数码摄影比色法探究三种临时冠材料颜色稳定性

张 贺 侯玉泽

临时冠是在基牙预备后到最终修复体完成前，固定于患者口腔内的过渡性修复体[1]。其具有恢复美观，维持与稳定，保护牙髓，还原咀嚼功能等作用。理想的临时冠修复材料应具有良好的机械性能和美学性能，易抛光等特点[2～4]。

当临时修复体位于前牙美学区域，且需要配戴一段时间时，患者往往有比较强烈的美观诉求。此时，在恢复功能的前提下，美观的保持同样重要[5]。影响临时冠材料美观的最主要因素是颜色的改变。肉眼可见的颜色变化，会影响临时修复效果，降低患者满意度。因此，颜色稳定性是选择临时冠材料的重要标准。临时冠树脂材料的颜色稳定性不仅与其理化性质相关，与患者的饮食习惯也密不可分[6，7]。

在以往的实验中，多采用分光光度计或色度计来定量记录颜色的变化。因分光光度计的使用复杂性和昂贵的价格[8]、色度计的边缘缺失现象[9]影响了他们在临床上的应用。

随着数码相机在口腔不同领域的广泛应用，数码摄影比色技术正受到更多口腔医生的青睐。数码摄影比色技术需选用专业单反相机，在正确的拍摄技术、参数下，获取牙齿完整的数码影像，传输至专业图像处理软件，得到量化的颜色参数CIE的L*，a*，b*值。此种方法在记录，保存，传递比色结果方面具有显著优势，其结果既可定量分析，又可目测描述[10]。此方法与传统分光光度计比色结果的一致性已被证实[11]。葛起敏等学者指出此方法具有“可进行图像整体分析”的优势[12]。

本实验将采用数码摄影比色法探究三种临时冠材料的颜色稳定性。

资料和方法

1.主要材料见表1。

表1 实验主要材料

2.主要软件与仪器设备：单反相机（EOS 750D，日本佳能公司）及微距镜头（EF100mm，日本佳能公司），微距环形闪光灯（MR-14EX Ⅱ，日本佳能公司），Photoshop CS软件（Adobe，美国），电热恒温水箱（常州市万丰化学仪器制造有限公司），赛拉格硅橡胶印模材（Silagum，DMG，德国）。

3.试件制作：用硅橡胶印模材重体制作内径为10mm，厚度为2mm的圆盘形模具。将三种临时冠材料按照各自说明书要求分别混合，置入硅橡胶模具内。上方置一玻璃板及5kg重物，压平及挤出多余材料。固化30min，取下玻璃板及重物，利用空气压力取出试件。为排除材料表面粗糙度对试件颜色稳定性的影响，依次用600目、800目、1000目及1200目水砂纸沿相同方向对试件进行打磨处理，用橡皮轮抛光试件至其亮度不再增加。

4.浸泡液制备：人工唾液按照ISO/TR10271标准配制 （NaCl，0.4g/L；CaC12·H20，0.795g/L；KCl，0.4g/L；Na2S·2H20，0.005g/L；NaH2P04·H20，0.78g/L；尿素，1g/L；蒸馏水，1000mL，用NaOH调整pH值为6.8），放入4℃冰箱内备用；取5g普洱茶，置于100ml沸水中煮沸10分钟后，冷却，过滤备用；取5g咖啡，用100ml沸水冲泡并搅拌，冷却备用；红酒及可乐直接取100ml，备用。将以上四种溶液分别按照1：1体积比与人工唾液混合，并搅拌至均匀。另外取200ml人工唾液备用。制备得到人工唾液、人工唾液+茶、人工唾液+咖啡、人工唾液+红酒、人工唾液+可乐五种浸泡液。将浸泡液均置于37℃恒温箱中备用。

5.实验分组：本实验共制作165个有效试件，根据临时冠材料的不同分为三组：自凝塑料组（PMMA组），Protemp组，Luxatemp组，每组55个试件。其中每组再随机分为五小组（n＝11），分别对应五种不同浸泡液。在第3天，第7天，第14天取出试件测量颜色后，都将试件重新置入浸泡液中。

6.实验过程：给各试件标号，用数码相机拍摄记录各试件颜色，作为基准底色。将三组试件分别置于五种浸泡液中并保存于37℃恒温箱中。每天对溶液进行搅拌以降低粒子沉积。分别在第3天，第7天，第14天将试件取出，蒸馏水冲洗试件30s后自然干燥，数码相机拍摄记录颜色。所有颜色拍照记录工作均由同一操作者于阳光充足的午后（非直射）在同一地点按照如下标准进行：数码相机配备微距镜头及环形闪光灯，镜头垂直于样本且距离样本10cm，固定数码相机。选取黑色背景，手动对焦；感光度100；快门速度1/200；光圈F22；闪光灯白平衡；在拍摄第一张前按住FEL键后保持不放开。每次测量颜色后将试件重新置入浸泡液中。

7.颜色测量：根据CIE-1976-L*a*b*标准色度系统记录颜色相关参数。将拍摄得到的试件数码相片上传至Photoshop软件中，每个试件选取5点读取其L*，a*，b*值，算出平均值以代表该试件。其中L*表示明度，数值范围为0到100。0代表黑色，100代表白色；a*代表红绿轴上颜色饱和度，+a代表红色，-a代表绿色；b*表示蓝黄轴上颜色饱和度，+b代表黄色，-b代表蓝色。试件两次测量结果差异用色差公式△E表示，△E＝[（△L*）2+（△a*）2+（△b*）2]1/2。

8.统计学分析：实验数据用统计软件spss 22.0进行处理分析。对所得到的各组色差数据进行重复测量方差分析和t检验，P＜0.05认为差异具有统计学意义。

结 果

1.自凝塑料组（PMMA组）的颜色稳定性：自凝塑料临时冠树脂材料在人工唾液中随时间变长颜色变化先减小后增加（P＜0.05），变化值均在临床可接受范围（△E＜3.7）。在其它四种浸泡液中，色差均表现为随时间变长而增加（P＜0.05）；在7天内，色差变化均为可接受（△E＜3.7）；14天均为不可接受（△E＞3.7），且△E：唾液+咖啡＞唾液+茶＞唾液+红酒≈唾液+可乐（P＜0.05；其中唾液+红酒方案与唾液+可乐方案无统计学差异，P＞0.05）。详见表2。

表2 自凝塑料在不同浸泡方案中浸泡不同时间的色差△E（n＝11 ±s）

表2 自凝塑料在不同浸泡方案中浸泡不同时间的色差△E（n＝11 ±s）

注：SD＝标准差 同一纵列内相同的大写字母代表数值间无显著差异（P＞0.05），同一行内相同的小写字母代表数值间无显著差异（P＞0.05）。

浸泡方案人工唾液△E（SD）唾液 + 茶△E（SD）唾液+咖啡△E（SD）唾液+红洒△E（SD）唾液+可乐△E（SD）3d 4.408Aa（0.053）2.291Ba（0.220）1.602Ca（0.097）2.558Da（0.260）2.281Ba（0.317）7d 1.159Ab（0.113）3.352Bb（0.123）2.633Cb（0.065）3.283Bb（0.216）3.159Db（0.179）14d 2.074Ac（0.364）4.178Bc（0.013）4.622Cc（0.279）3.979Dc（0.127）3.897Dc（0.267）

表3 Protemp在不同浸泡方案中浸泡不同时间的色差△E（n＝11 ±s）

表3 Protemp在不同浸泡方案中浸泡不同时间的色差△E（n＝11 ±s）

注：SD＝标准差 同一纵列内相同的大写字母代表数值间无显著差异（P＞0.05），同一行内相同的小写字母代表数值间无显著差异（P＞0.05）。

浸泡方案人工唾液△E（SD）唾液 + 茶△E（SD）唾液+咖啡△E（SD）唾液+红洒△E（SD）唾液+可乐△E（SD）3d 1.674Aa（0.153）2.817Ba（0.226）3.254Ca（0.214）3.441Ca（0.424）2.072Da（0.348）7d 1.646Aa（0.149）3.644Bb（0.167）4.439Cb（0.156）6.177Db（0.450）3.569Bb（0.450）14d 1.701Aa（0.209）5.385Bc（0.401）8.549Cc（0.499）10.455Dc（0.783）4.642Ec（0.309）

2.Protemp组的颜色稳定性：Protemp在人工唾液中色差随时间增长无明显变化（P＞0.05）。在其它四种浸泡液中，3天时色差均可接受（△E＜3.7）；14天色差均为不可接受（△E＞3.7），且△E：唾液+红酒＞唾液+咖啡＞唾液+茶＞唾液+可乐（P＜0.05）。详见表3。

3.Luxatemp组的颜色稳定性：Luxatemp在人工唾液中色差随时间增长有少量增加（P＜0.05）。在其它四种浸泡液中，3天时色差均可接受（△E＜3.7）；14天色差均为不可接受（△E＞3.7），且△E：唾液+红酒＞唾液+咖啡＞唾液+可乐＞唾液+茶（P＜0.05）。详见表 4。

4.组间颜色稳定性比较：对数据进行独立样本t检验显示，三组材料在经过3，7和14天的浸泡后，人工唾液方案色差平均值△E与其他四种浸泡液的色差平均值△E相比有显著差异（P＜0.05）。三种材料在人工唾液方案中浸泡不同时间后，所有的色差△E均小于3.7，被认为临床可接受水平。

表4 Luxatemp在不同浸泡方案中浸泡不同时间的色差△E（n＝11 ±s）

表4 Luxatemp在不同浸泡方案中浸泡不同时间的色差△E（n＝11 ±s）

注：SD＝标准差 同一纵列内相同的大写字母代表数值间无显著差异（P＞0.05），同一行内相同的小写字母代表数值间无显著差异（P＞0.05）。

浸泡方案人工唾液△E（SD）唾液 + 茶△E（SD）唾液+咖啡△E（SD）唾液+红洒△E（SD）唾液+可乐△E（SD）3d 1.116Aa（0.073）2.602Ba（0.203）3.034Ca（0.108）3.271Da（0.173）2.167Ea（0.071）7d 1.599Ab（0.211）3.518Bb（0.279）4.140Cb（0.474）5.763Db（0.278）3.324Eb（0.204）14d 1.849Ac（0.170）4.793Bc（0.324）6.426Cc（0.325）8.133Dc（0.559）5.269Ec（0.402）

14天后每组中最大色差△E分别出现在Protemp（唾液+红酒方案）＞Luxatemp（唾液+红酒方案）＞PMMA组（唾液+咖啡方案），结果具有统计学意义（P＜0.05）。

讨 论

目前牙科常用的定量分析颜色的比色方法有分光光度计比色法及色度计比色法，虽然比色结果较为稳定、精确，但仍存在着不方便携带、价格昂贵、边缘缺失及无法描述特殊色素等问题，限制了其在临床上的广泛应用[13]。随着种植、修复等牙科技术近几年的快速发展，数码相机已渐渐成为牙科门诊的标准配置。本实验所采用的数码摄影比色法，作为新技术用于临床比色，因其设备简单便携易获得、能够完整记录修复体色彩信息、便于与技工沟通等优点，正受到越来越多牙科医师的青睐[10]。E Cal等学者通过比较数码相机比色与比色计比色的结果，证实了数码比色可应用于临床[14]。Yamenel K得出结论，在合适的拍摄距离、优化的数码相机参数及适当的照明条件下，数码比色可单独应用并获得准确比色结果[15]。国内的范羿等学者验证了数字摄影比色应用于口腔色度学的可行性，并给出相机最佳设置参数作为参考[16]。因黑色背景可以避免色光反射，确保色温稳定[12]，因此本实验选用黑色背景。环形闪光灯是口腔摄影必备的硬件之一，其5500～5900K的色温与中午前后的散射日光色温相近，并可消除试件周围暗影及减少环境光线对曝光的影响[16]。数码相机的FEL功能即闪光曝光锁，可使每次拍摄闪光灯输出量保持一致。本实验采用了上述实验已证实的拍摄距离及相机设置参数，配合使用环形闪光灯，最大程度地减少环境因素对比色结果的影响。

在评价牙科材料及其光学特性时，CIE-1976-L*a*b*标准色度系统是目前研究中最常用的表色系统[17]。该系统采用基于L*，a*，b*的不同颜色特性，三维定量评价色彩组成。其中L*表示明度，a*表示在红绿轴上的位置，b*表示在蓝黄轴上的位置。通过两个不同时间点色彩比较的色差公式△E＝[（△L*）2+（△a*）2+（△b*）2]1/2来确定颜色变化值。当色差△E＜1时，为肉眼不易探测水平[18]；Johnston等已报告口腔环境内颜色是否匹配的临界色差值为△E＝3.7[19]；Yannikakis等学者指出色差△E值小于和大于3.7分别被认为临床可接受和临床不可接受[20]。因此在本实验中采用色差△E＝3.7作为临床可接受与不可接受的临界值。

临时冠在临床上的佩戴时间多为7天，较短也需要3天，有时会因永久修复体需要调整等原因会佩戴10天或者更长的时间。因此，本实验模拟临床实际情况，选择的浸泡时间分别为3天，7天和14天。数据表明，各组材料除了在人工唾液浸泡液中颜色变化不明显以外，在其它浸泡液中，材料色差与时间变化成正相关，即浸泡时间越长，颜色变化越大。

一些常见的饮品如茶、咖啡、红酒、可乐等，被认为是染色性较强的物质[3，21，22]。因此，本实验选取以上几种饮品并分别与人工唾液混合形成混合液以模拟口内环境，来测试三种临时冠材料的颜色稳定性能。这三种临时冠材料中，自凝塑料的主要成分为聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），是单体聚合树脂；Protemp以及Luxatemp主要成分为双组份丙烯酸复合树脂（Bis-acryl）。实验结果显示，PMMA树脂的颜色稳定性要优于Bis-acryl复合树脂。这是因为相对于PMMA，Bis-acryl复合树脂有更强的极性和较高的扩散系数，使具其有更强的吸水性和其它极性液体性能[6]。另外，Bis-acryl复合树脂中的聚合物基质和未完全反应的双键容易被浸泡液所氧化，会使其更易变色[23]。

在几种浸泡液中，唾液+红酒的浸泡方案对两种Bis-acryl复合树脂均表现出更严重的染色性，该结果与Ahmet Guler等学者的研究结果一致[23]。分析认为，红酒的组成成分比较复杂，其中的乙醇对树脂材料影响较大。乙醇可软化树脂基质，增大其扩散系数；还可增加树脂材料表面粗糙度，更易于色素分子附着[24]。

唾液+咖啡和唾液+茶这两种浸泡液对三种材料颜色均有较大影响。分析认为，茶的染色性是因为极性色素分子吸附于树脂材料表面，因此该色素附着可通过机械作用清除；而咖啡的染色性既与极性色素分子的表面吸附有关，同时树脂基质对咖啡中的黄色素有较好的相容性，使其染色性也受到色素在树脂内吸收扩散作用的影响[18]。

在唾液+可乐方案中，虽然可乐较低的pH值会在一定程度上加快破坏树脂材料表面完整，但其染色性能仍不如咖啡或茶，分析认为是由于可乐中缺少黄色素[18]。

口腔内存在着酶、细菌等多种生物活性物质，体外实验无法完全还原口内环境。口内的临时冠为沟嵴交错的不规则形状，而本实验所用试件为平坦表面。本实验未模仿口内温度的周期性变化及临时冠在口腔内的磨耗。这些问题都将在未来的实验研究中逐步探索解决。

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