口腔診室細菌性氣溶膠研究進展

劉穎君(LIU Ying-jun) 綜述, 安 娜(AN Na)審校

(北京大學口腔醫院，北京 100081)

·綜述·

口腔診室細菌性氣溶膠研究進展

劉穎君(LIU Ying-jun) 綜述, 安 娜(AN Na)審校

(北京大學口腔醫院，北京 100081)

口腔診室； 氣溶膠； 細菌性氣溶膠； 氣溶膠分布； 氣溶膠干預措施

氣溶膠是固態或液態微粒懸浮在氣體介質中的分散體系，其粒子直徑在0.001～100 μm之間[1]。1968年Micik等[2]最先研究了口腔診室中的氣溶膠，并將此研究領域命名為牙科氣溶膠學，主要的研究內容為口腔診室中的細菌性氣溶膠顆粒，以及這些氣溶膠顆粒與患者及醫務人員健康之間的關系。隨著口腔設備學、材料學的進展，尤其是高速旋轉設備和超聲設備的出現，口腔醫生的工作效率大大提高。但設備的使用也導致口腔治療操作過程中產生大量細菌性氣溶膠，氣溶膠中可能含有菌斑、牙石碎片、牙科材料、血液、唾液、未消毒的牙科用水等[3-4]。口腔診室空氣污染威脅著醫護工作者及患者的身體健康，因此多個國家及地區的口腔醫療機構感染控制指南中均涉及了診療環境的指標，其中包括空氣清潔與消毒相關指標[5]。本文對口腔診室細菌性氣溶膠研究進展作一綜述。

1 氣溶膠在疾病傳播中的作用

足夠大的氣溶膠顆粒，可以在短時間內沉降到地面或物體表面上，經過表面接觸，致病微生物可經由或不經由醫生，在不同患者之間傳播疾病，成為醫患之間間接感染的途徑[3]。而小的液滴可以在空氣中長時間運動，此過程中由于蒸發，液滴逐漸收縮形成飛沫核[6]，飛沫核粒徑很小，可以在空中懸浮并擴散[7]，相關的理論計算顯示，直徑1 μm的粒子運動特性主要是氣流跟隨性，其自身重力及慣性作用都不明顯，在發生后10-5s內就可以達到環境風速，并跟隨氣流運動[8]。氣溶膠的運動特性導致其擴散范圍較遠，可漂浮空中數小時，直至沉降到物體表面或進入呼吸道。

飛沫核的主要成分為生物顆粒[6]，其中耐干燥的病原體(如葡萄球菌屬、鏈球菌屬、真菌孢子)能存活很長時間，通過空氣傳播很遠后依然存活[9]。含有大量微生物核的氣溶膠成為潛在傳染源，可以直接進入醫護人員或不同患者的呼吸道傳播疾病。研究[10]報道，口腔醫務人員暴露于空氣菌落高峰期 15 min，將吸入 0.014 μL 的氣溶膠，嚴重者可在同樣時間內吸入 0.12 μL氣溶膠。攜帶微生物的氣溶膠根據其粒子直徑大小可進入呼吸道的不同部位[11]，直徑1～5 μm 者空氣帶菌粒子可直接侵入肺泡，6～10 μm 者易沉著在小支氣管，10～30 μm 者會沉積在支氣管[3]。2012 年 Dutil 等[12]利用 APS 空氣動力學粒徑譜儀對口腔操作中產生的氣溶膠直徑進行測定，結果介于 0.65～0.84 μm之間，中位數為 0.73 μm，屬于小直徑的空氣帶菌粒子。

目前，已知可能借由氣溶膠傳播的致病微生物包括結核分枝桿菌[13]，乙型肝炎病毒(HBV)、丙型肝炎病毒(HBV)、人類免疫缺陷病毒(HIV)[3]、葡萄球菌屬[14]、麻疹病毒、水痘-帶狀皰疹病毒、天花病毒、百日咳桿菌、流感病毒、鼻病毒、肺炎支原體、SARS冠狀病毒、腦膜炎奈瑟菌[15]、軍團菌屬等。研究[14]表明，微生物空氣污染可使一些過敏性疾病發生率增加。

2 細菌性氣溶膠的檢測

2.1 基于物理理論的研究方法 當前對氣溶膠的研究主要有理論分析法、數值模擬法和實驗研究法。前兩種方法側重于利用物理、數學原理對氣溶膠顆粒運動進行模擬。理論分析法主要是通過對生物顆粒物的空氣動力學特性和生物顆粒物本身所受各種力場進行分析，建立數學模型來描述生物顆粒物在室內的運動傳播規律，得到運動規律的解析解。數值模擬方法是基于計算流體力學(computational fluid dynamics，CFD，主要通過計算機和數值方法來求解流體力學的控制方程，對流體力學問題進行模擬和分析)技術計算室內生物顆粒物的分布情況或運動軌跡，從而了解生物顆粒物的分布規律或在室內的運動情況[16]。

上述研究方法可以獲得較為詳細完整的顆粒物分布和運動信息，但是其結果僅為數值模擬結果。目前，在口腔診室細菌性氣溶膠的研究中基于物理理論的研究方法應用較少，2010年Chen 等[17]首次報道了利用CFD對五種不同狀況下口腔診室內細菌性氣溶膠分布進行模擬。見圖1。

圖1 CFD對五種不同狀況下口腔診室內細菌性氣溶膠速度分布的模擬結果[17]

2.2 實驗研究法 實驗研究法是通過實驗儀器對生物顆粒物的空間分布、時間分布等進行測量，以了解室內生物顆粒物的分布情況，得出室內生物顆粒物暴露傳播的規律和經驗公式，此方法是大部分口腔診室進行氣溶膠研究所采取的方法。目前，在口腔診室氣溶膠研究領域采用比較多的是自然沉降法和撞擊式采樣器法。自然沉降法即在不同位置打開培養皿，放置一定時間后將培養皿進行培養，計算菌落形成單位(CFU，colony forming units，指培養所得的細菌群落總數)，以顯示不同位置細菌性氣溶膠的分布情況，此計算基于奧梅梁斯基公式Ng=10×Nl，其中Nl為空氣中細菌菌落密度，Ng為在100 cm2培養基上沉降5 min后的菌落數。我國衛生部2012年頒布的《醫院消毒衛生標準》中將公式校正為菌落總數N空氣=50 000 N×A-1×T-1，其中A為平板面積(cm2)，T為平板暴露時間(min)，N為平均菌落數[18]。此方法經濟簡單，但易受風力、電力、阻力、浮力等多種外界因素影響，穩定性差。撞擊式采樣器中最常用的是安德森取樣器，其不僅能測定空氣中活性粒子的數量，且能測定其粒徑分布[1]，其中Andersen六級生物粒子采樣器被國際上作為標準生物采樣器。

近十年來，隨著各項新技術和分子生物學的應用細菌性氣溶膠的分離鑒定技術飛速發展。2012年Kimmerle等[19]結合革蘭染色、細菌特異性生化實驗、氣相色譜分析、16sRNA鑒定等多種方法，對口腔診室和非口腔操作的公共區域采樣的細菌性氣溶膠進行分離鑒定。但截至目前，研究中能夠捕獲并培養的細菌僅為空氣中的一小部分。需指出的是，目前口腔診室氣溶膠領域不同研究者間的定量研究結果難以比較，原因在于各研究者使用的取樣方法、取樣位置、診室布局不同。甚至有學者[4]指出，不同的地理位置對研究結果也有影響。

3 口腔診室內氣溶膠分布

3.1 口腔診室氣溶膠中的細菌種類 2006 年 Rautemaa 等[20]采用自然沉降法取樣口腔診室內氣溶膠，培養后鑒定得出口腔診室內氣溶膠中的細菌以革蘭陽性菌(鏈球菌屬、葡萄球菌屬)最多見。2010 年 Prasanth 等[21]報道口腔診室氣溶膠中優勢菌為假單胞菌屬、變形桿菌屬、革蘭陽性球菌和桿菌、需氧芽孢桿菌。2011 年顧紅政等[22]利用 API 鑒定系統、VITEK-2 全自動微生物分析儀鑒定系統對口腔診室內氣溶膠進行分析，結果顯示主要的病原菌為微球菌屬(42.46%)、表皮葡萄球菌(35.38%)、金黃色葡萄球菌(14.15%)、革蘭陽性棒狀桿菌(2.28%)。關于API 及其類似鑒定系統對口腔診室氣溶膠細菌種類，有學者提出了質疑，認為其在鑒定非致病性細菌方面存在不足[19]。2012 年 Kimmerle 等[19]綜合利用形態學分析、細菌生化反應、氣相色譜技術，對多椅位診室、單椅位診室、非口腔操作公共場所(銀行)氣溶膠進行了細菌檢測，結果顯示，口腔診室內氣溶膠含量最高的是藤黃微球菌(52.22%)，其次是表皮葡萄球菌和溶血葡萄球菌(31.67%)，除此之外還有里拉微球菌和銅綠假單胞菌等。治療結束后在診椅附近的表面可檢測出鏈球菌屬和葡萄球菌屬細菌[21]；而在2015年的一項研究[23]中，用無菌棉拭子對口腔診室各表面取樣，通過形態學、革蘭染色、標準化生化反應鑒別，鑒定結果中最多見的為革蘭陰性細菌(23%，包括肺炎克雷伯菌，銅綠假單胞菌，大腸埃希菌，檸檬酸桿菌屬)，其次為金黃色葡萄球菌(6%)、凝固酶陰性葡萄球菌(5%)，需氧芽孢桿菌(6%)。

3.2 口腔診室氣溶膠的空間分布 研究[24]證實，在無冷卻水狀態下潔治牙石時，也有氣溶膠與飛沫產生，氣溶膠和飛沫在以患者為中心兩英尺(0.609 m)范圍內濃度最高。在封閉診室中，氣溶膠的污染范圍幾乎可以波及整個診室，包括無操作區域[15，20，25]。2012年有研究者在超聲潔治過程中于患者正前方、頭部左右側不同距離處放置瓊脂平板，實驗結果顯示，相同距離內的三個不同方位取樣位點氣溶膠細菌含量差異無統計學意義；隨著距離的增加，污染程度逐漸減輕[26]。2013年張玉勤等[27]檢測332份標本得出了相似的結果，擬合曲線為污染倍數Y=-3.7935×Ln (X) + 6.2264(X為距離)。2015年Umar 等[23]對口腔診室內的各表面進行取樣，細菌培養結果陽性率最高的位置為燈把手、醫生所用的筆、抽吸管頂端，其次為口腔設備及器材。國內也有學者對診室內物體表面進行取樣，120份標本細菌總數全部超標，其中在距治療點<0.5 m的標本中，6份HBsAg陽性，7份檢出致病菌[27]，在距治療點0.5、1.5、2.0、5.0 m處平均細菌總數依次為2 248、1 317、763和153 CFU/cm2[28]。

3.3 口腔診室氣溶膠的時間分布 目前普遍認為，操作過程中細菌性氣溶膠含量最高[11-12，29]，操作結束后1～2 h，細菌性氣溶膠水平有所降低。見圖2。研究顯示，多臺牙椅診室開始治療后2 h，空氣中細菌量是開診前的5倍[30]；在治療結束后1 h空氣中菌落數比治療結束時下降45%，是開診前的2.3倍，但單臺牙椅牙周診室、黏膜診室治療結束后1 h空氣菌落數降至開診前水平[31]。2012年一項多中心實驗[32]采取主動取樣和被動取樣的方法對10個不同診室進行取樣，主動取樣結果以CFU/m3顯示，被動取樣結果以微生物空氣污染指數(index of microbial air contamination，IMA，指在距離墻壁或任何主要障礙物1 m，距地面1 m的位置放置9 cm Petri 培養皿1 h后培養所得CFU)顯示，以評價操作過程中不同時間點氣溶膠細菌含量，結果顯示，操作過程中氣溶膠細菌含量(166 CFU/m3，IMA 27.5)大于操作前(78 CFU/m3，IMA 12)，操作結束后即刻明顯下降(110 CFU/m3，IMA 14)。

圖2 單一椅位口腔診室空氣動態監測結果[11]

3.4 不同操作過程中細菌性氣溶膠分布 2005年Rautemaa等[20]報道，使用高速旋轉器械的診室氣溶膠細菌培養菌落數平均為823 CFU/(m2·h)，而未使用旋轉和超聲器械的操作組結果為598 CFU/(m2·h)，無操作組為35 CFU/(m2·h)。2010年Hallier等[4]研究顯示,牙體預備時氣溶膠細菌培養結果為無操作時的4.4倍(操作前23.9 CFU/m3，操作后105.1 CFU/m3)，使用超聲設備時為無操作時的1.7倍(操作前41.9 CFU/m3，操作后70.9 CFU/m3)。2011年顧紅政等[22]利用自然沉降法對使用高速手機的實驗組與非使用高速手機的對照組操作過程氣溶膠中細菌含量進行測定，實驗組和對照組在距離患者口周0.5 m處數據差異無統計學意義，但在距離患者口腔1.5 m處，實驗組為(9 069.23±5 962.81)CFU/m3，高于對照組(4 073.53±1 385.68)CFU/m3。另外，該研究者還同時對醫生口罩及臨近物體表面進行采樣,實驗組醫生口罩與電腦顯示屏細菌菌落數分別為(891.17±116.75)、(6 065.5±1 942.22)CFU/m2,高于對照組的(121.67±64.62 )、(50±5.77)CFU/m2。不同研究者得出的結論相似，使用高速設備和超聲設備操作時診室氣溶膠中細菌含量增高較其他操作高，但各實驗者間獲得的實驗結果數據差距較大，國內研究者的數據高于國外研究者，可能的原因是不同研究的研究條件不同，如診室的面積、溫度、濕度、診室布置、采樣方法、采樣的時間等不統一。

4 口腔診室氣溶膠干預措施

4.1 操作前使用有消毒殺菌能力的含漱液含漱 研究[33-37]顯示，術前使用氯己定等具有消毒殺菌能力的含漱液含漱可有效降低氣溶膠中細菌含量，其中效果最佳的為氯己定。de Albuquerque 等[34]報道，氯己定含漱30 s可使患者口內的金黃色葡萄球菌、變形鏈球菌和遠緣鏈球菌含量下降90%以上。2013年Serban等[35]對操作中醫生面罩細菌含量進行檢測，結果干預組(患者使用0.1%氯己定進行含漱)醫務人員面罩細菌含量低于對照組(患者使用蒸餾水含漱)。2013年Shetty 等[36]研究顯示, 氯己定和精油漱口水兩種市售漱口水均可降低口腔操作過程中交叉感染的風險，且前者效果優于后者；2014年Gupta等[37]的雙盲隨機對照實驗結果顯示，0.12%氯己定的使用效果優于草藥漱口水和純凈水。

4.2 操作過程中采用強吸設備 多項研究[33，38]支持操作過程中使用強吸設備可降低口腔診室氣溶膠中細菌的含量。Prasanth等[21]在距患者口腔六英尺的位置放置血平板采樣，發現未使用控制措施時培養皿上培養出大量細菌，優勢菌為假單胞菌屬、變形桿菌屬、革蘭陽性球菌和桿菌、需氧芽孢桿菌和真菌，使用強吸設備后菌落數明顯減少，優勢菌為需氧芽孢桿菌和球菌。Yamada 等[39]的研究肯定了強吸在減少含血氣溶膠中的作用，但2014年Desarda等[40]的研究結果顯示，在上前牙潔治過程中，強吸設備對距離患者口腔3.657 m和6.096 m尺位置的氣溶膠含量并無明顯降低。各項研究中抽吸設備的功率、型號均不同，并不是每項研究對抽吸設備擺放位置均做了明確界定，因此，尚缺乏廣泛認可的定量研究。

4.3 使用空氣凈化系統對診室空氣進行凈化 在有牙科操作的情況下，換風系統可顯著降低備洞、超聲潔治、拔牙操作時細菌性氣溶膠水平，但對問病史和檢查中細菌性氣溶膠水平無顯著效果[4]。2009年 Hubar 等[41]利用離子風凈化器對口腔診室進行空氣凈化，在無操作的診室內運行離子風凈化器 6 h，可消除絕大部分細菌，但仍可檢測出金黃色葡萄球菌。2010年Chen 等[17]利用計算流體力學，模擬了空氣凈化器放置在診室內不同位置時細菌性氣溶膠的運動軌跡，發現空氣凈化器的凈化效果并不與凈化器和患者口腔距離成反比。

5 總結

目前，口腔診室內的細菌性氣溶膠相關研究較多采取的是實驗研究法，對診室內氣溶膠進行取樣后鑒定，對診室內細菌性氣溶膠的細菌種類、空間和時間分布等進行了一定研究，不同研究者所得出的結論相似，但實驗數據差距較大，目前尚無廣泛認可的定量研究數據，可能的原因是不同研究的研究條件不統一。數值模擬法在氣溶膠研究領域已經發展多年，但在口腔診室氣溶膠相關研究中應用較少，已經有研究者將目光轉移到此領域。

部分國家及地區就口腔診室內環境衛生也提出了指導意見，我國在2012年出版的《醫院消毒衛生標準》中對口腔診室空氣平均菌落數的要求是≤4 CFU/皿(5 min)，規定的采樣時間為消毒或規定的通風換氣后與從事醫療活動前。該標準未對口腔診室治療過程中的空氣質量提出要求，根據目前的研究結果，口腔操作過程中的氣溶膠含量較無操作時明顯上升，口腔治療過程中的動態氣溶膠檢測指標值得關注。

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(本文編輯：文細毛)

Advancesinbacterialaerosolindentalclinic

(Peking University Hospital of Stomatology, Beijing 100081, China)

2016-10-04

國家自然科學基金-青年科學基金項目(8150030549)

劉穎君(1992-)，女(漢族)，北京市人，博士研究生，主要從事口腔職業環境研究。

安娜 E-mail：anna@pkuss.bjmu.edu.cn

10.3969/j.issn.1671-9638.2017.08.021

R473.78

A

1671-9638(2017)08-0773-06