歯石（歯科）

歯科において、歯石は歯垢が硬化した一形態です。歯垢は、唾液や歯肉溝滲出液(GCF)に含まれるミネラルが歯垢に沈殿することで発生します。この沈殿プロセスにより歯垢内の細菌細胞は死滅しますが、形成された粗く硬化した表面は、さらなる歯垢形成に理想的な表面を提供します。これにより歯石が蓄積し、歯肉(歯茎) の健康が損なわれます。歯石は、歯肉線に沿って形成される場合 (歯肉上) と、歯と歯肉の間にある狭い溝内 (歯茎下) の両方に形成される可能性があり、後者の場合は歯肉上 (歯茎の下)と呼ばれます。

歯石の形成は、口臭、歯肉退縮、慢性的な歯肉炎など、多くの臨床症状と関連しています。歯石の形成元となる歯垢は、歯磨きとフロスで除去できますが、一度形成されると、歯石は硬すぎて（しっかりと付着して）、歯ブラシでは除去できません。歯石の蓄積は、超音波ツールまたは歯科用手動器具（歯周スケーラーなど）で除去できます。

この単語はラテン語の calculus 「小さな石」から来ており、calx 「石灰岩、石灰」から来ています^[1]。おそらくギリシャ語のχάλιξ chalix「小さな石、小石、瓦礫」に関連しており[ 2 ] 、多くの^人[^{誰？ ]はこれを}「分割する、砕く」の祖語に遡ります。^[3] Calculusはさまざまな種類の石に対して使用された用語でした。これは、calculate（「数学的な目的で石を使用する」）やcalculusなど、多くの現代の単語を派生させ、18世紀には腎臓結石や歯のミネラルなど、人体や動物の体に偶発的または付随的に蓄積するミネラルを指すようになりました。^[3]

一方、歯石もギリシャ語（タルタロン）に由来していますが、樽の中の白い付着物（別名酒石酸カリウム、一般には酒石クリームとして知られています）を指す用語です。これは19世紀初頭に歯のリン酸カルシウムを指す用語として使われるようになりました。 ^[4]

歯石は無機成分（ミネラル）と有機成分（細胞および細胞外マトリックス）の両方で構成されています。

歯肉縁上歯石のミネラル含有量は、歯列内の位置に応じて約40～60%の範囲であり^[5]、主にリン酸カルシウム結晶で構成され、4つの主要なミネラル相に分かれています。以下はリン酸とカルシウムの比率が減少する順に記載されています。

• ホワイトロック石、Ca ₉ (Mg,Fe)(PO ₄ ) ₆ (PO ₃ OH)
• ハイドロキシアパタイト、Ca ₅ (PO ₄ ) ₃ OH
• リン酸八カルシウム、Ca ₈ H ₂ (PO ₄ ) ₆ · 5 H ₂ O
• およびブルシャイト、CaHPO ₄ · 2 H ₂ O

有機成分は、約85％が細胞で、15％が細胞外マトリックスです。^[5]歯垢と歯石内の細胞密度は非常に高く、1ミリグラムあたり推定2億個の細胞で構成されています。^{[6] [7]}歯石内の細胞は主に細菌ですが、少なくとも1種の古細菌（Methanobrevibacter oralis）と数種の酵母（例：Candida albicans）も含まれています。歯石内の有機細胞外マトリックスは、主にタンパク質と脂質（脂肪酸、トリグリセリド、糖脂質、リン脂質）、^[5]および細胞外DNAで構成されています。^{[6] [8]唾液タンパク質、 [9]}植物DNA、^[10]乳タンパク質、^[11]デンプン粒、[12]繊維、 ^{[13 ]}煙の粒子など、宿主、食事、環境由来の微量な破片も歯石の中に含まれています。^[14]

歯肉縁下歯石は、生物学的組成がリン酸カルシウム塩に置き換わった化石化した嫌気性細菌と、歯石形成中に化石化した細菌に結合したリン酸カルシウム塩の2つの成分からほぼ完全に構成されています。^[15]

以下の鉱物は、X線回折によって歯石中に検出されます。

• ブルシャイト( Ca H PO ₄ · 2 H ₂ O )
• リン酸八カルシウム( Ca ₈ H ₂ (PO ₄ ) ₆ · 5 H ₂ O )
• マグネシウム含有ホイットロック石（Ca ₉ (Mg,Fe)(PO ₄ ) ₆ (PO ₃ OH)）
• 炭酸塩含有ハイドロキシアパタイト（Ca ₅ (PO ₄ ) ₃ OHに近いが、炭酸塩をいくらか含む）。^[16]

歯石は通常、電子顕微鏡と光学顕微鏡の両方を使用して簡単に観察できる増分層で形成されます^[17]。^[9]これらの層は、歯垢の定期的な石灰化イベント中に形成されますが、^[18]これらのイベントのタイミングとトリガーは十分に理解されていません。歯石の形成は個人によって大きく異なり、口内のさまざまな場所にあります。年齢、性別、民族的背景、食事、口腔内の場所、口腔衛生、細菌性歯垢の組成、宿主の遺伝、専門的な歯科治療へのアクセス、身体障害、全身疾患、喫煙、薬物や医薬品など、歯石の形成に影響を与える多くの変数が特定されています。^[18]

歯肉縁上歯石の形成は、上顎 臼歯の頬側（頬）表面と下顎切歯の舌側（舌）表面に最も多く見られます。^{[18]これらの領域は耳下腺と}舌下腺に近いため、唾液の流量が多くなります。

歯肉縁下歯石は歯肉線の下に形成され、通常は黒色色素細菌の存在により色が濃くなっています。^[18]細菌の細胞は、歯肉出血時にヘムから得られる鉄の層で覆われています。^[19]化石化した細菌が最初に歯肉縁下の歯の表面のある部分に他の部分よりも引き寄せられる理由は完全には解明されていません。しかし、最初の層が付着すると、より多くの歯石成分が電荷により自然に同じ場所に引き寄せられます。これは、それらに含まれるリン酸カルシウム塩が電気的に不安定なイオンとして存在するためです（歯の主成分であるリン酸カルシウムとは異なります）。化石化した細菌はむしろ無秩序に積み重なり、自由に浮遊するイオン成分（リン酸カルシウム塩）が隙間を埋めます。^[15]

結果として生じる硬化構造はコンクリートに例えることができ、化石化した細菌が骨材の役割を果たし、より小さなリン酸カルシウム塩がセメントの役割を果たします。「硬化した」歯石の形成は、歯周病とその治療の中心です。^[15]

歯垢が蓄積すると歯肉が刺激されて炎症を起こし、これを歯肉炎といいます。歯肉がひどく刺激されて、歯肉を歯や歯の周囲の骨につなぐ結合組織 繊維が失われると、歯周炎といいます。歯垢は歯周炎の唯一の原因ではありませんが、多くの場合、主要な病因と呼ばれます。口腔内に十分長い間残っている歯垢は、最終的に石灰化して歯石になります。^[18] 歯石は、歯垢の形成と保持の増加の罠として機能するため、歯肉の健康に有害です。したがって、歯石は、局所的な歯垢の蓄積を引き起こす他の要因とともに、歯周炎の二次的な病因と呼ばれています。

歯垢が歯肉縁上にある場合、細菌内容物には好気性細菌と酵母が大部分を占めます^[20] 。これらの細菌は酸素のある環境で生存することができます。歯肉縁下の歯垢には嫌気性細菌、つまり酸素のある環境では生存できない細菌が多く含まれています。Porphyromonas gingivalis ^[21]などのいくつかの嫌気性歯垢細菌は、歯を取り囲み支える特殊組織である歯周組織に強い炎症反応を引き起こす抗原タンパク質を分泌します。歯周組織の炎症が長引くと、歯を歯肉に付着させる歯肉線維が弱くなり、歯周炎の2つの大きな特徴となります。歯肉縁上の歯石形成は、ヒトではほぼ普遍的ですが^{[22] [23] [24]}程度は異なります。歯周炎を患うほぼすべての人に、相当量の歯肉縁下歯石沈着が見られます。^{[18]歯垢中の細菌は}心血管疾患^[25]や早産による低体重児出産と関連していることが報告されているが^[26]、歯周炎がこれら2つの疾患の重要な危険因子であるという決定的な証拠はまだない。^[27]

ピロリン酸やクエン酸亜鉛を含む歯磨き粉は、統計的に有意に歯垢の蓄積を減少させることが示されていますが、クエン酸亜鉛の効果は非常に小さいため、その臨床的重要性は疑問視されています。^{[28] [29]歯垢が沈着していなくても、}ペリクルの直接的な石灰化によって歯石が形成される場合があります。

他の動物における歯石形成は人間ほど研究されていないが、幅広い種で形成されることが知られている。犬や猫などのペットは、大きな歯石沈着物を頻繁に蓄積する。^[30]反芻動物やウマ科動物など、研磨性の高い食事をとる動物は、厚い沈着物を形成することはめったになく、代わりに金属光沢や乳白色の光沢を持つ薄い歯石沈着物を形成する傾向がある。^{[31]動物では、歯石を歯冠}セメント質^[32]と混同すべきではない。歯冠セメント質は、歯肉縁の下の歯根を包む石灰化した歯組織の層で、歯周病により徐々に失われる。

考古学的サンプルでは、​​歯石には保存状態の良い微粒子、DNA、タンパク質が含まれていることが示されています。 ^{[33] [34]}これらの分子に含まれる情報から、宿主の口腔内微生物叢や病原体の存在に関する情報が明らかになります。^[35]また、食事源を特定したり^[36]、食事の変化を研究したり^[37]、時には工芸活動の証拠を調べたりすることも可能です。^[38]

歯垢と歯石の沈着は、口腔疾患の発症と進行における主要な病因である。歯科衛生士の業務範囲の重要な部分は、歯垢と歯石の沈着の除去である。これは、歯の表面のデブリードマン用に特別に設計された器具を使用することで達成される。^{[39] [40]}歯石の沈着はブラッシングやフロスだけでは除去できないため、これらのタイプの器具による治療が必要である。病気を効果的に管理し、口腔の健康を維持するためには、歯石の沈着を頻繁に徹底的に除去する必要がある。歯科衛生治療の推奨頻度は、登録された専門家によって決定され、個々の患者のニーズに依存する。^[41]考慮される要因には、個人の全体的な健康状態、喫煙、存在する歯石の量、専門家が推奨するホームケアルーチンの遵守などがある。^[42]

手動器具は、歯に付着したプラークや歯石の沈着物を除去するために歯科専門家が使用する特別に設計された器具である。^{[39] [40]}これらの器具には、スケーラー、キュレット、ジャケット、ホー、ファイル、チゼルなどがある。^{[39] [40]}各タイプの器具は、口内の特定の領域で使用するために設計されている。^[40]一般的に使用される器具には、先端が尖っていて主に歯肉上で使用する鎌状スケーラーがある。^{[39] [40]}キュレットは主に歯肉縁下の歯石の除去、歯根表面の平滑化、歯周ポケットの洗浄に用いられる。^{[39] [43]}キュレットは、ユニバーサル器具と領域特定器具の2つのサブグループに分けられる。ユニバーサルキュレットは複数の領域で使用可能であるのに対し、領域特定器具は特定の歯の表面用に設計されている。^[40]グレーシーキュレットは、領域特定キュレットの一般的なタイプである。^[40]エリア特化型キュレットは、その設計により、根面への適合性が向上し、ユニバーサルキュレットよりもわずかに効果的です。^{[39] [40]}鍬、ノミ、ヤスリは、スケーラーやキュレットほど広く使用されていません。これらは、キュレットやスケーラーだけでは除去できない大量の歯石や頑固な歯石を除去するときに役立ちます。^[39]ノミと鍬は歯石の帯状の除去に使用され、ヤスリは磨かれた歯石や頑固な歯石を粉砕するために使用されます。^[39]

超音波スケーラーはパワースケーラーとも呼ばれ、歯石、着色、歯垢の除去に効果的です。また、ルートプレーニング、掻爬、外科的デブリードマンにも役立ちます。^[39]超音波スケーラーを使用すると、手技による器具のみを使用する場合よりも頑固な歯石や着色をより効果的に除去できるだけでなく、超音波を手技の補助として使用した場合に最も満足のいく臨床結果が得られることは明らかです。^[39]超音波スケーラーには、圧電型と磁歪型の2種類があります。これらのハンドピースの両方に使用されている振動材により、スケーラーの先端が18,000～50,000 Hzの高速で振動します。^[39]各スケーラーの先端は、歯石の除去に異なる振動パターンを使用します。^[39]磁歪式パワースケーラーの振動は楕円形で先端のすべての側面を活性化しますが、圧電振動は線形で先端の両側でより活発になります。^[39]

超音波スケーラーの特別なチップは、口内のさまざまな部位やさまざまな量の歯石蓄積に対応するように設計されています。大きなチップは、重度の歯肉下または歯肉上の歯石沈着に使用され、細いチップは、より確実な歯肉下デブリードマント用に設計されています。^{[39]高周波}振動が歯石とプラークを緩めると、チップで熱が発生します。 [39]デブリードマント中にチップの先端に向かって水を噴射して冷却し、歯肉を洗浄します。^[39]超音波スケーラーのチップの最初の1〜2 mmのみが除去に最も効果的であるため、沈着物を破砕するには歯石に直接接触する必要があります。^[39]スケーラーのチップが歯の表面に触れ続けるように小さな調整が必要ですが、斜め、水平、または垂直のストロークを重ねて使用することで、適切な歯石除去が行われます。^[39]

歯周病治療におけるレーザーの使用は、従来の手動器具に比べて臨床的にユニークな利点があり、細くて柔軟なファイバーにより、通常はアクセスが困難な歯周ポケットにレーザーエネルギーを送達することができます。^{[ 45} ] Er,CR:YSGGレーザーなどの近赤外線レーザーは、その発光波長が歯石沈着物の大部分を占める水に非常に吸収されるため、歯石除去の効果的な補助として提案されています。 [ ^{45 ]}近赤外線Er,Cr:YSGGレーザーの最適出力設定1.0Wは、歯根スケーリングに効果的であることが示されています。 [ ^45]近紫外線レーザーも有望視されており、歯科医師は、手作業による器具操作の際にしばしば起こる歯の下にある健康な構造を除去することなく、歯石沈着物を素早く除去することができる。^[44]さらに、近紫外線レーザーは、歯石除去にさまざまな照射角度で効果的である。^[44]除去効率の相違は、レーザーの使用角度ではなく、歯石沈着物の物理的および光学的特性によるものである。^[44]歯科衛生士は、法律で許可されている場合、レーザーの使用に関する追加の理論的および臨床的トレーニングを受ける必要がある。^[46]

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