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Auswirkungen von Wasser-Pulverstrahlgeräten auf Zahnhartgewebe und Restaurationsmaterialien
Einleitung
von Prof. Dr. Andreas Schulte, Heidelberg
Wasser-Pulverstrahlgeräte sind bereits seit längerem in zahlreichen Praxen als Hilfsmittel im Bereich der
professionellen Zahnreinigung im Einsatz. Dennoch wird im Alltag eher selten gefragt, welche Auswirkungen
sie auf die Zahnhartgewebe und die verschiedenen Restaurationsmaterialien haben. Der nachfolgende
Beitrag widmet sich dieser Thematik und zeigt auf, dass die Bearbeitung von Zahnschmelz mit
Wasser-Pulverstrahlgeräten als unbedenklich angesehen werden kann. Allerdings sollte der Einsatz der
Geräte nur bei den entsprechenden Indikationen und - hinsichtlich der Restaurationsmaterialien - nur bei
keramischen Oberflächen erfolgen. In diesem Beitrag werden auch Geräte und Pulver verschiedener
Hersteller durch den Autor benannt bzw. beurteilt.
Wasser-Pulverstrahlgeräte erfreuen sich als Hilfsmittel bei der professionellen Zahnreinigung einer
zunehmenden Beliebtheit. Derartige Geräte werden von verschiedenen Firmen z. B. Dentsply
DeTrey/Konstanz (Phrophyjet), EMS/München (Air Flow), KaVo/Biberach (Prophyflex), Satelec/Mettmann
(Prophy-Unit), Yoshida Dental c/o Hager & Werken/Duisburg (Clean Jet) angeboten. Dies erklärt das
Interesse der zahnmedizinischen Fachwelt, Informationen über Möglichkeiten und Grenzen sowie eventuelle
Gefahren (z. B. die Auslösung von Emphysemen) dieser Methode zu erhalten (19).
Die Funktionsweise von Wasser-Pulverstrahlgeräten besteht darin, dass ein Gemisch aus unter hohem Druck
stehendem Wasser und einem speziellen Pulver auf die zu reinigenden Zahnoberflächen gerichtet wird. Der
hohe Wasserdruck wird erreicht, indem das Wasser-Pulverstrahlgerät mit der Wasserzufuhr für die
zahnärztliche Turbine verbunden wird. Diese Verbindung wird hauptsächlich durch zwei Arten
bewerkstelligt. So genannte "Handygeräte" wie z. B. Air-Flow2 oder Propyflex3 (Abb. 1) verfügen über eine
Kupplung, die es ermöglicht, diese Geräte direkt auf das zum Aufsetzen von zahnärztlichen Turbinen
gedachte Anschlussstück aufzusetzen.
Abb. 1: Wasser-Pulverstrahlgeräte in Handy-Form
Für "externe" Wasser-Pulverstrahlgeräte muss ein spezieller Anschluss an der zahnärztlichen
Behandlungseinheit geschaffen werden. Die Hersteller der verschiedenen Wasser-Pulverstrahlgeräte bieten
für ihre Geräte jeweils ein eigenes Pulver an, über dessen Zusammensetzung allerdings keine ganz genauen
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Angaben gemacht werden. Man kann jedoch davon ausgehen, dass diese Pulver zu etwa 95 Prozent aus
Natrium-Bikarbonatpartikeln (NaHCO 3 ) bestehen. Daneben können auch Silikapartikel enthalten sein, wie z.
B. in dem von der Fa. EMS angebotenen Pulver. Weitere Bestandteile sind Aromastoffe sowie Zusatzstoffe,
mit deren Hilfe ein Verklumpen der Pulver vermieden werden soll. Des Weiteren unterscheiden sich diese
Pulver durch unterschiedliche Formen und Größen der in ihnen enthaltenen Partikel (Abb. 2). An dieser
Stelle sei darauf hingewiesen, dass sowohl Natrium-Bikarbonat- als auch Silikapartikel seit langem wegen
ihrer effizienten Reinigungswirkung als Schleifkörper in Zahnpasten enthalten sind.
Abb. 2: REM-Bilder von drei verschiedenen für
Wasser-Pulverstrahlgeräte gedachte Pulver. Dabei handelt es sich um
Produkte, die von den Herstellern Dentsply DeTrey (links oben),
EMS (rechts obern) und KaVo (unten)vertrieben werden
Eine professionelle Zahnreinigung muss so durchgeführt werden können, dass eine Beschädigung der zu
reinigenden Zahnhartsubstanzen, der angrenzenden und benachbarten Weichgewebe und eventuell
vorhandener zahnärztlicher Restauration vermieden wird. Seit der Vorstellung der ersten
Wasser-Pulverstrahlgeräte vor über zwei Jahrzehnten wurden verschiedene Studien zu den Auswirkungen der
Zahnreinigung mittels dieser Geräte auf Zahnhartsubstanzen und zahnärztliche Restaurationen veröffentlicht.
Teilweise erfolgten qualitative Bewertungen in der Weise, dass Proben nach der Bearbeitung mit einem
Wasser-Pulverstrahlgerät mit starker Vergrößerung im Rasterelektronenmikroskop (REM) untersucht wurde
(2,13,16). Quantitative Aussagen zu Oberflächenveränderungen beruhen in der Regel auf der Erhebung von
Messdaten zur Oberflächenrauheit (4,8,10,14,18,21). Der Anlass für eine eigene umfangreiche Untersuchung
(17) zur Frage der Auswirkung der Bearbeitung von Zahnhartsubstanzen und Restaurationsmaterialien mit
Hilfe eines Wasser-Pulverstrahlgeräts war, dass einerseits neue Wasser-Pulverstrahlgeräte (z. B. Prophyflex
2) und andererseits neue Restaurationsmaterialien (z. B. Kompomere, heißgepresste Glaskeramik) erhältlich
sind. In dieser In-vitro-Studie wurde unter standardisierten Bedingungen die Oberflächenrauheit von Proben
aus humanem Schmelz, humanem Dentin sowie von zahnärztlichen Restaurationen aus Kompomer,
Komposit, Amalgam, hochgoldhaltigem Gussmetall, heißgepresster Keramik und Sinterkeramik vor und
nach 10-sekündiger Bearbeitung mit einem Wasser-Pulverstrahlgerät bestimmt. Hierfür wurde das
Prophyflex2-Gerät (Fa. KaVo) verwendet. Die Untersuchungen wurden im Jahr 1999 mit drei verschiedenen
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Pulvern durchgeführt, die von den Firmen Dentsply DeTrey, EMS und KaVo angeboten wurden.
Im Folgenden sollen sowohl die wichtigsten eigenen Ergebnisse als auch relevante Ergebnisse aus anderen
Studien getrennt für die verschiedenen Zahnhartgewebe und Materialien präsentiert und diskutiert werden.
Zahnschmelz
Auf Grund der eigenen Untersuchungen kann man davon ausgehen, dass die Bearbeitung von Zahnschmelz
mit einem Wasser-Pulverstrahlgerät zu einer Erhöhung der mittleren Rauheitswerte um den Faktor 1,5 führt
(17,20). Diese Zunahme der Oberflächenrauheit des Schmelzes ist als gering anzusehen. Zur Bewertung
dieser Ergebnisse muss auch in Betracht gezogen werden, welche Auswirkungen die Politur mit
Prophylaxepasten auf die Oberflächenrauheit von Zahnschmelz hat. Deren Verwendung wird im Rahmen von
professionellen Zahnreinigungen allgemein akzeptiert. Allerdings sollte dabei berücksichtigt werden, dass die
auf dem Markt angebotenen Polierpasten eine unterschiedliche Abrasivität haben können und dass zum
Abschluss einer Zahnreinigung eine Polierpaste mit geringer Abrasivität verwendet werden muss. In diesem
Zusammenhang sind die Ergebnisse einer von einem anderen Autor durchgeführten Studie von großer
Bedeutung (9). Dort wurde festgestellt, dass die Bearbeitung von Zahnschmelz mit Prophylaxepasten (CCS
170 und CCS 250, Fa. Clean Chemical Sweden, Börlange/Schweden) zu einer Aufrauung führt, die
vergleichbar mit derjenigen ist, die durch die Bearbeitung mit Wasser-Pulverstrahlgeräten bewirkt wird.
Aus REM-Untersuchungen geht ferner hervor, dass die Bearbeitung von kariesfreiem Zahnschmelz mit
Wasser-Pulverstrahlgeräten zu keinen Beschädigungen der Schmelzoberfläche führt (2,13,16). Diese Aussage
erfährt lediglich in Bezug auf Schmelz mit einer initialen Demineralisation eine Einschränkung. Dieser wird
durch die Bearbeitung mit Wasser-Pulverstrahlgeräten so beschädigt, dass eine Remineralisation nicht mehr
möglich ist (18). Als praktische Konsequenz ergibt sich hieraus, dass vor allem bei Patienten mit hohem
Plaqueaufkommen und erhöhtem Kariesrisiko die Plaque nicht primär mit einem Wasser-Pulverstrahlgerät
entfernt werden darf. Vielmehr sollte bei derartigen Patienten die Plaque mit Polierkelch oder Polierbürstchen
und mit wenig abrasiver Polierpaste entfernt werden. Dies erlaubt zu beurteilen, ob eine Schmelzkaries
besteht oder nicht. Wenn sicher gestellt ist, dass keine Schmelzkaries besteht, kann bei Bedarf zusätzlich
noch ein Wasser-Pulverstrahlgerät verwendet werden.
Ein weiteres Argument für die Unbedenklichkeit der Bearbeitung von Zahnschmelz mit einem
Wasser-Pulverstrahlgerät lässt sich daraus ableiten, dass nach dessen klinischer Anwendung keine erhöhte
Zahnsteinneubildung beobachtet wurde (20). Deshalb ist die Schlussfolgerung erlaubt, dass die geringe, aber
doch messbare Zunahme der Schmelzrauheit in Folge der Bearbeitung mit Wasser-Pulverstrahlgeräten in der
Regel klinisch ohne Bedeutung ist.
Dentin
In Bezug auf das Zahnhartgewebe Dentin stellt sich die Situation ganz anders als beim Schmelz dar. Dentin
ist auf Grund seiner Struktur und Zusammensetzung wesentlich weicher als Schmelz und zeigt deshalb eine
erheblich geringere Resistenz gegen Abrasionsbeanspruchungen. Die in der bereits erwähnten eigenen Studie
gemessenen Werte zeigen, dass die Bearbeitung von Dentin mit einem Wasser-Pulverstrahlgerät im Mittel zu
einer Erhöhung der Rauheit auf das 10fache des Ausgangswertes führt (17). Andere Autoren verzichteten
sogar auf die Messung der Rauheit von Dentinoberflächen, sondern bestimmten den Substanzverlust des
Dentins, der durch die Bearbeitung mit Wasser-Pulverstrahlgeräten verursacht wird (1,2,5,9). So wurde nach
Bearbeitungszeiten zwischen 30 und 60 Sekunden ein Substanzabtrag in der Größenordnung von 0,5 mm
gemessen (1,9). Auch wenn solche Bearbeitungszeiten bei einer einmaligen klinischen Anwendung bei einem
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einzelnen Zahn nicht erforderlich sind, zeigen diese Ergebnisse doch deutlich auf, mit welchem
Substanzverlust nach wiederholten Zahnreinigungen gerechnet werden muss. Aus REM-Untersuchungen ist
ferner ersichtlich, dass kraterförmige Defekte im Dentin entstehen, wenn ein Wasser-Pulverstrahl 30
Sekunden punktförmig auf freiliegende Wurzeloberflächen gerichtet wird (1,5). Auf Grund dieser Ergebnisse
wird einmütig davon abgeraten, freiliegendes Dentin im Zahnhalsbereich mit Wasser-Pulverstrahlgeräten zu
reinigen.
Restaurationen aus Kompomer oder Komposit
Eine sehr große Aufrauung erfahren aus Kompomer hergestellte Restaurationen durch die Bearbeitung mit
einem Wasser-Pulverstrahlgerät. Hier wurde eine Zunahme der Oberflächenrauheit auf das 10fache des
mittleren Ausgangswertes festgestellt (17). Dies entspricht der Größenordnung, die bei der Bearbeitung von
humanem Dentin beobachtet wurde. Diese Ergebnisse können Angaben anderer Autoren nicht
gegenübergestellt werden, da vergleichbare Untersuchungen in Bezug auf Kompomere bisher nicht
veröffentlicht wurden.
Die Bearbeitung von Restaurationen aus Komposit mit einem Wasser-Pulverstrahlgerät führt ebenfalls zu
einer sehr hohen Zunahme der Oberflächenrauheit. Im Vergleich zu dem mittleren Ausgangswert wurde hier
eine Erhöhung auf das 6fache beobachtet (17). In Untersuchungen, die vor ca. 15 Jahren veröffentlicht
worden waren, führte die Bearbeitung von Komposit mit Wasser-Pulverstrahlgeräten sogar zu einer Zunahme
der Rauheitsmesswerte auf das 16- bzw. 25fache der Ausgangswerte (4,14). Diese Veränderungen beruhen
möglicherweise zu einem Teil auf einer Verringerung der Abrasivität der für die
Wasser-Pulverstrahlreinigung angebotenen Pulver. Eine viel größere Rolle dürfte aber spielen, dass die
Materialeigenschaften von Kompositen in den letzten Jahren u.a. im Sinne einer erheblichen größeren
Abrasionsstabilität verbessert worden sind. Dennoch muss nach wie vor von der Bearbeitung von
Kompositrestaurationen und in noch höherem Maße von Kompomerrestaurationen mit
Wasser-Pulverstrahlgeräten abgeraten werden. Sollte es sich im Einzelfall nicht vermeiden lassen, eine solche
Restauration aus dem Bearbeitungsfeld auszusparen, muss deren aufgeraute Oberfläche geglättet und poliert
werden.
Restaurationen aus metallischen Werkstoffen
Im Vergleich zu Kompositrestaurationen weisen metallische Restaurationen aus Amalgam oder
hochgoldhaltigen Gusslegierungen eine höhere Materialhärte auf. Deshalb wird verständlich, dass die
Bearbeitung derartiger Restaurationen mit Wasser-Pulverstrahlgeräten zu einer geringeren Zunahme der
Oberflächenrauheit führt als bei Kompositrestaurationen. Im Falle von Amalgam beträgt diese im Mittel etwa
das 4fache und im Falle einer hochgoldhaltigen Gusslegierung etwa das 1,5fache der Ausgangswerte
(4,14,17). Bei den metallischen Restaurationen bewirkte die Bearbeitung mit einem
Wasser-Pulverstrahlgerät, dass diese danach nicht mehr hochglänzend, sondern matt erschienen (17). Deshalb
gilt auch für Restaurationen aus diesen Materialien, dass eine Bearbeitung mit einem
Wasser-Pulverstrahlgerät zu vermeiden ist. Sollte dies im Einzelfall nicht möglich sein, so muss im
Anschluss daran eine sorgfältige Glättung der aufgerauten Restaurationsoberfläche erfolgen.
Keramische Werkstoffe
Im Gegensatz zu den bisher beschriebenen Restaurationsmaterialien bewirkt die Bearbeitung von
heißgepresster Glaskeramik oder von gesinterter Verblendkeramik mit einem Wasser-Pulverstrahlgerät keine
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Zunahme der Oberflächenrauheit (17). Eine solche tritt nur dann auf, wenn extreme und unter klinischen
Bedingungen nicht auftretende Bearbeitungszeiten von 120 Sekunden und mehr gewählt werden13. Auch
führt die Bearbeitung von keramischen Oberflächen mit Wasser-Pulverstrahlgeräten im Gegensatz zu den
metallischen Restaurationen nicht zu einer Änderung des Oberflächenglanzes (3,17).
Einfluss verschiedener Pulver
Wie bereits ausgeführt, wurden in den eigenen Untersuchungen drei verschiedene Pulver untersucht (17).
Dabei handelte es sich um die Pulver, die von den Herstellern der Geräte Air-Flow (Fa. EMS), Propyflex2
(Fa. KaVo) und Prophy-Jet (Fa. Dentsply DeTrey) angeboten wurden. Diese Pulver unterschieden sich nicht
in Bezug auf die aufrauende Wirkung von Zahnhartsubstanzen und zahnärztlichen Restaurationen. Zwei
dieser Pulversorten, nämlich diejenigen der Fa. Dentsply DeTrey und der Fa. EMS waren neben den Pulvern
der Fa. Satelec und der Fa. Yoshida Dental in einer Studie eines anderen Autors untersucht worden (9).
Dieser stellte fest, dass die Pulver der Firmen Dentsply DeTrey, EMS und Satelec sich in Bezug auf die
aufrauende Wirkung von Schmelzoberflächen nicht unterschieden. Im Vergleich hierzu war die aufrauende
Wirkung des Pulvers der Fa. Yoshida Dental jedoch so viel stärker, dass von dessen Verwendung abgeraten
wurde (9).
Diese Ergebnisse zeigen, dass zwar die überwiegende Zahl der Hersteller von Wasser-Pulverstrahlgeräten,
aber eben doch nicht alle die Abrasivität der von ihnen hierfür angebotenen Pulver so gestaltet, dass die
aufrauende Wirkung derjenigen entspricht, die durch die Bearbeitung von Zahnschmelz mit Bürstchen und
handelsüblichen Polierpasten bewirkt wird. Prinzipiell kann die abrasive Wirkung der Pulver auch durch
unterschiedliche technische Anordnungen der verschiedenen Wasser-Pulverstrahlgeräte beeinflusst werden.
Nach derzeitigem Kenntnisstand des Autors spielen diese Unterschiede bisher nur eine untergeordnete Rolle.
Deshalb wäre es für den klinisch tätigen Zahnarzt sehr hilfreich, wenn eine Kennzahl zur Abrasivität der
jeweiligen Pulver angegeben würde.
Schlussfolgerungen
Die Bearbeitung von Zahnschmelz mit Wasser-Pulverstrahlgeräten kann als unbedenklich angesehen werden.
Es muss jedoch von der Bearbeitung von Bezirken mit aktiver Schmelzkaries und von freiliegendem Dentin
im Zahnhalsbereich dringend abgeraten werden. Ebenso sollte man davon absehen, zahnärztliche
Restaurationen aus Kompomer, Komposit, Amalgam oder hochgoldhaltigen Gusslegierungen mit
Wasser-Pulverstrahlgeräten zu bearbeiten. Keine Bedenken bestehen bezüglich der Bearbeitung von
keramischen Oberflächen mit Wasser-Pulverstrahlgeräten. In Übereinstimmung mit zahlreichen Autoren
(6,7,9,10,11,12,15) ist es derzeit vertretbar, Wasser-Pulverstrahlgeräte für folgende Indikationen zu
verwenden:
1. Entfernung hartnäckiger, nicht plaqueassoziierter Beläge (verursacht z. B. durch den Genuss von
Tee, Kaffee, Nikotin oder Rotwein).
2. Entfernung von hartnäckigen Black-Stain-Auflagerungen im sichtbaren Bereich.
3. Reinigung der Zahnoberflächen vor Befestigung von Brackets und nach Entfernung von Brackets.
4. Entfernung von Plaque bei Patienten, die im Rahmen von kieferorthopädischen Behandlungen
bebändert worden sind.
5. Reinigung des Fissurensystems von Molaren und ggfs. Prämolaren vor Fissurenversiegelung.
Korrespondenzadresse:
Prof. Dr. Andreas Schulte
Poliklinik für Zahnerhaltungskunde
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Universitätsklinikum Heidelberg
Im Neuenheimer Feld 400
69120 Heidelberg
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