前牙瓷贴面美学修复体比色的影响因素

王胤霖,张馨月,李明星,傅柏平

近年来,患者对前牙美观的需求正在稳步增长。研究表明,在美国有34%的成年人对自身牙齿颜色感到不满意,在中国这一比例高达52.6%[1]。与全冠修复相比,瓷贴面修复在少量磨牙或无需磨牙的情况下完成,是一种更加微创的口腔美学修复方法。除了标准的牙体预备和精细的印模技术外,准确的比色在实现前牙瓷贴面修复的出色美学效果方面扮演着至关重要的角色。然而,在口腔领域内,颜色是一种较难理解和评估的视觉效应。Munsell在1904年引入三种具有颜色属性的维度,即明度(lightness)、饱和度(saturation)和色调(hue)[2]。国际照明委员会(Commission Internationale de l’Eclairage,CIE)在1931年定义了颜色的测量标准[3]。但人眼对颜色的感觉并不只由光的波长决定,同时受心理和生理的影响,具有一定的主观性。在宏观的基本比色法中,颜色应当是在近日光光源的强光下,在中灰色背景上对表面平坦、不透明且尺寸较大的材料进行查看[4]。但即使光源和背景符合条件,牙面、瓷贴面本身的大小、弯曲及其半透明性难以满足以上要求,使得准确比色更为困难。同时随着口腔数字技术的不断革新,数字化方法也逐渐运用于瓷贴面修复的比色中。本文通过文献综述,从视觉方法和数字化方法角度,呈现瓷贴面比色的相关影响因素,以期指导临床,为贴面的美学修复治疗提供依据。

1 天然牙的颜色特点

当进行比色时,我们需要考虑天然牙的颜色特点。天然牙的颜色取决于牙体硬组织内在的颜色和外表面可能形成的色素沉着的综合影响,即牙釉质、牙本质等硬组织颜色和外在染色的综合呈现。牙釉质在一定程度上决定整体比色的明度,牙本质决定整体比色的色调[5]。正常牙釉质是乳白色半透明的,且矿化程度越高,透明度越高;牙本质则呈不透明淡黄色[6]。前牙切端大部分为牙釉质,颜色偏白且透明;而越靠近颈部,牙釉质越薄,颜色越黄[7-8]。不同牙位的颜色也不尽相同:从牙冠中1/3看,中切牙明度最大,侧切牙其次;尖牙明度最小,但饱和度最高[7]。

外部来源的色素沉着因口腔清洁不到位而在牙齿的舌侧或邻面形成[9],且通常由如下原因造成:吸烟、摄入富含单宁的物质或使用部分阳离子试剂如氯己定和金属盐类[10-12]。另外,在釉质表面并非完全均一表象,牙釉质常常存在白斑病变,这一般是由牙釉质脱矿引起[13]或釉质发育不良导致的有机基质缺陷造成[14]。若患牙的邻牙存在釉质的散在白斑,在无法模拟唇面白斑的情况下,可以考虑选择相对偏白的比色以更好地协调邻牙。

比色之前牙面应保持一定湿润程度,否则脱水后会导致牙齿明度明显增加,饱和度、色调及半透明性降低[15]。牙齿在脱水后1 min颜色变化即超过可感知阈值,在脱水10 min时即可产生显著变化[16],而脱水后即使再次补水15 min,仍有90%的牙齿表现出大于可感知阈值的颜色变化[17]。在牙备后基牙的颜色与先前完全不同,仅能提供牙本质色和薄层牙釉质色,故应在治疗开始或在牙齿脱水前进行比色。

2 视觉比色

口腔内的比色方法包括视觉方法和数字化方法,二者在比色的方式、精度和使用条件上都有一些区别,这可能导致比色选择的差异。视觉方法提供了快速的比色方式,而数字化方法则提供了更准确的、可追踪的数据,有助于实现更精细的修复。根据具体情况,可以选择合适的方法或将它们结合使用以实现最佳的比色效果。目前,视觉方法是临床上最常用的比色方法。

2.1 错视觉

比色的环境会影响比色的结果,一般建议医生在标准色温的连续光源下进行比色[18]。然而当看到连续颜色相近的前牙时,大脑会自动对图像的色调和明度进行调节,从而产生错觉,即契可尼效应(Chevreul Illusion)[19]。前牙的线角被定义为从颊舌面过渡到近远中的线[20],即由颈部发出并与接触区连接而成。牙齿的近远中弯曲表面的尺寸影响观察者的视觉感知,从正面观察前牙时,近远中的线角均略微弯曲;而从矢状面观察时,线角是直的。对于前牙美学区瓷贴面的修复,当平行光线照射在前牙唇侧时,中间区域可以直接反射光线,若前牙唇面的线角不同,唇面近远中弯曲程度大时,外侧区域的光线偏转较多,光学宽度也随之变小,进入观察者瞳孔的光线变少,颜色随之变化,即称为错视觉[20]。因此在对前牙进行瓷贴面修复时,除了上述的天然牙理论上明度和色调颜色特点外,若修复患牙本身颜色就与邻牙存在明显差异,则修复体应做好颜色的衔接,并利用错视觉以减小明显的色差。

2.2 角度

光源与材料的相互作用以及光投射到观察者眼中的效果,取决于光源的光谱、材料反射或投射的光谱和观察者三个光谱观察特征[21]。根据CIE的标准,人在观察圆形图像时,该图像与观察者的眼睛形成2°的立体角,这种观察模式被称为CIE 2° 1931标准色度观察者[22],也叫CIE 2度标准色度系统。而CIE 1964补充标准色度观察者的观察特征,则是眼睛和图像之间形成10°立体角的图像,并建议用大于4°的对向角场,处于近距离观察的更常见的观察模式[23]。人眼对颜色分辨能力受到视场的影响,小视场观察颜色时辨别差异能力较弱,当视场由2°增加至10°时,颜色匹配的精确度和辨别能力均能提高,更能准确模拟人眼的颜色感觉,但视场再增大则无明显提升。因此,在使用视觉比色时,需要控制合理的视角以获得更好的比色效果。

2.3 比色光源

CIE定义了光源的显色指数(color rendering index,CRI)作为衡量光源与理想或自然光源相比正确显露不同物体颜色的能力,即估计感知颜色的准确程度的量。由于与自然光不同,故建议使用色温≥5 500 K和CRI≥90 Ra的光源进行口腔瓷贴面的比色[24-25]。比色使用的光源应具有足够的光强,以平衡可见光波长,反射光线分布均匀,减少光线失真以观察牙齿细节[26]。口腔比色国际标准化光源是华盛顿特区6月中午12点至下午1点,晴天,少天气自然散射光;在无自然日光条件下则推荐使用全光谱D55标准光源,色温为5 500 K,CRI≥90 Ra[27]。

2.4 颜色感知选择

人类对于牙齿颜色的感知是一种较为复杂的现象,受到入射光的类型、牙对光线的反应、观察者的适应状态以及比色牙齿所处的背景等因素的影响。不同的光源会改变牙齿比色时视觉阴影选择的准确性。牙齿对光线的反应则受到牙齿的镜面透射、表面镜面反射、表面漫反射、光在硬组织中的吸收和散射以及牙釉质厚度及矿物含量等因素的影响[28]。对于比色时的背景,颜色感知的明度随背景亮度变化而变化,感知的色调随背景光色调变化而变化。另外,患牙的邻牙、嘴唇、牙龈、皮肤的形态和颜色同样影响对颜色的感知[29-30],患牙周围结构与患牙之间的对比度增加会导致该结构对牙齿颜色感知影响的增加。如对红紫色的牙龈的感知会导致对患牙只存在黄绿色的印象。故在比色前,应去除嘴唇及皮肤上的化妆品和患牙上的橡皮障等[31],同时避免艳丽的衣物、眼镜和其他转移视觉物品的干扰[32]。

另外,因前牙的比色通常从牙面的切端至龈方三等分进行比色,然而天然牙颜色特征较为丰富,医师比色时应当避免长时间聚焦观察,在产生视觉疲劳的同时,有可能会对牙面观察特征产生放大效应[33],从而导致错误的比色。同时,若前后邻牙颜色差异较大时,甚至可以将修复患牙的近远中再三等分进行比色,减小误差。对于医生而言,医生的性别、年龄、视觉疲劳、语言交流手段以及比色的经验等均会影响其对颜色的感知和匹配能力[34-35]。对于患者而言,随着年龄增长,牙齿颜色会变暗[36]、偏红或偏黄[37-38]。有研究对180名受试者进行比色挑选,发现年长者偏好更深的颜色[39],而年轻患者倾向于更白的比色[40]。有学者推测,比起拥有最白的牙齿,患者可能只是希望与同龄人相比拥有更白的牙齿[41]。

2.5 比色板

视觉方法除了上述的一些影响因素之外,还包括比色板的选择。不同的材料和品牌的比色板会表现出不同的颜色和光学特性[42]。临床上常见的比色板包括VITA classical A1-D4、VITA Toothguide 3D-Master、VITA Linearguide 3D-Master、Chromascop、Bioform IPN、Portrait IPN、Bioblend IPN等[43],这些比色板并不基于CIELab的色彩空间,而是基于视觉效果[44]。有研究报告了使用不同比色板均可导致不被接受的超过肉眼可察觉的颜色阈值的误差,其中VITA 3D-Master和Vintage Halo NCC的误差相对较小[45-46]。因此,通过视觉方法进行比色时,需在光线、比色背景等因素合理的情况下,选择较为合适的比色板进行比色。

3 数字化比色

3.1 数码相机(digicam)

对于使用数码相机摄影比色的影响因素则需考虑相机设置和成像条件。设置包括光线强度、相机与物体之间距离、镜头直径、相机闪光灯、光圈大小、快门速度和传感器对光的灵敏度(ISO)等[50]。由于口腔内拍摄的景深小,一般使用F22等小光圈进行对焦,快门速度至少1/125以避免患者不自主移动及相机抖动产生画面模糊[51],在上述条件均控制的情况下手动对焦比自动对焦更精确[52]。同时,前牙贴面的修复比色照不提倡使用环形闪光灯[53]。在条件控制良好的情况下可以使用数字摄影比较治疗前后口腔状况和比色,学者建议使用百万像素的数码相机调整闪光灯与牙齿距离和功率以获得合适的曝光,并以此进行比色以传达牙齿形态、表面纹理和颜色分布等数据[54]。同时,可使用具有特定CIELab值的标准灰度参照卡,或通过图像处理软件以灰度模式进行校准以纠正拍摄期间的颜色变化,传达准确的术前术后颜色结果[55]。故使用带环闪或双闪的数码相机,配合图像处理软件和标准比色卡照,以及CIELab空间颜色校准可以进行准确比色。

除了上述数字、非偏振闪光灯摄影外,则可使用交叉偏振摄影(cross-polarization photography,CP),这是一种通过对齐两组相互垂直的偏振器来去除牙齿表面高光和眩光的拍摄技术[56]。它通过一个偏光镜连接到光源上,另一个偏光镜在相机镜头前面,其余设置与非偏振闪光灯摄影相近,该技术可在口腔中帮助消除不可靠的环境照明、非固定的相机-物体距离以及平衡设置,减小对比色的影响。

3.2 色度计(colorimeters)

3.3 分光光度计(spectrophotometry)

分光光度计由于其准确可靠,可被认为是口腔比色的临床标准之一[64]。它可以通过评估物体的光谱反射率或透射率曲线,将其转换为颜色坐标[65]。部分品牌的口腔分光光度计可以将口腔与外部光隔离以消除环境光对颜色测量的影响[47]。无论分光光度计是通过平均牙齿表面颜色信息的全牙面测量,还是获得单一区域颜色的点测量,均可能导致比色不准确[66-67]。有学者发现SpectroShade分光光度计对不同牙位进行测量时发现其可重复性受到牙位以及牙齿表面近远中斜面位置的影响[62]。同时,比色时应注意相对的牙齿、嘴唇和舌头[68],避免口内探头因呼吸起雾,防止患者在比色过程中的轻微移动,并使用定制的丙烯酸夹具以获得正确的探头位置和<3°的理想采集角度,从而得到正确比色图像。另外,由于设备颜色分析软件将CIELab格式转换为阴影引导,故仪器的比色阴影引导模式也可能是分光光度计比色的影响因素[69]。

3.4 口内扫描仪(intra oral scanner)

口内扫描仪最初用于数字化印模,但可通过在扫描仪中增加高清相机以辅助比色。近年来国内外开发了许多用于比色的口内扫描仪,包括3Shape TRIOS、CEREC Omnicam和CEREC Primescan等[70]。口内扫描仪可以选取聚焦图像,通过将对比信息与聚焦面的位置转换为牙齿表面相关的三维信息来重建数据[71]。它的比色不受操作员的性别及经验影响[72],并可从牙面不同角度与位置进行测量,提供详细的颜色信息。与分光光度计相比,使用Vita classical或者3D-Master模式的口内扫描仪可能会受到不同照明条件的影响[73]。当阴影引导模式为VITA 3D Master色调时,口内扫描仪的准确度甚至与分光光度计具有可比性[74]。一般来说,口内扫描仪比色可能受到操作不准确、环境光、图像捕获系统和所使用的阴影引导模式的影响,另外,Yoon等[75]发现口内扫描仪测定的L*和b*值偏低,颜色与色度计测定ΔE偏差较大,需要结合其他方式进行辅助比色。故尽管口内扫描仪发展迅速,但主要仍用于数字化印模,目前对于比色仅作为辅助参考。

4 总 结

前牙瓷贴面美学修复体的比色选择过程,受到多种因素的影响。除了综合考虑天然牙本身的颜色特点外,视觉比色的影响因素包括客观的光源、角度、比色板和主观的错视觉、颜色感知的选择等;数字化比色的影响因素则主要在于仪器设备的各种参数和性能,大大降低了主观因素的影响。对这些影响因素的综合评估和有效利用,可以帮助临床医生选择合适的比色方案,以实现美学区瓷贴面与天然牙的协调一体化,从而提高瓷贴面前牙美学修复体的美学效果、临床成功率及患者满意度。但在目前研究中,对于前牙美学区瓷贴面比色的量化方法仍然有待改进,需要更加全面、准确和高效的比色手段来提高前牙美学修复的质量。