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  • 天然牙色与比色技术

    2014年06月01日 作者:佚名 点击: 【字体:

     颜色现象涉及物理光学、视觉生理、视觉心理、心理物理等领域。人眼能对380-780nm波长范围的辐射做出选择性反应,从而看到各种颜色,这就是颜色视觉。早在1611年,Sigfrid Forsius就提出了颜色的三维性。颜色可以分为彩色和非彩色。彩色具有三种特性,即明度(亮度)、色相(色调)和彩度(饱和度);非彩色的白黑变化相应于白光的亮度变化,可以看成是一种色饱和度值为0但明度值不同的特殊彩色系列。早在1932年,Clarke就把颜色学的理论应用于牙科,指出颜色与形态一样,是具有三维性的,并强调了临床医生对颜色知识了解的必要性。到了1973年时,人们对于牙科比色的认识已有较大的提高,但Sproull RC等仍指出,比色依旧是当时困扰牙科医生的问题之一。时至今日,人们对牙色的了解更进一步深入,新材料新技术不断出现,但临床牙科比色状况依然未得到有效的解决,牙色选择和牙色再现仍然是牙科修复学中的难题之一。牙科选色要求极为精确的颜色辨认,并在临床医生和技师之间传递颜色信息,最后由技师进行牙色再现。其影响因素较多,任何一个环节出现问题都可能导致颜色的偏差或错误。 
        表色系统

        人眼对牙体颜色的三特性:明度、色相、彩度变化的感受能力是不同的。Clarke 认为,明度值是牙色控制中的第一要素,饱和度值其次,色相值则对牙色再现的影响最小。Sproull RC则认为,在Munsell 颜色空间内,一个单位明度值差异引起的牙色差异相当于两个饱和度值或三个色相值偏差引起的颜色差别。这可能是因为,牙体处于口唇的阴影之下,且在交谈距离范围内,人们所能觉察到的首先是牙体的明亮度值的差异,其次才是牙体颜色的饱和度,而牙体色调的差别则几乎无法察觉。 而对于色相的区分上,Douglas RD等的研究发现,人眼对牙体红色方向上颜色变化的感知灵敏度要高于对黄色方向上的颜色变化。 

        视觉比色法是利用颜色标准,通过视觉与比色对象相比较,从而测定及评价物体色度的方法。视觉比色包括四个关键的环节:被比色的对象、颜色标准、照明条件、观察者。牙科临床中,比色对象是天然牙,而比色板则是最常采用的颜色标准。只有对比色的每个环节进行深入了解。才能做到牙科临床上准确的比色,从而为修复体颜色的再现奠定基础。

        牙科比色涉及的几个因素: 

    一、天然牙色

       不同个体的天然牙色差别较大。牙体的颜色受到牙齿本身的特性、照明条件及口腔环境等的影响。随人种、性别、肤色等的不同牙色不尽相同。而相同的个体,由于年龄、牙位等的变化颜色不同。同一颗牙的不同部位的颜色也不同,一般认为以牙体唇颊面中份的颜色最具代表性。牙齿的颜色一般为黄色或黄红色基调,中国人的牙齿则以黄色偏红色为多,并在牙色空间中偏向明度值、色饱和度值大的方向。天然牙牙色空间是比色板及造牙材料颜色设计的基础。迄今为止,有不少学者对天然牙的颜色空间进行过研究。Clark 测得的颜色参数范围(H V/C)为:6YR-9.3Y 4-8 / 0-7;Hayashi 测得的范围为8.75YR-3.75Y 6-8 / 1-5; Sproull RC等测得的范围为7.5YR-2.7Y 5.8-8.5 / 1.5-5.6[13];Schwabacher WB等测得的为8YR-2.5Y 6.0-8.5 / 2.0-3.5 ;Goodkind RJ等对2830颗活体牙测得的为4.49YR-2.59Y 5.66-8.48 / 1.09-4.96等。综合以上的数据,可以发现天然牙色相范围为4.5YR-9.3Y左右,明度值范围为4-8.5,彩度值范围为0-7,具有较广的颜色范围。

    二、比色标准

      比色板作为比色的标准,应具备几个基本条件。首先是其颜色范围应能涵括天然牙的大部分颜色,且色片在色空间内的分布规律与天然牙色的分布规律一致。其次是其排列应具有一定的逻辑性和系统性,以使操作者能有逻辑、快速地选色。另外是比色片要能充填整个牙色空间且数目要适当。Clarke 在对6000颗牙色进行测量以后,认为要703种颜色的比色片才能覆盖牙色空间,其中342种颈部色,361种切端色,19中代表明度等级的灰色。他把牙色空间划分为19个明度等级, 6个彩度等级,3个色相等级。并制备了13种颜色的瓷粉以再现牙色。日本的Hayashi则将牙色色相按1.25,明度按0.5,彩度按1的区间分别划分为五个等级,共125片比色片。以上两作者的比色板虽达到了对比色板的基本要求,但由于色片太多,故临床使用价值不大。

    Schwabacher WB等对不同性别、年龄个体的2832颗活体牙及三种临床常用比色板进行了颜色参数的测定。结果发现,牙色分布范围在颜色空间内为一扁而窄长的“比目鱼”形状。颜色明度值高的牙其色饱和度值低,反之,颜色明度值低的牙色饱和度值高。明度值高,色饱和度值小的牙在色相上偏向黄色,而明度值低,色饱和度值高的牙在色相上偏向红色。因牙色分布空间为狭长形状,所以当明度值和彩度值一定时,色相也就只能在一个有限的范围内变化。其中,牙色色相出现频数最高的范围为10 YR-1.5Y,明度值为7-8,彩度值则为2-4。三种常用比色板的颜色与天然牙色在色空间内不完全匹配,二者在空间内仅部分重合,比色板的颜色空间明显比天然牙狭小。主要分布在明度值为6-7.5,色相值为0.9-4.53 ,饱和度值为1.52-3.58的范围内。因为比色板未涵括全部牙色空间,这就导致在临床上出现在比色板颜色中无法找到合适的比色片的问题。另外,比色片的颜色分布在牙色空间内缺乏逻辑性,比色片颜色分布的密集区与天然牙常出现的颜色区不一致,就导致有的区域过于密集,而有的区域完全缺乏覆盖的问题。与天然牙相比,比色板还存在颜色偏黄,明度、彩度值过低等缺点。

        牙齿的颜色还受牙体外型、表面光洁度、透光度、荧光现象、环境及背景等的影响,而现有比色板不可能完全模拟这些变化。另外,临床上修复体的材质和结构与比色板存在较大的差异,也使得牙色的再现更为困难。如烤瓷技术通常采用的比色板,因缺少金属底层,且修复体瓷层厚度与比色板的厚度差异较大,也是导致修复体与比色片出现的颜色差异的因素。为了做到准确比色,有研究者提出了分步比色和分层比色技术。分步比色的方法是将两个Vita比色板上的比色片分别按色相饱和度值(标准排列)、明度值的顺序排列,第一步取色饱和度值最高的比色片(A4,B4,C4,D4),以尖牙颈部颜色确定牙齿的色相;第二步根据邻牙牙体中份颜色确定相应色饱和度的比色片(如A1,A2,A3,A3.5或A4),第三步用按明度值排列的比色板确定相应明度值的比色片,并作为选择不透明瓷的标准。分层比色的方法首先是用Vita标准比色板以尖牙为对象确定相应色相的比色片。然后用Vita VMK68比色环上的相应色相不透明瓷比色片进行比较,确定不透明瓷的颜色。再用牙本质比色片确定牙本质瓷颜色,牙本质瓷颜色可以属于另一个色相。最后用牙釉质瓷比色片确定切端牙釉质瓷颜色。另外还有采用个别定做比色片的比色技术,即先制作一个比色片,在口内进行颜色调整后,再参照此比色片制作出最终的修复体。为了避免目测比色过程中主观因素对比色精确度的影响,近年来出现了计算机比色及配色技术。这种技术的基本过程是,通过仪器测色后的颜色数据输入计算机,计算机从已有的数据库中选择与测量牙最相近的颜色,并给出瓷粉配方。这种技术目前比较成熟的如Shofu公司和Minolta 公司合作开发的名为Shade-eye的自动比配色仪。

        针对比色板存在的不足,一些新近设计出的比色板较以前作了较大的改进。Vita公司的Vitapan 3-D Master比色板,其颜色系统是按照天然牙色在颜色空间内分布的频率设计的,比色板的颜色系统地覆盖了整个天然牙色空间,每一种颜色的明度、色相及彩度值均按等距离逐次设计,使颜色的选择技术完全标准化和程式化,并使牙色的再现更为准确。比色板分为5个明度组,每个明度组内按天然牙的分布规律及出现频数有1-3个色相、2-5个饱和度等级。其使用方法是,首先选择明度等级组(1-5),然后在此明度组内选择饱和度等级(1-3),最后在三个色相组中(偏黄“L”、偏红“R”或居中“M”)选择最接近的色相。因为其比色片在牙色空间内是等距的,因此在选色时可以选择两个比色片之间比色板上不存在的居中色,瓷粉按相应比例混合即可再现所选牙色。Shofu公司的推出的Vintage Halo NCC比色板,也是按照天然牙色的空间分布规律及牙色分布频率而设计。针对以往比色板明度、彩度值偏低,颜色偏黄的不足,除了设计有NCC Standard比色片外(包括B偏黄组、R偏红组和A居中组),增加设计了增加及降低明度值的NCC Value Plus组(VB、VR和VA)、NCC Low Value组(C和D)比色片和色相偏红的比色片。为了消除背景及被比色牙体周围环境的影响,这种比色板还配备有浅、中、较深、深4种不同颜色的牙龈色比色片基座(Gumy)。比色板的使用方法是,首先用标准组的居中色A色,确定相应色饱和度值的比色片。再确定颜色的色相B、R或A。然后进行明度的选择,明度值高选择Value Plus 组相应饱和度和色相的比色片,明度值低则在Low Value组中选择。最后,将所选比色片插入牙龈比色片基座内,进行颜色确认。

    三、比色的光源

       除牙色及比色标准外,照明条件对比色有较大的影响。可见光源照射到物体上时,一部分光被吸收,一部分光被反射或透射。反射或透射的光线进入人的眼睛,眼将接受到的刺激信号传到大脑,经大脑综合、分析后从而感受到颜色。因此物体的颜色是基于光源光谱频率分布的。在颜色参数的计算中,是将光源的光谱功率分布与标准观察者的光谱三刺激值、物体的光谱反射〔或透射〕率的乘积积分而得到物体颜色的三刺激值。可见物体的颜色是基于光源的性质而变化的。比色以自然光为最佳,北半球晴天中午前后两小时朝北的窗下的光色温较高,可作为标准光。但由于自然光受地域、季节、时间、天气等条件限制,因此牙科比色一般在标准光源下完成。从比色测色的实践考虑,我们不可能也不必要在各种光源下测色,只需在有代表性的光源下标定物体颜色。为此,CIE推荐了四种标准照明体A、B、C、D〔根据色温和光谱功率分布不同区分〕。由于B、C标准照明体不能正确地代表日光,因此实践中一般不采用。而A、D65照明体与日光相对比较接近,因而是最常采用的照明体。

        作为比色的光源应具备以下的条件:首先光源必须是全光谱光源,且显色指数〔Color rendering index, CRI〕不低于90。只有光源中具有所有的光谱频率分布,才可能显示物体的真实颜色;其次是光源必须标准且稳定,才能保证结果具有可靠性和重复性;另外光源的照度必须合适,并使眼睛感到舒适。光线过弱时视觉敏锐度降低,光线过强则会导致较小的颜色差异被掩盖或被冲淡,而且强光会导致视觉疲劳,影响比色准确性。Inter-Society Color Council 推荐的强度为75-100fc,但有研究者认为此照度水平不适合于牙科比色。Barna GJ等的研究表明,光源的照度对牙科选色的影响不大,75-300fc强度的光源,对选色的效果无明显差异。关键的是光源的舒适度,也就是工作区和环境区照度的比值,过大过小均会导致视觉疲劳和视力降低,二者的比值以不超过3:1比较合适。比色时,由于外周环境的反射光线同时进入眼睛,而且由于视觉的负后现象〔在背景上注视颜色物体一段时间后,移开物体继续注视背景,会在背景上诱导出原物体色的补色的现象〕的存在,环境色调将对比色结果产生影响。为了减少和消除周围环境的影响,宜采用中性的灰色、绿色作为比色的背景,且背景的明度值应与牙的明度值相一致,一般以7-9比较适宜。
     

    四、观察者

        比色的另一影响因素为观察者。颜色的正确感受和表达有赖于正常的视觉生理和视觉心理功能。如有色觉缺陷存在将影响选色的准确性,色觉缺陷是X染色体隐性遗传病,以男性多见,发病率为8%左右。色觉缺陷影响颜色色相和色饱和度的辨别,但不会对明度的辨别产生影响。颜色的感受能力存在较大的个体差异,同一个体的辨色能力也是变化的。年龄是影响辨色能力的一个重要因素,人的辨色能力在24-35虽左右达到高峰,55岁以后则逐渐降低。辨色能力的降低主要是位于颜色的黄蓝轴,而红绿轴方向上的颜色辨别则基本不受影响。传统的观念认为,女性对颜色的敏感度高于男性,但Donahue JL等的研究发现,女性比色结果的一致性反而较男性低。对比色人员进行特别的比色训练,并使其掌握一定的颜色学知识是很必要的,这样才能保证比色信息在医技之间正确传达,并提高辨色能力。但Davison SP等的研究却表明,比色经验对比色的准确度并无明显的影响。为了避免或消除视觉疲劳,建议在临床牙体预备前进行比色,每次比色不超过5秒,并可通过偶尔注视中性背景的方式,消除视觉疲劳,使比色更准确。

        综上所述,牙科比色涉及到天然牙色、比色板、照明条件和观察者多个环节,只有对各个因素进行深入了解,才能做到临床比色的准确性。口腔修复工作者也必须具备一定色度学知识,才能不断提高自身辨色能力,为患者提供美观、高质量的修复体。

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