de notre étude, nous avons mené une évaluation subjective du port du masque lors d'un effort physique en double aveugle (CPET). Même si cela ne correspondait pas au port normal du masque en raison du masque CPET bien ajusté, cela a confirmé les principaux résultats de l'ergométrie. L'aveugle semble être particulièrement important dans le cas d'évaluations subjectives car il est bien connu que l'aveugle rend difficile de biaiser les résultats intentionnellement ou non et contribue ainsi à assurer la crédibilité des conclusions de l'étude29, 30. À notre connaissance, l'aveugle n'a été tenté que dans une étude précédente14, où l'effort perçu des sujets a été enregistré à l'aide de l'échelle de Borg lors d'un effort physique avec des masques (SM et FFP2). Pour l'aveuglement simple de la situation sans masque, un grand morceau de matériau a été découpé au centre d'un SM et porté sous le masque CPET en silicone. Les tests de masque réels (SM et FFP2) ne pouvaient pas être aveuglés de cette façon. Cependant, également dans l'étude de Mapelli et de ses collègues14, au pic d'exercice, tous les sujets ont révélé des valeurs d'effort perçu progressivement plus élevées, de l'absence de masque au SM en passant par le FFP2. De plus, les analyses basées sur le modèle GLM utilisées dans notre étude ont permis une comparaison intra-individuelle aux différents temps d'examen (c'est-à-dire que chaque sujet est comparé à lui-même) et une prise en compte des mesures répétées.

Un autre avantage de notre étude est la mesure de la température et de l'humidité sous le masque ainsi que l'enregistrement des paramètres physiologiques16 des mêmes 40 sujets en parallèle de leur sensation subjective lors du port du masque. Ainsi, nous avons pu rechercher des associations entre des données subjectives et physiques/physiologiques.

Le constat selon lequel en particulier la sensation d'humidité, de chaleur et de respiration difficile, mais aussi l'inconfort général est augmenté lors du port d'un masque, en particulier FFP2, est en bon accord avec les résultats d'une étude précédente où le questionnaire Comfort Score a été utilisé chez dix sujets portant différents types de masques pendant 100 min lors d'exercices intermittents sur un tapis roulant25. De plus, Fikenzer et al.13 ont utilisé ce questionnaire pour étudier le confort/l'inconfort du port du masque chez 12 sujets masculins lors d'un exercice maximal en CPET. En accord avec nos résultats, les masques entraînent un inconfort subjectif sévère pendant l'exercice et les FFP2/N95 sont perçus comme plus inconfortables que les SM. Fikenzer et ses collègues13 ont rapporté que la résistance respiratoire, la chaleur, l'oppression et l'inconfort général étaient les éléments ayant la plus forte influence sur la sensation subjective. Cependant, comme ils avaient testé les masques sous un masque CPET bien ajusté, cela peut expliquer la forte sensation de tiraillement que nous n'avons pas observée. Cela illustre l'avantage d'effectuer en parallèle la CPET (pour observer le schéma respiratoire et en tant que scénario en aveugle) et l'ergométrie (niveaux de charge identiques avec le port normal du masque).

L'humidité et la température étaient les plus élevées sous le FFP2 et ont montré une bonne concordance avec la perception subjective de l'humidité et de la chaleur sous le masque dans notre étude. D'autres auteurs ont également mesuré la température et l'humidité sous le masque ou posé des questions sur les plaintes associées, mais seules quelques études ont fait les deux.

Liu et ses collègues28 ont examiné 12 étudiants de sexe masculin portant différents masques pendant environ 100 minutes au repos. Les résultats des tests d'imagerie thermique étaient cohérents avec la sensation thermique et humide subjective et le port d'un respirateur KN95 a causé le plus grand inconfort28.

Scarano et al.31 ont enquêté sur 20 sujets portant un SM le premier jour et un respirateur N95 le deuxième jour, chacun pendant 1 h. En utilisant l'imagerie infrarouge, des changements de température significativement plus faibles ont été détectés avec N95 pendant l'acte respiratoire et après le retrait du masque, une température faciale périorale significativement plus élevée a été observée par rapport au SM (p < 0,05). Conformément à l'imagerie infrarouge, la sensation subjective d'humidité, de chaleur, de difficultés respiratoires et d'inconfort était significativement plus élevée pour N95 (p < 0,01). Les sujets portant le N95 l'ont touché 25 fois pour le déplacer, tandis que ceux portant le SM ont effectué ce geste 8 fois. Les auteurs concluent qu'il vaut mieux porter correctement un SM qu'un respirateur (N95, FFP2) entraînant un retrait temporaire du masque du visage en raison de l'inconfort31.

Des corrélations modérées à fortes ont été observées entre l'effort perçu des sujets en général (score de Borg) et les sentiments spécifiques demandés dans le questionnaire Comfort Score. Dans le cas de l'effort physique avec FFP2, les scores de confort étaient bien corrélés avec le score de Borg et les paramètres physiologiques de l'effort physique (HF, lactate). Cela pourrait être conforme à la conclusion d'une autre étude selon laquelle les personnes les moins entraînées (forte augmentation de l'IC) semblent ressentir des symptômes tels que la dyspnée ou une sensation de chaleur, en particulier avec FFP2, parfois même à de faibles niveaux d'effort32. Cependant, le statut de formation comme facteur d'influence sur la somme de l'échelle de confort n'a pas montré de résultat significatif dans notre étude. Cela peut être dû à une estimation inexacte du statut de formation (bien formé ou non) à l'aide du PWC130.

Les sujets classés comme étant plus intolérants à l'inconfort selon l'échelle de sensibilité DIS perçoivent plus d'inconfort lors de l'ergométrie, alors que les sujets masculins et atopiques perçoivent plus d'inconfort lors des mesures en milieu de travail.

Étant donné qu'il a été constaté que l'intolérance à l'inconfort influence la déclaration d'effets aigus sur la santé en réponse à un facteur de stress biologique chez des sujets sains33, il semble plausible que les personnes ayant un score DIS élevé rapportent également des scores de confort plus élevés. Les scores de confort plus élevés chez les atopiques peuvent également s'expliquer par la discussion sur la question de savoir si les atopiques réagissent plus fortement à divers stimuli. Cependant, l'étude de l'influence de l'atopie sur les effets irritants de l'acrylate d'éthyle sur 22 sujets a montré que les sujets atopiques ne rapportaient pas d'intensité d'irritation oculaire ou nasale plus élevée que les non-atopiques34. Alors que dans une étude portant sur 104 sujets portant un respirateur N95 lors de tâches de travail simulées standardisées, le sexe féminin était associé à des effets plus forts sur plusieurs échelles autodéclarées35, c'était exactement le contraire dans notre étude, où les sujets masculins ressentaient plus d'inconfort lors de l'examen du lieu de travail. Dans plusieurs études, les femmes ont signalé des symptômes plus fréquemment que les hommes36. Cependant, cela était souvent associé à un stress psychosocial au travail et à de moins bonnes conditions de travail pour les femmes, et ces facteurs n'ont probablement pas joué de rôle dans notre population d'étude.

Les symptômes n'affectant pas directement la région bouche-nez et le confort respiratoire ont été mentionnés assez rarement, mais des maux de tête et de la somnolence ont été signalés par certains participants à l'étude à la fin de l'examen de 4 heures sur le lieu de travail. Les maux de tête étaient un symptôme important signalé par 81 % des 158 travailleurs de la santé des zones hospitalières à haut risque alors qu'ils portaient des respirateurs N95 pendant une moyenne de 6 h par jour pendant la pandémie de SRAS-CoV-237. Dans une étude menée pendant l'épidémie de syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS), 37 % des 212 travailleurs de la santé ont signalé des maux de tête associés au masque facial N9538. Les deux études ont montré que les maux de tête étaient plus susceptibles de survenir chez les sujets qui portaient un masque pendant plus de 4 h et avaient des maux de tête préexistants. Les maux de tête préexistants n'ont pas été signalés par les participants à notre étude. Cela pourrait expliquer pourquoi les sujets portant des masques pendant 4 h dans notre étude ne souffraient que rarement et assez faiblement de maux de tête. De plus, notre examen du lieu de travail représentait un travail léger/modéré et les participants étaient conscients qu'il s'agissait d'une situation d'étude à court terme, difficilement comparable au stress physique et mental quotidien des travailleurs de la santé dans les zones hospitalières à haut risque. On peut supposer que les conditions de stress et de tension de longue durée et mentales favorisent davantage le développement de maux de tête.

Une altération potentielle supplémentaire du port de masques concerne les performances cognitives, c'est pourquoi un test de mathématiques et d'orthographe a été effectué pour simuler le travail de bureau. Aucun impact négatif du port du masque sur les performances cognitives n'a été détectable selon d'autres études10, 39. De plus, dans une étude portant sur 133 enfants âgés de 11 à 14 ans, le port de masques faciaux (SM ou FFP2) pendant 90 min n'a pas eu d'influence significative sur la concentration et la cognition40.

Notre constatation que le nombre d'erreurs dans le test de mathématiques était plus faible dans la deuxième mesure avec et sans masque peut probablement être attribuée à un effet d'entraînement. Le temps de réaction toujours plus long du test de mathématiques par rapport au test d'orthographe est probablement dû à une plus grande complexité des tâches. En accord avec Haber et al.35 qui n'ont pas pu démontrer de différences sexospécifiques dans la capacité de concentration de 104 volontaires avec et sans N95, aucun facteur influençant les performances cognitives en lien avec le port du masque n'a pu être identifié dans notre étude.

Bien que différents types de masques et intensités d'exercice (niveaux de charge) aient été testés dans cette étude, l'influence de la température ambiante n'a pas été prise en compte. On sait maintenant que la perception subjective de la chaleur et de l'humidité sous le masque dépend de la température ambiante41 et que ces effets sont amplifiés lors d'exercices fractionnés à haute intensité dans des environnements chauds42.

Bien que certains sujets souffrant d'asthme léger aient été inclus dans notre collectif, une analyse de sous-groupe, par exemple d'asthmatiques, n'a pas été possible. Les effets physiologiques et subjectifs du port de masques sur des sujets souffrant de maladies respiratoires comme l'asthme ou la bronchopneumopathie chronique obstructive (BPCO) devraient être davantage élucidés dans des études à venir. Une étude antérieure a rapporté des interactions significatives de telle manière que l'état de la maladie modifiait l'effet du type de respirateur35. Selon cela, les asthmatiques peuvent être plus enclins à détecter les charges inspiratoires et à réagir de type panique que les sujets sains ou les patients atteints de BPCO, qui ont une résistance chroniquement accrue au flux d'air.

Le port du masque n'a pas d'effet sur les performances cognitives lors d'un travail léger à modéré, mais entraîne une gêne subjective, notamment une respiration difficile et une sensation d'humidité et de chaleur sous le masque. La sensation d'inconfort augmentait avec le temps de port du masque et l'augmentation de l'effort physique. Les effets étaient bien corrélés avec les paramètres physiologiques et avec la température et l'humidité sous le masque. Validé par des tests en double aveugle, il a été montré que la déficience subjective était similaire avec SM et CM et plus prononcée avec FFP2. Les sujets ayant un indice plus élevé d'intolérance et d'évitement de l'inconfort étaient généralement plus susceptibles de signaler une augmentation de l'inconfort lorsqu'ils portaient un masque pendant un effort physique. Ainsi, la prise en compte des facteurs individuels et des conseils d'experts sont importants lors de la détermination des mesures de protection telles que le type de masque à utiliser et la durée du port du masque dans le cadre de l'évaluation des risques.

Les ensembles de données générés pendant et/ou analysés pendant l'étude en cours sont disponibles auprès de l'auteur correspondant sur demande raisonnable.

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Les auteurs remercient Susann Widmer, Vanessa Thiele, Karla Bosse, Raphael Kollenberg et Philipp Zaghow pour leur excellente assistance technique. Des remerciements particuliers vont à tous les participants impliqués dans les expériences. En outre, nous reconnaissons le soutien des fonds de publication en libre accès de la Ruhr-Universität Bochum.

Financement Open Access activé et organisé par Projekt DEAL. Cette étude a été financée par l'assurance sociale allemande contre les accidents (Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung, DGUV).

Institut de prévention et de médecine du travail de l'assurance sociale allemande contre les accidents, Institut de l'Université de la Ruhr à Bochum (IPA), Bürkle-de-la-Camp-Platz 1, 44789, Bochum, Allemagne

Vera van Kampen, Eike-Maximillian Marek, Kirsten Sucker, Birger Jettkant, Benjamin Kendzia, Bianca Strauss, Melanie Ulbrich, Anja Deckert, Hans Berresheim, Christian Eisenhawer, Frank Hoffmeyer, Simon Weidhaas, Thomas Behrens, Thomas Brüning & Jürgen Bünger

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Conception de l'étude : EMM, VvK, JB Organisation de l'étude : VvK, EMM, MU, BJ, AD, JB, CE, T.Br. Contribution aux méthodes : EMM, BJ, KS Acquisition des données : EMM, MU, VvK, BJ, KS Examens médicaux : SW, FH Lecture et vérification des données : BJ, HB, EMM, VvK, KS Analyse statistique : BK, BS, KS, VvK Interprétation des données : VvK, BK, BS, KS, EMM, JB Préparation du manuscrit : VvK Édition du manuscrit : JB, BK, BS, KS, T.Be ., SW, BJ, FH, EM Tous les auteurs ont approuvé le manuscrit final.

Correspondance à Vera van Kampen.

Tous les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent. Tous les auteurs sont des employés de l'Institut de prévention et de médecine du travail de l'assurance sociale allemande contre les accidents, Institut de la Ruhr-Université de Bochum (IPA). Les auteurs sont indépendants de l'assurance sociale allemande contre les accidents en ce qui concerne la conception de l'étude, l'accès aux données collectées, la responsabilité de l'analyse et de l'interprétation des données et le droit de publication.

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Réimpressions et autorisations

van Kampen, V., Marek, EM., Sucker, K. et al. Influence des masques faciaux sur la déficience subjective à différentes charges de travail physiques. Sci Rep 13, 8133 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-34319-0

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Reçu : 13 janvier 2023

Accepté : 27 avril 2023

Publié: 19 mai 2023

DOI : https://doi.org/10.1038/s41598-023-34319-0

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