Em um novo estudo usando imagens holográficas 3D, pesquisadores da University of Minnesota Twin Cities testaram a eficácia de três dispositivos de filtração que podem mitigar a propagação de aerossóis durante a raspagem ultrassônica, um procedimento comum de limpeza dental. As descobertas podem aumentar a segurança da saúde em consultórios odontológicos durante a pandemia de COVID-19.

Os pesquisadores descobriram que dois dos dispositivos – um evacuador de alto volume e um extrator local extra-oral – tiveram muito sucesso na redução da disseminação do aerossol. Este é um dos primeiros estudos a usar técnicas avançadas de imagem de engenharia para mapear o tamanho, a distribuição e a mitigação de aerossóis em consultórios odontológicos.

O artigo foi publicado recentemente no Journal of the American Dental Association , uma publicação científica revisada por pares da maior organização odontológica do mundo.

Este vídeo primeiro demonstra os aerossóis e respingos liberados durante um procedimento de raspagem ultra-sônico em um manequim dental, em seguida, mostra como isso é mitigado quando os pesquisadores ligaram o dispositivo de filtração extrator local extraoral (ELE). Crédito: Flow Field Imaging Laboratory, University of Minnesota.

A equipe de pesquisa da Universidade de Minnesota foi liderada pelo Professor da Faculdade de Ciências e Engenharia David Pui e pelo Professor Associado Jiarong Hong no Departamento de Engenharia Mecânica, com a ajuda do Professor Paul Olin , Reitor Associado de Assuntos Clínicos da Faculdade de Odontologia da Universidade.

Em agosto de 2020, a Organização Mundial de Saúde aconselhou que os cidadãos evitassem ir a consultas não essenciais ao dentista devido à maior quantidade de aerossóis COVID-19 – minúsculas partículas liberadas quando expiramos – que poderiam ser geradas por pacientes infectados durante procedimentos odontológicos. Os consultórios odontológicos de Minnesota receberam os pacientes de volta depois que a ordem executiva do governador foi suspensa, mas há dados limitados sobre quantos aerossóis são realmente produzidos durante os procedimentos odontológicos e se esses aerossóis são infecciosos.

Os casos documentados de transmissão de COVID-19 em consultórios odontológicos são quase inexistentes, e a Universidade de Minnesota teve mais de 100.000 consultas desde março de 2020 sem transmissão de ou para os pacientes. Mas, até recentemente, as clínicas odontológicas ainda estavam prestando atendimento com capacidade reduzida devido ao distanciamento social e aos períodos de espera entre as consultas para dar tempo para os aerossóis se filtrarem.

“Isso tem um impacto enorme, não apenas economicamente, mas também em termos da quantidade de cuidados que podemos oferecer”, disse Olin. “Estávamos reduzindo significativamente o número de pacientes que podemos ajudar em um dia. É importante para nós, como dentistas, entender os aerossóis que criamos e se eles são um mecanismo de transmissão de vírus e outras coisas. E se forem, como podemos mitigar isso? Mas agora que entendemos o fluxo de ar e a produção de aerossol, nossas clínicas estão de volta à capacidade total com o uso de processos e procedimentos de mitigação ”.

Neste estudo, os pesquisadores analisaram especificamente a geração de aerossol durante a raspagem ultrassônica, que envolve o uso de uma ferramenta vibratória de alta velocidade para remover o tártaro, um tipo de placa dentária, dos dentes de um paciente. Usando um manequim dental e dentes termoplásticos – e com higienistas dentais reais realizando o procedimento – os pesquisadores usaram imagens holográficas para mapear o tamanho e a distribuição dos aerossóis liberados.

“Essa técnica nos permite observar partículas suspensas no ar ou em líquidos”, explicou Hong, cujo laboratório é especializado em imagens 3D de partículas e fluxo. “Se você olhar para a microscopia convencional, você coloca uma partícula em uma lâmina e tem que usar um microscópio e focar manualmente no objeto para ver aquela partícula. As imagens de holografia nos permitem ver diretamente as partículas conforme elas se movem no ar. ”

Em seguida, os pesquisadores testaram três dispositivos que visam filtrar os aerossóis do ar. Isso incluía um ejetor de saliva, um evacuador de alto volume (HVE) – ambas as ferramentas que os dentistas já usam regularmente para remover a saliva após o enxágue – e um extrator local extraoral (ELE), um mecanismo a vácuo feito pela Donaldson Company, um colaborador da indústria do Centro de Pesquisa de Filtragem da Universidade .

Eles descobriram que o ELE e o HVE foram mais eficazes na filtragem das partículas, reduzindo a quantidade de aerossóis em 96 e 88 por cento, respectivamente. Os pesquisadores também descobriram que o uso de combinações dos diferentes dispositivos não leva necessariamente a uma melhor remoção de partículas. Por exemplo, usar o ELE sozinho é mais eficiente do que combiná-lo com o ejetor de saliva ou o HVE. E o posicionamento dos dispositivos de sucção também é importante.

Os pesquisadores esperam que suas descobertas possam orientar os profissionais de odontologia sobre as estratégias que podem usar para evitar que o COVID-19 se espalhe em seus consultórios.

“O Journal of the American Dental Association é obviamente um jornal muito importante para a comunidade odontológica”, disse Pui, que também é Professor Regentes da Universidade e LM Fingerson / TSI Chair em Engenharia Mecânica. “Ao publicar nosso estudo lá, os dentistas podem revisar nossas descobertas e saber quais métodos eles podem usar para controlar o potencial de propagação e ajudar a mitigar o spray de operações odontológicas.”

Este estudo também abre caminho para uma exploração mais aprofundada deste tópico. Os pesquisadores de engenharia já estão trabalhando com a Faculdade de Odontologia em um projeto diferente que mede a geração de aerossol de outra ferramenta odontológica, uma peça de mão de alta velocidade. Eles também planejam modelar com mais precisão como os aerossóis viajam nas clínicas odontológicas, a fim de fornecer melhores diretrizes sobre quanto tempo os dentistas podem permitir entre as consultas com os pacientes.

Além de Pui, Hong e Olin, outros colaboradores da Universidade de Minnesota para essa pesquisa incluem o cientista pesquisador sênior de engenharia mecânica Qisheng Ou e o estudante de graduação Rafael Grazzini Placucci, que ajudaram a projetar e implementar os experimentos; o cientista de pesquisa em engenharia mecânica Siyao Shao; professores Judy Danielson e Gary Anderson no Departamento de Desenvolvimento e Ciências Cirúrgicas; Professor Paul Jardine no Departamento de Ciências Biológicas e Diagnósticas; e o gerente de produção do laboratório dentário John Madden no Departamento de Ciências Restaurativas. Colaboradores da indústria na Donaldson Company incluem Qinghui Yuan, o diretor de modelagem e ciência de dados, e Timothy Grafe, o vice-presidente da empresa.

Este estudo foi financiado em parte pelo Center for Filtration Research da University of Minnesota.

Leia o artigo completo intitulado “Caracterização e mitigação de aerossóis e respingos de redimensionadores ultrassônicos” no site da ScienceDirect .