Diplomarbeit SCHUTZMASSNAHMEN FÜR DAS AUGE IN DER ZAHNMEDIZIN eingereicht von Andrea Maria Hasenburger Mat.Nr.: 0433320 zur Erlangung des akademischen Grades Doktorin der Zahnheilkunde (Dr. med. dent.) an der Medizinischen Universität Graz ausgeführt an der Universitäts - Augenklinik unter der Anleitung der Betreuer Univ.-Prof. Mag. Dr. phil. Otto Schmut Dr. med. univ. Dieter Rabensteiner Graz, Juli 2010 Eidesstattliche Erklärung Ich erkläre ehrenwörtlich, dass ich die vorliegende Arbeit selbständig und ohne fremde Hilfe verfasst habe, andere als die angegebenen Quellen nicht verwendet habe und die den benutzten Quellen wörtlich oder inhaltlich entnommenen Stellen als solche kenntlich gemacht habe. Graz, Juli 2010 I Vorwort Aus Gründen der leichteren Lesbarkeit - vor allem in Hinblick auf die Vermeidung einer ausufernden Verwendung von Pronomen - habe ich mich dazu entschlossen, alle geschlechtsbezogenen Wörter nur in eingeschlechtlicher Form der deutschen Sprache gemäß zumeist die männliche - zu verwenden. Selbstredend gelten alle Bezeichnungen gleichwertig für Frauen. II Danksagung An dieser Stelle möchte ich mich bei all jenen Menschen bedanken, die mich bei dem Erstellen dieser Arbeit unterstützt haben. Mein größter Dank gilt Herrn Univ.-Prof. Dr. Otto Schmut, der mir immer mit Rat und Tat zur Seite stand und mich von Anfang an bis zum Einreichen der Diplomarbeit tatkräftig unterstützte. Mein Dank gilt Herrn Dr. med. univ. Dieter Rabensteiner, der mir als Zweitbetreuer sehr weitergeholfen hat. Auch möchte ich mich bei Frau BA Gabriele Trummer, die mir ermöglichte, die Versuchsreihe zu verstehen und sie praktisch umzusetzen, sowie dem gesamten Laborteam bedanken. Ebenfalls danke ich dem Team der klinischen Abteilung für Zahnerhaltung, insbesondere Herrn Ao. Univ.-Prof. Dr. med. univ. K. Glockner und Herrn Univ.Prof. Dr. med. univ. P. Städtler, sowie Frau Dr. med. dent. B. Buchgraber und deren Assistentinnen, die mir durch die Bereitstellung der Polymerisationslampen sehr geholfen haben. Abschließend möchte ich mich bei meiner Familie und meinem Freund für ihre Unterstützung bedanken. III Zusammenfassung Hintergrund: Während einer Zahnbehandlung werden der Zahnarzt und der Patient einigen Gefahren, das Auge betreffend, ausgesetzt. In der Zahnmedizin werden verschiedenste Lichtquellen zur Behandlung verwendet. Man wird auf Schutzbrillen hingewiesen, aber ob tatsächlich schädigende Faktoren für das Auge gegeben sind, soll in dieser wissenschaftlichen Arbeit erörtert werden. Methoden: Humane, kultivierte Bindehautzellen, sogenannte CHANG - Zellen, wurden mit LED- und Halogen Polymerisationslampen, die vorwiegend zur Aushärtung von zahnmedizinischen Materialien verwendet werden, bestrahlt. Mit dem MTS - Test und danach folgender Auswertung mit dem ELISA - Reader, konnte die Zellvitalität vor und nach der Bestrahlung ermittelt werden. Die Vitalität der bestrahlten Zellen wurde mit den Kontrollzellen verglichen und quantifiziert. Resultate: Die Bestrahlung mit LED - Polymerisationslampen zeigte eine Zellvitalitätsminderung von 1% - 8%. Die Bindehautzellen, welche den Halogenpolymerisationslampen ausgesetzt waren, wiesen eine verminderte Zellvitalität von 7% - 9% auf. Schlussfolgerungen: Da die Halogenlampen mit älteren Technologien funktionieren, erzeugen diese mehr Schädigung an den Bindehautzellen als die Bestrahlung mit LED - Polymerisationslampen. Durch die neue Technik der LED Lampen ergeben sich bei Bestrahlung noch weniger Zellschäden, wenn diese vorschriftsgemäß verwendet werden. Allgemein sind die Schäden an den Bindehautzellen beider Polymerisationssysteme als gering einzustufen. Jedoch kann bei LED- und Halogenlampen eine Schädigung der Augen bei häufiger und sehr zeitintensiver Verwendung, falls der Behandler ungeschützt der Bestrahlung ausgesetzt war, nicht ausgeschlossen werden. Schlüsselwörter: Zahnmedizin, Bindehautzellen, Zellvitalität, Polymerisationslampen, LED (light emitting diode), Halogen. IV Abstract Background: Dentist and patient can be in danger concerning the eye during dental work. In dentistry there are different sources of light used during dental work. We know about safety instructions but we will discuss, if there are detrimental effects on the human eye. Methods: Human cultivated conjunctival cells, so called CHANG - cells, were irradiated by LED- and halogen polymerization lamps which are in use of curing different types of dental materials. Via MTS - assay and the following evaluation with an ELISA - reader the cell vitality was determined before and after the irradiation. The vitality of the cells, which were irradiated with polymerization lamps, was compared with the vitality of control cells and quantified. Results: It shows that the LED - lamps lead to a decrease of cell vitality (1% 8%). Those cells which were irradiated by halogen lamps showed a decrease of 7% - 9% in cell vitality. Conclusion: The halogen lamps are running with older technologies and can be more dangerous than the LED - lights. The new technology of LED - lights do not cause much damage to the cells, if the lights are used according to the textbook. Nevertheless, both, LED- and halogen lamps, can cause damage by long and intensive use if the dentist is not wearing safety glasses. Key words: Dentistry, conjunctival cells, polymerization lamps, cell vitality, LED (light emitting diode), halogen. V Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung ................................................................................................. 1 1.1 Ist ein Schutz für das Auge bei der Zahnbehandlung notwendig? ...................................................................................................... 1 1.2 Verantwortung ...................................................................................... 3 1.3 Gefährdungsbeurteilung .................................................................... 3 1.3.1 Mechanische Gefahren..................................................................... 3 1.3.2 Elektrische Gefahren ........................................................................ 3 1.3.3 Thermische Gefahren ....................................................................... 3 1.3.4 Chemische Gefahren ........................................................................ 4 1.3.5 Biologische Gefahren........................................................................ 4 1.3.6 Gefahren durch Strahlung................................................................. 4 2 Strahlungsarten.................................................................................... 5 2.1 Penetration von Augengeweben...................................................... 6 2.2 Ultraviolette Strahlung ........................................................................ 7 2.2.1 UV-C Strahlung................................................................................. 7 2.2.2 UV-B Strahlung ................................................................................. 8 2.2.3 UV-A Strahlung ................................................................................. 8 VI Inhaltsverzeichnis 2.3 Sichtbare Strahlung (Licht)................................................................ 9 2.4 Infrarotstrahlung................................................................................... 9 2.5 Laserstrahlung ................................................................................... 10 3 Versuchsreihe ..................................................................................... 12 3.1 Polymerisationslampen .................................................................... 12 3.1.1 Bluephase (Ivoclar Vivadent) .......................................................... 13 3.1.2 Bluephase 20i (Ivoclar Vivadent) .................................................... 15 3.1.3 Polylux II (KaVo) ............................................................................. 16 3.2 Bindehautzellkultur ............................................................................ 16 3.2.1 CHANG – Zellen ............................................................................. 16 3.2.2 Kultivierung ..................................................................................... 17 3.2.3 Zellsuspension ................................................................................ 18 3.2.4 Zellzahlbestimmung mittels CASY1 Cell Counter ........................... 18 3.3 Versuchsansatz ................................................................................. 19 3.3.1 Aussaat ........................................................................................... 19 3.3.2 Bestrahlung und Inkubation der CHANG - Zellen ........................... 22 3.3.3 Zellaktivitätsmessung mittels MTS - Test........................................ 25 3.3.4 Auswertung ..................................................................................... 25 3.4 Ergebnisse .......................................................................................... 26 VII Inhaltsverzeichnis 3.4.1 Mikroskopische Analyse der bestrahlten CHANG - Zellen................. 26 3.5 MTS - Testresultate .......................................................................... 27 4 Diskussion............................................................................................. 36 4.1 Die Bindehaut ..................................................................................... 36 4.2 Halogenlampen versus LED - Lampen ........................................ 37 5 Schutzmaßnahmen .......................................................................... 41 5.1 Auswahl eines Augenschutzes ...................................................... 41 5.1.1 Gestellbrillen ................................................................................... 41 5.1.2 Überbrillen ...................................................................................... 42 5.1.3 Korrektionsschutzbrillen .................................................................. 43 5.1.4 Korbbrillen....................................................................................... 43 5.1.5 Vorstecker....................................................................................... 43 5.1.6 Schutzschilde.................................................................................. 43 5.1.7 Schutzvisiere................................................................................... 44 5.1.8 Patientenbrille ................................................................................. 44 5.1.9 Schutzhauben ................................................................................. 45 5.2 Kennzeichnung der Gefahren ........................................................ 46 5.2.1 Kennzeichnung der Sichtscheiben.................................................. 47 5.2.2 Kennzeichnung der Tragkörper....................................................... 51 VIII Inhaltsverzeichnis 5.2.3 Kennzeichnung von Augenschutz, der aus Sichtscheiben und Tragkörper in einer Einheit besteht ............................................................... 54 5.3 Zusammenfassung ........................................................................... 54 5.3.4 Schutzmaßnahmen gegen mechanische Gefahren ........................ 54 5.3.5 Schutzmaßnahmen gegen elektrische Gefahren ............................ 54 5.3.6 Schutzmaßnahmen gegen thermische Gefahren............................ 54 5.3.7 Schutzmaßnahmen gegen chemische Gefahren ............................ 54 5.3.8 Schutzmaßnahmen gegen biologische Gefahren ........................... 55 5.3.9 Schutzmaßnahmen gegen Gefahren durch Strahlung.................... 55 5.4 Gefahrenhinweise ............................................................................. 56 Literaturverzeichnis ................................................................................ 60 IX Abbildungsverzeichnis Abbildung 1: Spektrum elektromagnetischer Strahlung. Übernommen von: http://www.uvex-laservision.de/laserwissen/laser/optische_strahlung. Bezogen am 16.02.2010.........................................................................................................….. 5 Abbildung 2: Wellenlängen des Lichtes. Modifiziert nach: http://www.uvexlaservision.de/laserwissen/biologische_wirkung/wirkung_auf_augen. Bezogen am 13.09.2009……………………………………………………………………………….. 6 Abbildung 3: Penetration von Augengeweben. Übernommen von: http://www.uvexlaservision.de/laserwissen/biologische_wirkung/wirkung_auf_augen. Bezogen am 16.02.2010……………………………………………………………………………….. 7 Abbildung 4: Bluephase (Ivoclar Vivadent). Übernommen von: http://www.ivoclarvivadent.de/Secure30/media_area/ivoclar/C/DATA%5Cclient%5 Civoclar%5Cmedia%5Cprmd%5Cdownloads%5C/prdMSDSnoSlang_993601216. pdf/true/application%5Cpdf/02_Bedienungsanleitung_bluephase_WE1_REV.pdf. Bezogen am 18.12.2009………………………………………………………………. 14 Abbildung 5: Module der Bluephase. Übernommen von: http://www.ivoclarvivadent.de/Secure30/media_area/ivoclar/C/DATA%5Cclient%5 Civoclar%5Cmedia%5Cprmd%5Cdownloads%5C/prdMSDSnoSlang_993601216. pdf/true/application%5Cpdf/02_Bedienungsanleitung_bluephase_WE1_REV.pdf. Bezogen am 03.02.2010………………………………………………………………. 14 Abbildung 6: Bluephase 20i (Ivoclar Vivadent). Modifiziert nach: http://www.ivoclarvivadent.de/Secure30/media_area/ivoclar/C/DATA%5Cclient%5 Civoclar%5Cbrochures%5Ccom_de%5Cdownloads%5C/prdMSDS_695172593.p df/true/application%5Cpdf/05%20LED-Fibel.pdf. Bezogen am 18.12.2009…….. 15 X Abbildungsverzeichnis Abbildung 7: In 5 Sekunden mit dem Turbo Programm. Übernommen von: http://www.ivoclarvivadent.de/Secure30/media_area/ivoclar/C/DATA%5Cclient%5 Civoclar%5Cbrochures%5Ccom_de%5Cdownloads%5C/prdMSDS_219028028.p df/true/application%5Cpdf/bluephase_Familienprospekt_d.pdf. Bezogen am 03.02.2010……………………………………………………………………………… 15 Abbildung 8: Polylux II (KaVo). Von: Andrea Hasenburger, Universitätsklinik für Zahnheilkunde, Medizinische Universität Graz……………………………………... 16 Abbildung 9: Phasenkontrastmikroskop. Von: Andrea Hasenburger, Universitätsklinik für Zahnheilkunde, Medizinische Universität Graz…………….. 17 Abbildung 10: CASY1 Cell Counter. Von: Andrea Hasenburger, Universitätsklinik für Zahnheilkunde, Medizinische Universität Graz…………….. 19 Abbildung 11: 96 - Well - Platte. Von: Andrea Hasenburger, Universitätsklinik für Zahnheilkunde, Medizinische Universität Graz……………………………………... 20 Abbildung 12: Sterile Werkbank. Von: Andrea Hasenburger, Universitätsklinik für Zahnheilkunde, Medizinische Universität Graz…………………………………. 20 Abbildung 13: Bestrahlungsvorbereitung. Von: Andrea Hasenburger, Universitätsklinik für Zahnheilkunde, Medizinische Universität Graz…………….. 21 Abbildung 14: Bestrahlungsvorgang. Von: Andrea Hasenburger, Universitätsklinik für Zahnheilkunde, Medizinische Universität Graz…………….. 23 Abbildung 15: ELISA - Reader. Von: Andrea Hasenburger, Universitätsklinik für Zahnheilkunde, Medizinische Universität Graz……………………………………... 25 Abbildung 16: Kontrollzellen. Von: Andrea Hasenburger, Universitätsklinik für Zahnheilkunde, Medizinische Universität Graz…………………………………….. 26 Abbildung 17: Polylux II bestrahltes Well für 120 sec. Von: Andrea Hasenburger, Universitätsklinik für Zahnheilkunde, Medizinische Universität Graz……………………………………………………………………………………… 27 XI Abbildungsverzeichnis Abbildung 18: 96 - Well - Platte nach 24 Stunden Inkubation. Von: Andrea Hasenburger, Universitätsklinik für Zahnheilkunde, Medizinische Universität Graz……………………………………………………………………………………… 28 Abbildung 19: Zellveränderung, der mit Bluephase bestrahlten CHANG Zellen. Von: Andrea Hasenburger, Universitätsklinik für Zahnheilkunde, Medizinische Universität Graz………………………………………………………... 33 Abbildung 20: Zellveränderung, der mit der Bluephase 20i bestrahlten CHANG - Zellen. Von: Andrea Hasenburger, Universitätsklinik für Zahnheilkunde, Medizinische Universität Graz………………………………………………………... 33 Abbildung 21: Zellveränderung, der mit Polylux II bestrahlten CHANG Zellen. Von: Andrea Hasenburger, Universitätsklinik für Zahnheilkunde, Medizinische Universität Graz………………………………………………………... 34 Abbildung 22: Anatomischer Aufbau der Bindehaut. Übernommen von: Gerhard K. Lang., Augenheilkunde, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, 2008, S. 65………………………………………………………………………………………… 36 Abbildung 23: Halogenglühlampe. Übernommen von: http://de.wikipedia.org/wiki/Halogenlampe#Halogengl.C3.BChlampen_.28WolframHalogen-Kreisprozess.29. Bezogen am 05.02.2010………………………………. 37 Abbildung 24: Leuchtdiode (LED). Übernommen von: http://de.wikipedia.org/wiki/LED. Bezogen am 05.02.2010………………………... 38 Abbildung 25: 3M ™ Schutzbrille klar. Übernommen von: http://3mespe.speedpaper.com/2009/de/3M%20ESPE%20Dental%20Produkte%2 02009.pdf. Bezogen am 13.01.2010…………………………………………………. 42 Abbildung 26: Lupenbrille "rido - med" (Eschenbach). Übernommen von: http://shop.henryschein.at/katalog.php?merker=15&merker2=140&katread=1&gro up=002197. Bezogen am 13.01.2010……………………………………………….. 42 XII Abbildungsverzeichnis Abbildung 27: Überbrille Uvex BT farblos. Übernommen von: http://shop.henryschein.at/katalog.php?merker=15&merker2=140&katread=1&gro up=002199#. Bezogen am 13.01.2010……………………………………………… 43 Abbildung 28: Schutzvisier. Übernommen von: http://www.opprodukte.de/assets/images/Face_Saver0010_2.jpg. Bezogen am 04.04.2010… 44 Abbildung 29: Laserschutzbrille PG ONE. Übernommen von: http://www.uvexlaservision.de/laserschutzbrillen/pg_one/. Bezogen am 13.01.2010…………….. 45 Abbildung 30: Augenschutz benutzen. Übernommen von: http://www.brandschutz-schilder.de/Gebotszeichen---21.html. Bezogen am 15.02.2010……………………………………………………………………………… 56 Abbildung 31: Augen- und Kopfschutz benutzen. Übernommen von: http://www.brandschutz-schilder.de/Gebotszeichen---21.html. Bezogen am 15.02.2010……………………………………………………………………………… 56 Abbildung 32: Gesichtsschutz benutzen. Übernommen von: http://www.brandschutz-schilder.de/Gebotszeichen---21.html. Bezogen am 15.02.2010……………………………………………………………………………… 57 Abbildung 33: Warnzeichnung vor einer Gefahrenstelle. Übernommen von: http://www.brandschutz-schilder.de/Warnzeichen---8.html. Bezogen am 15.02.2010……………………………………………………………………………… 57 Abbildung 34: Warnung vor optischer Strahlung. Übernommen von: http://www.brandschutz-schilder.de/Warnzeichen---8.html. Bezogen am 15.02.2010……………………………………………………………………………… 57 Abbildung 35: Warnung vor Laserstrahlung. Übernommen von: http://www.brandschutz-schilder.de/Warnzeichen---8.html. Bezogen am 15.02.2010……………………………………………………………………………… 58 XIII Abbildungsverzeichnis Abbildung 36: Warnung vor nichtionisierender elektromagnetischer Strahlung. Übernommen von: http://www.brandschutz-schilder.de/Warnzeichen--8.html. Bezogen am 15.02.2010……………………………………………………… 58 Abbildung 37: Symbol für Schutzklasse I. Übernommen von: http://de.wikipedia.org/wiki/Schutzklasse_(Elektrotechnik). Bezogen am 15.02.2010……………………………………………………………………………… 58 Abbildung 38: Symbol für Schutzklasse II. Übernommen von: http://de.wikipedia.org/wiki/Schutzklasse_(Elektrotechnik). Bezogen am 15.02.2010……………………………………………………………………………… 59 Abbildung 39: Symbol für Schutzklasse III. Übernommen von: http://de.wikipedia.org/wiki/Schutzklasse_(Elektrotechnik). Bezogen am 15.02.2010……………………………………………………………………………… 59 XIV Tabellenverzeichnis Tabelle 1: Pipettierschema einer 96 - Well - Platte. Von: Andrea Hasenburger, Universitätsklinik für Zahnheilkunde, Medizinische Universität Graz………......... 21 Tabelle 2: Module der Bluephase. Von: Andrea Hasenburger, Universitätsklinik für Zahnheilkunde, Medizinische Universität Graz…………………………………. 22 Tabelle 3: Module der Bluephase 20i. Von: Andrea Hasenburger, Universitätsklinik für Zahnheilkunde, Medizinische Universität Graz…………….. 23 Tabelle 4: Module der Bluephase 20i und der Polylux II. Von: Andrea Hasenburger, Universitätsklinik für Zahnheilkunde, Medizinische Universität Graz……………………………………………………………………………………… 24 Tabelle 5: Extinktionswerte der Bluephase nach 24 Stunden Inkubation. Von: Andrea Hasenburger, Universitätsklinik für Zahnheilkunde, Medizinische Universität Graz………………………………………………………………………... 29 Tabelle 6: Ergebnisse der Bluephase. Von: Andrea Hasenburger, Universitätsklinik für Zahnheilkunde, Medizinische Universität Graz…………….. 29 Tabelle 7: Extinktionswerte der Bluephase 20i nach 24 Stunden Inkubation. Von: Andrea Hasenburger, Universitätsklinik für Zahnheilkunde, Medizinische Universität Graz………………………………………………………………………… 30 Tabelle 8: Ergebnisse der Bluephase 20i. Von: Andrea Hasenburger, Universitätsklinik für Zahnheilkunde, Medizinische Universität Graz…………….. 30 Tabelle 9: Extinktionswerte der Bluephase 20i und der Polylux II nach 24 Stunden Inkubation. Von: Andrea Hasenburger, Universitätsklinik für Zahnheilkunde, Medizinische Universität Graz…………………………………….. 31 XV Tabellenverzeichnis Tabelle 10: Ergebnisse der Bluephase 20i und der Polylux II. Von: Andrea Hasenburger, Universitätsklinik für Zahnheilkunde, Medizinische Universität Graz……………………………………………………………………………………… 31 Tabelle 11: Hohe Bestrahlungszeit mit der Bluephase und der Bluephase 20i. Von: Andrea Hasenburger, Universitätsklinik für Zahnheilkunde, Medizinische Universität Graz………………………………………………………………………… 34 Tabelle 12: Kennzeichnung von Sichtscheiben nach DIN EN 166. Von: Andrea Hasenburger, Universitätsklinik für Zahnheilkunde, Medizinische Universität Graz……………………………………………………………………………………… 47 Tabelle 13: Schutzstufen der Filter nach DIN EN 166. Von: Andrea Hasenburger, Universitätsklinik für Zahnheilkunde, Medizinische Universität Graz………………………………………………………………………………..... 48-49 Tabelle 14: Zeichen für mechanische Festigkeit der Sichtscheibe. Von: Andrea Hasenburger, Universitätsklinik für Zahnheilkunde, Medizinische Universität Graz………………………………………………………………………… 50 Tabelle 15: Beispiel eines IR - Schutzfilters mit mechanischer Schutzfunktion und Nichthaften von Schmelzmetallen. Übernommen von: http://www.bgwonline.de/internet/generator/Inhalt/OnlineInhalt/Medientypen/bgw__vorschriftenregeln/BGR192__Benutzung__von__Augenund__Gesichtsschutz,property=pdfDownload.pdf. Bezogen am 26.03.10………. 51 Tabelle 16: Verwendungsbereiche von Tragkörpern nach DIN EN 166. Von: Andrea Hasenburger, Universitätsklinik für Zahnheilkunde, Medizinische Universität Graz………………………………………………………………………… 52 Tabelle 17: Kurzzeichen für Beständigkeit von Tragkörpern gegen Teilchen mit hoher Geschwindigkeit. Von: Andrea Hasenburger, Universitätsklinik für Zahnheilkunde, Medizinische Universität Graz……………………………………... 53 XVI Tabellenverzeichnis Tabelle 18: Beispiel eines Tragkörpers zum Schutz gegen mechanische Risiken, sowie gegen tropfende und spritzende Flüssigkeiten. Übernommen von: http://www.bgwonline.de/internet/generator/Inhalt/OnlineInhalt/Medientypen/bgw__vorschriftenregeln/BGR192__Benutzung__von__Augenund__Gesichtsschutz,property=pdfDownload.pdf. Bezogen am 26.03.10………. 53 XVII Abkürzungsverzeichnis Aqua dest.: Aqua destillata DIN EN 166: Deutsches Institut für Normung EN 166 DMEM: Dulbecco’s Modified Eagle Medium ELISA: Enzyme Linked Immunosorbent Assay FBS: Fetal Bovine Serum LED: Light emitting diode MTS: 3-(4,5-Dimethyldiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazoliumbromid P/S: Penicillin/Streptomycin U/min: Umdrehungen pro Minute XVIII Einleitung 1 Einleitung 1.1 Ist ein Schutz für das Auge bei der Zahnbehandlung notwendig? In der Zahnmedizin gibt es eine Vielzahl von Gefahren. Eine der häufigsten sind die Infektionen, die man über eine direkte Kontaktinfektion (Schmierinfektion) von Überträger zu Empfänger weitergeben kann. Dabei sind Speichel und Blut ein wesentlicher Bestandteil der kontaminationsfähigen Substanzen. Weiters kommt es zu einer indirekten Übertragung von Erregern über Zwischenstufen, wie zum Beispiel die Hände. Ein in der Zahnmedizin oft unterschätzter Übertragungsweg der Infektion ist die Verbreitung von Bakterien und Viren durch den Einsatz von Mikromotoren, die mit Höchsttouren verwendet werden. Diese sind entweder in Winkelstücken oder Ultraschall- bzw. Zahnsteinentfernungsgeräten eingebaut. Dabei kommt es zu einer Aerosolbildung mit Bakterien und eventuell Staub (z.B. Amalgam), welche sich in einer Glockenform mit einem Durchmesser von ca. drei Metern über dem Behandlungsstuhl in der Luft befinden. Um diese Infektionsquellen zu reduzieren, müssen Desinfektionsmittel eingesetzt werden, die oft haut- und schleimhautreizend sind.Eine andere, nicht so offensichtliche Gefahr, bergen die Laserstrahlung, die zum Beispiel zur Parodontalbehandlung verwendet wird, und die Strahlen der Polymerisationslampen. Nicht zu vernachlässigen sind auch künstliche Lichtquellen, denen das Auge ausgesetzt wird. Bei den verschiedensten Berufsgruppen, die starker Lichtbelastung ausgesetzt sind, lässt sich ein Risiko für eine Schädigung der Augen erkennen. Beispielsweise sind bereits seit langem bei Glasbläsern, Eisenarbeitern und Bergbauarbeitern berufsbedingte Lichtschäden am Auge bekannt. Dazu zählen die Katarakt durch Infrarotbestrahlung, die früher bei Glasbläsern oder 1 Einleitung Eisengießern häufig war und die Katarakt durch Röntgenstrahlen [1]. Zudem kommen noch andere Risikofaktoren, wie zum Beispiel chemische Produkte. Dazu gehören Amalgam und viele andere chemische Verbindungen. Ausgehärtetes Amalgam ist eine Legierung des Quecksilbers mit anderen Metallen. Es besteht aus unterschiedlichen metallischen Phasen. Die propagierte Gefahr geht von den Metallionen, die in der Mundhöhle freiwerden, aus. Quecksilber kommt in verschiedenen Aggregatzuständen vor. Elementares Quecksilber ist bei Raumtemperatur flüssig und geht in Dampfform über. In der Umwelt finden wir freiwerdendes Quecksilber bei Bodenerosionen, Verwitterung und Vulkanismus. Über die Nahrung kann Quecksilber in Form von Fisch oder Fleisch in unseren Organismus gelangen. Ausgeschieden wird das Quecksilber über Niere und Darm. Bei chronischen Quecksilbervergiftungen durch Amalgamfüllungen ausgelöst, kann es zu folgenden Krankheitsbildern kommen: Tremor mercurialis (Intentionstremor der Finger, Augenlider, Lippen), Erethismus (Persönlichkeitsveränderungen), Psellismus (Verwaschene Sprache), Nephritis und Proteinurie [2]. Aber nicht nur Quecksilberverbindungen, auch Kunststoffe und viele Chemikalien, wie Natriumhypochlorid (30%ig) für die Wurzelbehandlung können Gefahren bergen. Bei Hautkontakt mit verschiedenen chemischen Verbindungen kann es zu einer Allergie oder einem Kontaktekzem kommen. In der folgenden Arbeit soll diskutiert werden, welche schädigenden Einflüsse auf das Auge während einer Zahnbehandlung für Patient und Behandler entstehen können. Es wird aufgezeigt, welche Gefahren von Instrumenten, Keimen und Chemikalien die in der Zahnmedizin verwendet werden, ausgehen. Es soll festgestellt werden, ob es zu relevanten Schädigungen am Auge kommt, und wie man diese reduzieren bzw. verhindern kann. Im Speziellen werden die Strahlungseinflüsse untersucht. Es wird der Einfluss von Strahlen mit diversen Wellenlängen auf die Gesundheit, aus der Sicht der Patienten, aber auch aus der Sicht des Zahnarztes, betrachtet. 2 Einleitung 1.2 Verantwortung Um die Risiken zu erkennen, muss man eine Gefährdungsermittlung durchführen, und falls die Gefahren nicht mit allgemein schützenden Einrichtungen unterbunden werden können, müssen sie aufgelistet und durch spezielle Schutzmaßnahmen verringert werden. Dazu muss sich der Zahnarzt für die Angestellten, Patienten und für seinen eigenen Körper, über die Versicherung hinaus, verpflichtet fühlen [3].Um die Gefahren zu erkennen und richtig beurteilen zu können, behelfen wir uns der Einteilung nach Art, Umfang und Dauer der Gefährdung. 1.3 Gefährdungsbeurteilung Man kann die Gefahren nach der Art in mechanische, elektrische, thermische, chemische, biologische und strahlungsbedingte Gefahren einteilen. 1.3.1 Mechanische Gefahren Mechanische Gefahren für das Auge stellen Festkörper, Fremdkörper, Staubpartikel, wie Späne, Splitter oder spitze Instrumente dar, die alle zu einer Verletzung des Auges führen können. Gegen diese kann man sich mit geeigneten Maßnahmen schützen. 1.3.2 Elektrische Gefahren Es können bei Kurzschlüssen in elektrischen Verteilungsanlagen Störlichtbögen entstehen, die hohe Temperaturen und wegspritzende Teilchen zur Folge haben. Dadurch kann auch das Auge entsprechend geschädigt werden. Bei Blitzschlag und Starkstromunfällen kann sich eine Katarakt entwickeln. 1.3.3 Thermische Gefahren Hitze kann in Form von festen oder flüssigen Aggregatzuständen in Verbindung mit Gasen oder Infrarotstrahlung zu einer Reizung und Austrocknung der Augenoberfläche bis zur Kataraktentstehung führen. Dagegen kann große Kälte 3 Einleitung zu Tränen der Augen und Erfrierungserscheinungen führen. 1.3.4 Chemische Gefahren Mitunter kommen Laugen, Säuren und Desinfektionsmittel in der täglichen Zahnmedizin zum Einsatz. Beispielsweise wird Natriumhypochlorid (30%ig) wird häufig bei Wurzelbehandlungen zur Spülung und Desinfektion der Wurzelkanäle verwendet. Eine andere von vielen Säuren, die im täglichen zahnmedizinischen Gebrauch verwendet werden, ist die Phosphorsäure. Sie wird bei Systemen der Füllungstechnik angewandt. Um bei einer Restauration, zum Beispiel die Kompositfüllung fest im Zahn zu verankern, ist es möglich, die Dentin-, als auch die Schmelzstruktur mit Phosphorsäure (30 - 37%ig) zu ätzen. Dadurch wird die Kollagenstruktur so aufgeraut, dass die Haftvermittler und die Füllung besseren Halt erlangen. Es kann zur Rauch-, Nebel- oder Staubbildung von verschiedenen Chemikalien (wie z.B. Amalgam) kommen, die am Auge zu schwerwiegenden Verätzungen führen können. Man sollte nicht vergessen, dass verschiedene Chemikalien über systemische Absorption zur Zerstörung innerer Strukturen des Auges, wie z. B. der Retina und des Sehnervs, führen können [4]. 1.3.5 Biologische Gefahren Bakterien, Viren und Pilze können über Schleimhäute als Eintrittspforte in den Organismus gelangen. Meist werden diese Keime durch die Turbinen auf Höchsttouren in Verbindung mit Speichel und Blut durch die Luft geschleudert. Dieses Geschehen wird auch Aerosolbildung bzw. Aerosolverbreitung genannt. Durch den feinen Strahl kann es zu einer oberflächlich punktuellen Entzündung der Hornhaut kommen, oder auch oberflächliche Keratitis punctata genannt [4]. 1.3.6 Gefahren durch Strahlung Nach seiner Wellenlänge wird Licht unter anderem in ultraviolette, sichtbare und infrarote Strahlung unterteilt. Es gibt somit viele Gefahren, die das Auge schädigen können. Ich möchte näher auf die strahlungsbedingten Risikofaktoren und Einflüsse eingehen. 4 Strahlungsarten 2 Strahlungsarten Das elektromagnetische Spektrum wird in Radiowellen, Mikrowellen, Infrarot, sichtbare Strahlung, UV - Strahlung, Röntgenstrahlen, Gammastrahlung und kosmische Strahlung unterteilt. Abbildung 1: Spektrum elektromagnetischer Strahlung Es wird hier näher auf die ultraviolette, die sichtbare und die infrarote Strahlung des Lichtes von kurz- nach langwellig eingegangen. 5 Strahlungsarten Ultraviolette - Strahlung Sichtbare Strahlung (Licht) Infrarotstrahlung UV-B 280 - 315 nm UV-C 100 - 280 nm 200 nm 100 nm UV-A VIS IR-A IR-B 380 - 780 nm 780 - 1400 nm 1,4 - 3 µm IR-C 315 - 380 nm 300 nm 400 nm 500 nm 600 nm 800 nm 700 nm 900 nm 1000 nm 3µm – 10 µm 3 µm 10 µm Abbildung 2: Wellenlängen des Lichtes 2.1 Penetration von Augengeweben Abhängig von der Wellenlänge kann man beim menschlichen Auge feststellen, dass in einem Spektrum von 315 nm bis 1400 nm die Strahlen ins das Auge eindringen. (Abb. 2) 6 Strahlungsarten Abbildung 3: Penetration von Augengeweben 2.2 Ultraviolette Strahlung Allgemein kann es durch die ultraviolette Strahlung kurzfristig zu einer Hornhaut-, Bindehautentzündung und langfristig zu einer Linsentrübung (Grauer Star) kommen. 2.2.1 UV-C Strahlung UV - Licht mit einer Wellenlänge zwischen 100 nm - 280 nm wird als UV-C bezeichnet. Die Atmosphäre filtert einen großen Teil dieser schädigenden Strahlen. Die Ozonschicht hält den Anteil zwischen zirka 10 nm und 250 nm von der Erdoberfläche ab. Das heißt, die UV-C Strahlung wird fast zur Gänze abgeschirmt. Wenn Licht zwischen 200 nm und 315 nm auf das Auge trifft, dann kann eine Schädigung die Hornhaut und die Bindehaut betreffen. Dies wird als Photokeratokonjuntivitis (Verblitzung) bezeichnet. Die Verblitzung ist eine 7 Strahlungsarten Schädigung bedingt durch hohe UV - Belastung. Die häufigste Ursache ist das Schweißen ohne Schutzbrille. Es kommt nach einer Latenzzeit von 6 - 12 Stunden zu einer Horn- und Bindehautentzündung bis hin zu einem Absterben betroffener Zellen. Dieser Vorgang geht mit Schmerzen und Sehschärfenminderung einher. Durch die Regenerationsfähigkeit der Augenoberfläche ist die Verblitzung eine reversible Erkrankung. Die Verblitzung gehört zu den häufigsten Augenverletzungen [4,5]. Zwischen dem UV-C und dem UV-B Wellenlängenbereich gibt es Überschneidungen. Ein Teil von der UV-C Strahlung, wenn überhaupt an der Erdoberfläche, und UV-B Strahlen im Bereich von 200 nm - 315 nm, werden von Hornhaut und Bindehaut abgeschirmt. Sie können somit nicht weiter in das Auge eindringen. 2.2.2 UV-B Strahlung Die UV-B Strahlung liegt bereits in einem Wellenlängenbereich von 280 nm - 315 nm. Auch durch sie kann es zum Phänomen des Verblitzens, z.B. bei einem Aufenthalt im Hochgebirge kommen. Ein fehlender Augenschutz und die zusätzliche Lichtreflexion durch Schnee kann den Effekt noch verstärken. 2.2.3 UV-A Strahlung UV-A wird bei einem Wellenlängenbereich von 315 nm - 380 nm gemessen. Diese Strahlung wird von der Atmosphäre nicht gefiltert und kann die Augen und die Haut schädigen. In diesem Wellenlängenbereich können die UV-A Strahlen bis zur Augenlinse eindringen und zu Hornhaut- und Bindehautentzündungen oder einer Abtragung der Hornhaut (Ablation) führen. Im Wellenlängebereich von 295 nm - 400 nm kann es bei langfristigem Einwirken zu einer Kataraktentstehung kommen [6]. Die Katarakt (Grauer Star) ist eine Trübung der Linse, die vorwiegend bei älteren Menschen auftritt (Cataracta senilis). Die Katarakt liegt vor, wenn die sonst klare Linse trüb wird und zunehmend die Sicht des Patienten beeinträchtigt [5]. Als 8 Strahlungsarten Risikofaktoren gelten Diabetes mellitus, Medikamente, UV - Strahlung sowie viele andere Einflüsse. Sonderformen stellen beispielsweise die traumatischen Katarakte, aber auch der Infrarotkatarakt (siehe 2.4), der Blitzstar und der Strahlenstar dar. Es kommt zu einer Verschlechterung der Sehkraft und zu einer verschwommenen Sicht. Durch einen operativen Eingriff kann man diese Erkrankung in den Griff bekommen. Heute ist dieser mikrochirurgische Eingriff einer der am häufigsten durchgeführten Operationen am Auge. Dabei wird die getrübte Linse mit Mikroinstrumenten entfernt und eine Kunstlinse eingesetzt. 2.3 Sichtbare Strahlung (Licht) Licht ist die für uns sichtbare Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 380 nm - 780 nm. Diese Strahlung dringt bis zur Netzhaut vor und ergibt für uns ein Farbenspektrum von lila über blau und grün bis zu gelb und schlussendlich rot. Intensive Strahlung in diesem Bereich kann die Netzhaut schädigen. Bei einer hohen Strahlungsleistung wird das Eindringen des Lichtes nicht mehr rechtzeitig durch den Lidschlussreflex verhindert. Die Folge können irreparable Schäden für das Auge sein. Sichtbare- und ultraviolette Strahlung [7] können einen Schaden der Retina und das Hornhautepithel verursachen [8]. 2.4 Infrarotstrahlung Die Infrarotstrahlung wird ähnlich der ultravioletten Strahlung in 3 Kategorien unterteilt: IR-A: 780 nm - 1400 nm IR-B: 1,4 µm - 3 µm 9 Strahlungsarten IR-C: 3 µm - 1mm Der nahe infrarote Wellenlängenbereich (IR-A), Nahinfrarot, ist sehr gefährlich für das Auge. In diesem Bereich ist kein automatischer Lidschlussreflex vorhanden, der das Eindringen von Strahlen verhindert, da Nahinfrarot nicht von uns wahrgenommen wird. IR-A Strahlen unter 1400 nm werden von der Netzhaut absorbiert und können demnach zu Netzhautverbrennungen aber auch zur Katarakt führen. Infrarotstrahlen gehen von erhitzten Materialien, wie zum Beispiel von flüssigem Glas aus. Diese können zu Schädigungen der Netzhaut und der Linse führen, einen sogenannten Feuerstar, oder auch Infrarotstar genannt, hervorrufen. Glasbläser, Schmelzer, Schmiede und Gießer, wie oben beschrieben, können aufgrund ihrer Arbeit, diese Erkrankung bekommen. Es sind konkrete Sicherheitsund Schutzmaßnahmen einzuhalten. Die längerwelligere Strahlung (IR-B Strahlung und IR-C Strahlen) der Infrarotwellen wird vom Auge oberflächlich (Horn- und der Bindehaut) absorbiert. Somit können Schäden der Hornhaut im Sinne von Verbrennungen und Gewebsablösungen die Folge sein. 2.5 Laserstrahlung Das Wort Laser steht für Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (d. h. Lichtverstärkung durch stimulierte Emission von Strahlung). Laser ist ein physikalischer Effekt mit dem künstlich gerichtete Lichtstrahlen erzeugt werden können. Bei der Lasereinwirkung auf das Auge kommt es zu einer Strahlungsverstärkung durch eine stimulierte Strahlungsemission im Bereich von 100 nm bis 1 mm. So wird eine hohe Intensität mit großer Reichweite, durch die Parallelität der Strahlen, erzielt. In der Zahnmedizin kann der Laser z. B. Erbium:YAG, für den Abtrag von Zahnhartsubstanz oder in der Parodontologie (Keimreduktion und 10 Strahlungsarten Konkremententfernung) verwendet werden. Diodenlaser werden in der Zahnmedizin für chirurgische Eingriffe, z. B. Lippenbändchenentfernung, für die Keimreduktion in der Endodontie (Wurzelkanalbehandlung) oder für das Bleaching der Zähne verwendet. Der Vorteil der Laserbehandlung gegenüber der konventionellen Methode ist die, dass der Patient weniger Schmerzen hat, die Setzung von Nähten teilweise überflüssig wird, es weniger blutet, da die Wunde verödet ist und die behandelte Stelle gleichzeitig dekontaminiert (keimfrei) wird. 11 Versuchsreihe 3 Versuchsreihe Mit verschiedenen Polymerisationslampen wurde an Bindehautzellen der Einfluss der Strahlung, der von diesen Geräten ausgeht, erforscht. 3.1 Polymerisationslampen Polymerisationslampen werden in der Zahnheilkunde zur Erzeugung von energiereichem Blaulicht, bei einer Wellenlänge von 380 nm - 550 nm, für die Aushärtung von allen lichthärtenden Materialien, die in der Zahnmedizin verwendet werden, gebraucht. Dazu zählen die Polymerisation von Füllungsmaterialien, Bondings/Adhäsive, Unterfüllungen, Liner, Fissurenversiegler, Provisorien und auch die Befestigung von Keramikinlays oder Brackets. Als Lichtquellen für den Polymerisationsvorgang stehen Halogenlampen, Plasmalampen, Laserlampen und LED - Lampen zur Verfügung. Anfangs hat man in der Zahnmedizin ultraviolette Strahlung zur Aushärtung mit Licht verwendet. Dies erzielte nur eine geringe Durchhärtungstiefe und verursachte Augen- und Weichteilsschäden. Mit den Halogenlampen erreichte man höhere Leistungsdichten und ein Bestrahlungsspektrum, das im visuellen Licht liegt. Dagegen erzeugten die Plasma- und Laserlampen mit sehr starker Lichtleistung eine hohe Wärmeentwicklung. Diese Geräte konnten sich am Markt nicht durchsetzen, da sie zusätzlich auch teurer sind. Als neueste Entwicklung gilt die LED - Lampe, eine Diode, die blaues Licht emittiert. Um den Polymerisationsvorgang zu starten, wird ein Photoinitiator verwendet, wie Kampferchinon. Das Lichtspektrum des Photoinitiators sollte mit dem Wellenlängenbereich der Lampe bestmöglich übereinstimmen. Bei Polymerisationslampen ist es wichtig, auf die richtige Lichtintensität und die Bestrahlungsdauer zu achten. Man sollte eine ausreichende Lichtintensität wählen, da sonst die Härtung der Materialien nicht vollständig stattfindet. Eine zu hohe Lichtintensität dagegen kann zu einer starken Hitzeentwicklung, einem 12 Versuchsreihe erhöhten Polymerisationsstress und einer Gefahr für die Pulpa führen. Es gibt verschiedene Programme, die mit der Belichtungszeit und der Lichtintensität gespeichert sind. Man kann selbstverständlich zwischen Programmen und Belichtungszeiten variieren. Die Polymerisationsmodi sind mit den Programmen der Lampen eng verbunden. Es gibt einen kontinuierlichen Härtungsvorgang, bei dem die Höchstleistung der Lampe kontinuierlich erreicht wird. Weiters gibt es ein stufenweises Härten der Materialien. Es erfolgt der Vorgang bei niedriger Leistung und nach 10 Sekunden wird die Leistung bis zur höchsten Intensität angehoben und bleibt dort. Bei der Softstartpolymerisation wird 10 Sekunden lang mit niedriger Energie bestrahlt, und dann erfolgt eine kontinuierliche Steigerung der Leistung auf das Maximum. Durch diesen Soft Start kann der Polymerisationsstress, der bei dem Polymerisieren mit hoher Leistung auftritt, reduziert werden. Die Pre - Gelphase in der die Füllung noch Nachfließen kann wird verlängert. Auch bei dem Impulshärtungsvorgang beginnt man niedrig, pausiert dann für zirka 3 Minuten und bestrahlt abschließend mit hoher Energie. Schlussendlich gibt es noch das sogenannte Schnellhärten, wobei in kurzen Zeiten mit sehr hoher Leistung bestrahlt wird [9]. 3.1.1 Bluephase (Ivoclar Vivadent) Die Bluephase ist eine LED - Polymerisationslampe der Firma Ivoclar Vivadent. Bei einem Wellenlängenspektrum von 380 nm - 515 nm werden Lichtinitiatoren, die zur Aktivierung des Aushärtungsvorganges nötig sind, verwendet. Diese Polymerisationslampe bietet verschiedene Module, die in High Power, Low Power und Soft Start Programme eingeteilt werden. Je nach Modul wird eine bestimmte Lichtintensität von 650 mW/cm², bei dem Low Power Programm, bis zu 1200 mW/cm² des High Power Moduls ausgestrahlt. Diese Werte können Abweichungen um 10% haben. Belichtungsprogramm und Belichtungszeit können individuell eingestellt werden. Die Bluephase ist mit einem Ventilator, der sehr leise arbeitet, und einem Akku ausgestattet. Deshalb ist sie kabellos, und das hat zur Folge, dass das Gerät sehr handlich und ohne lästige Kühlungsphasen zu 13 Versuchsreihe bedienen ist. Ein Blendschutzkegel oder Blendschutzschild, welche die Strahlung vom Arzt und Patienten etwas abschirmen, können ebenso mitgeliefert werden. Diese Teile sollten in Verwendung sein, oftmals stören sie aber bei der Behandlung. Folgende Sicherheitshinweise sind unter anderem zu beachten: Eine direkte oder indirekte Bestrahlung der Augen ist zu vermeiden. Längere Bestrahlungen sind für das Auge unangenehm und können Schäden hervorrufen. Es wird deshalb empfohlen, den mitgelieferten Blendschutz zu verwenden. Personen, die allgemein lichtempfindlich reagieren, die Medikamente wegen Lichtempfindlichkeit oder photosensibilisierende Medikamente einnehmen, eine Augenoperation hinter sich haben oder die über längere Zeit mit diesem Gerät oder in seiner Nähe arbeiten, sollten dem Licht des Gerätes nicht ausgesetzt werden und orange Schutzbrillen tragen, die Licht unterhalb einer Wellenlänge von 515 nm absorbieren [10]. Abbildung 4: Bluephase (Ivoclar Vivadent) Abbildung 5: Module der Bluephase 14 Versuchsreihe 3.1.2 Bluephase 20i (Ivoclar Vivadent) Diese LED - Polymerisationslampe besitzt ebenfalls Module, wobei zusätzlich eine höhere Leistung von bis zu 2.000 mW/cm² mit dem Turbo Modul erreicht wird. Sie funktioniert mit einem neu entwickelten polywave LED - System. Hier sind zwei verschiedenen LEDs vorhanden, die einmal bei einer Wellenlänge von 410 nm und zweitens bei der Wellenlänge von 470 nm ihre dominante Leistung zeigen. Da sie ein so breites Wellenlängenspektrum abdeckt, ist die Bluephase 20i bei vielen Lichtinitiatoren verwendbar. Sie verfügt über einen Akkubetrieb und über eine Dauerkühlung durch den integrierten Ventilator. Abbildung 6: Bluephase 20i (Ivoclar Vivadent) Abbildung 7: In 5 Sekunden mit dem Turbo Programm 15 Versuchsreihe 3.1.3 Polylux II (KaVo) Die Polylux II ist eine Halogenlampe, die eine Wellenlänge von 400 nm - 500 nm mit einer Lichtintensität von 850 mW/cm² ausstrahlt. Die Leistung der Halogenlampe beträgt 80 Watt. Durch eine hohe Hitzeentwicklung der schon älteren Generation von Polymerisationsgeräten müssen auch dementsprechende Kühlungsphasen durch Ventilatoren berücksichtigt werden. Ein anderes Problem ist dadurch gegeben, dass Halogenlampen eine Lebensdauer von 50 - 75 Stunden im Dauerbetrieb haben. Daraus folgt, dass die Lichtquelle immer wieder ausgetauscht werden muss. Dieses Gerät ist nicht kabellos, daher auch nicht so einfach zu handhaben. Abbildung 8: Polylux II (KaVo) 3.2 Bindehautzellkultur 3.2.1 CHANG – Zellen Es werden sogenannte CHANG - Zellen (Co. ATCC, CCL -20.2, clone 1 - 5c - 4m, Wong - Kilbourne derivates of CHANG conjunktiva, Manassas, Virginia, USA) verwendet. Diese sind kultivierte, humane Bindehautzellen. Die Zelllinie der CHANG - Zellen besitzt HeLa - Marker Chromosomen und ist immortalisiert. Sie zeigen auch ein adhärentes Wachstumsverhalten und produzieren Keratin. 16 Versuchsreihe 3.2.2 Kultivierung Gelagert werden die Zellen in Flüssigstickstoff bei – 196°C. Vor dem Versuchsbeginn werden sie aufgetaut und in 10 ml Kulturmedium resuspendiert. Um das DMSO (Dimethylsulfoxid), welches einen Gefrierschutz für die Zellen bietet, zu entfernen, werden die Zellen fünf Minuten bei 800 U/min zentrifugiert, wieder in 1 ml Kulturmedium resuspendiert und in eine 25 cm² fassende Kulturflasche (Sarstedt, Wiener Neudorf, Austria) eingefüllt. Nun werden 4 ml DMEM mit 1% P/S und 10% FBS (Fetal Bovine Serum, PAA, Pasching, Österreich) hinzugegeben und im CO2 - Brutschrank (Heracell 240, Kendro Heraeus, Berlin, Deutschland) bei 37°C inkubiert. Das Medium soll nach zwei bis drei Tagen gewechselt werden. Die Zellen müssen unter dem Phasenkontrastmikroskop (Axio, Observer Z1, Zeiss, Göttingen, Deutschland) beobachtet und beurteilt werden. Anschließend sind die Zellen bereit für die Versuchsreihe, unter der Bedingung, dass sie zu 90% konfluent sind. Abbildung 9: Phasenkontrastmikroskop 17 Versuchsreihe 3.2.3 Zellsuspension Um eine Zellsuspension vorzubereiten, sind folgende Schritte notwenig. Zuerst wird das Medium der CHANG - Zellen aus der Kulturflasche entfernt, und der Zellrasen vorsichtig mit physiologischer Kochsalzlösung gespült. Die Zellen werden mit 1 ml Trypsin (Biochrom, Berlin, Deutschland) überschichtet und zirka zwei Minuten im Brutschrank inkubiert, bis sie sich vom Flaschenboden gelöst haben. Dies wird unter dem Mikroskop überprüft. Anschließend wird die Trypsinwirkung wieder gestoppt, dafür setzt man 5 ml Medium zu und füllt die Zellsuspension in ein Zentrifugenröhrchen. Dieses wird für fünf Minuten bei 800 U/min zentrifugiert. Danach wird der Überstand abgegossen und das Zellpellet in 2 ml Medium resuspendiert, und im CASY1 Cell Counter gemessen. So kann man die Zellzahl und die jeweilig gewünschte Zelldichte messen. 3.2.4 Zellzahlbestimmung mittels CASY1 Cell Counter Mit dem CASY1 Cell Counter (Modell TT, Schärfe - System, Reutlingen, Deutschland) können die Zellzahl, das Zellvolumen und der Zelldurchmesser bestimmt werden. Durchführung: Es werden 0,1 ml Zellsuspension und 9,9 ml CASYton isotone Messlösung (Schärfe - System, Reutlingen, Deutschland) in einem CASY Messgefäß vermischt und im Messgerät fixiert. Mit der gemessenen Zelldichte wird berechnet, wie viel an Zellsuspension vorhanden sein muss, um eine Zelldichte von 50.000 Zellen/ml zu erhalten. Für diese Berechnung wird folgende Formel angewandt: Gewünschte Zellzahl/ml x benötigte Menge an Zellsuspension in ml Gemessene Zellzahl/ml 18 Versuchsreihe Abbildung 10: CASY1 Cell Counter 3.3 Versuchsansatz Am 1. Versuchstag werden die Zellen, wie folgt, ausgesät. 3.3.1 Aussaat Die Zellen werden auf einer sogenannte 96 - Well - Platte (Becton Dickinson and Company, Franklin Lakes, USA) ausgesät. Dabei werden pro Well 200 µl Medium (DMEM 10%) mit einer Dichte von 50.000 Zellen/ml exakt verteilt. Danach werden die Well - Platten für 24 Stunden im CO2 - Brutschrank bei 37C° inkubiert. 19 Versuchsreihe Abbildung 11: 96 - Well - Platte Am 2. Versuchtag, nach 24 Stunden Inkubation, werden die Zellen unter dem Phasenkontrastmikroskop begutachtet. Danach wird aus den Wells das Medium in der sterilen Werkbank entfernt und jedes Well mit 20 µl Medium ohne Serum überschichtet. Abbildung 12: Sterile Werkbank 20 Versuchsreihe Es werden die Well - Platten wie folgt bestrahlt: In den äußersten Reihen wird Aqua dest. (A) eingefüllt, um eine Verdunstung zu vermeiden. Die weiteren 4 Gruppen zu je 8 Wells werden mit 20 µl Medium ohne Serum überschichtet. Die Wells mit der Aufschrift Probe (P) bestrahlt man mit den jeweiligen Programmen der Polymerisationslampen. Jene Wells, mit der Aufschrift Kontrolle (K), werden nicht bestrahlt. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 A A A A A A A A A A A A A B A K K P P A A K K P P A C A P P K K A A P P K K A D A A A A A A A A A A A A E A A A A A A A A A A A A F A K K P P A A K K P P A G A P P K K A A P P K K A H A A A A A A A A A A A A Tabelle 1: Pipettierschema einer 96 - Well - Platte A = Aqua dest., P = Probe (Bestrahlte Zellen), K = Kontrolle (Zellen) Abbildung 13: Bestrahlungsvorbereitung 21 Versuchsreihe 3.3.2 Bestrahlung und Inkubation der CHANG - Zellen Sind die Wells zur Bestrahlung bereit, wird die erste Well - Platte mit der Bluephase (Ivoclar Vivadent) bestrahlt. Diese Programme und Intensitäten stehen zur Verfügung. Programm Zeit Intensität High Power 10 sec > 800 mW/cm² Low Power 10 sec ~ 500 mW/cm² Soft Start 10 sec ~ 500 mW/cm² - ~ 800 mW/cm² High Power 30 sec > 800 mW/cm² Tabelle 2: Module der Bluephase Es werden in der ersten Gruppe, in der linken oberen Ecke, mit der High Power fünf Sekunden lang jeweils 2 Wells bestrahlt, und 2 als Kontrolle nicht bestrahlt. Rechts oben wird das gleiche mit dem Low Power Programm zehn Sekunden gemacht. Es folgen links unten die Gruppe der Soft Start Programme und rechts unten, die der High Power mit einer Bestrahlungszeit von 30 Sekunden. 22 Versuchsreihe Abbildung 14: Bestrahlungsvorgang Die zweite Well - Platte wird mit der Bluephase 20i (Ivoclar Vivadent) bestrahlt. Programm Zeit Intensität Turbo Power 5 sec > 1.200 mW/cm² High Power 10 sec ~ 1.000 mW/cm² Low Power 10 sec ~ 600 mW/cm² Soft Start 15 sec ~ 600 mW/cm² - ~ 1.000 mW/cm² Tabelle 3: Module der Bluephase 20i Wie schon beschrieben, wird diese Well - Platte nach dem gleichen Schema bestrahlt, mit der Ausnahme, dass statt dem High Power Programm der Bluephase das Turbo Power Programm der Bluephase 20i hinzukommt. 23 Versuchsreihe Eine weitere Well - Platte wird mit der Polylux II (KaVo) wie folgt bestrahlt: Programm Zeit Intensität High Power (Bluephase 20i) 90 sec ~ 1.000 mW/cm² Polylux II 40 sec ~ 300 mW/cm² Polylux II 80 sec ~ 300 mW/cm² Polylux II 120 sec ~ 300 mW/cm² Tabelle 4: Module der Bluephase 20i und der Polylux II Um die Lichtintensität zu überprüfen, wird mit einem Demetron Model 100 Curing Radiometer die Intensität gemessen und wie in den Tabellen oben notiert. Diese Intensität weicht meist von den Vorgaben des Herstellers ab. Allgemein wird für direkte Restaurationen eine Lichtintensität von mindestens 400 mW/cm² genannt. Bei indirekten Restaurationen, Belichtung durch Zahnhartsubstanz oder durch keramische Restaurationen, ist eine Lichtintensität von mindestens 1.000 mW/cm² erforderlich. Nach den Angaben des Herstellers sollte eine Intensität von 650 mW/cm² bei Low Power bis hin zu 1.200 mW/cm² bei der High Power und sogar 2.000 mW/cm² - 2.200 mW/cm² bei dem Turbo Modul vorliegen. Es wird auf eine mögliche Abweichung von 10% hingewiesen. Da mit dem Alter der Geräte die Intensität abnimmt ist eine regelmäßige Kontrolle durchzuführen. Nach der Bestrahlung wird im Phasenkontrastmikroskop kontrolliert, ob eine Sofortreaktion an den Zellen sichtbar wird. Dies war bei den Versuchen nicht der Fall. Bevor die Zellen wieder 24 Stunden inkubiert werden, wird das Medium entfernt, und die Wells werden mit 100 µl vom 10%igen DMEM aufgefüllt. 24 Versuchsreihe Am 3. Versuchstag werden die Testergebnisse mit dem MTS - Test gemessen und mit dem ELISA - Reader ausgewertet. 3.3.3 Zellaktivitätsmessung mittels MTS - Test Mit dem MTS - Test wird die Zellaktivität kolorimetrisch ermittelt. MTS steht für ein gelbes Tetrazoliumsalz [3-(4,5-Dimethyldiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazoliumbromid, Promega, Madison, Wisconsin, USA], welches durch mitochondriale Dehydrogenasen stoffwechselaktiver Zellen zu einem blau - violetten Formazan Produkt reduziert wird. Mit einem ELISA - Mikrotiterplatten - Lesegerät (Anthos Reader 2010, Anthos Mikrosysteme GmbH, Krefeld, Deutschland) wird die Extinktion des MTS - Reaktionsprodukts bei Wellenlängen von 492 nm und 620 nm gemessen. Dabei gilt, je höher die Extinktion, desto vitaler sind die Zellen. 3.3.4 Auswertung Die Zellen werden nach 24 Stunden Inkubation nun noch einmal auf zytomorphologische Veränderungen unter dem Phasenkontrastmikroskop untersucht. Danach wird in der Werkbank das Medium entfernt und jedem Well 100 µl frisches 10%iges DMEM zugesetzt. Dazu pipettiert man 10 µl MTS Reagenz, und dann werden die Platten für 2 Stunden bei 37°C im CO2 Brutschrank inkubiert. Nach 2 Stunden werden die Platten mit dem ELISA Reader ausgewertet. Abbildung 15: ELISA - Reader 25 Versuchsreihe 3.4 Ergebnisse 3.4.1 Mikroskopische Analyse der bestrahlten CHANG - Zellen Man kann beobachten, dass die Strahlung nicht in die angrenzenden Wells eindringt. Somit erfolgt die gezielte Bestrahlung eines Wells. Es zeigte sich bei den CHANG - Zellen, die entweder mit den LED - Lampen oder Halogenlampen bestrahlt wurden, keine Sofortreaktion unmittelbar nach der Bestrahlung. Abbildung 16: Kontrollzellen Bei jenen CHANG - Zellen, die mit LED - Polymerisationslampen bestrahlt wurden, zeigte sich nach 24 Stunden Inkubation eine Verringerung von 92% - 99% der Zellvitalität im Vergleich zu den Kontrollzellen. Im Vergleich der mit Halogenlampen bestrahlten CHANG - Zellen gegenüber den Kontrollzellen, die eine 100% Zellvitalität aufweisen, ist jedoch eine etwas deutlichere Veränderung nachzuweisen. Die Analyse der mit Halogenlampen bestrahlten Zellen zeigt nach der Inkubation von 24 Stunden eine Senkung der Zellvitalität auf 91% - 93%. 26 Versuchsreihe Abbildung 17: Polylux II bestrahltes Well für 120 sec In der Abbildung 17 zeigen sich eine Deformierung und eine Verringerung der Zellen im Vergleich zu den Kontrollzellen (Abbildung 16). 3.5 MTS - Testresultate Es wurde ein MTS - Test durchgeführt, um die Einflüsse der Bestrahlung auf die CHANG - Zellen zu quantifizieren. Da die Vitalität der Zellen mit der Aktivität ihrer mitochondrialen Dehydrogenasen korreliert, kommt es zur Bildung eines Farbstoffes, dessen Intensität von der Zellaktivität abhängt. Daraus ergeben sich Extinktionswerte, die mit dem ELISA - Reader gemessen werden. Es wird von jeder bestrahlten Well - Gruppe eine Kontrollreihe angelegt. Diese Kontrollwerte benötigt man, um exakte Ergebnisse zu erzielen. In der Arbeit werden die Probenwerte mit den Werten der Kontrollreihe anschließend sorgfältig verglichen. 27 Versuchsreihe Abbildung 18: 96 - Well - Platte nach 24 Stunden Inkubation Die Tabellen 5, 6 und 7 zeigen die exakten Extinktionswerte der Proben (rot) und der Kontrollen (grün) bei den verschiedenen Polymerisationslampen und den dazugehörigen Bestrahlungsprogrammen. 28 Versuchsreihe 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 A A A A A A A A A A A A A B A 0,757 0,872 0,971 0,942 A A 0,924 0,925 1,024 0,993 A C A 0,848 0,838 0,87 0,98 A A 0,94 0,952 0,94 0,971 A D A A A A A A A A A A A A E A A A A A A A A A A A A F A 1,088 0,868 0,846 0,959 A A 0,925 0,959 0,997 0,93 A G A 0,804 0,944 0,862 1,032 A A 0,884 0,862 0,919 0,958 A H A A A A A A A A A A A A Tabelle 5: Extinktionswerte der Bluephase nach 24 Stunden Inkubation Programm Zeit Intensität Ergebnis High Power 10 sec > 800 mW/cm² Kontrolle: 100% Probe: 103% Low Power 10 sec ~ 500 mW/cm² Kontrolle: 100% Probe: 104% Soft Start 10 sec ~ 500 mW/cm² - ~ Kontrolle: 100% 800mW/cm² Probe: 92% High Power 30 sec > 800 mW/cm² Kontrolle: 100% Probe: 98% Tabelle 6: Ergebnisse der Bluephase 29 Versuchsreihe 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 A A A A A A A A A A A A A B A 0,872 0,918 0,949 0,882 A A 0,752 0,873 0,848 0,759 A C A 0,91 0,968 0,947 0,912 A A 0,773 0,818 0,846 0,863 A D A A A A A A A A A A A A E A A A A A A A A A A A A F A 0,716 0,867 0,917 0,917 A A 0,828 0,852 0,871 0,889 A G A 0,753 0,741 0,836 0,845 A A 0,800 0,811 0,851 0,884 A H A A A A A A A A A A A A Tabelle 7: Extinktionswerte der Bluephase 20i nach 24 Stunden Inkubation Programm Zeit Intensität Ergebnis Turbo Power 5 sec > 1.200 mW/cm² Kontrolle: 100% Probe: 102% High Power 10 sec ~ 1.000 mW/cm² Kontrolle: 100% Probe: 96% Low Power 10 sec ~ 600 mW/cm² Kontrolle: 100% Probe: 102% Soft Start 15 sec ~ 600 mW/cm² - ~ 1.000 mW/cm² Kontrolle: 100% Probe: 99% Tabelle 8: Ergebnisse der Bluephase 20i 30 Versuchsreihe 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 A A A A A A A A A A A A A B A 0,601 0,642 0,607 0,577 A A 0,759 0,853 0,825 0,782 A C A 0,590 0,588 0,623 0,661 A A 0,739 0,863 0,988 0,918 A D A A A A A A A A A A A A E A A A A A A A A A A A A F A 0,888 0,873 0,803 0,923 A A 0,836 0,808 0,774 0,650 A G A 0,793 0,887 0,930 0,973 A A 0,812 0,670 0,742 0,745 A H A A A A A A A A A A A A Tabelle 9: Extinktionswerte der Bluephase 20i und der Polylux II nach 24 Stunden Inkubation Programm Zeit Intensität Ergebnis High Power 90 sec ~ 1.000 mW/cm² Kontrolle: 100% (Bluephase 20i) Polylux II Probe: 94% 40 sec ~ 300 mW/cm² Kontrolle: 100% Probe: 91% Polylux II 80 sec ~ 300 mW/cm² Kontrolle: 100% Probe: 92% Polylux II 120 sec ~ 300 mW/cm² Kontrolle: 100% Probe: 93% Tabelle 10: Ergebnisse der Bluephase 20i und der Polylux II 31 Versuchsreihe Aus den Extinktionswerten der Proben und denen der Kontrollgruppen berechnet man jeweils den Mittelwert. Bei den errechneten Prozentwerten, die sich über den 100% der Kontrollgruppe befinden, ist eine Zunahme der Zellvitalität zu erkennen. Bei den Platten, die mit der Bluephase bestrahlt wurden, berechnete ich bei der High Power (10 Sekunden) einen Mittelwert von 103%. Erst nach längerer Bestrahlung, High Power (30 Sekunden), ergab sich eine Verminderung der Zellvitalität auf 98%. Nach der Bestrahlung der Low Power (10 Sekunden) habe ich einen Wert von 104% erhalten. Die Soft Start Bestrahlung erzielte eine Wert von 92%. Anhand der Bluephase 20i Extinktionswerte berechnete ich eine Mittelwert bei der Turbo Power (5 Sekunden) von 102%. Mit der High Power (10 Sekunden) ergab sich ein Wert von 96%. Nach der Low Power Bestrahlung (10 Sekunden) errechnete ich 102% Zellvitalität und mit dem Soft Start Programm kam ich auf eine Mittelwert von 99%. Bei den Zellen, die mit der Polylux II bestrahlt wurden berechnete ich den Mittelwert von 91% bei Zeitintervall von 40 Sekunden, 92% bei 80 Sekunden und 93% nach 120 Sekunden Bestrahlung. Anhand der Abbildung 19, 20 und 21 möchte ich die Abnahme der Zellvitalität, der mit LED - Polymerisationslampe (Bluephase und Bluphase 20i) und der Halogenlampe (Polylux II) bestrahlten CHANG - Zellen verdeutlichen. Man sieht, wie sich die Zellaktivität nach 24 Stunden Inkubation im CO2 - Brutschrank verringert hat. Bei der Bluephase liegen die Werte bei 92% - 98%, das bedeutet eine Abnahme der Zellvitalität von 2% - 8%. Wobei auffällig ist, dass die Soft Start Programme am schlechtesten ausfallen. Möglicherweise ist das der Fall, weil die Zellen anfangs im Wachstum gestört und dann durch noch höhere Energie zusätzlich irritiert wurden. 32 Versuchsreihe Zellvitalität 105% 100% 95% 90% 85% High Power Low Power (10 sec) Soft Start Kontrolle High Power (30 sec) Probe Abbildung 19: Zellveränderung, der mit der Bluephase bestrahlten CHANG Zellen Aus der folgenden Abbildung (Abb. 20) ergibt sich, dass mit der Bluephase 20i Lampe die Vitalität der Zellen bei 96% - 99% liegt. Das bedeutet eine Abnahme der Zellaktivität von 1% - 4%. Zellvitalität 105% 100% 95% 90% 85% Turbo Power High Power Low Power Kontrolle Soft Start Probe Abbildung 20: Zellveränderung, der mit Bluephase 20i bestrahlten CHANG Zellen 33 Versuchsreihe Bei der Polylux II sehen wir, dass gegenüber den Kontrollwerten eine Abnahme der Zellaktivität von 7% - 9% vorliegt. Die Werte liegen um 91% - 93%. Zellvitalität 105% 100% 95% 90% 85% 40 sec 80 sec Kontrolle 120 sec Probe Abbildung 21: Zellveränderung, der mit Polylux II bestrahlten CHANG Zellen Um zu beobachten, wie sich LED - bestrahlte Zellen verhalten, die nicht nach Vorschrift behandelt wurden, habe ich noch eine Versuchsreihe mit hoher Energie der Bluephase und der Bluephase 20i durchgeführt. Programm Zeit Intensität Ergebnis High Power 90 sec ~ 1.000 mW/cm² Kontrolle: 100% (Bluephase 20i) High Power (Bluephase) Probe: 94% 30 sec > 800 mW/cm² Kontrolle: 100% Probe: 98% Tabelle 11: Hohe Bestrahlungszeit mit der Bluephase und der Bluephase 20i 34 Versuchsreihe Hierbei ist zu erkennen, dass im Gegensatz zu den vorgeschriebenen Zeiten bei längeren Bestrahlungszeiten eine niedrigere Zellvitalität vorliegt. Daher ist bei der Polymerisation auf die Angaben des Herstellers genau zu achten. Bei oftmals wiederholten und langen Bestrahlungsvorgängen ist ein Augenschutz empfehlenswert. Da eine Dauerbelastung, welcher der Zahnarzt ausgesetzt sein kann, schwer zu überprüfen ist, sollte er gerade deshalb die Vorsichtsmaßnahmen einhalten. 35 Diskussion 4 Diskussion 4.1 Die Bindehaut Die Bindehaut umkleidet den vorderen Teil des Augapfels (Conjunctiva bulbi) und geht in den Umschlagsfalten auf die Innenseite der Lider über (Conjunctiva tarsi). Sie dient einerseits als Verschiebeschicht, andererseits bilden ihre Drüsen (Becherzellen und akzessorische Tränendrüsen) wichtige Benetzungsstoffe für die Augapfeloberfläche [1]. Abbildung 22: Anatomischer Aufbau der Bindehaut Diese Arbeit zeigt, dass die untersuchten Polymerisationslampen (LED- und Halogenlampen), die in der Zahnmedizin Anwendung finden, unter bestimmten Umständen nicht schädigend für die Bindehautzellen des Auges sind. Diese Erkenntnis gilt aber nur dann, wenn die Geräte nach Vorschrift verwendet und gewartet werden. Da sich diese Forschungsarbeit ausschließlich auf die Bindehaut bezieht, kann eine Schädigung der Netzhaut oder anderer Teile des Auges nicht ausgeschlossen werden. Ist eine oftmalige Verwendung der Polymerisationslampen gegeben, dann sollte man sich dennoch vor den Strahlen schützen. Unbedingt sind die verschiedenen Module mit der jeweiligen 36 Diskussion Bestrahlungsdauer einzuhalten. Früher, als noch UV - Lampen zum Einsatz kamen, waren Augen- und Weichteilsschäden eher zu befürchten. Mittlerweile wird mit den LED Polymerisationslampen, welche die aktuellste Technik aufweisen, eine effiziente Zahnbehandlung gewährleistet und eine Schädigung der Augen ist kaum zu erwarten. 4.2 Halogenlampen versus LED - Lampen Bei Halogenlampen wird durch die Zugabe von Iod oder Brom (Halogene) eine längere Lebensdauer der Glühlampe erzielt. Das Iod und der Restsauerstoff reagieren mit den Wolframatomen des Glühdrahtes [11]. Abbildung 23: Halogenglühlampe Die LED (Light Emitting Diode) ist ein elektronisches Halbleiterelement. Wenn Strom in Durchlassrichtung durch die Diode fließt, wird Licht erzeugt [12]. 37 Diskussion Abbildung 24: Leuchtdiode (LED) Die LED - Technologie findet man schon in vielen Bereichen des täglichen Lebens, so zum Beispiel in der Verkehrssignaltechnik oder in der Architektur. Aber auch in der Medizin fasst die LED - Technologie immer mehr Fuß. LEDs haben im Vergleich zu Halogenlampen eine unüberbietbare Lebensdauer und sie sind viel Energie effizienter. Halogenleuchten haben den Nachteil, dass sie genauso wie Glühlampen, viel Wärme erzeugen und daher eine intensive Kühlung benötigen. Dadurch entstehen lästige Kühlungspausen. Ihre Energieausbeute beträgt weniger als ein Prozent und die Leuchtkraft nimmt nach 2.000 bis 4.000 Stunden, je nach Halbleitermaterial und Betriebsbedingungen ab. LED - Leuchten haben eine Lebensdauer bis zu 100.000 Stunden. Der Zahnarzt soll bei der Wahl des richtigen Behandlungsgerätes verschiedene Kriterien beachten. Am wichtigsten ist es, möglichst effizient zu polymerisieren um eine lange Haltedauer der Restauration zu gewährleisten. Dafür benötigt man eine Lampe mit ausreichend hoher Lichtintensität. Eine hohe Lichtintensität bedeutet aber auch einen erhöhten Polymerisationsstress in z. B. einer Kompositfüllung. Im Gegenzug dazu ist es von großer Bedeutung wenig Schaden an den nahegelegenen Gebieten, wie der Pulpa, zu erzeugen. 38 Diskussion Bei Halogen- und LED - Lampen ist bei zu hoher Lichtintensität oder langen Belichtungszeiten eine Schädigung der Pulpa nicht auszuschließen. Direkte Restaurationen sind schon mit einer Lichtintensität von 400 mW/cm² möglich, jedoch gelten 1.000 mW/cm² als ideal, da auch bei indirekten Restaurationen eine genügende Durchhärtungstiefe erreicht wird. Die tatsächliche Lichtintensität kann von den Angaben des Herstellers beträchtlich abweichen [13]. Eine optimale Anregung der Photoinitiatoren ist für eine optimale Polymerisation von Bedeutung. Dies hängt sehr vom Emissionsspektrum der Lampe ab. Halogenlampen decken ein weites Spektrum ab. Man hat mit LED - Licht per se ein stärker begrenztes Spektrum als mit Halogenlicht. Durch die neue Entwicklung der „Polywave Technik“ gelingt es auch bei LED - Lampen, ein annähernd gutes Ergebnis zu erzielen [14]. Da die „Polywave Technik“ mit zwei LEDs funktioniert, die bei einer Wellenlänge von 410 nm und 470 nm ihre dominante Leistung ausweiten. Weiters ist aufgrund eines etwaigen Energieverlustes auf die Streuung des blauen Lichtes zu achten. Ein parallelwandiger Lichtleiter dient zur Verminderung des Streuverlustes, der bei einem gewissen Abstand zur Restauration entstehen kann. Zum Beispiel reduziert sich bei Turbo - Lichtleitern die Bestrahlungsenergie ab einem Abstand von 5 mm um die Hälfte. Es haben sich Lichtleiter, die aus einzelnen Glasfasern bestehen und in ein Schutzglas mit genau definierter Lichttransmission eingebettet sind, bewährt. LED - Lampen sind wegen ihrer modernen Bauweise kleiner und leichter als die kabelbetriebenen Halogenlampen. Auch der Stromverbrauch ist geringer, so können LED - Polymerisationslampen mit Akkus betrieben werden [10]. Ein Dauerbetrieb bis zu 10 Minuten wird erreicht. Dazu kommt das mögliche Wechseln der Akkus. Durch die höhere Wärmeentwicklung der Halogenlampen entstehen oftmals lästige Kühlungsphasen der Ventilatoren. Allgemein ist zu sagen, dass man sich als Zahnarzt vor der auftretenden Strahlung schützen soll, da jedes Gerät mit beliebig langen und beliebig hohen Intensitäten verwendet werden kann. Eine kurzfristige Blendwirkung aufgrund des Lichtstrahles 39 Diskussion kann für den Zahnarzt und dessen folgende Behandlungsschritte störend sein. Der Patient ist normalerweise nicht zu schützen, da unter sorgfältiger Handhabung auf ihn keine wiederholt lange Bestrahlungszeit zukommt. Bei Kindern ist dennoch darauf zu achten, dass sie wegen der jugendlichen, nicht sehr belastbaren Augen, nicht direkt in den Strahl des Lichts blicken. Auf alle Fälle soll man nach den Vorschriften des Herstellers vorgehen und regelmäßig eine Überprüfung des Gerätes durchführen. Weiters sollte man, in regelmäßigen Abständen die Lichtintensität mit einem Radiometer kontrollieren. Man sollte sich, nicht nur wegen der Gefahr der Strahlung mit einer Brille schützen, sondern auch wegen der anderen Gefahren, die in dieser Arbeit beschrieben wurden, und die nicht außer Acht zu lassen sind. Sowohl der Gesichtsbereich als auch die Hände sollen mit Mundschutz und Handschuhen geschützt werden. 40 Schutzmaßnahmen 5 Schutzmaßnahmen Zur Wahl der Schutzmaßnahmen gibt es arbeitsrechtliche Empfehlungen für den Zahnarzt. An diese Gefahrenkennzeichnung sollte man sich halten. Dennoch sind weitere Faktoren, wie die individuelle Passgenauigkeit und Arbeitsumgebung für die Anschaffung eines Augenschutzes relevant. 5.1 Auswahl eines Augenschutzes Bei der Auswahl eines Augenschutzes sollten sich die Unternehmer und ihre Fachkräfte mit den Regeln für Sicherheit und Gesundheit am Arbeitsplatz auseinandersetzen. Je nach Kosten und individuellen Vorlieben kann ein Schutz zur Minderung der Gefahreneinflüsse gefunden werden. Eine Erprobung des Schutzes ist zu empfehlen, da oftmals eine Beeinträchtigung der Arbeitsabläufe gegeben sein kann. 5.1.1 Gestellbrillen Unter einer Gestellbrille versteht man einen Augenschutz, der mit verschiedenen Teilen am Ohr befestigt sein kann. Zum einen können sie seitlich einen Schutz durch Seitenschutzplatten bieten, zum anderen ist ein Schutz von oben möglich, indem ein geeigneter Aufbau gefertigt wird. Die Sichtscheiben der Gestellbrille können aus einem Ganzen oder zwei getrennten Scheiben bestehen. Das Material kann aus Kunststoff oder Metall sein. Optional gibt es Gestellbrillen mit einer aufgesetzten Lupenbrille. 41 Schutzmaßnahmen Abbildung 25: 3M ™ Schutzbrille klar Abbildung 26: Lupenbrille "rido - med" (Eschenbach) Falls Brillenträger unter den Verwendern sind, müssen diese ihre eigenen optischen Brillen auch in ihre Überlegungen einbeziehen. Dazu gibt es diese Hilfsmittel: 5.1.2 Überbrillen Überbrillen sind besonders geeignet für optische Brillenträger. Diese können sich die etwas größere Schutzbrille über ihre eigene Brille setzen. 42 Schutzmaßnahmen Abbildung 27: Überbrille Uvex BT farblos 5.1.3 Korrektionsschutzbrillen Korrektionsschutzbrillen sind mit Sicherheitsscheiben, die über eine integrierte optische Korrektur verfügen, ausgestattet. Diese werden meist als Form von Gestellbrillen gefertigt. 5.1.4 Korbbrillen Korbbrillen bestehen aus weichen Materialien und legen sich wie ein Korb direkt an die Gesichtshaut an und bieten so einen abgeschlossenen Raum zum Schutze des Auges. 5.1.5 Vorstecker Vorstrecker sind Tragkörper mit einer Fassung für Sichtschutzscheiben, die auf die Schutzbrille aufgesteckt werden. Sichtschutzscheiben können eine Filterwirkung haben. Die Schutzbrillen ohne Filterwirkung haben farblose Scheiben und somit einen 74%igen Lichttransmissionswert. Die sogenannten Filtersichtscheiben haben eine Filterwirkung gegen ultraviolette, sichtbare oder infrarote Strahlung und sind getönte Gläser. 5.1.6 Schutzschilde Schutzschilde sind große Schutzscheiben, die aber mit der Hand vor Gesicht und 43 Schutzmaßnahmen Hals gehalten werden können. 5.1.7 Schutzvisiere Diese Schutzvorrichtungen bestehen aus Sichtscheibe und Traghilfe. Schutzvisiere decken einen großen Teil des Gesichtes ab und können am Helm oder mit Traghilfen am Kopf befestigt werden. Zusätzlich kann man Schürzen zur Sicherheit anderer Körperteile anfertigen. Abbildung 28: Schutzvisier 5.1.8 Patientenbrille Die Patientenbrille ist ein wichtiger Schutz, da das Behandlungsfeld in unmittelbarer Nähe des Auges liegt. Es gibt mehrere Arten von Patientenbrillen. Zum Beispiel eine mit Laserschutzfilter und eine andere, die direkt am Augapfel vom Patienten liegt und einen Schutz gegen Laserstrahlen durch Aluminiumbeschichtung bietet. 44 Schutzmaßnahmen Abbildung 29: Laserschutzbrille PG ONE (Uvex) 5.1.9 Schutzhauben Schutzhauben bestehen meist aus Textilien und bedecken weite Teile des Gesichts- und Halsbereiches. Für kürzere Arbeiten am Patienten können Überbrillen, Korbbrillen oder Visiere verwendet werden. Praktisch gesehen, beschlagen sich diese Arten sehr gerne und führen manchmal zu Spiegelungen. Daher wird eine Verwendung von Korrektionsschutzbrillen empfohlen. Diese sind zwar teurer, kommen aber öfter zum Einsatz als die anderen, und sind auch beständiger. Es kann zwischen speziellen Zusätzen wie: kaltverformbaren Bügel, einstellbarer Tragekorb, elastischem Kopfband, oder Halteband/Kordel gewählt werden. Alles in allem muss eine ausreichende Festigkeit und Passgenauigkeit für die optimale Abschirmung des Auges gegeben ist. Abgesehen davon, müssen die Schutzscheiben, egal welcher Form, festen Gegenständen, wie Instrumenten und Splittern, sowie Bruchlasten und Kratzern Stand halten. Noch dazu kommt der Schutzfilter, der gerade bei optischen Gefahren ausschlaggebend ist. Darüber hinaus müssen die Sterilisierbarkeit und die Beständigkeit eines solchen Schutzes gegeben sein. 45 Schutzmaßnahmen 5.2 Kennzeichnung der Gefahren Aus arbeitsrechtlicher Sicht gibt es berufsgenossenschaftliche Regeln für Sicherheit und Gesundheit am Arbeitsplatz. Diese Verordnung (Februar 2006) geht von dem Hauptverband der gewerblichen Berufgenossenschaften aus. Augenschutz muss mit einer, nach dem Geräte - und Produktionssicherheitsgesetz, CE (communaute européene) - Kennzeichnung versehen sein. Zusätzlich gibt es eine Klasseneinteilung (Klasse I bis Klasse III), wobei bei der Klasse III eine 4-stellige Kennnummer zur zusätzlichen Produktionsüberwachung ergänzt wird. Klasse I: Hierzu gehören persönliche Schutzausrüstungen, von deren Wirksamkeit und Verwendungszwecken der Benutzer informiert und im Stande ist, sie selbst ordnungsgemäß einzusetzen. Klasse II: Zu diese Kategorie gehören all jene persönlichen Schutzausrüstungen, die weder in Klasse I noch in Klasse III einzuteilen sind. Klasse III: In diese Kategorie fallen persönliche Schutzausrüstungen gegen irreversible Gesundheitsschäden und tödliche Folgen. Hier muss man davon ausgehen, dass der Benutzer die unmittelbare Gefahr nicht rechtzeitig erkennen kann. Die Einteilung des Augenschutzes erfolgt einerseits anhand der Sichtscheiben, mit oder ohne Filterwirkung, andererseits anhand der Tragkörper, das sind Fassungen mit Traghilfen (Korbbrillen, Schutzschilde). Sichtscheiben werden noch weiter in mineralische (Glas) - und organische (Kunststoffe) Sichtscheiben unterteilt. 46 Schutzmaßnahmen 5.2.1 Kennzeichnung der Sichtscheiben X¹ Schutz (nur Filter) X Identifikationszeichen des Herstellers X² Optische Klasse (Güteklasse 1 – 3) (entfällt bei Vorsatzscheiben, da Klasse 1 verbindlich) X³ Kurzzeichen für mechanische Festigkeit 8 Kurzzeichen für Beständigkeit gegen Lichtbogen 9 Kurzzeichen für Nichthaften von Schmelzmetallen und Beständigkeit gegen Durchdringen heißer Festkörper K Kurzzeichen für Oberflächenbeständigkeit gegen Beschädigung durch kleine Teilchen N Kurzzeichen für Beständigkeit gegen Beschlagen R Kurzzeichen für erhöhten Reflexionsgrad Tabelle 12: Kennzeichnung von Sichtscheiben nach DIN EN 166 X¹: Schutzstufennummer gemäß Tabelle 13 X³: Kurzzeichen für mechanische Festigkeit gemäß Tabelle 15 47 Schutzmaßnahmen Schutzstufen der Filter Schweißerschutzfilter Schutzstufennummer Ultraviolettschutzfilter Vorzahl 2 Vorzahl 3 Infrarotschutz filter Vorzahl 4 Sonnenschutzfilter Vorzahl 5 Vorzahl 6 Schutzstufe 1.2 2-1,2 3-1,2 4-1,2 5-1,1 6-1,1 1.4 2-1,4 3-1,4 4-1,4 5-1,4 6-1,4 1.7 3-1,7 4-1,7 5-1,7 6-1,7 2 3-2 4-2 5-2 6-2 2.5 3-2,5 4-2,5 5-2,5 6-2,5 3 3-3 4-3 5-3,1 6-3,1 4 3-4 4-4 5-4,1 6-4,1 3-5 4-5 4a 5 5a 6 4-6 6a 7 4-7 48 Schutzmaßnahmen 7a 8 4-8 9 4-9 10 4-10 11 12 13 14 15 16 Tabelle 13: Schutzstufen der Filter nach DIN EN 166 Bedeutung der Vorzahlen: Die Vorzahl 2 steht für Ultraviolettfilter, wobei die Farberkennung des Benutzers beeinträchtigt werden kann. Die Zahl 3 dagegen kennzeichnet Ultraviolettfilter, bei denen eine gute Farberkennung möglich ist. Infrarotfilter werden mit der Vorzahl 4 beschriftet. Mit der Vorzahl 5 wird ein Sonnenschutzfilter ohne Anforderung an den Infrarotschutz, und mit 6 wird ein Sonnenschutzfilter mit Anforderung an den Infrarotschutz deklariert. 49 Schutzmaßnahmen Einerseits sollte die Schutzbrille über die richtige Sichtscheibe in Bezug auf die abzuschirmende Strahlung verfügen, andererseits ist eine gewisse mechanische Festigkeit der Scheibe von Nöten. Diese Festigkeit ist auf die jeweilige Aufgabe abgestimmt und wird mit folgenden Kurzzeichen aufgelistet. Zeichen Bemerkung Ohne Mechanische Grundfestigkeit S Erhöhte mechanische Festigkeit F Stoß mit niedriger Energie B Stoß mit mittlerer Energie A Stoß mit hoher Energie Tabelle 14: Zeichen für mechanische Festigkeit der Sichtscheibe Die mechanische Grundfestigkeit entnimmt man dem sogenannten statischen Deformationstest. Die mechanische Grundfestigkeit wird dadurch deklariert und nicht näher gekennzeichnet. Weiters definiert man eine erhöhte mechanische Festigkeit anhand der Prüfung einer 43 g Stahlkugel mit der Geschwindigkeit von 5,1 m/s. Der Stoß mit niedriger Energie bezeichnet eine 0,86 g schwere Stahlkugel mit einer Geschwindigkeit von 45 m/s, der mit mittlerer Energie mit derselben Kugel mit einer Geschwindigkeit von 120 m/s und der Stoß mit hoher Energie wieder die Stahlkugel, die auf 190 m/s beschleunigt wird. Um all diese wichtigen Kriterien unter einen Hut zu bringen, hier ein exemplarisches Beispiel für die oben schon erwähnte Einteilung der Gefahren. 50 Schutzmaßnahmen Ein IR - Schutzfilter mit mechanischer Schutzfunktion und Nichthaften von X 2 F Festkörper von Schmelzmetall Kurzzeichen für Nichthaften niedriger Energie Kurzzeichen für Stoß mit Optische Klasse Herstellers 5 Identifikationszeichen des 4- Tabelle 13) Schutzstufennummer (siehe Kurzzeichen Vorzahl für IR - Schutzfilter Schmelzmetallen ist so gekennzeichnet: 9 Tabelle 15: Beispiel eines IR - Schutzfilters mit mechanischer Schutzfunktion und Nichthaften von Schmelzmetallen 5.2.2 Kennzeichnung der Tragkörper Tragkörper werden ebenso in Kategorien eingeteilt und gekennzeichnet. Es ist darauf zu achten, dass diese Hilfen in Kombination mit der richtigen Sichtscheibe verwendet werden. Eine Passfähigkeit der gesamten Schutzbrille muss unbedingt gegeben sein. 51 Schutzmaßnahmen Kurzzeichen Bezeichnung Beschreibung des Verwendungszweckes Keines Nicht festgelegte mechanische Risiken, Gefährdung durch ultraviolette, sichtbare und infrarote Strahlung und Sonnenstrahlung 3 Flüssigkeiten Flüssigkeiten (Tropfen und Spritzer) 4 Grobstaub Staub mit einer Korngröße > 5 µm 5 Gas – und Feinstaub Gase, Dämpfe, Nebel, Rauch und Staub < 5 µm 8 Störlichtbögen Elektrische Lichtbögen bei Kurzschluss in elektrischen Anlagen 9 Schmelzmetall und heiße Metallspritzer und Durchdringen Festkörper heißer Festkörper Tabelle 16: Verwendungsbereiche von Tragkörpern nach DIN EN 166 52 Schutzmaßnahmen Zeichen Bemerkung -F Stoß mit niedriger Energie (0,86 g Stahlkugel mit 45 m/s) -B Stoß mit mittlerer Energie (0,86 g Stahlkugel mit 120 m/s) -A Stoß mit hoher Energie (0,86 g Stahlkugel mit 190 m/s) Tabelle 17: Kurzzeichen für Beständigkeit von Tragkörpern gegen Teilchen mit hoher Geschwindigkeit Ein Beispiel für eine Kennzeichnung eines Tragkörpers zum Schutz gegen Kurzzeichen X N wird erfüllt Stoß mit niedriger Energie Flüssigkeiten; Anforderung Verwendungsbereich Nummer der Norm Herstellers Identifikationszeichen des mechanische Risiken, sowie gegen tropfende und spritzende Flüssigkeiten: 3-F Tabelle 18: Beispiel eines Tragkörpers zum Schutz gegen mechanische Risiken, sowie gegen tropfende und spritzende Flüssigkeiten 53 Schutzmaßnahmen 5.2.3 Kennzeichnung von Augenschutz, der aus Sichtscheiben und Tragkörper in einer Einheit besteht In diesem Fall sind die Sichtscheiben vollständig gekennzeichnet und die Tragkörperkennzeichnung wird mittels Bindestrich angefügt. Vorraussetzung für einen adäquaten Augenschutz sind korrekte Sichtscheiben und die dazu passenden Tragkörper. 5.3 Zusammenfassung 5.3.4 Schutzmaßnahmen gegen mechanische Gefahren Gegen mechanische Gefahren werden Sichtscheiben eingesetzt, die großflächig das Auge abschirmen. Zusätzlich sollen sie Fremdkörper, die mit einer gewissen Masse und Geschwindigkeit bewegt werden, vom Auge fernhalten. Oftmals sind diese Materialien aus Kunststoff- oder Drahtgeflechten. 5.3.5 Schutzmaßnahmen gegen elektrische Gefahren Gegen elektrische Gefahren, wie Kurzschlusslichtbögen, schützen Visiere, die keine metallischen Anteile haben dürfen. 5.3.6 Schutzmaßnahmen gegen thermische Gefahren Gegen thermische Gefahren, wie Metallspritzer, kann man sich mit Drahtgewebevisieren schützen. Oft kommt es bei Filterscheiben zu einer Überhitzung, die aber durch eine spezielle Beschichtung vermieden werden kann. Sichtscheiben, die so gefertigt sind, dass sie sich nicht beschlagen, werden mit einem „N“ gekennzeichnet. 5.3.7 Schutzmaßnahmen gegen chemische Gefahren Gegen gefährliche Gase, Dämpfe, Nebel, Rauch und Staub können Korbbrillen schützen. Wenn nicht nur die Augen, sondern auch der Kopf- Halsbereich 54 Schutzmaßnahmen gefährdet sind, sollte man Schutzschirme verwenden. 5.3.8 Schutzmaßnahmen gegen biologische Gefahren Um ein gefährliches, infektiöses Milieu von den Augen fernzuhalten, bieten sich Korbbrillen und Gesichtsschutzschirme an. Diese sollen vor Spritzern und Tropfen schützen. 5.3.9 Schutzmaßnahmen gegen Gefahren durch Strahlung Bei optischer Strahlung muss man gezielt auf die verschiedenen Tätigkeiten und die damit verbundenen Wellenlängen achten. Je nach Wellenlängenbereich kann man einen Schutzfilter für ultraviolettes, infrarotes und Laserlicht anwenden. Die Transmission des Lichtes mit einer Wellenlänge unter 500 nm muss unter 1% liegen, ansonsten ist kein zuverlässiger Schutz durch einen Filter gegeben [9]. 55 Schutzmaßnahmen 5.4 Gefahrenhinweise Im Folgenden eine Zusammenfassung hinsichtlich der Gefahrensymbole. Es ist auf die Gebotssymbole und die Warnzeichen zu achten. Allen voran ist die Bedienungsanleitung zu beachten. Abbildung 30: Augenschutz benutzen Dieses Gebotszeichen weist auf einen notwendigen Augenschutz hin. Das heißt, man sollte unbedingt seine Augen vor den möglichen Gefahren der jeweiligen Tätigkeit schützen. Abbildung 31: Gesichtsschutz benutzen Bei diesem Gebotszeichen ist ein Augenschutz nicht ausreichend. Es wird dem Verwender ein zusätzlicher Gesichtschutz empfohlen. Dies kann in Form von Schutzvisieren oder Schutzschildern sein. 56 Schutzmaßnahmen Abbildung 32: Augen- und Kopfschutz benutzen Hier wird deutlich auf eine Schutzmaßnahme der Augen und des Kopfes hingewiesen. Es ist sowohl ein Augenschutz als auch ein Kopfschutz notwendig. Abbildung 33: Warnung vor einer Gefahrenstelle Dies ist ein allgemeines Warnzeichen, welches auf eine Gefahr hinweisen soll. Das Warnzeichen ist auch oft bei Sicherheitsvorschriften von Geräten abgebildet. Es soll ein sorgfältiges Lesen der Bedienungsanleitung anzeigen. Abbildung 34: Warnung vor „optischer“ Strahlung Wenn dieses Warnsymbol zu sehen ist, sollte man auf „optische“ Strahlung achten und sich vor den jeweiligen Strahlen schützen. 57 Schutzmaßnahmen Abbildung 35: Warnung vor Laserstrahlung Wenn dieses Warnsignal erscheint, ist es sinnvoll, den richtigen Laserschutz zu benützen. (z.B. Laserschutzbrille) Abbildung 36: Warnung vor nichtionisierender elektromagnetischer Strahlung Bei diesem Zeichen sollte man sich vor nichtionisierender elektromagnetischer Strahlung in Acht nehmen. Abbildung 37: Schutzklasse I Das ist das Symbol für die Schutzklasse I und sagt aus, dass das Gerät mit einer Schutzerdung versehen ist. 58 Schutzmaßnahmen Abbildung 38: Schutzklasse II Dieses Zeichen beschreibt die Schutzklasse II. Hier ist eine doppelte Isolierung, eine sogenannte Schutzisolierung zwischen dem Netzstromkreis und dem Metallgehäuse vorhanden. Abbildung 39: Schutzklasse III Geräte mit dieser Aufschrift verfügen über eine Schutzkleinspannung, welche Spannungen von kleiner als 50 Volt Wechselspannung oder kleiner als 120 Volt Gleichspannung erzeugen. 59 Literaturverzeichnis 1. Grehn F: Augenheilkunde, 30. Auflage Springer Medizin Verlag Heidelberg, 2008. 2. Hellwig E, Klimek J, Attin T: Einführung in die Zahnerhaltung, 4. Auflage, Urban & Fischer Verlag, Elsevier GmbH, München, 1. Auflage 2007. 3. 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