A2色的天然牙与成品树脂牙的同色异谱效应分析

　　作者：段艳玲 童徐 孟玉坤 作者单位：(口腔疾病研究国家重点实验室，四川大学;四川大学华西口腔医院 修复科，四川 成都 610041)

　　【摘要】 目的 对A2色的天然牙和不同品牌的A2色成品树脂牙在不同光源下的颜色参数进行测量，分析其颜色变化，比较其光谱反射曲线，并分析天然牙和成品树脂牙的同色异谱效应。方法 采用PR-650型光谱扫描色度仪测量A2色的天然牙和3种品牌的A2色成品树脂牙在D65光源、A光源、CWF光源和紫外光下的颜色参数L*、a*、b*值和XYZ三刺激值，比较其光谱反射曲线，通过计算特殊同色异谱指数来分析天然牙和成品树脂牙的同色异谱效应。结果 A2色的天然牙和成品树脂牙的L*、a*、b*值随着光源的改变而改变，二者的变化趋势不完全一致。天然牙和成品树脂牙之间、不同品牌的成品树脂牙之间的光谱反射曲线形状有较大区别，但是每条曲线都有3个以上的交叉点和重合处，在特定光源下可以达到颜色匹配，具有同色异谱效应。A2色的天然牙与成品树脂牙之间有较明显的同色异谱效应，天然牙与3种品牌成品树脂牙之间的特殊同色异谱指数在A光源下为3.48、2.52和3.36，在CWF光源下为1.21、1.90和2.79，在紫外光下为1.59、2.07和4.07。不同品牌的A2色成品树脂牙之间的特殊同色异谱指数在A光源下为1.08、0.10和1.01，在CWF光下为1.46、2.23和0.94，在紫外光下为2.55、2.69和4.64。结论 光源对天然牙和成品树脂牙的颜色有较大影响，A2色的天然牙与成品树脂牙之间存在较明显的同色异谱效应。

　　【关键词】 同色异谱; 天然牙; 树脂牙; 光源

　　Metameric effect between natural teeth and resin teeth of A2 shade

　　DUAN Yan-ling, TONG Xu, MENG Yu-kun.

　　(State Key Laboratory of Oral Diseases, Sichuan University, Chengdu 610041, China; Dept. of Prosthodontics, West China College of Stomatology, Sichuan University, Chengdu 610041, China)

　　[Abstract] Objective The aim of this study was to determine the metameric color differences between natural teeth and three brands of commercially available resin teeth. Methods The spectral reflectance and color coordinates of natural teeth and three brands of commercially available resin teeth of A2 shade were measured with a spec-trophotometer(PR-650) according to the CIE L*, a*, b* and CIE XYZ color scale relative to illuminant D65, A,cool white fluorescent(CWF) and ultraviolet(UV), and the metameric indices were calculated to determine the metamericcolor differences between natural teeth and resin teeth. Results CIE L*, a*, b* values were influenced by the type of illuminants in both natural teeth and resin teeth. The pattern of spectral reflectance curves for natural teeth and resin teeth of A2 shade were different, while there were more than three crossing points among each curves, which meant the color of natural teeth and resin teeth of A2 shade might be the same under certain illuminant. The metameric indices between natural teeth and resin teeth of A2 shade were 3.48, 2.52 and 3.36 under illuminant A; 1.21, 1.90, and 2.79 under illuminant CWF; 1.59, 2.07, and 4.07 under illuminant UV. The metameric indices between resin teeth of different brand were 1.08, 0.10, and 1.01 under illuminant A; 1.46, 2.23, and 0.94 under illuminant CWF; and 2.55, 2.69, and 4.64 under UV. Conclusion Changes in optical properties of resin teeth of A2 shade relative to the different illuminants were different from those of natural teeth, the metameric effect between natural teeth and resin teeth of A2 shade were significant. Therefore, shade matching between natural teeth and resin teeth should be performed under more than one illuminant.

　　[Key words] metamerism; natural teeth; resin teeth; illuminant

　　同色异谱是色度学中的一个重要现象，是指一组颜色具有不同的光谱能量分布但是颜色表现相同。成品树脂牙是口腔修复常用的人工牙之一，它和天然牙的材料组成、结构层次都不尽相同，二者的光谱反射曲线也会有差别。临床上的比色过程通常只在一种光源下进行，这种情况下修复体与天然牙的颜色匹配有可能是一组同色异谱色，当光源改变后，同色异谱效应可能破坏二者的颜色匹配[1]。本实验采用PR-650型光谱扫描色度仪测量A2色的天然牙和成品树脂牙在A光源、D65光源、CWF(cool white fluorescent)光源和紫外光(ultraviolet，UV)下的颜色参数，分析天然牙和成品树脂牙在不同光源下的颜色变化，比较其光谱反射曲线;同时计算其特殊同色异谱指数，分析二者的同色异谱效应，为临床应用提供参考。

　　1 材料和方法

　　1.1 实验仪器

　　PR-650型光谱扫描色度仪、Photo Research颜色分析软件(Photo Research公司，美国)，测量用颅颌固定支架(自制)。

　　1.2 测量对象的选择

　　成品树脂牙：选择市场上常见的3种品牌成品树脂牙的右上颌中切牙为研究对象，其型号、批号等基本情况见表1。树脂牙按品牌分为3组，每组10个样本，每组样本均取自同一批号，型号、大小、形状相同。样本唇面按最大龈距平均划分为3个部分，将唇面中份区域用打磨砂纸湿磨，使其获得一个平坦的测试面[2]，砂纸粒度依次为600、1 200、

　　1 600目。

　　天然牙：选择身体健康、无全身系统性疾病，上颌前牙发育正常、排列整齐、无发育畸形和扭转错位的健康人为受试者;要求被测试牙为健康活髓牙，牙体完整，无龋坏、色斑、染色和变色，无充填物，无牙石和软垢，唇面较平坦。分别由3名口腔修复科医生使用Vita 16色比色板A2色片对口内右上颌中切牙中份进行比色，3名医生皆认定为A2色的样本纳入本研究，共纳入8个样本。比色采用盲法在晴天靠北窗边进行。在样本选择前，对3名医生的比色方法进行校正，要求Kappa值大于0.8。

　　1.3 实验方法

　　1.3.1 测试条件 采用PR-650型光谱扫描色度仪进行测色。测试条件：10°视场，45°/0°光学几何结构，黑色背景，工作环境温度为18～25 ℃、相对湿度为50%～60%。为了避免周围环境的影响，测色在暗室中进行;除了测试照明光源外，实验室隔绝一切外来光源。

　　1.3.2 测试方法 测色前对色度仪和测色光源预热30 min，并用标准白板标定色度仪。成品树脂牙的测试：测量前先将树脂牙用纯净水清洁干燥，清洁后放置于红色自凝基托树脂制成的托台上，调整托台使树脂牙唇面测试面与水平面垂直，调整光谱扫描色度仪的探头与树脂牙待测面垂直;测量时用PR-650型光谱扫描色度仪的测色中心对准树脂牙牙冠唇面中1/3处[3-4]，分别测量各样本在A光源、D65光源、CWF光源和紫外光下的L*、a*、b*值(CIE 1976 L*、a*、b*系统)、XYZ三刺激值(CIE 1931XYZ系统，用于计算同色异谱指数)和光谱反射曲线;每个样本每种光源下测量3次，取平均值。天然牙的测试：测试前，先用牙膏牙刷清洁牙齿，将受试者的颏部和前额放置于自制的颅颌固定支架上，用开口器撑开嘴唇，固定好额托和颏兜保持受试者头部固定不动，调整测色仪的探头与被测牙长轴垂直;牙齿表面用纯净水清洁，清洁纸擦干，同样用PR-650型光谱扫描色度仪的测色中心对准被测牙的牙冠唇面中1/3处测色区域，测量各牙齿在4种光源下的L*、a*、b*值、XYZ三刺激值和光谱反射曲线;每个样本每种光源下测量3次，取平均值。所有测试全部由同一人一次完成。测色完成后计算改变光源后天然牙和3种成品树脂牙的特殊同色异谱指数，按照国际发光照明委员会(Commission In-ternationale de l′Eclairage，CIE)推荐的特殊同色异谱指数(改变照明体)的方法进行相乘校正，以D65光源作为参照照明体。

　　1.4 统计学分析

　　采用SPSS 10.0统计分析软件对测试数据进行统计分析。采用单因素方差分析法进行分析，SNK法进行两两比较，检验水准为双侧α=0.05。

　　2 结果

　　2.1 天然牙和成品树脂牙在4种光源下的L*、a*、b*值

　　天然牙和3种成品树脂牙在4种光源下L*、a*、b*值的统计分析结果见表2。

　　3种成品树脂牙的L*值在不同光源下的变化相同。L*值于紫外光下最小，低于其他3种光源，且有统计学意义(P<0.05);D65光源下L*值升高，但低于A和CWF光源(P<0.05);A光源下L*值最大，但与CWF光源下的差异无统计学意义(P>0.05)，均高于D65和紫外光光源(P<0.05)。天然牙的L*值在4种光源下的变化趋势与成品树脂牙大致相同，紫外光下最小，A光源下最大，但A、CWF和D65光源下L*值的差异无统计学意义。

　　3种成品树脂牙和天然牙的a*值在不同光源下的变化大致相同(表2)，均为A光源下最大，平均值分别为5.05、5.36、5.08和7.23;其次为CWF和D65光源，大小分别为2.18～3.29和1.47～3.03;在紫外光下a*值最小，大小为-19.01～-15.87。

　　3种成品树脂牙的b*值在不同光源下的变化完全相同(表2)，均为在CWF光源下最大，其次为A光源和D65光源，紫外光下最小，4种光源下b*值的差异均有统计学意义(P<0.05)。由表2可见，天然牙b*值的变化与成品树脂牙基本一致，CWF和A光源下b*值最大，D65光源下次之，紫外光下最小;除了CWF和A光源下b*值的差异无统计学意义之外(P>0.05)，其余不同光源下b*值的差异均有统计学意义(P<0.05)。

　　2.2 天然牙和成品树脂牙的光谱反射曲线

　　天然牙和3种成品树脂牙的光谱反射曲线如图1所示。

　　图 1 天然牙和3种成品树脂牙的光谱反射曲线(略)

　　Fig 1 Spectral distribution of natural and resin teeth of A2 shade

　　由图1可见，天然牙的光谱反射曲线和成品树脂牙的曲线形状不完全相同，但是和每种成品树脂牙都有3个以上的交叉点，提示在特定光源下可以达到颜色匹配。3种不同品牌的成品树脂牙的光谱反射曲线在700～770 nm处形状较为一致，交叉较多，尤其是高丝磨和Endura Anterio，二者曲线几乎完全重合;欧葩和Endura Anterio在560～600 nm处的曲线也几乎完全重合;在380～500 nm之间，欧葩与Endura Anterio光谱反射曲线的形状很不一致，没有任何交叉点。

　　2.3 改变光源后天然牙和成品树脂牙的特殊同色异谱指数

　　计算改变光源后天然牙和3种成品树脂牙的特殊同色异谱指数，结果见表3～5。由表3可见，A2色的天然牙与3种成品树脂牙高丝磨、欧葩和Endura Anterio在A光源下的特殊同色异谱指数分别为3.48、2.52和3.36，在CWF光源下分别为1.21、1.90和2.79，在紫外光下分别为1.59、2.07和4.07。在3种成品树脂牙之间，A光源下的特殊同色异谱指数分别为1.08(高丝磨和欧葩)、0.10(高丝磨和EnduraAnterio)、1.01(欧葩和Endura Anterio);在CWF光源下的特殊同色异谱指数为1.46(高丝磨和欧葩)、2.23(高丝磨和Endura Anterio)、0.94(欧葩和Endura Anterio);在紫外光下的特殊同色异谱指数为2.55(高丝磨和欧葩)、2.69(高丝磨和Endura Anterio)、4.64(欧葩和Endura Anterio)。

　　2.4 成品树脂牙和天然牙在不同光源下的色差

　　成品树脂牙和天然牙在不同光源下的色差见表6。由表6可见，高丝磨树脂牙在不同光源下的变化范围为2.62～25.75，欧葩为2.95～23.67，Endura Anterio为2.91～27.54，天然牙为1.90～26.00;4种牙齿在D65光源和CWF光源下色差变化最小，分别为2.62、2.95、2.91和1.90;紫外光下与其他3种光源的色差都超过了20，有很明显的颜色差别。

　　3 讨论

　　颜色是物体对可见光线吸收、反射和折射的结果。光源的存在是颜色形成的重要条件。标准D65光源和标准A光源是CIE推荐使用于色度计的光源。D65光源色温为6 504 K，相当于白天的平均光线;A光源色温为2 856 K，代表白炽灯光;CWF光源代表室内常用的冷白荧光灯，色温为4 200 K;这3种光源代表了日常生活中最常见的光源环境。同时，“黑色光”(紫外光)在生活环境中的应用也在不断增加，在这种光源下修复体的颜色变化也成了临床医生关心的问题[5]。光谱反射曲线表示了光源的光谱辐射分布，既是光源本身光色的决定因素，也是在光源照明下观察物体时影响物体颜色的重要因素[6]。在本实验中，与D65光源相比，A2色的成品树脂牙和A2色的天然牙的L*值在A光源或CWF光源时都增大，在紫外光下均减小;a*值在A光源下最大，b*值在CWF光源下最大。这种变化与Lee等[7]报道的牙本质和复合树脂在不同光源下的颜色变化一致。在紫外光下，树脂牙和天然牙的L*、a*、b*值均小于其他3种光源下，尤其是a*、b*值明显减小。从光谱反射曲线上可以看到，A2色的天然牙和成品树脂牙在红黄光谱范围反射光谱较多，尤其在黄色光谱处(560～590 nm)反射最多，因此颜色偏红黄色。从光谱反射曲线来看，与D65光源相比，A光源在红色光谱处(620～770 nm)辐射最大，因此成品树脂牙和天然牙在A光源下a*值增大;CWF光源在黄色光谱处辐射量较大，因此成品树脂牙和天然牙在CWF光源下b*值增大。在可见光波长处，紫外光源的光谱辐射分布主要集中在380～500 nm和750～780 nm处;在紫外光下，成品树脂牙和天然牙的a*、b*值明显减小。由此可见，与D65光源相比，A2色的天然牙和成品树脂牙在A光源下颜色偏红，在CWF光源下颜色偏黄，在紫外光下颜色偏蓝。

　　成品树脂牙和天然牙的结构组成有差别，它们对光线的吸收、反射、折射也有差别，导致二者的光谱反射曲线有差别。当光源改变后，虽然二者的L*、a*、b*值改变趋势相同，但是改变大小不一致，这从改变光源后的色差改变可以看出来。当光源由D65转变成A光源后，天然牙的平均色差改变为4.53，而欧葩成品树脂牙的色差改变为3.57，其他两种成品树脂牙的色差改变也小于天然牙;当光源由D65转变成CWF后，成品树脂牙的色差改变均大于天然牙，在D65/UV、CWF/UV光源组合中也有类似现象。天然牙和成品树脂牙这种变化的不一致有可能导致观察光源改变后颜色变化不一致。

　　从光谱反射曲线来看，天然牙的光谱反射曲线和成品树脂牙形状不完全相同，在特定的光源下颜色有差别;但是天然牙和每种成品树脂牙的光谱反射曲线都有3个以上的交叉点，所以在特定的光源下可以达到颜色匹配，存在同色异谱的可能。不同品牌成品树脂牙的光谱反射曲线之间同样存在着3个以上的交叉点和重合处，但是曲线形状整体来说存在较大差别，也有同色异谱的可能。

　　在口腔临床操作中，虽然视觉比色有很大的主观性而且受很多不可控制因素的影响，但它仍是最为常用的比色方法。本实验在设计上尽量模拟临床上的视觉比色过程，由3名口腔修复科医生同时在相同的自然光下，采用Vita 16色比色板A2色片对受试者口内右上颌中切牙中份进行比色，3名医生皆认定为A2色的样本才选择为测试对象。

　　PR-650型光谱扫描色度仪属于分光光度型颜色测量仪器。在测量样本颜色时，它对样本的反射光谱进行分析，然后与特定的光源数据在可见光线各个波长段的光谱辐射数据进行积分计算，最终得出该样本在各个光源下的色度值参数，能完全保证环境光源的照度和一致性，避免任何光源变化对样本颜色的影响。

　　CIE推荐用两样本在测试光源下的色差作为特殊同色异谱指数来评价同色异谱程度[8-10]。在本实验中，成品树脂牙与天然牙之间有着较明显的同色异谱效应，特殊同色异谱指数在A光源下高达3.48，在紫外光下达到4.07，已经超过了人眼可接受的口内修复体颜色匹配范围(3.7个色差单位)。如果修复体的比色是在一种光源下进行，可能不能发现它们之间的同色异谱现象;当这样的修复体在口内与天然牙毗邻时，光源改变就可能造成颜色的失匹配。所以在临床工作中，除了在自然光线下进行修复体比色外，还应该尽量在其他多种光源下进行，最大程度地减少同色异谱现象。Cook等[11]推荐比色应该在全光谱白光、紫外光、红绿色光3种光源下进行。

　　Grajower等[12]对不同品牌相同色系的成品树脂牙的光谱反射曲线进行测量，结果发现，由于不同品牌的树脂牙材料组成和制造工艺不同，其光谱反射曲线有明显差别，这种差别将会导致同色异谱效应。本实验结果也发现，不同品牌的A2色成品树脂牙的光谱反射曲线有较大差别。3种品牌的成品树脂牙的光谱反射曲线在700～770 nm处形状较为一致，交叉较多，尤其是高丝磨和Endura Anterio，二者曲线几乎完全重合，所以3种树脂牙在A光源下特殊同色异谱指数都较小，分别为1.08、1.01、0.10。在560～600 nm处欧葩和Endura Anterio的光谱反射曲线几乎完全重合;但二者在380～500 nm处的光谱反射曲线形状很不一致，没有任何交叉点;这可能是二者在CWF光源下的特殊同色异谱指数较小(0.94)而在紫外光下较大(4.64)的原因。同时，改变光源后，3种品牌的成品树脂牙之间的色差改变也不完全相同。改变照明体后，成品树脂牙之间的特殊同色异谱指数范围为0.10～4.64，欧葩和Endura Anterio成品树脂牙在紫外光下的变化最大(4.64)。因此，不同品牌的成品树脂牙之间存在明显的同色异谱效应，混合使用时应考虑这种效应的影响。

　　从本研究结果可以看出，A2色的天然牙和A2色的成品树脂牙之间、不同品牌的成品树脂牙之间均存在明显的同色异谱现象。在临床操作中，应该避免在同一患者口内使用不同种类不同品牌的修复体，因为它们之间的同色异谱现象可能在光源改变后造成修复体颜色不匹配;此外，在尽可能多的光源下对修复体与天然牙的颜色匹配进行评价和选择有助于减少同色异谱现象。

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