Allgemeine Zahnheilkunde


Schwebestaub in einer modernen Zahnarztpraxis und seine gesundheitlichen Auswirkungen – Teil 1

Bei der täglichen Arbeit des Zahnarztes wie z.B. bei der Präparation eines Zahnes entstehen Aerosole. In einer Aerosolwolke sind neben Viren und Bakterien Stäube enthalten. Diese feienen Stäube dienen als Transportmittel für Mikroorganismen und können ab einer Größe von d < 5 µm bis in die Lungenalveolen vordringen und sich dort ablagern. Sie wirken sich somit auf die Gesundheit der Beschäftigten negativ aus.

Über diese Stäube ist bislang wenig bekannt, daher haben die Autoren dieses Beitrags den Schwebestaub in der Zahnarztpraxis näher untersucht. Für ihre Untersuchung haben sie Schwebestäube in einer Zahnarztpraxis mit integriertem Zahnarztlabor auf toxische Inhaltsstoffe untersucht, zudem wurden die Schwankungen der Konzentration des Schwebestaubs während eines Tages und während einer Woche gemessen. Informieren Sie sich im Folgenden über die Ereignisse, die die bekannten Schutzmaßnahmen während der täglichen Arbeit noch notwendiger erscheinen lassen.

Seit etwa 50 Jahren wird über Gesundheitsgefährdungen in Zahnarztpraxen und Dentallabors berichtet, wobei bisher hauptsächlich Infektionskrankheiten im Vordergrund standen1,4,5. So haben Bauer und Portele in einer einschlägigen Publikation im Jahr 1966 bereits erwähnt5, dass Prof. Dr. Moritz Heider, der Gründer sowohl der ersten österreichischen als auch der ersten deutschen wissenschaftlichen Zahnärzte-Vereinigung, vor etwa 100 Jahren an Lungentuberkulose gestorben ist. Neben Infektionskrankheiten wurden in der Literatur auch Krankheiten beschrieben, die sich über Aerosole und Stäube verbreiten, die in den Mund-Rachen-Raum, den Tracheobronchialbaum oder den Alveolarbereich eindringen. Durch moderne Technologien in Zahnarztpraxen und Zahnlabors, wie etwa hochtourige Turbinenbohrmaschinen und Bohrwerkzeuge, entstehen turbulente Turbinenluft und Kühlwassersprays, die polydisperse Aerosole beinhalten und sich in der Raumluft weit verbreiten. Diese Aerosole, angereichert mit Mikroorganismen, Schmelzpartikeln, Teilchen des Füllungsmaterials sowie mit kariöser Dentinmasse, werden aus der Mundhöhle regelrecht reflektiert und stellen eine pulmonale Gesundheitsgefährdung dar. In einer solchen infektiösen Aerosolwolke von Staub und Bakterien, z. B. Staphylokokken und Streptokokken, oder Viren, z. B. Hepatitisviren und HIV, arbeiten Zahnarzt, Stuhlassistentinnen und dort befindet sich auch der Patient.
Die zahnärztliche Arbeitssituation ist somit mit einer Reihe von spezifischen Risikofaktoren verbunden, die sich zum Teil grundsätzlich von denen anderer medizinischer Fachrichtungen unterscheiden. Nach Borneff7 entstehen diese Risikofaktoren einerseits durch Menschen in der Praxis oder im Labor, d. h. Patienten und Personal, zum anderen durch eine große Bandbreite an Arbeitsmitteln wie Feininstrumentarien, Bohr- und Schleifkörper. Daneben sind auch alle prothetischen und restaurativen Werkstoffe sowie die Behandlungseinheit und die gesamte Praxiseinrichtung relevant11.
Wirksame und effiziente infektionsprophylaktische Maßnahmen können in zahnärztlichen Praxen und Labors mit physikalischen und chemischen Sterilisations- und Desinfektionsverfahren bzw. durch moderne Arbeitsschutzkleidung und Schutzvorrichtungen, wie Mundschutz, Staubmasken und Schutzbrillen, getroffen werden. Um solche Schutzmaßnahmen festzulegen, ist es wichtig, zunächst mit modernen Analyseapparaturen, wie etwa dem Elektronenmikroskop, dem Röntgengerät und dem Staubsammelgerät, die bei der zahnärztlichen Tätigkeit entstehenden feinen und teilweise toxischen Stäube näher zu untersuchen. Diese feinen Stäube werden – insbesondere bei Hochdruckwetterlagen – von den Mikroorganismen als Vehikel benutzt. Die möglichen schädlichen Wirkungen der Schwebestäube sind sehr eng mit der Konzentration, der Korngrößenverteilung und der chemischen Zusammensetzung verknüpft. Dabei ist es von großer Bedeutung, welche anorganischen und metallischen Inhaltsstoffe diese so genannten Schwebestäube haben, welche Konzentrationen im Umfeld des Zahnarztes vorkommen und wie diese Konzentrationen sich im Laufe einer Arbeitswoche auf- bzw. abbauen.
Seit Pettenkofer, Koch und Pasteur weiß man, wie sich die Luft zusammensetzt und welche Rolle krank machende Mikroorganismen darin haben. Doch die eigentlichen Träger von Mikroorganismen wurden bisher nur wenig beachtet und untersucht.

Wissenschaftliche Grundlagen zur Theorie des Schwebestaubs

Als Schwebestaub bezeichnet man Partikel, die sich frei beweglich in der Luft aufhalten. Dazu zählen auch flüssige Phasen, wie etwa kleine Tröpfchen. Schwebestaub kann aus einem komplexen Gemisch sowohl aus anorganischen als auch aus organischen Einzelkomponenten bestehen. Die Partikelgröße variiert von etwa 0,001 ?m bis 150 ?m10. Bei den kleinsten Partikeln handelt es sich meist um Molekülaggregate (Molekülcluster), die in den Anreicherungsbereich (accumulation mode) durch Koagulation und durch Kondensation übergehen (0,08–2 ?m). Die Schwebestaubkonzentration ist definiert als Anzahl der Teilchen bzw. der Masse pro Volumeneinheit15.
Die Begrenzung der Partikelgröße ist nach unten durch den Übergang zu den Gasmolekülen gegeben und liegt bei ca. 0,001 ?m. Die obere Grenze kann nur als Bereich zwischen 10 ?m und 150 ?m angegeben werden. Der Anteil der bis zu 10 ?m großen Partikel beträgt im Mittel 88 % des einatembaren Gesamtschwebestaubs, sodass in der Regel nicht zwischen Schwebestaub und insgesamt einatembaren Staub unterschieden werden kann. Genauere Bestimmungen zeigen, dass der Anteil < 5 ?m noch 79 % des Schwebestaubs ausmacht3,17. Diese Verteilung zeigt die große Bedeutung, die den Schwebestäuben hinsichtlich ihrer Wirkung auf den menschlichen Atemapparat zukommt.

Gesundheitliche Auswirkungen des Schwebestaubs

Der normale Weg der Atemluft führt durch die Nase in den Rachen, über den Kehlkopf in die Luftröhre, von dort über die Bronchien zu den Alveolen, in denen der Gasaustausch stattfindet. Auf einem Teil des Weges kann die Atemluft von Stäuben, Pollen oder Bakterien gereinigt werden. Besondere Bedeutung kommt hierbei der Nase zu. Wird durch den Mund geatmet, entfällt die gute Vorfilterung der Atemluft.
Entscheidend für die Eindringtiefe der Partikel ist ihre Größe. Partikel, die größer sind als ca. 10 ?m, werden in den Bronchien abgefangen und deponiert. Partikel die kleiner als 5 ?m sind, sind alveolengängig und werden dort größtenteils abgelagert14. Die Deposition der Partikel sowie die Intensität und Geschwindigkeit der einsetzenden Wirkungen werden wesentlich bestimmt durch die Größe, Form, Oberfläche, chemische Zusammensetzung, Biobeständigkeit und durch die hygroskopischen Eigenschaften der Partikel9.

Körpereigene Entfernungsmechanismen

Die Luftröhre bis zu den Bronchien ist mit einem Flimmerepithel ausgekleidet. Die Härchen dieses Epithels führen stetig Bewegungen in Richtung Rachen aus. Durch diese Wellenbewegung werden deponierte Partikel in Richtung Rachen transportiert, um dort verankert oder ausgehustet (bronchiale Clearance) zu werden. Unterstützt wird dieser Vorgang durch die Bildung eines sero-mukösen Schleims, der die Anhaftung der Partikel während des Transports begünstigt (Bronchialtoilette).
In den Alveolen sind die Makrophagen in der Lage, Bakterien, Partikel oder Zelltrümmer aufzunehmen und abzubauen. Sehr kleine Partikel (< 1 ?m) können die Alveolenwand passieren und werden über die Lymphbahn bzw. Blutbahn und letztlich über die Nieren ausgeschieden. Neben der zellulären Abwehr bzw. Entfernung bestehen immunologische Mechanismen, die mithilfe körpereigener Stoffe, wie Immunglobuline und Lymphokine, Fremdkörper aufspüren, immobilisieren, entfernen und zerstören27. Drei Arten von Staubanteilen werden dabei unterschieden9:
Nasen-Rachen-Kehlkopf-Anteil: Dies ist der Anteil des Aerosols, welcher sich nach dem Einatmen im Bereich von Nase, Mund, Rachen und Kehlkopf ablagert und teilweise in den Verdauungstrakt übertreten kann.
Tracheobronchial-Anteil: Hierunter versteht man den Anteil des Aerosols, der sich im Bereich des mukoziliaren Reinigungsapparates des Tracheobronchialbaumes ablagert. Partikelförmige Aerosole mit d > 7 ?m werden aus dem Tracheobronchialbaum innerhalb eines Tages eliminiert. Kleinere Aerosolpartikel stehen im begründeten Verdacht, sich bis zu mehreren Wochen im Tracheobronchialbereich der Lunge aufzuhalten.
Alveolarer Anteil: Hierunter versteht man den Anteil des Aerosols, der sich in den Alveolen sowie im Bereich der Bronchiolen (Bronchioli respiratorii) ablagert. Dieser Anteil kann teilweise in das Lymphsystem oder in das Zwischengewebe der Lunge oder über den Tracheobronchialbaum in den Verdauungstrakt übertreten. Der Alveolaranteil wird mit Halbwertszeiten von Monaten oder Jahren wieder aus der Lunge eliminiert (Abb. 1).

Epidemiologische und experimentelle Untersuchungen

Eine große Zahl von epidemiologischen Untersuchungen hat in den vergangenen 30 Jahren gezeigt, dass Zahnärzte, Zahntechniker und Zahnarztpersonal durch die verschiedenartigen Belastungen Krankheitsrisiken ausgesetzt sind. Untersuchungen von Maddem, Hausler und Leaverton haben bereits 1969 gezeigt, dass bei Verwendung von Turbinenbohrern die entstehenden Aerosolwolken 90 % Partikel enthalten, die kleiner sind als 5 ?m19. Die Infektionsgefahr für den Zahnarzt durch Sprays wurde im Jahr 1975 durch Rothbauer beschrieben, der auf die verbesserten Technologien im Praxisbereich hinwies und somit auch auf das erhöhte Risiko für Zahnärzte und Zahnarztpersonal. Durch den Gebrauch der schnellen Turbinen entsteht ein Sprayrückprall aus den Mundhöhlen der Patienten und somit eine erhöhte Aerosolausbreitung. Als prophylaktische Maßnahme verlangt er das Tragen von Mundmasken vom ganzen Behandlungsteam22.
H. Pfannenstiel erkannte bereits 1982, dass bei der Bearbeitung keramischer Werkstoffe mit rotierenden Werkzeugen, wie Bohrer und Fräser, sehr kleine Partikel entstehen, die sowohl zu Lungenschäden als auch zu Verletzungen der Augen führen können20. Wirksame Präventivmaßnahmen zum Schutz von Zahnärzten und Zahnarztpersonal haben Christensen, Robinson, Plöger und Leavitt 1991 aufgezeigt. Sie haben 42 verschiedene Typen von Atemschutzmasken auf ihre Schutzfunktion gegenüber Aerosolen und luftgetragenen Teilchen, wie z. B. Staphylococcus aureus, untersucht8.
Gasförmige Emissionen wie Nitrooxid (N2O) haben Henry, Primosch und Courts im Jahr 1992 an 36 Kindern in zahnärztlichen Praxen mit Infrarot-Spektrometer untersucht. Dabei wurden Werte zwischen 284,7 ppm und 36,6 ppm gemessen. Der von der NIOSH (National Institute for Occupational Safety and Health) empfohlene Wert liegt bei 25 ppm13. Bentley und Burkhard bewerteten 1994 an der Universität von Nord Carolina die Sprays und Aerosole, die durch hochtourige Zahnarztinstrumente erzeugt werden. Die Ergebnisse von Agaruntersuchungen des Spülwassers zeigten sehr deutlich, dass Zahnärzte und ihr Personal signifikanten Risiken ausgesetzt sind6.
Allsopp, Bassu u. a. verwiesen im Jahr 1997 auf die Notwendigkeit des Gebrauches einer persönlichen Schutzausrüstung für zahnärztliches Personal.In zahnärztlichen Praxen werden durch Geräte, wie etwa durch den Turbinenbohrer, Aerosole aus Speichel erzeugt, die zu Krankheiten führen können. An 300 Probanden wurde gezeigt, dass solche Aerosole im oberen und unteren Atemtrakt zu finden sind2.
Ghiab verglich 1998 an der Universität in Boston einen Hochgeschwindigkeitsbohrer mit einer Luftabriebsvorrichtung, indem er die entstehenden Aerosole bzw. Partikel auf einem Zellulosefilter (Millipore) auffing und auszählte. Dabei zeigte sich deutlich, dass die Luftabriebsvorrichtung eine signifikant höhere Anzahl von Partikeln produzierte als der Hochgeschwindigkeitsbohrer12.
Über ständig wachsende Gefahren in zahnärztlichen Praxen und Labors durch Polymermaterialien berichteten 1998 Lönnrath und Shahnavaz. Die am meisten verwendeten Kunststoff-Gruppen sind die MMA-Materialien (Methylmethacrylate). Es ist bekannt, dass solche Polymere Irritationen der Haut, der Augen (Bindehautentzündungen) und des Atemtraktes hervorrufen können. Aus diesen Gründen empfehlen die Autoren, verbesserte Lüftungsanlagen zu installieren und Sicherheitsmasken und -brillen unbedingt zu tragen18.
Jatzwauk und Neumann beschreiben die Herkunft des Staubs in einer Zahnarztpraxis und seine arbeitsmedizinischen Folgen. Die Autoren gehen besonders auf den Rekontaminationsschutz bei der Lagerung und offenen Bereitstellung von Instrumenten ein. Sie zeigen auf, dass der Partikelgehalt der Raumluft vor Beginn der Sprechstunde (8.00 Uhr) bis um die Mittagszeit (12.00 Uhr) sich verzehnfachen kann, wobei es sich um Partikel zwischen 0,5 ?m bis 10 ?m handelt. Die an den Patientenmund kommenden Aerosolpartikel schweben als so genannte „droplet nuclei“ im Raum, sind Träger von Bakterien der Mundflora und können auch Träger von Viren, z. B. Hepatitis- und AIDS-Viren, sein16.
Diese epidemiologischen Untersuchungen, die nur einen Ausschnitt der vielen Veröffentlichungen über das Risiko- und Gefahrenpotenzial in zahnärztlichen Praxen darstellen, sollen verdeutlichen, dass es für das zahnärztliche Team äußerst relevant ist, sich vor gasförmigen und partikelförmigen Emissionen zu schützen und die hygienischen und arbeitsmedizinischen Grundlagen zu beachten. So sollte unbedingt eine Atemschutzmaske während der Behandlung getragen werden23.

Näheres zum Autor des Fachbeitrages: Dr. Fred Riedel

Bilder soweit nicht anders deklariert: Dr. Fred Riedel