生涯研修コード ０ ５０ １０ ５ ク リ ニ カ ル 注目されるバイオフィルム除去 からの歯ブラシ選び 山田 やまだ さとる ● 東京歯科大学教授（歯周療法学講座） ● 歯学博士 ● 日本歯周病学会理 事，日本保存学会理事，日本歯周病学会・日本保存学会・日本口腔インプ ９ ７ ２年東京歯科大学卒業，７ ６年同大学院修了，８ ８年 ラト学会各指導医 ●１ ペンシルバニア大学歯周病学教室研究員，９ １年東京歯科大学教授，９ ５年東 京歯科大学副病院長，０ １年東京歯科大学病院長 ●１ ９ ４ ５年８月生まれ，千 ，プログレッシブテクニック臨床医 葉県出身 ● 著書：歯周病学（共著） のための歯周治療（共著） ，細菌から体を守るプラークコントロール（共 著）ほか ● 主研究テーマ：歯根膜を中心とした再生医療に関する研究， インプラント周囲炎に関する研究，咬合性外傷に関する研究 了 要 約 従来，歯ブラシによるプラーク除去は，歯ブラシの はじめに 毛先の器械的除去を主眼としていた。しかし，最近， 歯周病は歯面に付着したプラークによって発症する プラークが集団を形成するバイオフィルムであること 感染症です。また，この歯周病の治療や予防において が示されてきた。そこで，より効果的なバイオフィル 重要な療法の１つとしてブラッシング法が取り上げら ムの除去法の研究が進められている。このバイオフィ れてきました。従来，ブラッシングによるプラーク除 ルムを除去する方法として間接的除去を用いた電動， 去は，歯ブラシの毛先がプラークに接して器械的に除 音波，超音波歯ブラシによるブラッシング法を解説 去することを主眼にしてきました。しかし，最近，こ し，電動，音波，超音波各種歯ブラシのプラーク除去 のプラークが，集団を形成して歯面に付着するバイオ 効果，その特徴や使用上の注意点などを併せて示す。 フィルムとして生存しており，歯周病をバイオフィル ム感染症と捉える概念が提唱されています。 そこで，今回は，プラークの除去法についてプラー クをバイオフィルムとして捉え，ブラッシングについ て直接的な器械的作用と，現在注目されている間接的 キーワード 電動・音波・超音波歯ブラシ／ バイオフィルム／プラーク除去効果 ４ ● 826 日本歯科医師会雑誌 Vol． ５ ７ No． ８２ ０ ０ ４−１ １ な作用によるプラーク除去法に焦点を当てて述べま す。 では，細胞壁の肥厚や代謝活性の低下が示されていま １．歯周病とバイオフィルム感染症 す。したがって，ヒトの生体内に形成されたバイオ フィルムは，抗生物質や生体の免疫機構に抵抗を示 １）バイオフィルム感染症 歯周病の発症と進行には，歯肉縁上プラークから発 展した歯肉縁下プラークの関与が示されています。こ し，ただ単にポケット内に抗生物質を投与しただけで は，フイルム状の細菌集落に対して十分な効果が発揮 できません。 のプラークは，歯周ポケット内の種々なる因子の攻撃 を逃れるために付着や凝集によって歯面上にフィルム ４）バイオフィルム感染症の治療法 状の細菌集落を形成しています（図１） 。このような バイオフィルム感染症である歯周病治療の基本は， 細菌叢の集落をバイオフィルムと呼び，歯周病が，バ 歯肉縁上および縁下プラークのバイオフィルムの器械 イオフィルム感染症であるという新しい概念が提唱さ 的除去と環境の改善です。バイオフィルムの器械的な １） れています 。 除去は，歯ブラシの毛先の動きによる物理的除去法で す。一方，バイオフィルムの環境の改善は，歯ブラシ ２）バイオフィルムの成熟 バイオフィルムは，浮遊性細菌がまず歯面上に付着 し，自ら産生する粘着性物質によって被覆しながら増 の毛先の到達しない部位や届きにくい部位のバイオ フィルムを超音波歯ブラシや音波歯ブラシの超音波や 音波の波動エネルギーで分解，破壊することです。 殖，成熟していきます。さらに，１つのバイオフィル ムの成熟が進むと，このバイオフィルムから浮遊性細 ２．バイオフィルム除去検討用モデル 菌が遊出し，あらたなバイオフィルムを形成し，増大 すると考えられています２）。 １）バイオフィルムモデル 超音波歯ブラシや音波歯ブラシによるバイオフィル ３）バイオフィルムの環境 ムの分解，破壊を観察するために口腔外でバイオフィ 成熟したバイオフィルム中では，酸素分圧，Ph 等 ルムを再現させる試みが行われています。口腔外でバ に勾配が生じることによって多種多様な細菌の生存で イオフィルムを再現させる方法として，HA ディスク ３） きる微小環境が形成されます 。また，バイオフィル やスライドガラス上に造らせる方法がとられていま ム中では数多くの種類の細菌が，共生関係を維持し， す４）。スライド上に再現する方法として滴下反応器を 共存しながら独特の細菌叢を呈しています（図１） 。 用いています（図２） 。 このフィルムはバリアとして働くとともに内部の細菌 図１ 歯周ポケット内のバイオフィルム 図２に示す滴下反応器内に設置したスライド上にバ 図２ 滴下反応器の模式図 （Darveau et al.,１ ９ ９ ７より引用） 日本歯科医師会雑誌 Vol． ５ ７ No． ８２ ０ ０ ４−１ １ 827 ● ５ イオフィルムを形成します。すなわち，Streptoccoccus 近いガラススライドの端から０∼５!，５∼１ ０!，１ ０ mutans をガラススライド上に加え，滴下反応器の炭 ∼１ ５!の３ヵ所の距離で残存したバイオフィルムの厚 酸ガス気相下，３ ７℃で培養します。最初の３時間，反 さを測定します。 応器を水平位置で培養し，S. mutans がガラススライ ドに付着します。その後，滴下反応器は１ ０度の傾斜し ３．音波歯ブラシと超音波歯ブラシの たブロック上におき，この間，栄養は栄養供給口のシ バイオフィルム除去効果 リコンチューブで注がれ，図２の廃液排水口へ自然落 下されます。流れる細胞中で炭酸ガスのヘッドスペー スが保持されています。４ ８時間培養後にバイオフィル ムが図２のガラススライド上に形成されます。 １）音波歯ブラシによるバイオフィルム除去 前 述 し た２． のモデルを用いて音波歯ブラシに よるバイオフィルムの除去効果を検討しました４）。 S. mutans バイオフィルムを滴下流体反応器のガラス ２）隣接歯間部位の刷掃モデル スライド上に培養し，歯間モデルに設置しました。各 バイオフィルムの形成されているガラススライドを ガラススライドは，二種のＡ， Ｂ音波歯ブラシを使用 滴下反応器から取り外し，ガラススライドを歯間モデ して各１ ５秒間ブラッシングを行いました。毛先の先端 ルの中に置き，約１ ０!の深さまで滅菌リンゲル緩衝液 からの距離で，バイオフィルムの厚さを測定し，術前 で満たします（図３） 。歯ブラシヘッドの位置を調整 の厚みとブラッシング後の厚みを比較しました。その 後，１ ５秒間作動させます。ガラススライドをチャン 結果，A 音波歯ブラシは，毛先の音波振動によって バーから外して染色し，ついで４℃で１時間培養しま 大量の泡が作り出され，歯間モデルにおける隣接歯間 す。ガラススライドのバイオフィルム中の生細胞は緑 を通って大量の泡が吐出されていることが明らかとな 色に，死細胞は赤色に染色されます。毛先先端に一番 りました。 また，A 音波歯ブラシは，図４に示すごとく毛先 から０∼５!では５ ７％，５∼１ ０!では５ ３％，１ ０∼１ ５! では４ ３％の厚さの減少を示しました。B 音波歯ブラシ では，毛先から０∼５!，５∼１ ０!，１ ０∼１ ５!の距離 で，１ ６％，１ ３％，１ ９％の厚さの減少を示しました。し （％） 図３ 歯ブラシの刷掃モデル １：観察方向 ２：バイオフィルムスライド ３：歯の模型 ４：歯ブラシ ５：リンゲル緩衝液 （Adams et al.,２ ０ ０ ２より引用） ６ ● 828 日本歯科医師会雑誌 Vol． ５ ７ No． ８２ ０ ０ ４−１ １ A : A 音波歯ブラシ 図４ B : B 音波歯ブラシ 音波歯ブラシのバイオフィルム除去効果 表１ 超音波歯ブラシによるバイオフィルム除去量 （％） バイオフィルム除去量 HA ディスク面 超音波 電動 との距離 歯ブラシ（UV） 歯ブラシ（V） １㎜ UV１ ＞ V１ ５㎜ UV５ ＞ V５ （UV：超音波歯ブラシ 図５ 電動歯ブラシによるバイオフィルム除去量 V：電動歯ブラシ） ４．電動・音波・超音波 各種歯ブラシの臨床応用 たがって，音波歯ブラシによって毛先の届かない範囲 における歯面表面に付着しているバイオフィルムの除 去が可能であることが示されています。 １）各種歯ブラシの特徴 ! 電動歯ブラシの特徴 電動歯ブラシは，基本的には，プラーク除去は ２）電動歯ブラシによるバイオフィルム除去 HA（hydroxyapatite）ディスク上にバイオフィル 振動による器械的なものであり，間接的除去も行 われています。 であり， 図６‐A は，Oral B３D excel （BRAUN） ム を 形 成 し，こ の HA デ ィ ス ク を 両 隣 在 歯 間 に 装 着，隣接面間のプラークをブラシの毛先の振動によっ ５） 電動歯ブラシは，毎分２， ５ ０ ０∼７， ５ ０ ０回のブラシス Ｂ２種類を用 て除去しました 。電動歯ブラシはＡ， トロークでのプラーク除去のタイプです。ブラシ い，５秒間ブラッシングを行いました。その結果，図 の振動の発現方法は，ヘッド全体が振動する毛束 ５に示すように A 電動歯ブラシは，バイオフィルム 振動式と毛束が回転する回転式，さらに両者を組 除去率が４ ８． ５％であり，B 電動歯ブラシでは，１ ５． ９％ み合わせた方式などが開発されてプラークの除去 でした。したがって，電動歯ブラシも直接，毛先の届 効果や効率性を増大させています。 かない部位におけるバイオフィルムの除去が可能であ ることが明らかにされています。 " 音波歯ブラシの特徴 現在，発売されている音波や超音波歯ブラシで ３）超音波歯ブラシによるバイオフィルム除去 も歯面に付着しているプラークの除去は，原則的 HA（hydroxyapatite）ディスク上にバイオフィル には，手用歯ブラシや電動歯ブラシと同様にブラ ムを形成し，この HA ディスクを滅菌蒸留水中に固 シの毛先による物理的除去ですが，それに加えて 定，超音波歯ブラシと電動歯ブラシを HA ディスク 間接的除去が注目されています。 面より１!ないし５!の距離で３分間作用させまし ６） 図６‐B は，Sonicare Elite（PHILIPS）であり， た 。その結果，表１に示すように HA ディスク面と 音波歯ブラシは，毎回約３万回の音波振動による の距離が，１!または５!いずれの場合も超音波ブラ プラーク除去のタイプです。この音波振動による シが，電動歯ブラシよりバイオフィルムの除去効果が 高速振動で発生する多数の泡沫により，ブラシの 大でした。したがって，超音波歯ブラシによる微弱超 毛先の接しない範囲，２∼３!から１ ５!までの刷 音波がバイオフィルムの微生物に作用することや，毛 掃効果は，前述のごとくです。さらに，ブラシが 先の届かない部位におけるバイオフィルムの除去も可 直接当たっていない細菌の線毛の破壊，細胞構造 能であることを示しています。 の破壊をすることも示されています。 日本歯科医師会雑誌 Vol． ５ ７ No． ８２ ０ ０ ４−１ １ 829 ● ７ A：電動歯ブラシ 図６ ８ C：超音波歯ブラシ 各種歯ブラシ 図７ ! B：音波歯ブラシ 各種歯ブラシの周波数 超音波歯ブラシの特徴 Hz 以上です（図７） 。この２ ０， ０ ０ ０Hz 以上の振動 超音波歯ブラシのプラーク除去は，ブラシの毛 数をもつ音波が超音波です（図７） 。 先の器械的な作用ですが，さらに超音波の微振動 図６‐C は，DENT EX systema です。この超 のエネルギーによるバイオフィルムへの除去効果 音波歯ブラシは，電圧をかけるとヘッドの部分に も前述のごとくです。 内蔵されている超音波を生じる超音波振動素子よ ヒトが音の感覚として聞き分けられる弾性波が り，１． ６MHz の超音波が発生し，歯ブラシの毛先 音波であり，聞き取れない領域が１ ６， ０ ０ ０∼２ ０， ０ ０ ０ に伝えられます。この１． ６MHz の超音波の細菌に ● 830 日本歯科医師会雑誌 Vol． ５ ７ No． ８２ ０ ０ ４−１ １ 対する効果は前述したごとくで，その強力な波動 アは，それぞれ１． ３ ０，１． １ ６と１． ３ ８であり，一方手 エネルギーにより分解された小コロニー化したバ 用歯ブラシでは，それぞれ１． ５ ２，１． ５ １，１． ５ ６で各 イオフィルムのさらなる分解，剥離に影響を及ぼ 期間とも音波歯ブラシが有意にプラークスコアの し歯面よりバイオフィルムを除去します。 低いことを示しています（図９） 。歯肉炎指数の 改善は，初診と４週後で音波歯ブラシでは，１． ４ ７ が１． ２ ６に，手用歯ブラシでは，１． ５ ８が１． ２ ８に改善 ２）電動・音波・超音波歯ブラシによる プラーク除去量 ! されています（図１ ０） 。出血指数は，初診と４週 電動歯ブラシのプラーク除去効果 後で音波歯ブラシでは５ ７． ５が４ ０． ７に，手用歯ブラ ７） Weijden ら は，電動歯ブラシと音波歯ブラシ シでは７ １． ６が４ ５． ９に，それぞれ改善されています （図１ １） 。 のプラーク除去効果の比較を３ ５人のボランティア で行いました。被験者には２ ４時間ブラッシングせ 以上の結果より，プラークスコアは，音波歯ブ ず来院させ，一口腔を４分割し，音波歯ブラシと ラシでより改善が得られ，歯肉炎指数と出血指数 電動歯ブラシで実験をしました。結果は，図８に の改善では，両者が同等であったとしています。 示すように各部位でのプラーク除去率は電動歯ブ ラシ４ ５％前後であり，音波歯ブラシでは，４ ０％前 後で有意に電動歯ブラシのプラーク除去率が大で した。また，実験後のアンケートでは，音波歯ブ plaque index ラシに比較して電動歯ブラシを再度，選択する者 が多かったとしています。 " 音波歯ブラシのプラーク除去効果 Johnson ら８）は，音波歯ブラシのプラーク除去 効果について報告しています（図９） 。５ １名の患 者で２ ３名が手用歯ブラシ，２ ８名が音波歯ブラシを 用いてブラッシングを行い，１， ２， ４週後にプ ラークスコアを診査しました。 １， ２， ４週後の音波歯ブラシでのプラークスコ （％） 図８ 電動歯ブラシのプラーク除去量 図９ 音波歯ブラシのプラーク除去指数 gingival index 図１０ 音波歯ブラシによる歯肉炎指数の変化 日本歯科医師会雑誌 Vol． ５ ７ No． ８２ ０ ０ ４−１ １ 831 ● ９ " 超音波歯ブラシのプラーク除去効果 ９） Terezhalmy ら は，超音波歯ブラシのプラー ク除去効果についてみています。 ５ ４名の患者のうち超音波歯ブラシ２ ７名と手用歯 後で超音波歯ブラシでは，０． ４ ５が０． １ ８に，手用歯 ブラシでは０． ４ ０が０． ４ ４になりました（図１ ４） 。歯 肉炎指数および出血指数は，超音波歯ブラシでよ り改善が得られたとしています。 ブラシ２ ７名で診査を行っています。診査日の１ ２∼ １ ４時間前にブラッシングは中止させ，観察開始１ ５ 日後，３ ０日後に診査を行いました。 その結果，図１ ２に示すように１ ５日後および３ ０日 後の初診時に対する各プラーク除去指数は，超音 ３）電動・音波・超音波歯ブラシの使用上の 注意事項 ! 使用の前準備 ① 各種電動歯ブラシ，とくに音波歯ブラシでは 波歯ブラシ群では２． ４ ８と２． ９ ９であり，手用歯ブラ ブラシを確実にバンドルに装着し，あらかじめ シ群では，１． ４ １と１． ３ ３です。歯肉炎指数の改 善 水分をブラシに含ませてから電源を入れるよう は，１ ５日後と３ ０日後で超音波歯ブラシでは，０． ９ ９ にします。音波歯ブラシでは，ブラシの振動に が０． ７ １に，手用歯ブラシでは，０． ８ ９と０． ８ ９であり よる泡沫現象と音波効果を引き出すためにブラ 同様でした（図１ ３） 。出血指数は，１ ５日後と３ ０日 シを十分，水分に浸します。 bleeding index plaque index 図１１ 音波歯ブラシによる出血指数の変化 gingival index 図１３ 超音波歯ブラシによる歯肉炎指数の変化 １ ０ ● 832 日本歯科医師会雑誌 Vol． ５ ７ No． ８２ ０ ０ ４−１ １ 図１２ 超音波歯ブラシのプラーク除去指数 gingival index 図１ ４ 超音波歯ブラシによる出血指数の変化 ② 歯磨剤の使用に関しては，歯磨剤に含まれる 研磨剤が振動数の多い音波や超音波による歯面 おわりに の摩耗を避けるために，また，歯磨剤に含まれ る粒子のブラシ内に入り込むことによる故障防 従来，ブラッシングによるプラーク除去は，歯ブラ 止のためにも指定された歯磨剤を使用します。 シの毛先による器械的除去を主眼としていました。し 電磁波が悪影響を及ぼし誤作動を引き起こす かし現在，歯周病の原因の解明が進み，歯面に付着し 恐れがあるので，ペースメーカー等の体内埋込 ているプラークは集団を形成するバイオフィルムであ 型医用電子器具使用を控えます。 ることが示され，歯周病をバイオフィルム感染症とし ③ て捉え，より効果的なバイオフィルムの除去法の研究 ! 使用法 が進められています。 音波歯ブラシを歯面に当てる場合にブラシを 今後，音波・超音波歯ブラシなどの間接的プラーク 歯面に強く当てすぎず，適切な圧でブラッシン 除去効果を用いた医療器材のさらなる進歩により，容 グを行うことです。適切なブラッシング圧は， 易な，効率のよいプラーク除去法の開発が期待されま 効果的な振動数，振幅を再現させ，間接的なプ す。 ① ラーク除去効果を発現する多くの泡沫を生み出 すことにもなります。 ② 音波歯ブラシでは，ブラシの音波の振動でプ ラークを除去するもので手用歯ブラシのように 歯ブラシを動かす必要はなく，適切なブラシ圧 を歯面に当てることが大切です。 ③ 超音波歯ブラシは，超音波による振動によっ てプラークを除去するとともに手用歯ブラシと 同様に歯ブラシを動かすことでより多くのプ ラーク除去ができるとされています。 ④ 音波・超音波歯ブラシの使用説明書ではその 参考文献 １）Costerton, J. W., Stewart, P. S., Greenberg, E. P : Bacterial biofilms ; a common cause of persistent infections. Science，２ ８ ４ （５ ４ １ ８）：１ ３ １ ８∼１ ３ ２ ２，１ ９ ９ ９． ２）Stoodly, P., Sauer, K., Davies, D. G., Costerton, J. W. : Biofilms as Complex differentiated communities. Annu. Rev. Microbiol., ５ ６：１ ８ ７∼２ ０ ９，２ ０ ０ ２． ３）Marsh, P., Martin, M. V. : Oral Microbiology ４th ed, Oxford, Wright，１ ９ ９ ９． ４）Heather, A., Matthew, T., Winston, J. : Development of a alaboratory model to assess the removal of biofilm from interproximal spaces by powered tooth brushing. Am. J. Dent., １ ５：１ ２B１ ７B，２ ０ ０ ２． ５）Christopheer, K. H., Aviva, P. and Michael, W. : In vitro assess- 多くが，約２分間使用となっています。手用歯 ment of the plaque-removing ability of hydrodynamic shear ブラシでは，３分間の使用が行われているのに forces produced beyond the bristles by２electric toothbrushes. 対して使用時間が短くなっています。２分間で ブラッシングを行うには，１歯あたり約２秒間 の固定が目安となります。 J. Periodontol.,７ ４：１ ０ １ ７∼１ ０ ２ ２，２ ０ ０ ３． ６）藪根俊晃，野 由一郎，恵比寿繁之：Porphyromonas gingivalis バイオフィルムに対する超音波電動歯ブラシの作用に関する微細 形態学的検索．日歯周誌，４ ４（春期特別号）：１ ５ ７，２ ０ ０ ２． ７）Weijden, G. A., Timmerman, M. F., Reijerse, E., Snoek, E. R. and Velden, V. U. : Comparison of an oscillating/rotating electric " 使用後 電動・音波・超音波歯ブラシのブラシ部分は使 用後には十分に水洗し，唾液やプラークがブラシ 部分に残らないように水切りに注意します。ま た，充電式の電動・音波・超音波歯ブラシでは， ブラッシング後の充電も忘れないように使用した らすぐに充電する習慣をつけます。 toothbrush and a ‘sonic’ toothbrush in plaque-removing ability. A professional toothbrushing and supervised brushing study. J. Clin.Periodontol.,２ ３：４ ０ ７∼４ １ １，１ ９ ９ ６． ８）Johnson, B. D. D. and Mcinnes, C. : Clinical evaluation of the efficacy and safety of a new sonic toothbrush. J. Periodontol., ６ ５：６ ９ ２∼６ ９ ７，１ ９ ９ ４． ９）Terezhalmy, G. T., Gagliardi, V. B., Rybicki, L. A. and Kauffman, M. J. : Clinical evaluation of the efficacy and safety of the UltraSionex ultrasonic toothbrush ; A３ ０-Day study. Compend. Contin. Educ. Dent., ７：８ ６ ６∼８ ７ ４，１ ９ ９ ４． 日本歯科医師会雑誌 Vol． ５ ７ No． ８２ ０ ０ ４−１ １ 833 ● １ １
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