Исследование цветовых характеристик однородных пластин эмалей фирмы Vita (Германия)

© Коллектив авторов, 2008 УДК.616.314.13 -089

ИССЛЕДОВАНИЕ ЦВЕТОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ОДНОРОДНЫХ ПЛАСТИН ЭМАЛЕЙ ФИРМЫ VITA

О.Л. Головков, Л.П. Набатчикова, Л.А. Хлуденева, Е.И. Чернов

Рязанский государственный университет имени С.А.Есенина Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П.Павлова

В статье описаны экспериментальные исследования зависимости цветовых параметров керамических эмалей от их толщины, а так же зависимости цветовых параметров керамических эмалей и режущего края натурального зуба от угла падения света при постоянной толщине объекта. Проведенные исследования показывают несовпадение цветовых параметров искусственных материалов, применяемых для реставрации натуральных зубов, с цветовыми параметрами натуральных зубов при изменении условий освещения.

Интерес к эстетической стоматологии растет во всем мире. Эстетика лица и зубов одна из важных составляющих здорового образа и успеха в жизни людей. Стоматологи знают, как важен этап определения цвета зубов при восстановлении с помощью стоматологических материалов. Но глаз человека часто не способен правильно определить цветовые характеристики такого сложного оптического объекта, как зуб человека, что часто приводит к ошибкам при восстановлении цвета зубов. Поэтому появились приборы для определения цвета зубов. Но, к сожалению, работа этих приборов не полностью удовлетворяет требования стоматологов. Возможно, это статья пробудит интерес к созданию более совершенных приборов для определения цвета зубов и новых стоматологических материалов.

В исследовании /1/, проведенном в 2004 г. в Академическом центре стоматологии (Амстердамский университет и Свободный университет, Нидерланды), изучалось качество измерения (определения) цвета зубов с использованием пяти электронных приборов, представленных на рынке. Исследователи оценивали похожесть между значениями цвета, измеренными приборами, и фактическим значением классической шкалы оттенков VITAPAN фирмы VITA Zahnfabrik. Помимо этого проводили тестирование этих систем в условиях in vitro и in vivo. Исследователи изучали следующие приборы: Shade -Eye NCC фирмы Shofu Dental (Германия), Shade Scan фирмы Cynovad (Канада), IdentaColor II фирмы Identa (Дания), Ikam DCM фирмы DCM (Великобритания), VITA Easyshade фирмы Vident (США). Исследование показало, что только прибор VITA Easyshade обеспечивает надежность при определении оттенков зубов.

Представляется, что данная проблема измерения цветовых параметров с помощью аппаратных средств вызвана оптическими свойствами объектов с объемным рассеянием света, к которым относятся и зубы.

Материалы и методы

Было проведено исследование цветовых характеристик в системе CIELab некоторых керамических стоматологических материалов фирмы Vita (Германия). Эмали можно описать как объекты с незначительным объемным рассеянием света, обладающие слабым поглощением света.

По внешним признакам было отобрано три типа эмалей №530, №559, №545. Субъективно выделенные объекты можно описать как:

- эмаль №530 представляет собой объект со слабым объемным рассеянием света, не поглощающий свет - белая, частично-прозрачная эмаль;

- эмаль №559 представляет собой объект со средним объемным рассеянием света, поглощающий свет во всем диапазоне видимого спектра, и низкой насыщенностью цвета - серая, имеющая желтый оттенок эмаль;

- эмаль №545 представляет собой объект со средним объемным рассеянием света, спектрально поглощающая свет, и средней насыщенностью цвета - светложелтая, яркая эмаль.

Так же были проведены экспериментальные исследования натурального дегидратированного человеческого зуба, нижнего резца, имеющего цвет в соответствии с эталонной шкалой VITA - В2, в области его кромки (режущего края), где отсутствует яркий слой дентина.

Были проведены эксперименты, направленные на исследование зависимости изменения яркости - Lightniss, цветового тона - Hue и цветовой насыщенности (контраста) - Chroma представленных объектов от угла падения слабо расходящегося света. Съемка объектов производилась с расстояния 500мм цифровой фотокамерой при освещении объектов светом белого светодиода яркостью 20 кандел расположенного на расстоянии 500мм, при расположении его под углами 0°, 15°, 30° и 45° к поверхности образцов и оптической оси оптической фотокамеры.

Обработка результатов производилась в редакторе MathLab 7.0, в котором была осуществлена нормировка спектра каждого кадра вызванная коррекцией спектральных свойств излучения светодиода и спектральной чувствительности матрицы фотоаппарата, относительно белого фона, снятого в отсутствии объекта. Затем была произведена нормировка кадра по яркости относительно белого фона, на котором были сняты объекты. Затем был проведен пиксельный RGB анализ, исходя из которого с помощью программы “Paint”, входящей в состав операционной системы Windows XP, были вычислены цветовой тон, яркость и контраст поверхности исследуемого объекта в определенной точке.

Вначале были проведены экспериментальные измерения зависимости цветовых параметров керамических эмалей в зависимости от их толщины, для чего образцы эмалей были обработаны на шлифовальном станке и имели вид клина с переменной толщиной от 0,5 до 2 мм.

Результаты и их обсуждение

На рисунке 1 представлено изменение яркости эталонных керамических эмалей №530, №559, №545 фирмы Vita (Германия) в зависимости от толщины образцов при падении света 30° к поверхности пластины. Как видно из рисунка яркость эмалей возрастает с ростом их толщины.

Рис. 1. Зависимость яркости керамических эмалей от их толщины.

На рисунке 2 представлено изменение цветового тона эталонных керамических эмалей №530, №559, №545 фирмы Vita (Германия) в зависимости от толщины образцов при падении света 30° к поверхности пластины. Как видно из рисунка цветовой тон эмалей уменьшается с ростом толщины. При этом для яркой эмали №545, имеющей высокий коэффициент рассеяния света, наблюдается небольшой рост цветового тона от роста толщины пластины в области тонкого слоя.

Рис. 2. Зависимость цветового тона керамических эмалей от их толщины.

На рисунке 3 представлено изменение насыщенности цвета эталонных керамических эмалей №530, №559, №545 фирмы Vita (Германия) в зависимости от толщины образцов при падении света 30° к поверхности пластины. Как видно из рисунка насыщенность цвета керамических эмалей увеличивается с ростом толщины, при этом, чем выше коэффициент рассеяния света в среде, тем значительнее рост насыщения в зависимости от толщины пластины (эмаль №530 -прозрачная, а эмаль №545 - яркая).

Рис. 3. Зависимость цветового тона керамических эмалей от их толщины.

Далее были проведены экспериментальные исследования зависимости цветовых параметров керамических эмалей и режущего края натурального зуба в зависимости от угла падения света при постоянной толщине объекта.

На рисунке 4 представлено изменение яркости эталонных керамических эмалей №530, №559, №545 фирмы Vita (Германия) и режущего края натурального зуба в зависимости от угла падения света на их поверхность образцов при толщине пластин 2 мм.

Рис. 4. Зависимость яркости керамических эмалей и натурального зуба от

угла падения света.

Из рисунка видно, что происходит рост яркости керамических пластин эмалей от увеличения угла падения света на их поверхность. Согласно теории /2/, такое поведение эмалей возможно только в том случае, если в их состав входят вещества, повышающие их яркость за счет шестигранных кристаллов, мелких кристаллов Zrü2, способных при однократном рассеянии света отражать его в обратном направлении и создавать условия для влияния на яркость объектов однократного рассеяния света в среде. Изменение (падение) яркости зуба на его режущем крае полностью согласуются с теорией рассеяния /2/, так как зубы лишены веществ, которые при однократном рассеянии отражают свет в обратную сторону /3/, /4/ (поликристаллические столбцы с цилиндрической и сферической поверхностью).

На рисунке 5 представлено изменение цветового тона эталонных керамических эмалей №530, №559, №545 фирмы Vita (Германия) в зависимости от угла падения света на их поверхность образцов при толщине пластин 2 мм. Как

видно из рисунка происходят незначительное изменение цветового тона (не более 3°), как эмалей, так и режущего края натурального зуба от угла падения света.

Рис. 5. Зависимость цветового тона керамических эмалей и натурального зуба от угла падения света.

На рисунке 6 представлено изменение насыщенности цвета эталонных керамических эмалей №530, №559, №545 фирмы Vita (Германия) и режущего края натурального зуба в зависимости от угла падения света на их поверхность образцов при толщине пластин 2 мм.

á

0

X

1 л

о

га

X

а Мо^П

№559 д №545

Т v \у

15 30

угол падения света

45

Рис. 6. Зависимость насыщенности керамических эмалей и натурального зуба от угла падения света.

Как видно из рисунка 6, цветовая насыщенность для всех образцов керамических эмалей возрастает при увеличении угла падения света на поверхность пластин. Согласно теории /2/ такое поведение изменения цветовой насыщенности эмалей возможно только в том случае, если в их состав входят вещества, повышающие их яркость за счет шестигранных кристаллов, мелких кристаллов 2г02, способных при однократном рассеянии света отражать его в обратном направлении и создавать условия для влияния на яркость объектов однократного рассеяния света в среде. Изменение (падение) яркости зуба на его режущем крае полностью согласуются с теорией рассеяния /2/, так как зубы лишены веществ, которые при однократном рассеянии отражают свет в обратную сторону /3/, /4/ (поликристаллические столбцы с цилиндрической и сферической поверхностью). При этом заметно, что изменение цветовой насыщенность прозрачной эмали №530 значительно меньше увеличивается от угла падения света, чем насыщенность ярких эмалей №545 и №559.

Выводы

Как видно изменение цветовых параметры искусственных материалов, применяемых для реставрации натуральных зубов, при изменении условий освещения не совпадают с цветовыми параметрами натуральных зубов. В связи с этим классическое применение методов измерения цвета объектов с объемным рассеянием света некорректно, что и приводит к неточности работы приборов предназначенных для измерения цвета зубов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Исследования электронных приборов измерения (определения) цвета. Зубной техник. 2005. №2. с.82.

2. О.Л.Головков, Е.И. Чернов. О яркости объектов с объемным диффузным рассеянием излучения. Автометрия: Сибирское отделение РАН. Том 42, №6, 2006г., с.70.

3. Боровский Е.В., Леонтьев В.К. Биология полости рта. М.: Медицинская книга, 2001.

4. Афанасьев Ю.И., Юрина Н.А. Гистология, «Медицина», 1989г., с.502.

ANALYSES OF COLOR CHARACTERISTICS OF HOMOGENEOUS PLATES MADE OF ENAMEL OF FIRM VITA

O.L. Golovkov, L.P. Nabatchikova, L.A. Khludeneva, E.I. Chemov

In the article are described experimental investigations of dependence of color parameters of ceramic enamels on their width, and also the dependence of color parameters of ceramic enamel and of the cutting border of natural tooth on the light angle if the depth of the object is permanent. Investigations that were done show the lack of coincidence of color parameters of artificial materials, used for restoration of natural teeth, with the color parameters of natural teeth with the change of color conditions.