流体力学理論（歯科）

歯科 において、流体力学理論または流体運動理論は、刺激への曝露から生じる鋭く一時的な痛みである象牙質過敏症を説明するために開発された3つの主要理論の1つです。 ^[1]この理論では、さまざまな種類の刺激が露出した象牙質に作用し、象牙質管を通る流体の流れが増加するとされています。この動きに反応して、歯髄神経の機械受容器が象牙質過敏症の急性で一時的な痛みを引き起こします。^[2]

流体力学理論の背後にある流体流動メカニズムは、1900年にアルフレッド・ギジによって初めて導入され、その後、1960年代にマーティン・ブレンストロームによって一連の実験研究を通じて発展しました。^{[3]その後、}疫学調査や、過敏症の歯と過敏症でない歯の象牙質細管の数を比較した実験データ から、さらなる裏付けとなる証拠が収集されました。^[4]

代替理論には「象牙質神経支配」理論と「象牙芽細胞伝達」理論がありますが^[5] 、どちらも十分な裏付けとなる証拠がありません。流体力学的理論は現在、象牙質知覚過敏症に対する受け入れられた説明であり、それに基づいて歯科医師によっていくつかの治療と診断戦略が構築されてきました。^[6]

流体力学理論によれば、象牙細管が歯髄と象牙質の表面に露出すると、外部刺激によって流体の流れが変化すると考えられています。^{[7]象牙細管は、歯の侵食、エナメル質の損失、}歯周病など、さまざまな理由で露出することがあります。^[8]

露出した象牙質細管が刺激を受けると、細管内の流体の流れの方向と速度が変わります。これにより象牙質内の圧力が変化し、歯髄にある有髄神経が刺激されて痛みを感じます。^[9]刺激に反応する主な神経線維は、主に触覚情報を伝達するAベータ（Aβ）^{[10]型と、}痛みや温度の情報を脳に伝えるAデルタ（Aδ）神経^{[12]型です。 [13]}

ギジ博士（1865-1957）は、顎の動きと構造、および補綴学を専門とするスイスの歯科医でした。彼はスイスのジュネーブとフィラデルフィア歯科大学で歯学を学び、最終的にはチューリッヒ大学の歯学教授になりました。^[17]当時、象牙質過敏症は象牙質内の神経線維刺激または痛みの受容体として機能する象牙芽細胞突起によって引き起こされると考えられていました。^[18]

1900年、ギシは英国歯科科学誌に発表した「象牙質の敏感さを説明する試み」の中で、象牙質過敏症の説明として初めて流体流動の概念を導入した。^{[19]ギシは臨床診療において、患者の歯の}窩洞底から流体を除去すると象牙質過敏症の鋭く短い痛みが生じることを観察した。その後、窩洞流体の乾燥により象牙質細管内の流体流動が中断されると結論付けた。^[20]このことから、象牙質細管内には流体の自然な外向きの流れがあるというギシの仮説が生ま​​れた。物理的および熱的刺激により流体流動の方向が変わりやすくなり、それが歯髄神経終末を活性化する。^[21]

ブレンストローム博士（1922-2001）はスウェーデンの歯科医で、口腔病理学と歯の知覚過敏のメカニズムを専門としていた。^[22] 1960年代、ブレンストロームは一連の試験管内実験研究を通じてギシの流体力学理論を裏付ける証拠を提示し、さまざまな刺激が象牙質全体の流体の動きを変え、痛みを引き起こすことを明らかにした。^[23]ブレンストロームの1965年の実験研究によると、過敏症の象牙質は、過敏症でない象牙質よりも露出した開存した細管の数が多いことが示された。この過敏症は、細管を意図的に閉塞して流体の流れを制限すると、著しく軽減された。^[24]

ブレンストロームはさまざまな刺激を用いて試験を行った。その結果、さまざまな種類の冷熱、蒸発冷却、浸透圧刺激、高張性化学物質が象牙細管に沿った外向きの流体の流れを増加させることが示された。対照的に、熱刺激は内向きの流体の流れを引き起こした。^[25] 試験管内研究では、象牙質-歯髄複合体から流体の外向きの流れを引き起こす刺激は、内向きの流れを引き起こす刺激よりも象牙質過敏症の強度を高めることが示された。^[26]ブレンストロームは実験データと観察データの両方を複数発表し、象牙質過敏症を引き起こす流体力学的メカニズムの理論を支持する重要な証拠を提供した。^[27]

疫学調査によると、象牙質過敏症は象牙細管が露出し開通しているときに起こることがわかっています。流体力学的流体の流れが過敏症の原因である場合、歯根の表面で露出し歯髄に開通している象牙細管の数が多いはずであると提案されました。露出した象牙質の過敏症のレベルと象牙細管の数と密度の間には強い正の相関関係が確認されています。^[28]

1987年、知覚過敏性および非知覚過敏性の歯頸部象牙質における象牙質細管の開存性に関する研究[ ^29]がJournal of Clinical Periodontologyに掲載されました。この実験はカーディフ大学歯学部のEG Absi、M. Addy、D. Adamsによって実施されました。この実験では、知覚過敏性および非知覚過敏性の歯頸部象牙質の開存性を比較し、流体力学理論を支持する重要な証拠を提供しました^[30]。

この実験の目的は、象牙質過敏症の患者は、根の表面に露出している象牙質細管の数が多いかどうかを調べることだった。この実験以前には、ブレンストロームの試験管内研究を除いて、この理論を裏付ける証拠はほとんどなかった。^[31]走査型電子顕微鏡と染料浸透技術を使用した結果、 「過敏症」に分類される患者の象牙質の象牙質細管の数は、過敏症ではない象牙質の8倍多く、直径は2倍広いという結論が出た。 ^[32] この結果は、過敏症の象牙質は象牙質細管の幅が広く露出しているという理論を裏付け、象牙質細管に沿った流体力学的運動による刺激伝達の証拠を提供した。 ^[33]

2007年、猫の歯内神経の放電と象牙質を通る流体の流量の関係^[34]がArchives of Oral Biologyに掲載されました。この実験は、ブリストル大学生理学部のノッパクン・ヴォンサヴァンとブルース・マシューズによって実施されました。

この実験の目的は、流体の流れが歯内神経に与える影響を調べ、流体力学理論の証拠を提供することだった。^[35] 麻酔下の猫の露出した象牙質に静水圧刺激を加えた。その結果生じた神経インパルスは、下歯槽神経にある象牙質とフィラメントから記録された。^[36]結果は、外向きの流体の流れは内向きの流体の流れよりも歯内神経の放電を大きくし、痛覚受容体を刺激する可能性が高いことを示した。これは、外向きの流体の流れを引き起こす刺激（例：冷熱）は内向きの流れの刺激（例：熱熱）よりも過敏症を引き起こすというブレンストロームの研究結果を裏付けている。^[37]

象牙細管内の流体流動メカニズムについては十分な証拠があるものの、流体力学理論は象牙質過敏症の背後にある神経感覚メカニズムを十分に説明できないと批判されている。象牙細管内の流体流動の方向と速度の物理的な変化が実際にどのように歯髄神経の痛覚受容体を刺激するのかは不明である。^[38]

この理論に反する証拠は、液体の流れを防ぐために意図的に塞がれた象牙質管が熱刺激を加えると依然として過敏症を示した実験で提示された。^{[39]さらに、臨床例では、}虫歯によって象牙質管が著しく破壊され、液体の流れが不可能になった後でも、過敏症が悪化することが確認されている。^[40]

その後、流体力学理論は一部の刺激を説明できるかもしれないが、すべてのタイプの刺激を説明できるわけではないことが示唆されている。^[41]その結果、痛みは流体の流れの動きから生じる電位の発生によって刺激される可能性があるという理論の追加が提案された。しかし、流体の動きが痛み受容体を電気的に刺激するのに十分な静水圧を生成できるかどうかは不明である。^[42]

象牙質神経支配説は、象牙質が神経支配されており、象牙質細管内の神経終末の刺激が過敏症を引き起こすという前提に基づいています。 ^[43]局所的な象牙質細管の損傷が活動電位を刺激し、それが神経に沿って内側象牙質に伝わるとしています。当初、象牙質細管内の神経線維の存在を証明するために、銀を使用した組織学的染色実験が行われました。 ^[44]しかし、さらなる実験により、内側象牙質に神経線維が存在する例はまれであるものの、実際の細管内の神経支配の兆候は見られませんでした。^{[45]その後、}透過型電子顕微鏡検査と免疫組織化学分析により、内側象牙質から象牙質エナメル質境界までの領域が神経支配されている可能性があることが示されました。^[46]しかし、過敏症の主な領域と考えられている外側象牙質の神経支配を裏付ける証拠はありません。^[47]

象牙芽細胞 伝達理論は、象牙芽細胞突起がこれらの刺激インパルスを内側象牙質の歯髄神経終末に伝える痛みの受容器として機能していると提唱している。この理論は、象牙芽細胞が突起を外歯髄層から象牙質エナメル質境界に伝達することを示す研究から生まれた。 ^[48] RappとAveryは、歯の象牙芽細胞突起にアセチルコリンエステラーゼが存在することを裏付ける証拠を発表した。^{[49]アセチルコリンエステラーゼは}神経伝達とシナプスシグナル伝達を終結させる役割を担っているため、彼らはそれが象牙芽細胞突起から歯髄神経に感覚情報を伝達するのに役立つという仮説を立てた。しかし、象牙芽細胞と歯髄神経終末の間にシナプスがあるという証拠や、象牙芽細胞突起に神経伝達物質小胞が存在するという証拠はなかった。^[50]虫歯や神経損傷によって象牙芽細胞層が破壊された後も過敏症が継続するという臨床観察から、さらなる批判が生じた。^[51]

歯科医師は、流体力学理論を応用して、患者の象牙質過敏症を予防し、治療してきました。^[52]ブレンストロームのさまざまな刺激が過敏症に与える影響に関する研究は、診断と管理のための新しい技術につながりました。

機械的刺激が過敏症の主な原因であることが証明されているため、予防策としては適切な衛生管理と歯磨き方法の指導などがある。^{[53]患者には非}研磨性の 歯磨き粉の使用、柔らかい毛の歯ブラシの使用、象牙質表面の過度な刺激を避けるようアドバイスされている。また、細管の開存性の増加を避けるため、患者には定期的に歯の侵食、虫歯、歯周病の検査を受けるよう勧められている。 ^[54]

化学刺激と歯の侵食を避けるため、歯科医はソフトドリンク、果物、酢に含まれる侵食物質や酸の摂取を減らすよう指示しています。歯のホワイトニングなどの美容処置では、特定の化学物質の使用は推奨されていません。^[55]

ブレンストロームの流体力学理論に関する初期の研究では、象牙質細管の閉塞が象牙質過敏症の重症度を軽減することを示唆している。これにより、機械的または化学的に象牙質細管を閉塞または直径を縮小するいくつかの治療法が生まれた。^[56]

注目すべき非侵襲的方法としては、塩化ストロンチウムや硝酸カリウムなどの化学処理を施した歯磨き剤を使用して蛹神経を脱分極させる方法がある。知覚過敏治療は、自宅で行ううがい薬や歯磨き粉による方法と、レジンシーラー、グラスアイオノマー、象牙質溶液などの医院で行う方法の2つのグループに分けられる。これらの知覚過敏治療薬は、象牙質細管の幅を物理的に狭めたり、化学的に象牙質を介した刺激の伝達を防いだりすることで神経インパルスを遮断するために処方される。^[57]

最近、レーザー治療が象牙質過敏症の潜在的な治療法として提案されている。低出力レーザーは歯髄神経への刺激の電気伝達を遮断するために使用できるが、高出力レーザーは象牙質管を閉塞する代替方法として検討されている。^[58]レーザーによる閉塞は、部分的な溶融または管内の液体タンパク質の凝固の2つの形態で発生する可能性がある。 ^[59]

• 象牙質過敏症