Zusammenfassung

Einleitung: Externe Hochvolumenausblasgeräte können eine Möglichkeit bieten, die erzeugten aerosolpartikel zu reduzieren. Ziel dieser Studie war es, die Partikelanzahl während zahnärztlicher Aerosolverfahren zu messen und die Ergebnisse mit denen zu vergleichen, bei denen ein Hochvolumenausblasgerät verwendet wird;

Methoden: Eine vergleichende klinische Studie zur Messung der Menge an PM1, PM2.5 und PM10 Aerosolpartikeln mit und ohne Verwendung eines externen Hochvolumenausblasgeräts wurde durchgeführt. Insgesamt wurden 10 restaurative Verfahren mit einem industriellen Trotec PC220 Partikelzähler überwacht. Der Luftsammler wurde in der durchschnittlichen Arbeitsdistanz der an der Studie beteiligten Kliniker - 420 mm - platziert;

Ergebnisse: In der vorliegenden Studie wurden aerosolpartikel während zahnärztlicher Verfahren ohne ein externes Hochvolumenausblasgerät im Vergleich zu mit dem Gerät statistisch signifikant erhöhte Werte aufgezeichnet. Die Nullhypothese wurde verworfen, da signifikante Unterschiede zwischen den Ergebnissen der Partikelanzahl mit und ohne ein Hochvolumenausblasgerät festgestellt wurden;

Fazit: Wenn die Ergebnisse der vorliegenden Studie in einer in vivo Umgebung wiederholt werden, könnte ein externes Hochvolumensaugergerät potenziell das Risiko der Übertragung von viralen Partikeln senken.

Einleitung

Aerosole und das Sars-Cov-2-Virus

Im Lichte der Sars-Cov-2-Pandemie hat die US-amerikanische Occupational Safety and Health Administration Aerosole, die in der Zahnmedizin erzeugt werden, als einen der sehr hohen Risikoberufe für die Übertragung der Krankheit eingestuft. Bevor wir die vorliegende Studie untersuchen, müssen wir erörtern, wie Aerosole erzeugt werden und welche Partikelgrößen in einem potenziellen Aerosol vorhanden sind, das während eines zahnärztlichen Eingriffs erzeugt wird, um die Bedeutung der Reduzierung der erzeugten Aerosole zu verstehen. Ein Aerosol ist ein Dispersionssystem, das aus festen und flüssigen Partikeln verschiedener Größen besteht, die in einem Gasmedium suspendiert sind. Bei dieser Definition und den drei wichtigen Elementen von Aerosolen müssen wir berücksichtigen, dass es normal ist, dass ein Aerosol nur dann in der Luft schwebt, wenn es kleiner als 10 Mikrometer ist. Dies liegt daran, dass mit abnehmender Größe dieser Tröpfchen auch ihre relative Masse abnimmt. Infolgedessen verringert sich der Einfluss der Schwerkraft auf diese Partikel, und sie können viel länger in der Luft schwebend bleiben.

Die Größe der Partikel, die potenziell in den produzierten Aerosolen suspendiert werden können, reicht von 0,001 bis 100 Mikrometer. Diese Partikel können entsprechend ihrer Größe definiert werden: grobe Partikel sind 2,5-10 Mikrometer (PM10-Klassifikation), feine Partikel sind unter 2,5 Mikrometer (PM2,5) und ultrafeine Partikel sind unter 0,1 Mikrometer (PM1). Für die menschliche Übertragung von Krankheiten ist die erforderliche infektiöse Dosis gering. Virale und bakterielle Erreger haben eine Affinität zu spezifischen Komponenten von Zellen und Geweben sowie zu pathogenen Faktoren. Der oral-nasale Atemweg kann Luftpartikel über 10 Mikrometer Größe leiten. Dies birgt ein Risiko, da Partikel unter 10 Mikrometer Größe somit in das Atmungssystem gelangen können und kleinere Partikel unter 2,5 Mikrometer in den Alveolarsack eindringen können. Ultrafeine Partikel, wie das Sars-Cov-2-Virusmolekül, das unter 1 Mikrometer liegt, können potenziell durch diesen Mechanismus direkt in den Blutkreislauf gelangen oder auf einem größeren Partikel mitgetragen werden. Der Mechanismus des Einatmens bei lebenden Wesen kann auch Aerosole in Form von Bio-Aerosolen erzeugen. Diese Tröpfchen können in großen Mengen produziert werden, zum Beispiel bis zu dreitausend bei nur einem einzigen Husten. Hohe Projektile können auch in größeren Mengen (über vierzigtausend) beim Niesen erzeugt werden.

Wie verbreiten sich luftübertragene Infektionen

Bereits bevor spezifische Krankheitserreger wie Bakterien und Viren entdeckt wurden, wurde das Potenzial einer Infektion über die Luft erkannt, zum Beispiel die Beulenpest, die auch als „schwarze Pest“ bekannt ist und als über die Luft verbreitet dokumentiert wurde.

Dies wird in jüngerer Zeit als besorgniserregend im Luftverkehr angesehen. In einem Bericht wurde das Mycobacterium-Bazillus, der Tuberkulose verursacht, durch Passagiere in einem Flugzeug verbreitet. Passagiere, die näher an der Infektionsquelle saßen, hatten ein höheres Risiko, sich mit der Krankheit anzustecken.

Die genauen Mechanismen, durch die das sars-cov-2-Virus verbreitet wird, sind noch Gegenstand von Untersuchungen, aber das aktuelle Verständnis deutet auf eine Übertragung durch Aerosoltröpfchen hin. Viele Regierungen und Gesundheitsbehörden weltweit haben daher empfohlen, dass Zahnärzte nur Notfall- und essentielle Eingriffe durchführen und elektive zahnärztliche Verfahren ganz vermeiden.

Zahnarosole

Die mechanische Aktion von Werkzeugen, die in der Zahnarztpraxis verwendet werden, kann schwebende Partikel in Form von Aerosolen erzeugen, wie zum Beispiel bei der Verwendung von schnellen und langsamen zahnärztlichen Handstücken, Ultraschallscalern und Luft-Wasser-Spritzen. Diese Werkzeuge nutzen hochleistungsfähige Luft oder schnell drehende mechanische Mikromotoren, um zu arbeiten, was diese Aerosole durch die kinetische Energie erzeugt, die im Prozess der zahnärztlichen Instrumentierung wirkt.

Da der Mund Speichel, Blut und andere Substanzen enthält, sind Mikroorganismen und virale Partikel ständig vorhanden. Studien haben gezeigt, dass die bakterielle Belastung rund um den Mund des Patienten während eines zahnärztlichen Behandlungsverfahrens höher ist im Vergleich zu Zeiten, in denen sie nicht in einem zahnärztlichen Verfahren behandelt werden. Die Wasserleitungen der Zahneinheit sind eine weitere potenzielle Quelle, die zur Verbreitung der Mikroorganismen beiträgt, die bei der Aerosolbildung mitgeführt werden. Diese Wasserleitungen, die die Handstücke und Spritzen versorgen, können durch den Gebrauch kontaminiert werden, sei es durch Wasser, das zurückfließt, oder durch das einströmende Wasser, das in der Zahnarztstuhl-Einheit verwendet wird. Der Wassernebel ist in der Regel der sichtbarste Teil des Aerosols für das bloße Auge und wird vom Patienten und dem zahnärztlichen Personal wahrgenommen.

Eine aktuelle Studie hat untersucht, wie ultrasonisches Scaling Partikel-Aerosol über bis zu sechs Fuß übertragen kann, und ohne Luftstrom kann dieses Partikel bis zu 35 Minuten bis mehrere Stunden in der Schwebe bleiben. Wenn die schwebenden Partikel über 10 Mikrometer groß sind, kann die Schwerkraft dazu führen, dass diese Partikel auf den umliegenden Oberflächen wie dem Patienten und dem unmittelbaren klinischen Bereich bis zu zwei Meter absinken. Während dieser zahnärztlichen Verfahren ist bekannt, dass verschiedene zahnärztliche Geräte wie zahnärztliche Handstücke, Luft-Wasser-Spritzen, ultrasonische Skalierer und Luftpoliereinheiten im Vergleich zu prä- und postoperativen Bedingungen durch diese erzeugten Bio-Aerosole Koloniebildende Einheiten produzieren.

Kann Spritzwasser von zahnärztlichen Verfahren Krankheiten verbreiten?

Miller et al haben festgestellt, dass Bio-Aerosole Millionen von Bakterien pro Kubikfuß Luft enthalten können. King et al haben erklärt, dass Aerosole, die aus sechs Zoll Entfernung von einem Patienten entnommen wurden, die kolonie bildenden Einheiten durch Aerosolreduktionssysteme erheblich reduziert wurden.

Während eines herkömmlichen zahnärztlichen Verfahrens muss der Patient mit offenem Mund sitzen, wodurch die natürlich vorkommenden Flüssigkeiten wie Speichel und Blut freigelegt werden. Bei einem zahnärztlichen Verfahren, das Ultraschallscaler, die Luft/Wasser-Spritze oder Hochgeschwindigkeitsluftturbinen oder Mikromotorgeräte verwendet, kann die mechanische Aktion diese Körperflüssigkeiten durch Spritzer aus dem Behandlungsbereich in die Umgebung verbreiten. Es sind diese Spritzer, die die Form eines Sprays aus unterschiedlich großen Tröpfchen annehmen können. Die Bestandteile dieser Tröpfchen und ihre relative Größe wurden mit den zahnmedizinischen Begriffen „Spritzer“ und „Aerosole“ bezeichnet. Größere Partikel, die nicht in der Schwebe sind, können sichtbar sein, wenn sie außerhalb des Behandlungsfeldes verbreitet werden, aber Partikel und Tröpfchen unter 50 Mikrometer sind mit bloßem Auge nicht sichtbar. Diese kleineren Partikel haben eine geringe Masse (unter 10 Mikrometer) und können Minuten oder sogar Stunden in der Luft bleiben, bis sie von Menschen eingeatmet werden. Einmal eingeatmet, können sie zu den feinen Lungenalveolen gelangen und potenziell Atemwegsinfektionen verursachen.

Diese Aerosole und Nukleus können auch in die Belüftungssysteme der Zahnarztpraxis gelangen und sich auf andere Behandlungsorte ausbreiten.

Somit wird die potenzielle Ausbreitung des sars-cov-2 Virus in einer Zahnarztpraxis über drei Wege charakterisiert: direkter Kontakt mit infizierten Mundflüssigkeiten, direkter Kontakt mit kontaminierten Oberflächen und Inhalation von infektiösen Partikelaerosolen.

Das Ziel dieser Studie war es, die Partikelanzahl während zahnärztlicher Aerosolverfahren zu messen und die Ergebnisse mit denen zu vergleichen, die bei Verwendung eines Hochvolumenabsauggeräts erzielt wurden.

Die Nullhypothese war, dass keine Unterschiede in der Menge der Aerosolpartikelanzahl mit oder ohne Hochvolumenabsauggerät festgestellt werden würden.

Materialien und Methoden

Luftprobenahmegerät

Insgesamt wurden 5 verschiedene restaurative Verfahren mit einem industriellen Trotec PC220 Partikelzähler überwacht. Dieses Gerät wird mit einem Kalibrierungszertifikat geliefert, bei dem der Sampler mit einem PC200/220 Filter für die Nullkalibrierung vom Hersteller kalibriert wird. Das Luftprobenahmegerät muss daher vor der Verwendung durch den Benutzer nicht kalibriert werden. Dieses Luftprobenahmegerät entspricht der ISO 215014 - die sich speziell auf die Lichtstreuungs-Partikelzähler bezieht - und ist genau innerhalb von +/- 95% mit einem Verlust von 5% bei der Partikelübereinstimmung. Der Sampler wurde verwendet, um die PM1 (Partikelgröße 1 Mikrometer (μm) oder weniger), PM2.5 (Partikelgröße 1-2.5 Mikrometer (μm)) und PM10 Partikel (Partikelgröße 2.5-10 Mikrometer (μm)) zu messen, die in jedem Verfahren erzeugt wurden. Die 5 verschiedenen Verfahren wurden sowohl ohne ein HVE-Gerät durchgeführt als auch separat mit dem HVE-Gerät wiederholt, um den Effekt des HVE auf die aufgezeichneten Partikelzahlen zu vergleichen. Der Luftprobenahmer verwendet die Mehrwinkel-Lichtstreuungserkennung. Gestreutes Licht wird in einem bestimmten Winkel gesammelt, und je nach Streuungsintensität können äquivalente Partikeldurchmesser und die Anzahl der schwebenden Partikel mit unterschiedlichen Größen pro Volumeneinheit ermittelt werden.

Arbeitsabstand

Für jedes Verfahren wurde der Luftsammler in dem durchschnittlich aufgezeichneten Arbeitsabstand der an der Studie beteiligten Kliniker - 420 mm - platziert. Das heißt, der Arbeitsabstand jedes Zahnarztes wurde gemessen und dann wurde dieser Durchschnitt verwendet, um den Luftsammler in einem Gerät in derselben Entfernung vom Modell und damit von der Quelle des Aerosols zu platzieren. Konkret und räumlich wurde der Sammler in einem Abstand von 420 mm direkt rechts von der Phantomkopf-Einheit auf einer benachbarten Zahneinheit platziert. Für die Zwecke der vorliegenden Studie wurden keine Messungen in Abständen näher oder weiter von der Quelle des Aerosols vorgenommen. Der Luftsammler wurde um die Dichtungen und Gelenke geklebt, um eine Kontamination des Geräts zu verhindern und eine abwischbare Oberfläche zwischen den Messungen bereitzustellen.

Hochvolumenabsaugung

Das in dieser Studie verwendete Gerät war eine Vacstation von Eighteeth. Die VacStation verwendet ein mehrstufiges Filtersystem (HEPA, Hochfaser-Baumwollfilter, Aktivkohle, KMnO4, Ceramsite-Filter, 2. HEPA 13) und UV-C-Licht. Die Vacstation wurde mit der runden Saugöffnung in einem Abstand von 300 mm vor dem Phantomkopf platziert. Diese Position würde - in einer in vivo Umgebung - über der Brust des Patienten und vor ihrem Mund positioniert sein. Die Vacstation wurde auf die maximale Saugleistung eingestellt. Die Vacstation kann die Saugleistung variieren, aber für die Zwecke der vorliegenden Studie wurde die Einstellung auf maximal belassen, um einen wiederholbaren Effekt zu erzielen.

Studienumgebung

Die Freiwilligen für die Studie waren vier Zahnärzte, die in einer einzigen Zahnarztpraxis mit derselben Behandlungseinheit arbeiteten. Um externe Faktoren zu vermeiden, wurde der Raumdruck auf demselben Niveau gehalten, mit geschlossenen Fenstern, ohne Klimaanlage und ohne laufenden Luftreiniger.

Die Probenahme wurde an einem Phantomkopfmodell auf einem Zahnarztstuhl in der Position eines Patienten durchgeführt. Die Belüftung des Raumes wurde abgeschaltet und die Fenster geschlossen. Alle Einheiten hatten die normale Funktionsfähigkeit der Ausrüstung (z. B. Wasserkühlung, standardmäßiger Speichelabsauger), wie sie im normalen Betrieb am Stuhl verwendet wird.

Am Tag der Studie wurden die freiwilligen Zahnärzte angewiesen, normale restaurative Behandlungen am Modell durchzuführen, wie unten beschrieben.

Der Probenahmezeitraum für den Bestandteil der Studie ohne Verwendung eines Hochvolumenabsaugers wurde ab dem Beginn dieses spezifischen Verfahrens aufgezeichnet. Die Verfahrensdauer betrug kontinuierliche Nutzung von 1 Minute. Die Probenahme wurde dann für eine Minute fortgesetzt oder bis die Luftpartikelwerte wieder auf normale Werte zurückkehrten.

Getestete Verfahren

Intensive (Vollgas) Drei-in-eins Luft/Wasser-Spritze (gemischte Luft und Wasser); Die Drei-in-eins Luft/Wasser-Spritze wurde auf den unteren anterioren Bereich gerichtet, während die normale Absaugung das produzierte Wasser sammelte.
Hochgeschwindigkeitsmikromotor-Handstück mit Wasser; Das Hochgeschwindigkeitsmikromotor-Handstück wurde verwendet, um einen unteren anterioren Zahn im Zahnmodell als mesiale Kavitäten zu bohren. Beim zweiten Verfahren mit dem HVE-Gerät wurde derselbe Zahn an der distalen Fläche gebohrt.
Luftturbinen-Hochgeschwindigkeits-Handstück mit Wasser; Das Luftturbinen-Hochgeschwindigkeits-Handstück wurde verwendet, um einen unteren anterioren Zahn im Zahnmodell als mesiale Kavitäten zu bohren. Beim zweiten Verfahren mit dem HVE-Gerät wurde derselbe Zahn an der distalen Fläche gebohrt.
Langsame Handstück mit Wasser; Das langsame Handstück wurde verwendet, um einen unteren anterioren Zahn im Zahnmodell als mesiale Kavitäten zu bohren. Beim zweiten Verfahren mit dem HVE-Gerät wurde derselbe Zahn an der distalen Fläche gebohrt.
Ultraschall-Scaling mit Wasser; Der Ultraschall-Scaler wurde verwendet, um um die Zahnfleischränder der unteren anterioren Zähne im Modell zu skalieren.

Validierung und Hintergrundniveau

Das Luftsammlergerät wurde verwendet, um denselben Raum eine Stunde vor und nach dem Ende der Verfahren zu messen, um zu analysieren, dass es keine natürliche Schwankung der Luftpartikel gab. Bereich:

PM1 3-6 µg/m3,
PM2.5 6-8 µg/m3,
PM10 7-10 µg/m3 große Partikel.

Ethikgenehmigung

Die Probenahme wurde unter Verwendung täglicher Routinen durchgeführt und entsprach den aktuellen SARS-CoV-2-Schutzmaßnahmen, beinhaltete jedoch keine Intervention an menschlichen Probanden. Es wurden keine persönlichen Daten der Teilnehmer erfasst, und daher war keine ethische Genehmigung erforderlich.

Statistische Analyse

Die von dem Partikelzähler erfassten Daten wurden in einer Excel-Tabelle für Mac 2016 tabelliert und in SPSS 26 von IBM analysiert. Vergleiche wurden unter Verwendung einer einseitigen Varianzanalyse (ANOVA) für unabhängige Gruppen angestellt, mit einem Tukey-Signifikanzniveau von 0,05, wobei mehrere Vergleiche mit SPSS 26 von IBM (ein Vergleich der Mittelwerte für jedes Verfahren mit und ohne das externe Hochvolumen-Extraktionsgerät) verwendet wurden, um die Signifikanz jedes der Mittelwerte zu bestimmen. Das Signifikanzniveau wurde für alle Analysen auf P < 0,05 festgelegt.

Ergebnisse

Die Ergebnisse werden für den Messzeitraum jeder Partikelzählung, PM1, PM2.5 und PM10 angezeigt. In den Abbildungen 1 und 2 werden die Daten als Graph der gemessenen Partikelzahl für jede Partikelgröße während des Verfahrens für eine Minute und für eine Minute nach dem Verfahren dargestellt.

**Abbildung 1**. Aerosol-Generierung ohne Verwendung von Hochvolumensaugung

**Abbildung 2.** Aerosolgenerierung mit Hochvolumensauger verwendet

In der vorliegenden Studie gibt es einen klaren Unterschied zwischen den Ergebnissen, wie sie in den beiden Grafiken dargestellt sind, die die über die Zeit aufgezeichneten Daten anzeigen.

Die Tabellen 1, 2 und 3 zeigen die maximale Partikelanzahl, die während jedes Verfahrens aufgezeichnet wurde;

**Tabelle 1.** Maximale Partikelzahlen für die PM1-Partikelgröße, die während jedes Verfahrens gemessen wurden (µg/m3)

**Tabelle 2**. Maximale Partikelzahlen für die PM2.5-Partikelgröße, die während jedes Verfahrens gemessen wurden (µg/m3)

**Tabelle 3.** Maximale Partikelzahlen für PM10-Partikelgröße während jedes Verfahrens gemessen (µg/m3)

**Tabelle 4**. Statistische Ergebnisse eines Tukey-Vergleichs der Mittelwerte für jedes Verfahren

Wir können aus der statistischen Analyse in SPSS 26 erkennen, dass es mit einem Tukey-Vergleich der Mittelwerte (Tabelle 4) einen statistisch signifikanten Unterschied in den Datenproben für jedes zahnärztliche Verfahren gibt, wenn ein externes Hochvolumen-Extraktionsgerät verwendet wird. Die einzige Ausnahme bildet die PM1-Partikelanzahl in einem 3-in-1-Verfahren.

Wir können diesen Unterschied weiter untersuchen mit einem Mittelwertdiagramm für jede Partikelgröße - wie in den Abbildungen 3, 4 und 5 gezeigt;

**Abbildung 3**. Mittelwertdiagramm der PM1-Partikelanzahl für jedes zahnärztliche Verfahren

**Abbildung 4.** Mittelwert-Diagramm der PM2.5-Partikelanzahl für jeden zahnärztlichen Eingriff

**Abbildung 5**. Mittelwert-Diagramm der PM10-Partikelanzahl für jeden zahnärztlichen Eingriff

Diskussion

Die Nullhypothese wurde verworfen, da signifikante Unterschiede zwischen den Ergebnissen der Anzahl der Aerosolpartikel mit und ohne ein Hochvolumen-Extraktionsgerät festgestellt wurden. Ziel der vorliegenden Studie war es, die Partikelanzahl während zahnärztlicher Aerosolverfahren zu messen und die Ergebnisse mit denen zu vergleichen, wenn ein Hochvolumen-Extraktionsgerät verwendet wird. Der Grund, warum dies in der aktuellen zahnärztlichen Praxis von besonderer Bedeutung ist, liegt im Risiko der Übertragung des SARS-CoV-2-Virus durch aerosolpartikuläre Stoffe.

SARS-CoV-2 Virusdurchmesser und Relevanz für die Partikelgröße.

Zhu et al. haben diskutiert: "Elektronenmikrographien von negativ gefärbten 2019-nCoV-Partikeln waren im Allgemeinen sphärisch mit einigen Pleomorphismen. Der Durchmesser variierte von etwa 60 bis 140 nm." Unter Verwendung dieses Durchmessers und der Annahme, dass das Virus eine Kugel ist[36], können wir daher annehmen, dass das Virus ungefähr ein Tausendstel der Aerosolpartikel in dieser Studie beträgt. Jegliche PM1-, PM2.5- oder PM10-großen Aerosolpartikel, die produziert werden, könnten das Virus tragen und somit potenziell die Krankheit übertragen, wenn sie eingeatmet werden.

Aerosolgrößen

PM1 große Partikel erzeugt;

In der vorliegenden Studie scheint das erzeugte PM1 große Partikel bei allen Verfahren innerhalb des Bereichs zu bleiben, der in den Kontrollmessungen ohne Durchführung eines Verfahrens erfasst wurde. Allerdings gab es außerhalb des 3in1-Verfahrens eine statistisch signifikante Reduktion der Partikelanzahl, als ein externes Hochvolumextraktionsgerät verwendet wurde.

PM2.5 große Partikel erzeugt;

Es gab einen deutlichen Anstieg der erzeugten PM2.5 Partikel während der zahnärztlichen Verfahren. Dieser statistisch signifikante Anstieg war ungefähr doppelt so hoch wie die normalen Hintergrundmessungen. Mit der Verwendung eines externen Hochvolumextraktions-HVE-Geräts wurden die während der fünf zahnärztlichen Verfahren entnommenen Proben statistisch signifikant reduziert. Es gab einen leichten Anstieg der gemessenen Werte gegen Ende des Luftturbinenverfahrens, aber dies war statistisch nicht signifikant (11 µg/m3 mit HVE gegenüber 24 µg/m3 ohne HVE).

PM10-Partikel erzeugt;

Die erzeugten PM10-Partikel in jedem der Verfahren folgten einem ähnlichen, jedoch verstärkten Muster wie die erzeugten PM2.5-Partikel. Die maximalen Partikelwerte lagen ungefähr dreimal über den Hintergrundwerten von PM10. Mit der Verwendung eines externen Hochvolumen-Extraktionsgeräts (HVE) wurden die während der fünf zahnärztlichen Eingriffe entnommenen Proben statistisch signifikant reduziert.

Interpretation

Wir können daher diese Ergebnisse so interpretieren, dass während der 3in1-zahnärztlichen Verfahren keine oder nur sehr wenig PM1-Partikel erzeugt werden, da der Unterschied statistisch insignifikant war.

Es gibt einen statistisch signifikanten Anstieg von zwei- bis dreimal über den Hintergrundwerten von µg/m3 für PM2.5 und PM10-Partikel im Vergleich zu den Ergebnissen, die während zahnärztlicher Verfahren ohne Verwendung eines externen HVE aufgezeichnet wurden.

Biologische Relevanz

Eine Einschränkung bei der Interpretation dieser Ergebnisse ist die biologische Relevanz in Bezug auf das SARS-CoV-2-Virus. Dieses Virus ist neu und die relative Infektiosität sowie die Übertragungsmechanismen werden derzeit untersucht.

Im SARS-Ausbruch im Jahr 2003 untersuchten Kan et al. die Beziehung zwischen Partikelkonzentrationen und Sterblichkeit. Die Studie zeigte, dass PM mit einem aerodynamischen Durchmesser von 10 m (PM10) positiv mit der SARS-Sterblichkeit assoziiert waren.

Es wurde auch berichtet, dass Aerosole, die mit hochvirulenten Krankheitserregern wie SARS assoziiert sind, mehr als zwei Meter reisen können. Obwohl nicht zahnärztlichen Ursprungs, führten Feng et al. eine ökologische Analyse durch, die eine positive Beziehung zwischen der PM2.5-Partikelanzahl und der Virusübertragung in Peking fand.

Kleine Aerosole haben ein höheres Potenzial, tief in die Lunge eingeatmet zu werden, was potenziell eine Infektion im alveolären Gewebe der unteren Atemwege verursachen kann. Jüngste Forschungsarbeiten konzentrierten sich darauf, ein besseres Verständnis der Übertragung durch Aerosole und Tröpfchen zu vermitteln, was Hinweise darauf geliefert hat, dass Aerosole eine wichtige Rolle bei der Übertragung des SARS-CoV-2-Virus spielen könnten. Duguid et al. untersuchten die Anzahl der erzeugten Tröpfchen und Aerosole in den Größen 1–100 μm und fanden heraus, dass Husten und Niesen von wenigen bis zu mehreren hundert Tröpfchen und Aerosolen pro Kubikmeter produzierten. Es bleibt jedoch umstritten, unter vielen Forschern, welche Übertragungswege über Tröpfchen oder Aerosole bestehen und welches quantifizierbare Risiko mit den jeweiligen Konzentrationen verbunden ist.

In der vorliegenden Studie wurden aerosolpartikel während zahnärztlicher Eingriffe ohne ein externes Hochvolumen-Absauggerät im Vergleich zu mit dem Gerät auf statistisch signifikant erhöhten Niveaus aufgezeichnet. Diese erhöhten Werte lagen bei etwa zwei Dutzend μm pro Kubikmeter.

Aerosole und Spritzer minimieren

Neuere Studien haben gezeigt, dass das SARS-CoV-2-Virus über Partikel übertragen werden kann. Historisch haben frühere Studien gezeigt, dass es eine positive Korrelation zwischen PM2.5 und größeren Partikelgrößen sowie der Übertragung von Viren wie Influenza gibt. Die Centers for Disease Control and Prevention (CDC) führten eine Studie durch, die zeigte, dass das Sars-CoV-2-Virus bis zu 72 Stunden auf einigen Oberflächen lebensfähig bleiben kann.

Man könnte argumentieren, dass das Risiko einer Übertragung im zahnärztlichen Umfeld über Aerosole gering ist, da die Aerosoltröpfchen möglicherweise vollständig aus der Wasserleitung stammen. Wenn wir jedoch eine Studie zu Spritzern und Aerosolen betrachten, die von einem Ultraschall-Scaler ohne verwendetes Kühlwasser in vitro erzeugt wurden, gab es dennoch eine erhebliche Anzahl von Aerosolen und Spritzern, die aus kleinen Mengen Flüssigkeit gebildet wurden, die am Operationsort platziert wurden, um Blut und Speichel zu simulieren. Daher müssen wir Wege finden, dieses Risiko während der aktuellen SARS-CoV-2-Krise zu mindern.

Harrel et al. schrieben, dass „kein einzelner Ansatz oder kein Gerät das Risiko einer Infektion für das zahnärztliche Personal und andere Patienten vollständig minimieren kann. Ein einzelner Schritt wird das Risiko einer Infektion um einen bestimmten Betrag reduzieren, ein weiterer Schritt, der zum ersten Schritt hinzugefügt wird, wird das verbleibende Risiko weiter reduzieren, bis das Risiko minimal ist.“ Dies ist ein vernünftiger Ansatz, um eine gestaffelte Schutzmaßnahme zur Risikominderung bereitzustellen. Harrel diskutiert auch, dass bei der Reduzierung von zahnärztlichen Aerosolen die erste Verteidigungslinie persönliche Schutzbarrieren wie Masken, Handschuhe, Gesichtsschutz, Schutzbrillen und Haarnetze sind. Die zweite Verteidigungslinie ist die routinemäßige Verwendung einer antiseptischen präproceduralen Spülung mit einem Mundwasser wie Peroxyl/Povidon-Jod oder Chlorhexidin. Die dritte Verteidigungslinie ist die regelmäßige Verwendung eines Hochvolumensaugers (HVE), entweder durch eine Assistenzkraft oder angeschlossen an das verwendete Instrument. Eine zusätzliche Verteidigungslinie könnte auch der Einsatz eines Werkzeugs zur Reduzierung der Aerosolkontamination sein, die den Behandlungsbereich verlässt, wie z.B. ein HEPA-Filter. Diese zusätzlichen Verteidigungslinien sind entweder in den meisten Zahnarztpraxen üblich oder leicht umsetzbar.

Es wurde auch empfohlen, dass Zahnarztpraxen negative Druckluftströme installieren, um die Übertragung durch Aerosole zu verhindern. Einige, einschließlich Harrel et al, haben vorgeschlagen, dass die Verwendung einer 0,2%igen Chlorhexidin- oder Listerine-Mundspülung vor der Operation von Vorteil sein könnte, da gezeigt wurde, dass sie die orale bakterielle Belastung in Aerosolen reduzieren. Es gibt jedoch keine hochwertigen, peer-reviewed Studien zur viruziden Aktivität von Wasserstoffperoxid. Jod wurde als wertvoller für diesen Zweck als Chlorhexidin angesehen.

Die korrekt platzierte Hochvolumensauger und Evakuator in der Nähe des Handstücks und des Mundes können 90% der Aerosolausgabe reduzieren. Während konservativer Behandlungen wird auch angenommen, dass die Verwendung der Gummidammsperre das Risiko erheblich um bis zu 98,5 % reduziert. Die Ergebnisse der vorliegenden Studie bestätigen diese Zahlen und kommen auch dem Chirurgen zugute, da die extraorale Hochvolumenauszugseinheit keinen Assistenten benötigt, um die Position zu halten.

Um das Risiko einer Übertragung, insbesondere während der SARS-CoV-2-Pandemie, zu verhindern, wurde weltweit in unterschiedlichem Maße persönliche Schutzausrüstung mit hohem Risiko empfohlen. Im Vereinigten Königreich gibt es auch eine Empfehlung für eine Fallzeit nach aerosolgenerierenden Verfahren. Sowohl die Schutzausrüstung als auch die Fallzeit stellen einen großen Abweichung von der klinischen Norm dar und könnten die Nachhaltigkeit und den Betrieb von Zahnarztpraxen beeinträchtigen. Die Reduzierung der Notwendigkeit, von der Norm abzuweichen, könnte den Zugang der Patienten durch verkürzte Wartezeiten nach dem Eingriff verbessern und den Komfort für den Behandler erhöhen.

Fazit

Zum Zeitpunkt des Abschlusses der vorliegenden Studie gab es keine Studien, die den Einsatz externer Hochvolumenausblasegeräte in der Zahnheilkunde verglichen.

Das Ziel der vorliegenden Studie war es, die Partikelanzahl während zahnärztlicher Aerosolverfahren zu messen und die Ergebnisse mit denen zu vergleichen, wenn ein Hochvolumenausblasegerät verwendet wird. Die Ergebnisse zeigen potenziellen klinischen Nutzen zur Reduzierung und Minderung des Übertragungsrisikos des SARS-CoV-2-Virus.

Die während zahnärztlicher Verfahren erzeugten Aerosole und Spritzer haben das Potenzial, Infektionen auf zahnärztliches Personal und Personen im Zahnarztbüro zu übertragen. Während es, wie bei allen Infektionskontrollverfahren, unmöglich ist, das Risiko, das von zahnärztlichen Aerosolen ausgeht, vollständig zu eliminieren, ist es wichtig, diese Risiken so weit wie möglich zu minimieren. Die Ergebnisse der vorliegenden Studie zeigen, dass ein externes Hochvolumenausblasegerät die Partikelanzahl von Aerosolen während zahnärztlicher Verfahren reduzieren kann.

Obwohl die Ergebnisse dieser spezifischen Studie keinen direkten Zusammenhang zwischen der erhöhten Konzentration von PM1, PM2.5 oder PM10-Partikeln, die bei zahnärztlichen Eingriffen erzeugt werden, zeigen, haben wir gezeigt, dass es eine statistisch signifikante erhöhte Konzentration von PM2.5 und PM10-Partikeln während jedes der fünf Verfahren ohne die Verwendung eines externen HVE-Geräts gibt. Wir können daher diese Ergebnisse so interpretieren, dass, wenn das SARS-CoV-2-Virus in Aerosoltröpfchen und Partikeln gehalten werden kann, ein potenziell erhöhtes Risiko für die Übertragung von SARS-CoV-2 von aerosolgenerierenden Verfahren besteht, die erhöhte Konzentrationen dieser Partikelgrößen erzeugen. Wenn jedoch weitere Studien zeigen, dass Aerosolpartikel in einem in vivo klinischen Umfeld produziert werden, könnte es möglich sein, das damit verbundene Risiko durch den Einsatz von externen HVE-Absauggeräten effektiv zu reduzieren und zu mindern.

Eine Reihe von Einschränkungen wird in unserer in vitro-Studie vorgeschlagen, nämlich die in vivo-Effekte wie Speichel, Blut, Atmung, Husten, Patienteninteraktion usw., die berücksichtigt werden müssen und die Ergebnisse in einem in vivo-Patientensetting beeinflussen können.

Es wird daher vorgeschlagen, dass eine weitergehende Studie erforderlich ist, um die Auswirkungen der verlängerten Aerosolgenerierungsdauer sowie den kumulativen Effekt anderer Risikominderungsfaktoren wie Gummituch, Luftreiniger, erhöhten Luftstrom durch Fensteröffnungen usw. zu bewerten. Es wird auch angestrebt, dass wir in dieser erweiterten Studie diese Ergebnisse direkt mit exspiratorischen Ereignissen wie Husten oder Niesen vergleichen können.

Eine weitere Einschränkung war die Verwendung nur eines Typs von externen Hochvolumenauszuggeräten. Diese Geräte sind neu und nicht günstig. Weitere Studien sollten verschiedene Typen und Marken vergleichen, um ihre relative Fähigkeit zu untersuchen, die Aerosolpartikelanzahl in einem in vivo klinischen Umfeld zu reduzieren.

Autoren: Adam Nulty, Chris Lefkaditis, Patrik Zachrisson, Quintus Van Tonder und Riaz Yar

Referenzen:

United States Department of Labor Occupational Safety and Health Administration. COVID-19 - Kontrolle und Prävention / Zahnmedizinische Arbeiter und Arbeitgeber. März 2020 [Internet] Abgerufen am 14. Juni 2020; Verfügbar unter: https://www.osha.gov/SLTC/covid-19/dentistry.html]
An N, Yue L, Zhao B. Zhonghua Kou Qiang Yi Xue Za Zhi. Erkenntnis über Tröpfchen und Aerosole in der Zahnmedizin und Maßnahmen zur Infektionsprävention und -kontrolle. Chinesisches Journal für Stomatologie. 220; 55(4):223-228.
Zemouri C, Volgenant CMC, Buijs MJ, et al. Zahnärztliche Aerosole: Mikrobielle Zusammensetzung und räumliche Verteilung. J Oral Microbiol. 2020; 12(1):1762040.
Wurie F. Eigenschaften der Exhalation von Partikeln bei gesunden Freiwilligen: mögliche Implikationen für Infektionskrankheiten. F1000 Res 2013; 2: 14.
Tang JW, Li Y, Eames I, Chan PKS, Ridgway GL. Faktoren, die an der aerosolübertragenen Infektion und der Kontrolle der Belüftung in Gesundheitseinrichtungen beteiligt sind. 2006; 64(2).
Eugen C, Carl E, Cook MS. Charakterisierung von infektiösen Aerosolen in Gesundheitseinrichtungen: Eine Hilfe für effektive technische Kontrollen und Präventionsstrategien. American Journal of Infection Control. 1998; 26(4).
Froum S. COVID-19 und das Problem mit zahnärztlichen Aerosolen, in Perio-Implant Advisory. 2020; 7. April
Acharya S, Priya H, Purohit B, Bhatt M. Aerosolkontamination in einer ländlichen Universitätszahnklinik in Südindien. Int J Infect Control. 2010; 6:1-7.
Hallier C, Williams D, Potts A. 2010 Eine Pilotstudie zur Reduzierung von Bioaerosolen mit einem Luftreinigungssystem während zahnärztlicher Eingriffe. British Dental Journal, 2010.
Wiley J. 1987. Der aerobiologische Weg von Mikroorganismen.
Kenyon TA, Valway SE, Ihle WW, Onorato IM, Castro KG. Übertragung von multiresistentem Mycobacterium tuberculosis während eines langen Fluges. N Engl J Med. 1996; 334(15):933-8.
Yet L. Aerodynamische Analyse von SARS-CoV-2 in zwei Krankenhäusern in Wuhan. Nature. 2020
Chan J, Wet F. Ein familiärer Cluster von Pneumonie, der mit dem neuartigen Coronavirus von 2019 in Verbindung steht und auf eine Übertragung von Mensch zu Mensch hinweist: eine Studie eines Familienclusters. Lancet. 2020; 395,514-523
Huang C. Klinische Merkmale von Patienten, die mit dem neuartigen Coronavirus von 2019 in Wuhan, China, infiziert sind. Lancet. 2020; 395,497-506
CDC. Vorläufige nationale Infektionskontrollmaßnahmen für aerosolgenerierende Verfahren bei Patienten mit schwerem akuten Atemwegssyndrom (SARS). Verfügbar unter: “www.cdc.gov/ncidod/sars/ aerosolinfectioncontrol.htm”. Abgerufen: 11. Juni 2020.
American Dental Association. Schweres akutes Atemwegssyndrom (SARS). Verfügbar unter “www.ada.org/prof/resources/topics/sars.asp”. Abgerufen: 10. Juni 2020.
Leggat PA. Bakterielle Aerosole in der Zahnarztpraxis: eine Übersicht. Int Dent J., 2001; 51(1).
Freeman J. Risiko der Aerosolkontamination rund um den Zahnarztstuhl. Dental Nursing. 2013; 9(1).
Bentley CD, Burkhart NW, Crawford JJ. Bewertung von Spritzern und Aerosolkontamination während zahnärztlicher Eingriffe. JADA. 1994; 125: 579-84.
Volgenant CMC, de Soet JJ, Kreuzübertragung in der Zahnarztpraxis: Macht dich das krank?. Current Oral Health Reports, 2018.
Gross KB, Overman PR, Cobb C, Brockmann S. Aerosolgenerierung durch zwei Ultraschallscaler und einen Schallscaler: eine vergleichende Studie. J Dent Hyg 1992; 66:314-8.
Miller RL. Eigenschaften von blutcontaining Aerosolen, die durch gängige elektrische zahnärztliche Instrumente erzeugt werden. Am Ind Hyg Assoc J. 1995;56(7):670-676.
Sawhney A, Venugopal S, Babu GR, et al. Aerosole, wie gefährlich sie in der klinischen Praxis sind. J Clin Diagn Res. 2015; 9(4):ZC52-ZC57.
Bentley CD, Burkhart NW, Crawford JJ. Bewertung von Spritzern und Aerosolkontamination während zahnärztlicher Eingriffe. J Am Dent Assoc 1994; 125:579-84.
Williams GH 3rd, Pollok NL 3rd, Shay DE, Barr CE. Laminare Luftreinigung von Mikroorganismen in zahnärztlichen Aerosolen: Prophylaktische Verfahren mit dem Ultraschallscaler. J Dent Res. 1970; 49:1498.
Miller RL, Micik RE, Abel C, Ryge G. Studien zur zahnärztlichen Aerobiologie: II. Mikrobielle Spritzer, die aus der Mundhöhle von Zahnpatienten ausgestoßen werden. J Dent Res 1971; 50:621-5
Miller RL. Entstehung von luftübertragenen Infektionen durch Hochgeschwindigkeits-Zahnarztgeräte. J Am Soc Prev Dent 1976; 6:14- 7.
King TB, Muzzin KB, Berry CW, Anders LM. Die Wirksamkeit eines Aerosolreduktionsgeräts für Ultraschallscaler. J Periodontol 1997; 68:45-9.
Harrel SK. 2004. Luftübertragung von Krankheiten - die Implikationen für die Zahnmedizin. Journal of the California Dental Association, 2004; 32(11):901-906
Harrel SK, Molinari J. Aerosole und Spritzer in der Zahnmedizin: eine kurze Übersicht über die Literatur und die Implikationen für die Infektionskontrolle. Journal of the American Dental Association. 2004
Micik RE, Miller RL, Mazzarella MA, Ryge G. Studien zur Aerobiologie: Bakterielle Aerosole, die während zahnärztlicher Eingriffe erzeugt werden. J Dent Res. 1968; 48 : 49- 56.
van Doremalen N, Bushmaker T, Morris DH, et al. Aerosol- und Oberflächenstabilität von SARS-CoV-2 im Vergleich zu SARS-CoV-1. N Engl J Med. 2020; 382(16):1564-1567.
Centers for Disease Control and Prevention. Richtlinien zur Infektionskontrolle in zahnärztlichen Gesundheitseinrichtungen – Morbiditäts- und Mortalitäts-Wochenbericht. 19. Dezember 2003/52(RR17);1-61. CDC-Richtlinien zur Infektionskontrolle. Atlanta: Centers for Disease Control and Prevention.
Abel LC, Miller RL, Micik RE, Ryge G. Studien zur zahnärztlichen Aerobiologie. IV. Bakterielle Kontamination von Wasser, das von zahnärztlichen Geräten geliefert wird. J Dent Res. 1971; 50(6):1567-1569.
WHO wissenschaftlicher Bericht 27. März 2020 Verfügbar unter: https://www.who.int/publications-detail/modes-of- transmission-of-virus-causing-covid-19-implications-for-ipc-precaution-recommendations
Zhu N, Zhang D, Wang W, Li X, Yang B, Song J, Zhao X, Huang B, Shi W, Lu R, Niu P, Zhan F, Ma X, Wang D, Xu W, Wu G, Gao GF, Tan W. China Novel Coronavirus Investigating and Research Team Ein neuartiges Coronavirus von Patienten mit Pneumonie in China. New England Journal of Medicine. 2020; 382:727–733
Kan HD, Chen BH, Fu CW, Yu SZ, Mu LN. 2005. Beziehung zwischen Luftverschmutzung und täglicher Sterblichkeit von SARS in Peking. Biomed Environ Sci 18(1):1-4.
Kutter JS, Spronken MI, Fraaij PL, Fouchier RA, Herfst S. 2018. Übertragungswege von Atemwegserregern zwischen Menschen. Current Opinion in Virology 28:142-151.
Feng C, Li J, Sun W, Zhang Y, Wang Q. 2016. Auswirkungen der Exposition gegenüber feinen Partikeln (PM2.5) auf das Risiko von grippeähnlichen Erkrankungen: eine Zeitreihenanalyse in Peking, China. Environ Health 15:17.
Thomas RJ. Partikelgröße und Pathogenität im Atemtrakt. Virulence. 2013;4:847–858.
Morawska L, Cao J. Luftübertragung von SARS-CoV-2: Die Welt sollte sich der Realität stellen. Environ. Int. 2020;105730
Wang J, Du G. COVID-19 könnte durch Aerosole übertragen werden. Ir. J. Med. Sci. 2020:1–2.
Duguid JP. Die Anzahl und die Ursprungsorte der während exspiratorischer Aktivitäten ausgestoßenen Tröpfchen. Edinb. Med. J. 1945;52:385–401
Zhen-Dong G et al. Aerosol- und Oberflächenverteilung des schweren akuten Atemwegssyndroms Coronavirus 2 in Krankenhausstationen, Wuhan, China. Emerging Infectious Disease Journal. 2020; 26
Su W et al. Die kurzfristigen Auswirkungen von Luftschadstoffen auf grippeähnliche Erkrankungen in Jinan, China. BMC Public Health. 2019; 19,1319.
Barnes JB, Harrel SK, Rivera-Hidalgo F. Blutkontamination der Aerosole, die durch die in vivo Verwendung von Ultraschallscalern erzeugt werden. J Periodontal 1998; 69:434-8.
Empfehlungen zur Infektionskontrolle für die Zahnarztpraxis und das zahnärztliche Labor. ADA-Rat für wissenschaftliche Angelegenheiten und ADA-Rat für zahnärztliche Praxis. JADA, 1996; 127:672-80.
Pippen DJ, Verderame RA, Weber KK. Wirksamkeit von Gesichtsmasken zur Verhinderung der Inhalation von luftgetragenen Schadstoffen. J Oral Maxillofac Surg. 1987; 45:319-23.
Logothetis DD, Martinez-Welles JM. Reduzierung der bakteriellen Aerosolkontamination mit einer Chlorhexidin-Gluconat-Vorspülung. JADA. 1995; 126: 1634-9.
Harrel SK, Barnes JB, Rivera-Hidalgo F. Reduzierung von Aerosolen, die von Ultraschallscalern erzeugt werden. J Periodontol. 1996; 67(1):28-32.
Klyn SL, Cummings DE, Richardson BW, Davis RD. Reduzierung des bakterienhaltigen Sprays, das während des Ultraschallscalings erzeugt wird. Gen Dent 2001; 49(6):648-52.
Kampf G, Todt D, Pfaender S, Steinmann E. Persistenz von Coronaviren auf unbelebten Oberflächen und deren Inaktivierung mit biociden Mitteln [veröffentlichte Korrektur erscheint in. J Hosp Infect. 2020; 104(3):246-251.
Jacks ME. Ein Laborvergleich von Evakuierungsgeräten zur Aerosolreduktion. J Dent Hyg. 2002; 76(3):202- 6.
Cochran MA, Miller CH, Sheldrake MA. Die Wirksamkeit des Gummituchs als Barriere gegen die Ausbreitung von Mikroorganismen während der zahnärztlichen Behandlung. JADA. 1989; 199: 141-4.
OCDO. Standardarbeitsanweisung - Übergang zur Genesung 2020 [Abgerufen am 10. Juni] Verfügbar unter: https://www.england.nhs.uk/coronavirus/wp-content/uploads/sites/52/2020/06/C0575-dental-transition- to-recovery-SOP-4June.pdf]

Fachartikel zum Thema Zahnmedizin: Beatmungszahnmedizin