Aerosol in der zahnärztlichen Prophylaxe – eine unterschätzte Gefahr?

In der Zahnarztpraxis gefährden Infektionskrankheiten das gesamte Personal – vor allem dann, wenn Spraynebel und Aerosole durch die Wasserkühlung hochtouriger Hand- und Winkelstücke, maschineller Scaler sowie durch den Wassermantel von Pulver-Wasser-Strahlgeräten erzeugt werden. Die individuelle Gefahr des jeweiligen Systems für die Aerosolbildung sollte erfasst und geeignete Schutzmaßnahmen ergriffen werden. Der folgende Beitrag verschafft einen Überblick über mögliche Gefahren.

Es scheint unbestritten: Für jede Tätigkeit in der Zahnarztpraxis bestehen arbeitsbedingte Belastungen, welche vielfältiger Ursache sind und für die entsprechende Gegenmaßnahmen in der täglichen Routine verankert sein sollten. Die nachfolgende beispielhafte Übersicht möglicher Risiken durch Bildung von Aerosolen und Spraynebeln berücksichtigt speziell Tätigkeiten im Rahmen der Prophylaxe und Therapie parodontaler Erkrankungen für das gesamte Praxisteam. Obwohl auch kurz auf die Folgen der Anwendung von hochtourig rotierenden Instrumenten, wie sie zur Präparation der Zahnhartsubstanz Anwendung finden, eingegangen wird, erheben die Autoren aber bei Weitem keinen Anspruch auf Vollständigkeit.

Biofilme – die Ursache allen Übels?

Entsprechend einer Stellungnahme der Deutschen Gesellschaft für Zahn-, Mund- und Kieferheilkunde (DGZMK) zu Virusinfektionen in der Zahnarztpraxis gefährden Infektionskrankheiten das gesamte zahnärztliche Personal während der Behandlung [1] vor allem dann, wenn durch Wasserkühlung Spraynebel und Aerosole erzeugt werden [2]. Hier gelten neben Hand- und Winkelstücken maschinelle Instrumente zur Zahnreinigung als eine große Gefahrenquelle. Generell ist bekannt, dass der Speichel schätzungsweise 108 Keime/ml enthält [3]. Die Bakterien haften sowohl supragingival als auch subgingival in Form eines organisierten Biofilms an der Zahnoberfläche [4]. Idealerweise wird dieser Biofilm durch häusliche Mundhygiene entfernt, um entzündlichen Erkrankungen der Gingiva und des Parodontiums vorzubeugen [5]. Tatsächlich werden jedoch mithilfe der Handzahnbürste lediglich 42% [6] und durch die elektrische Zahnbürste etwa 46% der Beläge wirklich entfernt [7]. Neben manuellen Defiziten kommen hier individuelle Gegebenheiten erschwerend hinzu, sogenannte Prädilektionsstellen. Diese entstehen durch Engstände oder Verschachtelungen und erschweren die suffiziente Plaquekontrolle. Wenn es bereits zur Mineralisation des Biofilms gekommen ist, kann dieser durch den Patienten häuslich gar nicht mehr entfernt werden. Diese verbliebenen supragingivalen harten und weichen Auflagerungen ebenso wie subgingivale Auflagerungen lassen sich nur noch durch die professionelle Reinigung im Rahmen der Prophylaxe oder einer unterstützenden Parodontitistherapie in der Zahnarztpraxis entfernen. Hierbei sollte situationsspezifisch und angepasst an das jeweilige Ziel der Maßnahme (z.B. differenziert für harte Auflagerungen versus Biofilm) vorgegangen werden.

Aerosol gleich Aerosol? Begrifflichkeiten richtig definiert

Aerosol definiert eine Suspension aus Flüssigkeit und Feststoffpartikeln mit einem Durchmesser bis zu 5 ?m, Ablagerungen und lebenden oder toten Mikroorganismen in einem gasförmigen Medium. Wird ein Aerosol durch den Einsatz von maschinellen Instrumenten im Bereich der Zahnmedizin produziert, so kann es mehrere Meter weit getragen und bis zu 30 Minuten in der Raumluft nachgewiesen werden [8]. Im Gegensatz dazu ist der Spraynebel ein Gemisch aus Luft, Wasser und Feststoffen mit Partikeln mit einem Durchmesser bis zu mehreren Millimetern und mit dem bloßen Auge sichtbar [9]. Spraynebelrückprall tritt nach dem Aufprall auf den Zahn oder das Weichgewebe aus der Mundhöhle glockenartig im Arbeitsfeld aus und enthält neben dem Spraynebel Keime, Schleifkörper, Speichel und eventuell Blut [2]. Alle beschriebenen Medien können übertragbare Krankheitserreger enthalten [9], weshalb zur Vereinfachung im Folgenden das Wort Aerosol für alle diese potenziell infektiösen Medien verwendet wird (Abb. 1).

Instrumente zur Präparation und Zahnreinigung – geht es ohne Kühlung?

Rotierende Instrumente

Der Einsatz von hoch- und höchsttourigen rotierenden Instrumenten ist bisher zur Präparation von Zahnhartsubstanz unabdinglich und erfordert ausreichend Kühlflüssigkeit, welche gleichmäßig Bohrer oder Fräse umspülen muss. Andererseits gilt dies auch für oralchirurgische Maßnahmen mit einer langsameren Rotation, wie z.B. die Implantatbohrung im Kieferknochen oder die Freilegung verlagerter und retinierter Zähne. Ohne diese Kühlung würde es aufgrund von Reibung zu einer zu hohen Wärmezufuhr mit nachfolgender irreversibler Schädigung der Pulpa-Dentin-Einheit (Denaturierung von Proteinen), des Knochengewebes und/oder zu einer Irritation aller umliegenden Gewebe kommen [10]. Somit ist eine Kühlung zwingend notwendig. Dabei kommt es aber durch die Rotation des Arbeitsendes zum Aufwerfen der Kühlflüssigkeit; Aerosol und Spraynebel/-rückprallmedien entstehen. Studien zeigen: Je näher die Kühlflüssigkeit an die Spitze des Bohrers gerichtet ist, je mehr Düsen zum Einsatz kommen und je geringer der Durchmesser bzw. die Wölbung der rotierenden Instrumente ist, desto geringer ist die entstehende Verwirbelung und somit auch die Aerosolbildung [2].

Maschinelle Scaler

Entwickelt wurden die maschinellen Systeme zur Zahnreinigung ursprünglich, um die Effizienz der Handinstrumente zu verbessern, was teils zu einer Zeitersparnis und Arbeitserleichterung führte [11]. Denn die kinetische Energie der in Schwingung versetzten Arbeitsspitzen ermöglicht eine weniger mühsame Bearbeitung der Zahnoberflächen und eine vergleichsweise leichtgängigere Arbeitsweise mit weniger Anpresskraft [12,13]. Dabei wird die notwendige Schwingungsenergie bei Schallscalern durch eine Luftströmung erzeugt, wodurch hörbare Schwingungen der Arbeitsspitzen mit bis zu 6 kHz die Folge sind. Hingegen werden Ultraschallscalerspitzen zumeist piezoelektrisch, aber auch magnetostriktiv, zu Schwingungen bis zu 40 kHz angeregt. Dabei beeinflusst die Schwingungscharakteristik der verschiedenen Systeme entscheidend die Zeit für eine effektive Instrumentierung [14], und dies unabhängig davon, ob der Anwender die eigene Effektivität gerade bei subgingivaler Instrumentierung richtig einzuschätzen vermag. Das hochfrequente Schwingen bedingt eine ausreichende Flüssigkeitskühlung unmittelbar an der Instrumentenspitze des Arbeitsendes. Analog den Ausführungen zu den rotierenden Instrumenten muss aber auch hier wieder bedacht werden, dass dies ebenso bei oralchirurgischen Maßnahmen wie der Fensterung der Knochenwand einer Kieferhöhle mit oszillierenden Ansätzen auftritt. In jedem Fall führt es zu einer nicht zu unterschätzenden Aerosol- und Sprühnebel/-rückprallbildung [15] (Abb. 2), welche als potenziell infektiös zu betrachten ist, da Speichel, Sulkusflüssigkeit und Blutbestandteile sowohl bei supra- als auch subgingivaler Instrumentierung enthalten sind [16].

Obwohl Neu- und Weiterentwicklungen beim Spitzendesign oder Geräteantrieb teils zu deutlichen Reduzierungen der unvermeidlichen Missempfindungen für den Patienten führten [17], können systematische Übersichtsarbeiten bisher keinen klinischen Vorteil nachweisen [18]. Ebenso konnte das systemimmanente Problem der ausreichenden Zufuhr von Kühlflüssigkeit und damit das Risiko für Anwender und Patienten in Form von Aerosolbildung und Bakterienkontamination nicht ausreichend gelöst werden [8]. Bis heute lässt sich die Gefährdung nur durch entsprechende Schutzmaßnahmen reduzieren, aber nicht vollständig eliminieren.

Pulver-Wasser-Strahlgeräte

Eine Alternative zur konventionellen Biofilmentfernung mit Handinstrumenten oder maschinellen Scalern stellen Pulver-Wasser- Strahlgemische dar, welche aufgrund von neu entwickelten, wenig abrasiven Pulvern auch subgingival oder auf exponiertem Dentin eingesetzt werden können [19]. Auf dem Markt befinden sich seit Längerem das Glycinpulver und seit Neuestem das Erythritol- [20] bzw. Trehalosepulver [21], wobei die Effektivität und Abrasivität [22] von der jeweiligen Pulverart, der Pulvermenge im Tank, aber auch vom Typ des verwendeten Gerätes [23] abhängt. Bisherige Weiterentwicklungen beschränken sich auf die Praktikabilität der Gerätesysteme und insbesondere auf die Pulver, um deren Reinigungsleistung bei Reduzierung der Abrasivität immer weiter zu verbessern [21], was deren Einsatzmöglichkeiten im Rahmen der Biofilmtherapie gleichsam paradigmenartig erweitert [24]. Im Alltag muss neben der latenten Gefahr des Auftretens von subkutanen Emphysemen [25] auch einer möglichen Reizung des Lungengewebes bei Patienten mit Asthma und Atemwegserkrankungen durch Aspirierung von Pulvern Aufmerksamkeit geschenkt werden (Kontraindikation!). Da Aerosole noch mehrere Minuten in der Luft verbleiben, besteht auch für das zahnärztliche Personal das Risiko einer Reizung, selbst bei korrektem Tragen eines Mundschutzes. Besonders hoch scheint dieses Risiko, wenn durch Verunreinigung der Düsen die Einbettung des Pulvers in den Wassermantel nicht mehr erfolgt. Somit ist die Aerosolbildung bei Anwendung dieser Geräte unvermeidbar (Abb. 3) und aufgrund der Funktionsweise sogar in höherem Ausmaß zu erwarten [26].

Mögliche Folgen: Ansteckung mit Infektionskrankheiten

Aerosole können in Abhängigkeit von ihrer Konzentration in der Luft und ihrem aerodynamischen Verhalten Infektionen verursachen [20], die dann zu Erkrankungen wie Asthma, Rhinitis, Legionellose und Tuberkulose oder Hepatitis führen [27,28]. Einige Autoren weisen deshalb darauf hin, dass gerade das zahnärztliche Personal einem höheren Risiko ausgesetzt ist als andere im Gesundheitswesen Tätige [29–31]. Jedoch ist entsprechend einer Mitteilung der Bundeszahnärztekammer kein Fall dokumentiert, in dem HIV, HBV oder HCV durch Aerosole von Hand- und Winkelstücken übertragen wurden (www.bzaek.de/fileadmin/PDFs/Fachangestellte/Keine_Angst_vor_HIV.pdf). Zudem zeigt bisher keine klinische Studie eine direkte Ursachen- Wirkungs-Beziehung zwischen den von Bakterien verunreinigten Aerosolen und Infektionen. Es scheint unbestritten, dass die Konzentration der entstehenden Aerosole in der direkten Umgebung des behandelten Patienten am größten ist. Eine Veränderung der bakteriellen Kontamination lässt sich allerdings noch in einer Entfernung von bis zu drei Metern nachweisen [27]. Sogar für Spritzer bzw. Tropfen konnte eine Verteilung von rund 1,5 m um die Mundhöhle des Patienten gemessen werden (Abb. 4), wie es auch eigene Untersuchungen der Autoren bestätigten [15]. Somit besteht eine latente Gefahr der Infektion für Praxispersonal und Patienten und entsprechend der Gesundheitsberichterstattung des Bundes (www.gbe-bund.de, abgerufen am 20.10.2017) kann es durch die Globalisierung der Arbeitswelt, eine Zunahme von Fernreisenden, Resistenzentwicklungen gegen Antibiotika, aber auch kulturelle Veränderung der zu behandelnden Patientengruppe in Deutschland wieder zu einem erhöhten Ansteckungsrisiko für vormals bereits zurückgedrängte Infektionserkrankungen kommen. Da einige Infektionskrankheiten, unter anderem auch HIV, in Deutschland nicht meldepflichtig, aber auch Patienten unwissend über Erkrankungen sind, sollte jeder Patient als potenziell infektiös angesehen werden! Dies bedingt, die im Folgenden erläuterten Schutzmaßnahmen zwingend in der täglichen Routine einzuhalten, um Patient und Praxispersonal zu schützen.

Aerosole dezimieren

Zur Verwendung von hoch- und höchsttourigen Präparationsinstrumenten gibt es bisher kaum Alternativen, wenn auch eine Kariesexkavation statt mit einem Bohrer mit Lasern erfolgen kann. Diese finden auch im Bereich der Parodontologie Anwendung, wobei es hier fraglich bleibt, welche signifikanten Vorteile ein kostenintensiverer Laser überhaupt hat [33]. Anstatt die etablierten Methoden zur Zahnreinigung und Präparation bezüglich einer Risikominimierung hinsichtlich des Infektionspotenzials durch Aerosole zu hinterfragen, scheint es wesentlich einfacher, über eine Reduktion des Aerosols nachzudenken. Wenn auch eine gewisse Kühlflüssigkeitsmenge systemimmanent notwendig ist, so sollte doch darauf geachtet werden, dass nicht zu viel Kühlflüssigkeit zugeführt wird; zudem, dass weder Austrittsdüsen verstopft sind, noch beschädigte Fräsen/Bohrer/Arbeitsspitzen verwendet werden. Letzteres sollte durch Sichtkontrolle vor jeder Benutzung sichergestellt werden, wohingegen die Menge an Kühlflüssigkeit – regelmäßig überprüft – für rotierende Instrumente um die 50 ml/min und für maschinelle Scaler etwa 30 ml/min betragen muss [34–36]. Die reduzierte Menge von 30 ml/min ist bedingt durch die oben genannten Unterschiede in der Funktionsweise zwischen den maschinellen Scalern und rotierenden Instrumenten, den Kontakt zur Zahnoberfläche, aber auch die Möglichkeit der Kühlflüssigkeitszuführung (intern versus extern). Dabei sollte ergänzend noch beachtet werden, dass in der Gruppe der maschinellen Scaler Schallscaler – wie Studien der Autoren gezeigt haben [15] – im Vergleich zu Ultraschallscalern deutlich mehr Aerosol generieren (Abb. 4 u. 5).

Vor diesem Hintergrund ist die Wahl des Instrumentes sorgfältig zu treffen. Bei potenziell infektiösen Patienten empfehlen die Autoren deshalb nur den Einsatz von Ultraschallscalern für die Instrumentierung der Zahnoberfläche oder ganz auf maschinelle Scaler zu verzichten und stattdessen nur Handinstrumente zu verwenden.

In der Abbildung 5 ist zu erkennen, dass sich Aerosole entsprechend der Sitzposition des Behandlers unterschiedlich im Raum um die Mundhöhle des Patienten ausbreiten, was analog auch für rotierende Instrumente gilt [2]. Somit hat unabhängig von der Absaugvorrichtung die Sitzposition des Behandlers einen signifikanten Einfluss auf die Ausbreitung des Aerosols. Um dies besser beschreiben zu können, wird die Sitzposition im Folgenden nach der Uhr definiert. Studienergebnisse der Autoren zeigen für maschinelle Scaler die größte Ausbreitung im Raum beim Arbeiten in der 10- bis 12-Uhr-Sitzposition und die geringste bei der Instrumentierung aus der 8-Uhr-Position (Abb. 5). Erklärt werden kann dies, da von der 12-Uhr-Behandlerposition vor allem die Frontzähne und von der 8-Uhr-Position die Molaren bearbeitet wurden. Zu ähnlichen Erkenntnissen bei der Verwendung von hoch- und höchsttourigen Präparationsinstrumenten kommt die Arbeitsgruppe um Reitemeier und Jatzwauk [2], wobei es speziell bei der Frontzahnpräparation eine deutlichere Kontamination im Raum gab. Ursächlich erklärt wird dies durch die fehlende Schutzfunktion in Form eines Schildes durch Wange und Lippe [2].

Schutzmaßnahmen beachten

Da, wie bereits erläutert, eine absolute Reduktion des Aerosols unmöglich ist und jeder Patient als potenziell infektiös gilt, sollten folgende Schutzmaßnahmen bei der Verwendung von rotierenden und schwingenden Instrumenten ergriffen und vom gesamten Praxisteam umgesetzt werden. Bekannte Schutzmaßnahmen sind das Tragen von Schutzbrille und Mund-Nasen-Schutz, wobei auf das korrekte Anlegen dieses Schutzes mit Abdichten an Mund und Nase zu achten ist. Werden umfangreiche Aerosolbildungen erwartet, wie bei der Verwendung von Pulver-Wasser-Strahlgeräten, so sollte zusätzlich ein Visier getragen werden. Ergänzend sollte die Keimlast im Patientenmund durch ein ca. einminütiges Spülen mit einer antiseptischen Lösung wie Chlorhexidindigluconat verringert werden [37]. Aber auch die regelmäßige Wartung und ggf. Desinfektion von Aerosol generierenden technischen Systemen kann die Übertragung von Erregern respiratorischer Infektionen entscheidend verhindern helfen und sollte entsprechend den aktuellen Empfehlungen des Arbeitskreises Krankenhaus- und Praxishygiene der AWMF* Beachtung finden. Zudem reduziert nur die Verwendung einer Hochleistungsabsauganlage mit einem Saugvolumen von rund 300 l/min in Verbindung mit einer durchmesseroptimierten Saugkanüle (Innendurchmesser ca. 12 mm) wirksam die Aerosolkontamination des Behandlungsraumes [2,32]. Andererseits muss aber auch durch Einhaltung eines Mindestabstands der Saugkanüle von der Arbeitsspitze (ca. 1–2 cm, siehe Abb. 2) gewährleistet sein, dass die Kühlfunktion der Arbeitsspitze, egal ob rotierend oder schwingend, aufrechterhalten wird. Nicht zu vergessen ist, dass neben einer optimal angepassten Absaugtechnik [38] die korrekte Desinfektion von Arbeitsflächen und das Durchspülen der Sauganlage nach jedem Patienten zur Unterstützung der Schutzmaßnahmen beitragen. Dies setzt aber auch einen ergonomisch an die vielfältigen Anforderungen angepassten Behandlungsraum voraus [2].

Fazit

Eine absolute Reduktion des Aerosols ist derzeit unmöglich. Eine ausgeprägte Aerosolbildung entsteht hauptsächlich beim Arbeiten mit Pulver-Wasser-Strahlgeräten und hochtourig rotierenden Winkelstücken/Turbinen, aber auch bei Schallscalern. Um die Risiken potenzieller Infektionen so gering wie möglich zu halten, sollten unter anderem folgende bereits bekannte Schutzmaßnahmen ergriffen und vom gesamten Praxisteam zwingend umgesetzt werden: Tragen entsprechender Schutzkleidung wie Schutzbrille, ein korrekt angelegter Mund-Nasen-Schutz und Handschuhe sowie die Verwendung einer Hochleistungsabsauganlage in Kombination mit einer durchmesseroptimierten Absaugkanüle. Ergänzend sollte der Patient vor Beginn der Behandlung den Mund für eine Minute mit einer antiseptischen Lösung spülen, was eine deutliche Reduktion der intraoralen Mikroorganismen bewirkt.

* Aktuelle Empfehlungen des Arbeitskreises Krankenhaus- und Praxishygiene der AWMF sind abrufbar unter www.mhp-verlag.de ? Zeitschriften ? Hygiene und Medizin ? AWMF ? Hygieneanforderungen bei ausgewählten respiratorisch übertragbaren Infektions-Erkrankungen

Näheres zum Autor des Fachbeitrages: Dr. Christian Graetz - Dr. Sonja Sälzer - Dr. Anica Tillner

Bilder soweit nicht anders deklariert: Dr. Christian Graetz , Dr. Sonja Sälzer , Dr. Anica Tillner

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