一种新型的美白牙膏去除牙齿外源性色斑的系统功效评价方法研究

肖俊芳 李 平 谢晓芳 郑晓霞

(广州薇美姿实业有限公司，广东广州 510665)

0 引言

随着国民消费水平的提高，人们的口腔护理意识有了很大提升，尤其近十年以来，从只关注口腔的基础清洁，到现在关注牙齿的整齐和亮白，一口洁白的牙齿已成为当下健康人群的“标配”。日常生活中的烟、茶、咖啡、有色食物等物质，其残留物容易通过牙齿表面的唾液蛋白沉积于牙面形成一层获得性薄膜[1～3]，如未获得及时有效的清洁，经过长时间的累积，可导致牙齿逐渐变黄甚至变黑，形成牙齿外源性色斑，既影响口腔卫生，又影响牙齿美观。具有美白功效的牙膏、漱口水等口腔护理产品因其使用方便，一直是爱美护牙人士的首选。据《口腔护理行业消费者洞察》报告显示，口腔护理行业发展呈多元化趋势，但美白清洁仍然是消费者的主要诉求，无论是从口腔护理市场容量还是整体的口腔护理市场增量来看，消费者的牙齿美白诉求一直居高不下。

美白牙膏作为针对牙齿外源性着色的一种口腔护理产品，可在一定程度上去除牙齿表面的色斑和污渍。尤其近年来复合型美白系统牙膏的开发，从早期的采用磨擦剂清洁，发展到螯合剂溶解色斑，再到牙釉质矿化修复、抛光亮白，多种美白成分有效配伍，充分发挥协同增效作用[4]。按照功效型牙膏的国家行业标准QB/T2966-2014[5]的要求，除渍增白属于功效型宣称，应有功效评价报告支持。对美白牙膏进行功效评价是对其功效性宣称进行科学支持的有效手段。目前，最常用的牙齿美白功效评价方法包括生物膜清洁比例试验及临床评价试验。生物膜清洁比例试验主要通过色差仪分析测量牙釉质颜色L*的前后变化来判断其去除牙齿外源性色斑的效果；临床评价试验则主要采用Lobene色斑指数的前后变化来进行评价。生物膜清洁比例试验具有操作简单、周期短的优点，但其属于体外模拟试验，与产品实际效果可能存在偏差；临床评价则需在具有资质的医院通过专业的口腔医生来开展，周期长、费用高，且存在受人为主观影响的风险。

在进行功效评价的过程中，除制定科学严谨的实验方案外，客观评价仪器也成为评价工作中必不可少的一部分。其中，图像分析法以其使用方便、形象直观、可视化等优点而备受青睐，近年来随着计算机统计分析等信息科技的发展，图像分析技术也不断升级更新，在日化产品功效评价领域的作用愈发明显[6]。

本研究以舒客白牙素牙膏为研究对象，首先通过体外美白PCR试验测试产品的美白去渍效果；其次开展临床试验评价。本研究所开展的临床试验，在采用Lobene色斑指数进行临床评价的基础上，通过采用图像分析法评价牙齿三维颜色的变化，从而对产品的牙齿美白效果进行综合评价。临床试验常用比色板、色度测量仪或利用计算机数字化系统来测量颜色的变化，其中，利用计算机数字化系统来评价三维颜色的变化是最客观、最直接的方法。

1 体外PCR试验

生物膜清洁比例试验( Pellicle Cleaning Ration，PCR)是评价牙膏去除牙齿外源性色斑效果的体外试验方法[7]。该方法由美国印第安纳大学牙科学院最先提出，是进行美白产品效果验证的常规方法。

1.1 主要材料

新鲜拔除的黄牛恒切牙，无龋损、裂纹缺和釉质白斑，牙冠尺寸大于9×9 mm ；粘蛋白：Mucin Type II, from porcine stomach, Sigma ；植酸溶液：Phytic acid, 50WT% solution in water, Sigma；氯化铁：分析纯；盐酸：分析纯；碳酸钠：分析纯；自凝牙托粉：Ⅱ型，Ⅰ类(自凝型，粉)，上海新世纪齿科材料有限公司；自凝牙托水：Ⅱ型，Ⅰ类(自凝型，液)，上海新世纪齿科材料有限公司；消毒酒精(75% V/V)。

1.2 主要仪器设备

低速金刚石切割机(SYJ-150)；立式压力蒸汽灭菌锅(LT-CPS38D)；精密研磨抛光机(UNIPOL-810型)；染牙机；刷磨仪，L8-Ⅱ型，上海美加净日化有限公司；色差仪(X-Rite SP 62)；磨牙机。

1.3 试验过程及结果分析

采用该试验方法，取牛切牙切割、包埋，经酸蚀处理后制成牙釉质样本，用咖啡、红茶、FeCl3、酱油和胃粘蛋白等配制成染色液，在染牙机上对牙釉质样本持续染色6天，从而在牙齿的表面形成一层外源性色斑，用色差仪测量牙釉质的颜色(L*刷牙前)。然后在可调节压力的自动机械刷牙机上，使用牙膏浆进行模拟刷牙往返800次后，测量刷牙后牙釉质颜色L*刷牙后。通过测量刷牙前后牙齿颜色改变的程度反映牙膏去除外源性色斑的效果。

同时取空白对照牙膏，同步开展以上实验。采用SPSS20.0统计软件，独立样本t检验。试验结果如表1所示。

表1 体外PCR测试结果

从表1中可知，样品组的△L*值为16.31±2.46，对照组的△L*值为2.09±0.77，样品组的△L*值明显大于对照组的△L*值，且两组△L*值比较有统计学意义(P<0.05)，说明舒客白牙素牙膏可有效去除咖啡、红茶、酱油等物质引起的牙釉质外源性色斑。

2 临床试验评价

开展临床试验是目前对美白牙膏的功效性宣称进行科学支持最常用的方法。本研究在常规采用Lobene色斑指数进行临床评价的基础上，结合图像分析法，增加了牙齿白度这一评价指标，通过双重指标对产品的牙齿美白效果进行综合评价。

2.1 受试者

本临床试验，按照随机、双盲和平行试验原则，通过30人连用舒客白牙素牙膏及空白对照牙膏 4周，仪器测试结合临床牙科医生检查、评估，对照组对照的方法，验证产品美白牙齿及去除牙齿外源性色斑功效。研究方案经医院伦理委员会批准，并取得受试者的知情同意书。

2.1.1 纳入标准

入选标准如下：中国男女；年龄18岁～60岁；全身健康状况良好、无重要的全身系统性疾病；有20颗以上的天然牙齿；如果为女性，不得处于妊娠期和哺乳期内；上下层的8颗切牙自然排列整齐，未做过修复；牙齿有外源性色斑存在，有两颗或两颗以上的牙齿，单个牙面Lobene色斑指数 (LSI)≥1.5；没有同时参加其他类似试验研究。

2.1.2 排除标准

对试验牙膏成分有过敏史；舌面牙结石大于2级；佩戴正畸矫治器或可摘局部义齿；口腔内有开放性龋齿或粘膜病变；患严重的牙周炎；未做到早晚刷牙及按时复诊；有未治疗的龋损(轻度龋齿除外)、粘膜病、冠周炎；在此项目研究开始前1个月内进行过牙齿美白；牙齿为内源性着色。

2.2 测试仪器

2.2.1 图像分析系统 VISIA- CR(Canfield，美国)

2.2.2 内窥镜(US26-H)

2.2.3 天平，感量0.01g(英衡)

2.3 试验设计

由专业的牙科医生按照试验要求筛选合格的受试者，并评估外源性色斑情况，记录Lobene色斑指数，同时评估舌面和唇面，并用内窥镜拍摄下前牙舌面照片。用图像分析系统VISIA-CR拍摄入组受试者正面牙齿的照片，选取上下各两颗牙齿分析牙齿颜色。对入选的受试者，随机分成2组，每组入35名，最终保证每组完成 30人以上。测试完成后对受试者进行产品使用说明，指导受试者按照统一的刷牙方法正确刷牙，受试者在家连续4周使用试验样品。期间，受试者按照试验的指示在产品连用2周后、4周后进行回访。测试开始时和结束时对样品的使用量进行确认。

2.4 临床评分指标

2.4.1 Lobene色斑指数

使用LSI计分法检查上前牙唇面、下前牙唇面和舌面，如表2所示。每个牙面分为牙龈区和牙体区，按色斑面积和程度分别计分。每个区的分数为面积计分和程度计分的乘积，每个牙面分数为牙体区和牙龈区分数的平均数，每个人LSI分值为各牙面分数的平均值。使用产品后，测试区域Lobene色斑指数呈显著性降低，表示该测试样品具有去除牙齿外源性色斑的功效。

表2 LSI计分法

2.4.2 牙齿白度W值

用图像分析系统VISIA-CR拍摄牙齿正面照片，IPP分析上下牙各两颗，得到牙齿的L*a*b*值，通过L*a*b*来评价牙齿牙色变化。国际照明委员会(CIE)L*a*b*标准色度系统是牙科中最常用的表色系统。该系统中，L*表示视感明度，a*、b*表示色相和彩度。牙齿白度W值计算公示如下：

产品使用后，若测试区域W值显著性升高，表示该测试样品具有美白牙齿的功效[8]。

2.5 统计学方法

应用EXCEL软件对各个测量值进行描述性统计，包括数量、均值、标准差、最小值、最大值等。用Shapiro-Wilk Test对每组数据改变值进行正态分布的显著性检验，Sig.(双侧)>0.01，则呈正态分布，进行独立样本t检验，显著性差异水平α取0.05。若Sig.(双侧) <0.01，则呈非正态分布，进行Mann-Whitney U检验，显著性差异水平α取0.05。

3 试验结果

共有63名受试者按临床试验方案的要求完成了整个试验，所有受试者的检查均由同一位检查者完成。受试者的年龄分布和性别分布见表3所示。未发现有统计学上的差异，受试者退出试验的原因与所用的产品无关。经检查未发现有任何不良事件发生，受试者也未报告任何不良反应。

表3 受试者情况

3.1 测试2周后数据

表4 63名受试者基线及第2周检查的色斑指数与牙齿白度W值比较

从以上数据可知，受试者使用舒客白牙素牙膏2周后，色斑指数改善率为23.99%，牙齿白度改善率为1.69%。与对照组相比，试验组的Lobene色斑指数显著性减小(P=0.025)，表明舒客白牙素牙膏2周去除牙齿外源性色斑的效果显著性好于对照样品。同时，与对照组相比，试验组的白度W值也显著性增加(P=0.037)，表明舒客白牙素牙膏2周提高牙齿色泽的效果显著性要好于对照样品。

3.2 测试4周后数据

表5 63名受试者基线及第4周检查的色斑指数与牙齿白度W值比较

从以上数据可知，受试者使用舒客白牙素牙膏4周后，受试者的色斑指数改善率为32.26%，牙齿白度改善率为2.06%。试验组与对照组相比较，Lobene色斑指数显著性减小(P=0.031)，表明舒客白牙素牙膏4周去除牙齿外源性色斑的效果显著性好于对照样品。同时，与对照组相比，试验组的白度W值也显著性增加(P=0.001)，表明使用舒客白牙素牙膏4周后提亮牙齿色泽的效果显著性好于对照样品。

从以上临床研究的结果表明，与无去渍美白功效的对照组牙膏相比，使用本研究采用的舒客白牙素牙膏每天刷牙两次，2周及4周后牙面的Lobene色斑指数显著降低，同时通过使用图像分析系统分析牙齿三维颜色变化，牙齿白度显著提升，结果均具有显著性差异。说明本研究采用的舒客白牙素牙膏具有美白牙齿的效果。

4 结论与展望

图像分析法作为医学影像学的基础，在医学临床治疗中发挥着重要作用。因其在图像采集过程中受环境的影响较小，且以数据结合图像的结果展示更有利于对产品功效的解释和比较[9]，这几年，在化妆品的功效评价中也占据着重要地位，是评价化妆品功效的主流方法之一。牙齿的色斑及色泽，与皮肤类似，通过对牙齿进行图像采集和图像处理分析，不仅可以提供直观可视化的牙齿美白前后的变化，同时通过软件分析算法可快速实现对牙齿美白程度的分析。

本研究通过分别采用PCR体外美白评价方法与临床试验对舒客白牙素牙膏进行美白功效研究，研究结果显示，与无去渍美白功效的对照组牙膏相比，使用舒客白牙素牙膏可显著去除牙齿外源性色斑，美白效果显著优于对照组。因此，评价一款美白牙膏是否具有去除牙齿外源性色斑的效果，可先采用PCR体外美白评价方法对其进行预实验测试，提高后续开展临床试验的成功率。在开展临床试验时，除常规采用Lobene色斑指数进行评价，同时结合计算机数字化系统分析测量牙齿三维颜色的变化，可更加直观和显性看到牙齿白度的变化，从而缩短临床试验的周期。

本研究所采用的去除牙齿外源性色斑的系统功效评价方法，为宣称美白类的口腔护理产品提供了一种新的功效评价方式，与常规临床试验相比具有较大借鉴意义。