牙周与种植的软硬组织管理专题 | 预防性喷砂结合专业设备可去除牙菌斑（瑞士）

世界卫生组织（WHO）已将口腔疾病确定为一个关键的健康问题，并将其列入了非传染性疾病的优先名单。这是因为口腔疾病会影响患者的预期寿命和生活质量，治疗和预防口腔疾病也会形成高昂的经济成本。此外，口腔与全身疾病的病因联系越来越被人们所认识，例如牙周炎与心血管疾病和糖尿病之间的联系。作为病毒感染的入口点，除了鼻子之外，口腔和咽黏膜也起着重要作用。因此，口腔炎症可能会削弱患者对包括SARS-CoV-2在内的各类呼吸道病毒感染的抵抗力。此外，牙周炎与肺炎、哮喘和慢性阻塞性肺病（COPD）之间也存在联系。

因此，健康的口腔对全身健康非常重要。为了实现口腔健康，局部和全身的风险因素均需要控制，如饮食等。生物膜紊乱是龋病和牙周病的重要病因。

相关阅读

 精细喷砂设备在牙科临床应用中的评估和展望（德）

 从诊断到治疗种植体周围炎（意）

上世纪下半叶的研究证实，龋病和牙周炎作为与生物膜相关的口腔疾病，可以通过持续的专业预防来预防或显著降低其发病率。“预防模块”的基础包括解释疾病的原因、建立口腔卫生技能和提供详细的口腔卫生指导。

另一个主要组成部分是机械去除牙齿和修复体中的硬菌斑（牙石）和软菌斑（生物膜）。

如今，系统地进行专业预防或牙齿清洁（PMPR）已是一项经科学和临床实践认可的口腔医疗服务，并按照指南标准进行。然而，德国消费者保护组织Stiftung Warentest在口腔临床中进行的一项研究表明，日常维护的结果无法达到临床标准：邻面的生物膜大多没有被完全去除。此外，临床主要使用旋转橡胶杯和糊剂清洁牙齿，而这使得去除生物膜变得困难，因为限于技术原因，在一些细小间隙或正畸托槽周围，生物膜只能在有限的范围内被去除。

出于这些原因，EMS公司通过与科研和临床专家的密切合作，开发了临床“引导性生物膜疗法”（GBT；图1）。

图1：“引导性生物膜疗法”是一种用于系统和风险适应的一级、二级和三级预防的模块化临床方案（所有图像均由EMS公司提供）。

这涉及到一级、二级和三级预防的模块化、系统化和风险适应性临床方案。它被认为是Axelsson和Lindhe“预防模块”的现代版本——将适应证扩展到龈下区域，从而预防和治疗牙周和种植体周围炎症。

该方法通过使用特殊的喷砂粉和粉末喷射器去除生物膜（“空气流动”），显著改进了原始方法。下文将阐述对所用喷砂粉产品、设备和手机的要求，以及在上述适应证中对其临床应用至关重要的技术特征。

与最初的“空气抛光（Air polishing）”相同，该技术是基于使用压缩空气加速喷砂粉和水。

所产生的动能使加速的喷砂粉-水混合物冲击到待处理的表面上。所使用的喷砂粉、带有喷嘴的装置和机头，以及临床适应证的选择协同作用，才能达到最大效果。

喷砂粉在这里起着特殊的作用，它并非由大小相同的球体组成。用于预防性喷砂的粉末功效、生物相容性和效率也由许多化学和物理特性决定：

1.喷砂粉粉末通常显示出随机的几何形状，仅部分类似于球体。其成分与“珍珠”的无机成分相近（图2至4）。

图2：基于碳酸氢钠的用于预防性喷砂的粉末，可在严重色素沉着的情况下选择性使用（AIRFLOW^® CLASSIC COMFORT，EMS公司）。平均粒径为40 µm（放大500倍的SEM图像）。

图3：基于赤藓糖醇的用于预防性喷砂的粉末在口腔预防中应用普遍，包括龈下（AIRFLOW^® PLUS）。平均粒径为14 µm（500倍放大的SEM图像）。

图4：基于碳酸钙的用于预防性喷砂的粉末（“珍珠”）。平均粒径为45 µm，与其名称不同，颗粒形状都不是圆形、而是不均匀的（2000倍放大的SEM图像）。

2.根据不同的适应证，喷砂粉粉末具有不同的平均粒度。颗粒越小，动量越低——对硬组织和软组织的影响相应地更温和。大颗粒物的撞击被认为会引起不适和疼痛。

3.所有喷砂粉产品都有一个粒度分布，也就是说，存在不同尺寸的颗粒。即使平均值基本良好，这些颗粒在撞击表面时也会增加研磨效果。

4.所需的颗粒尺寸可以用单个或小颗粒聚集来实现。这也会影响研磨效果。

5.例如，喷砂粉所用材料会影响它是否能作为细菌的营养素。这在龈下清洁的应用中至关重要。

6.材料还决定了所用喷砂粉的密度，从而决定了其比重（图5）。给定尺寸的颗粒越重，在与表面碰撞时可能造成的损坏就越大。

图5：用于预防、去除色素或龈下生物膜管理的不同类型喷砂粉的密度。

7.硬度是一种对材料表面有重大影响的特性。较硬的颗粒更容易在目标表面产生裂缝，并导致牙体组织的损伤（图6）。因此，应优化用于预防性喷砂的粉末硬度，以有效去除生物膜和色素，而不会损坏牙釉质或牙本质。表面坚硬的喷砂粉也会导致用于治疗的设备和仪器（如手持设备）损坏（图7）。

图6：施用图4所示碳酸钙喷砂粉后釉质的损伤（65倍放大的SEM图像）。

图7：使用的喷砂粉必须与器械完美匹配，以确保患者的安全和较长的使用寿命。该图显示了在使用涂有磷灰石的喷砂粉后，损坏的AIRFLOW^®手机喷嘴（见图5）。

8.为了给患者带来良好的舒适感，喷砂粉应具有可接受的味道。

9.喷砂粉必须具有生物相容性，以使其在吞咽或与皮肤接触时是无害的。

10.此外，喷砂粉吸入时不得对肺部造成任何问题。除了排除材料的全身或细胞毒性外，还可以通过使用水溶性喷砂粉来实现这一特性。如果喷砂粉颗粒到达肺部，它们就会被吸收，从而避免长期风险。

这10个特性形成了用于预防性喷砂粉末开发的指导框架。由于更改单个参数会影响其他参数，因此这是一个重大挑战；但另一方面，这也代表了一个机会，因为可以通过这种方式对产品特性进行微调。上述各种性质的复杂性也解释了为什么市场上找不到两种完全相同的喷砂粉：不同的开发方法基本上无法实现完全相同的性能。

指定喷砂粉的基本特性，定义其最终功能。只有这样，才能获得所需的临床特性。例如，添加香料、防腐添加剂和增流剂就是为了达到这个目的。对于水溶性喷砂粉，增流剂可以防止喷砂粉在高湿度下结块，具有重要作用。因此，即使在操作中断之后，该装置也能继续良好运行。

为达到此目的，使用了无定形疏水二氧化硅。它使易溶材料具有疏水特性。它仅被吸附在喷砂粉颗粒的表面，并在应用过程中与喷砂粉分离。选择这种液化和保护性材料也归因于其良好的生物相容性。

用于“空气抛光”或“空气流动”预防设备的运行关键部件是粉仓。当该设备建立起动力加速所需的压力时，粉仓向进入的空气充入喷砂粉。确保理想功能的另一个因素是输送到术区的喷砂粉量：如果喷砂粉量太低，则无法有效去除生物膜，治疗不成功；而假如喷砂粉的量太大，则会导致积聚，从而抑制喷砂粉的流动，并影响后续颗粒的作用。

换言之，对于有效的治疗，必须遵守喷砂粉用量的范围。

均匀的喷砂粉流动有助于降低喷砂粉消耗，因此更经济，并使治疗对医生和患者来说都是可预测和舒适的（图8）。在任何时候，都无须担心从设备流出的喷砂粉过多或过少，这使得医生能够充分关注目前正在处理的生物膜区域。此外，在使用设备时，均匀一致的喷砂粉流动使产生的气溶胶更容易控制。

图8：标准空气-水-粉末装置(台式机）的粉末波动：只有与“空气流动”兼容的装置（见图10）及其专门设计的粉仓（图11）才能保证粉末流动的一致性。

另一个好处是，在操作过程中不会出现中断，如由于重新填充喷砂粉而导致的中断等。为了确保有效的工作流程，能确保半个治疗日的喷砂粉供应的设备比只能治疗一名患者的产品更有利（图9）。目前，只有具有“空气流动”能力的设备才能满足连续的粉末流动和更长操作时间的要求，而无需重新填充喷砂粉（图10和11）。

图9：AIRFLOW^® Prophylaxis Master（AFPM，EMS公司）可治疗四名患者，其他产品可治疗两名患者。

图10：AFPM的空气-水-粉末组件与Max或PERIOFLOW^®手机和Plus喷砂粉的组合实现了专利的“层流技术”。

图11：在AFPM粉仓的强力加持下，才能够通过“空气流动”实现一致、有效的粉末流动（见图8和9）。

除了设备和粉仓之外，手机也起着重要的作用。机头末端的喷嘴可以调节空气-水-喷砂粉混合物执行特定清洁任务的速度。有一条水道通向喷嘴的末端，这就使得在加速的空气-喷砂粉混合物周围形成了一层水。水可以减少混合物与处理表面碰撞后产生的颗粒灰尘量。此外，它可去除撞击颗粒，从而为随后的加速颗粒提供了一个干净的表面。

得益于细小的喷嘴开口和空气-喷砂粉出口的速度，水包被细化为细小的液滴，从而有效地保护空气-喷砂粉混合物不受环境的影响。如果这种液滴转化过程在技术上执行得不理想，喷嘴可能会将混合物喷到处理区域的深处。这对医生会造成不便，因为许多飞沫最终会附着在眼镜上，而难以看清术区；对患者来说，面部被溅湿也会造成不适。此外，这需要额外注意个人防护措施，以避免被包括病毒在内的病原微生物污染。在进一步开发的手机（AIRFLOW^® MAX，EMS公司）中，6个小直径的水通道以这样的方式排列，使得它们在喷嘴前方约1 mm处将水雾化成一个小的层流射流（“层流技术，laminar airflow technology”）。因此，与其他商用手持设备相比，其产生的液滴更加规则和均匀，这反过来又提高了可视性，也使抽吸更为容易。

在涉及粉末的情况下，气流是加速颗粒的驱动力。通常，喷嘴具有小横截面的通道，以提供空气的最大加速度并因此赋予颗粒速度，这导致在过渡到外部空气时会产生一定的噪音。在新一代喷嘴中，通过特殊的几何形状将声屏障转移到了内部（图12）。这使得治疗对于医生和患者都更为舒适（图13），同时保持相同的效果。

图12：优化机头（AIRFLOW^® Max）中的气流模拟示意图：最高加速度在超音速范围内（600 m/s；见红色区域）。这发生在机头内部，噪音水平相应降低。

图13：利用获得专利的“层流技术”，空气-水-喷砂粉混合物以调节和恒定的流速离开喷嘴（见图9）。这使得生物膜管理对患者来说更高效、更舒适。

喷嘴出口处加速的喷砂粉颗粒通过冲击确保表面得到清洁。这里，颗粒的效果取决于入射角。喷砂粉的切向入射角使得沉积物能够从表面“剪切”下来。此外，大量颗粒应连续冲击表面，且数量没有波动。在这种情况下，脉冲的数量非常大，以至于颗粒射流可以快速、有效、且温和地去除口腔所有表面的生物膜。施用的持续时间、功率设置和供水对治疗期间的有效性和组织保护也很重要。

非常小的颗粒在冲击软组织时冲击不明显，可以安全使用。因此，高级喷砂粉的“魔力”是基于非常小的粒径和大量颗粒的双重性。这种产品的一个例子是平均粒径为14 µm的赤藓糖醇喷砂粉（AIRFLOW^® PLUS，EMS公司）。赤藓糖醇是一种略带甜味的糖醇，具有防龋作用。在应用具有小颗粒尺寸的生物相容性喷砂粉后，由于表面变化小，不再需要使用抛光盘或糊剂进行处理。当使用AIRFLOW^® PLUS时，牙本质也是如此。

为了保护硬组织和软组织，以及修复体或正畸矫治器，正确选择与适应证相关的喷砂粉产品具有重要意义（见图6）。否则，宝贵的牙体组织可能会损伤，尤其是在牙骨质去除后，牙齿颈部或龈下区域的牙本质表面。

最初，空气-水-粉末系统是为侵入性窝洞预备开发的，后来主要用于去除色素。碳酸氢钠基喷砂粉仍然常用于后一种适应证，但由于其相对较高的研磨性，这些喷砂粉只能用于釉质表面。在小表面上进行临床应用时，并不总是能够确保正确的应用。

一个范式的转变是甘氨酸基喷砂粉的开发应用，该喷砂粉可用于去除龈上和龈下菌斑。

目前的最后一步是开发低研磨性的糖醇。在上文中，使用AIRFLOW PLUS^®赤藓糖醇喷砂粉的研究表明，该产品与兼容的设备和手机（“空气流动”）相结合，适用于大多数龈上和龈下适应证中的生物膜去除，并且患者耐受性非常好（图14和15）。

图14：“空气流动”在正畸患者口内的临床应用：与旋转橡胶杯和糊剂相比，空气-水-喷砂粉混合物能更有效地清洁牙齿。

图15：PERIOFLOW^®的临床应用：特殊的手机和仪器可用于牙齿或种植体周围的深层牙周袋，也可以与AIRFLOW^® PLUS喷砂粉结合使用。

Marcel Donnet博士是一名化学工程师，在EMS公司研究部担任粉末技术和流体力学专家。