牙科诊所空气中颗粒物与生物气溶胶的职业暴露特征及其健康风险研究

《Annals of Work Exposures and Health》：Characterization of occupational exposure to airborne particles and bioaerosols in dental clinics

本研究针对牙科医护人员面临的职业暴露风险，通过多中心实地监测系统评估了牙科诊疗过程中产生的可吸入颗粒物（PM）和生物气溶胶的暴露水平。研究发现尽管可呼吸性粉尘质量浓度（0.06 mg/m3）低于挪威职业接触限值（5 mg/m3），但超细颗粒数量浓度在特定操作（如空气抛光）中显著升高，且不同诊所的细菌/真菌DNA暴露水平存在显著差异（P<0.0001）。扫描电镜证实颗粒物主要来源于牙科治疗粉末，研究结果强调了机械通风系统对气溶胶清除的重要性，为牙科诊所的职业防护提供了关键科学依据。

　　

当牙科高速手机在患者口腔内呼啸旋转时，产生的不仅是治疗所需的精准切削力，还有大量肉眼难以察觉的悬浮颗粒。这些由牙科材料碎屑、微生物和化学物质混合而成的气溶胶，如同无形的迷雾笼罩在诊室空气中，成为牙科医护人员每日必须面对的"隐形杀手"。已有研究表明，牙科从业人员患有特发性肺纤维化和呼吸道感染的风险显著高于普通人群，这背后可能与长期暴露于牙科气溶胶密切相关。

然而现有研究存在明显局限：多数采用实验室模拟环境而非真实临床场景，测量方法存在较大异质性，且缺乏对医护人员个人暴露水平的系统评估。更关键的是，对于不同粒径颗粒的物理化学特性、微生物组成及其与诊所环境因素（如通风系统）的关联认知仍存在空白。正是这些未解之谜，促使挪威职业健康研究所的Rubiyat E. Islam等研究者开展了这项开创性的实地研究。

研究人员在奥斯陆地区的三家典型牙科诊所展开了周密部署。诊所1为配备机械通风的现代化专科诊所，诊所2是同样采用机械通风的老式建筑，而诊所3则位于依靠自然通风的老式公寓楼内。这种选址策略巧妙形成了对照实验条件，为研究环境因素对气溶胶暴露的影响提供了理想场景。

研究团队采用了多维度监测策略：通过扫描电迁移粒径谱仪（SMPS）和空气动力学粒径谱仪（APS）实时监测颗粒物数量浓度和粒径分布；同时使用个人采样器（包括可呼吸性颗粒旋风器和锥形可吸入采样器）直接采集医护人员的呼吸带样本。这些样本随后经历了精密的质量分析、微生物DNA提取（通过液氮裂解和珠磨法）以及微滴式数字PCR（ddPCR）定量分析。扫描电子显微镜（SEM）与能量色散X射线光谱（EDX）联用技术，则如同高精度"化学显微镜"，揭示了单个颗粒的形态特征和元素组成。

主要技术方法

研究在挪威三家不同特征的牙科诊所进行实地采样，结合固定式监测仪器（SMPS和APS）与个人采样器（可呼吸性颗粒旋风器和锥形可吸入采样器）同步监测。通过重力测量法分析可呼吸颗粒质量浓度，采用微滴数字PCR（ddPCR）定量细菌和真菌DNA，并利用扫描电镜（SEM）与能量色散X射线光谱（EDX）联用技术进行颗粒物形貌和元素组成表征。

可呼吸颗粒物质量浓度

43份个人采样数据显示，三家诊所的几何平均质量浓度分别为0.04 mg/m3（诊所1）、0.06 mg/m3（诊所2）和0.03 mg/m3（诊所3），均显著低于挪威5 mg/m3的职业暴露限值。尽管诊所2（以预防性治疗为主）浓度最高，但统计学分析显示诊所间差异不显著（P=0.1988）。值得注意的是，15个样本浓度低于检测限，表明实际暴露水平可能更低。

微生物DNA暴露水平

ddPCR分析揭示了显著的诊所间差异：诊所3的细菌和真菌DNA浓度最高（几何均值分别为12,087 copies/m3和5,991 copies/m3），而诊所1最低（2,143 copies/m3和411.8 copies/m3）。统计检验证实这种差异具有高度显著性（细菌P<0.0001，真菌P<0.0001），且细菌浓度普遍高于真菌。线性混合模型显示诊所特征对微生物浓度变异有显著贡献，提示环境因素（如通风条件）的关键影响。

实时颗粒物监测

SMPS和APS的实时监测数据呈现生动的时间动态特征。诊所2在进行空气抛光操作时，超细颗粒（<100 nm）数量浓度瞬间飙升至28,000 particles/cm3，而诊所1的颗粒浓度始终与背景水平相当。特别值得注意的是，配备机械通风的诊所2中，气溶胶浓度能在30分钟内恢复基线，而依靠自然通风的诊所3则呈现持续升高态势，凸显了通风系统对颗粒物清除效率的决定性作用。

颗粒物表征

SEM-EDX分析如同侦探般追溯了颗粒物的"身份信息"。诊所1和诊所3的滤膜上主要发现了与浮石抛光粉成分类似的硅铝酸盐颗粒（Al/Si比0.3-0.5），而诊所2则富含源自碳酸氢钠空气抛光粉的钠-氧-碳颗粒。碳富集颗粒在所有诊所均有发现，可能包含孢子、塑料碎片等有机成分。这些发现直接证实了牙科治疗材料是空气中颗粒物的重要来源。

研究结论与意义

这项研究首次在真实临床环境中系统量化了牙科医护人员的多维度暴露特征。虽然可呼吸颗粒质量浓度低于现行职业限值，但超细颗粒的数量浓度峰值和微生物DNA的显著变异揭示了传统质量浓度监测的局限性。特别是空气抛光等特定操作产生的瞬时高浓度暴露，以及自然通风诊所中持续的颗粒物滞留现象，都对现有防护策略提出了挑战。

研究结果强调了"颗粒数量浓度"与"化学成分特性"并重的新型评估理念的重要性。机械通风系统展现出的高效清除能力，为牙科诊所的环境设计提供了实证依据。而微生物群落结构与诊所特征的关联性，则提示需要建立更精细化的感染控制策略。

该研究的创新之处在于将实时监测、个人暴露评估和材料表征技术有机结合，构建了牙科职业暴露研究的全新范式。这些发现不仅为修订牙科环境安全标准提供了科学依据，也为开发针对性的防护设备和技术指明了方向。随着纳米材料在牙科修复中的广泛应用，这项研究建立的方法框架和基线数据，将对未来评估新型牙科材料的职业健康风险具有重要参考价值。