fbpx

Факторы многоцветности зубов и реставраций

Владимир Грисимов, Жанна Хиора

Лаборатория оптических технологий НПЦ
стоматологии Санкт-Петербургского государственного
медицинского университета им. акад. И.П. Павлова,
учебный центр «Амфодент»
(г. Санкт-Петербург, Российская Федерация)

Известно, что зубы, особенно в переднем отделе зубного ряда, не являются одноцветными. Клыки обладают большей цветонасыщенностью и меньшей светлотой по сравнению с резцами. Показатель цветонасыщенности возрастает в направлении от режущего края к десне, что, по мнению большинства авторов, связано с разной толщиной эмали и влиянием окружения (фон полости рта, близость десенного края). С возрастом многоцветность зубов усиливается. При этом цвет зубов становится темнее со смещениtм в красную сторону спектра.

На первый взгляд, выполнение естественного вида реставраций с учетом вышеперечисленных моментов предполагает использование материалов разных цветовых оттенков для одного и того же пациента. Однако учитывая то, что ткани зуба и реставрационные материалы представляют собой полупрозрачные оптические среды, добиться эффекта многоцветности можно, используя минимальное количество цветовых оттенков (даже один), манипулируя прозрачностью оттенка и толщиной его слоя.

КЛИНИЧЕСКИЙ ПРИМЕР
Клинический пример

Фото 1. Пациентке 40 лет. Несостоятельные реставрации передних зубов. Нарушение пропорций зубов.
Планируется замена старых реставраций с восстановлением необходимых размеров и формы зубов с помощью нанокомпозита Филтек Ультимэйт (3М ЭСПЭ) (Filtek Ultimate, 3M ESPE).

Определен цвет зубов по шкале Вита. Цвет зубов соответствует оттенку А3.

Фото 2. Определен цвет зубов по шкале Вита. Цвет зубов соответствует оттенку А3. Для работы выбраны следующие оттенки: А3В — для воссоздания утраченного дентина, А3Е, АТ (янтарный) — для воссоздания эмали.

Фото 3. Оттенки А3В и А3Е нанесены на зуб, полимеризованы; видно сходство выбранных оттенков с тканями зуба.

Фото 3. Оттенки А3В и А3Е нанесены на зуб, полимеризованы; видно сходство выбранных оттенков с тканями зуба.

Фото 4. Вид полостей после препарирования (вестибулярно). Удалены старые реставрации, некротизированные ткани, края эмали сглажены. Для восстановления стертой эмали вестибулярной поверхности проведена ее механическая обработка.

Фото 4. Вид полостей после препарирования (вестибулярно). Удалены старые реставрации, некротизированные ткани, края эмали сглажены. Для восстановления стертой эмали вестибулярной поверхности проведена ее механическая обработка.

 

Фото 5. Вид полостей после препарирования (небно). Отсутствует небольшой объем тканей, опаковое ядро зуба сохранено, в связи с чем дентиновый оттенок (А3D) применять нецелесообразно из􏰀за его высокой опаковости. Для имитации наружных слоев отсутствующего дентина зуба достаточно использовать оттенок «Боди».

Фото 5. Вид полостей после препарирования (небно). Отсутствует небольшой объем тканей, опаковое ядро зуба сохранено, в связи с чем дентиновый оттенок (А3D) применять нецелесообразно из-за его высокой опаковости. Для имитации наружных слоев отсутствующего дентина зуба достаточно использовать оттенок «Боди».

Фото 6. Оттенок «Опак» А3 Филтек Суприм ИксТи Флоабл (Filtek Supreme XT Flowable) внесен на дно полости для воссоздания дентина в опаковой зоне зуба.

Рис. 1. Контуры восстановленного дентинового тела. Вначале из оттенка А3В восстанавливается отсутствующий дентин зуба на боковых гранях. Оттенок «Боди» на контактной поверхности не доводится до основного контура зуба примерно на 1 мм. В режущую треть оттенок «Боди» вводится согласно анатомическим границам, имитируя мамелоны. Ориентиром длины мамелонов могут быть боковые резцы. Зона прозрачного режущего края от 1 до 1,5 мм.

Рис. 2. Далее оттенком А3В перекрывается вестибулярная поверхность для маскировки подлежащих тканей
и сквозных дефектов. Если вестибулярно использовать только оттенок «Эмаль» без «Боди», есть риск неоднородного просвечивания тканей зуба и восстановленных полостей. Дентиновое тело зуба воссоздано окончательно (фото 7).

Фото 7. Окончательное восстановление дентинового тела.

Фото 7. Окончательное восстановление дентинового тела.

Фото 8. Оттенок АТ восстанавливает утраченную эмаль режущего края, с избытком на пришлифовку и коррекцию формы, располагается небно, вестибулярно, незначительно заходя на боковые грани, перекрывая мамелоны на 1-2 мм (рис. 3).

Рис. 3. Схема расположения прозрачного оттенка в области режущего края.

Фото 9. Вначале оттенок А3Е вносится на боковые грани, формируя контактные области. Затем оттенок А3Е наносится на всю вестибулярную поверхность. Сформирован контур зуба, оставлены промежутки для контактных пунктов, которые будут восстановлены на самом последнем этапе.

Рис. 4. Схема окончательного расположения слоев «Боди», «Эмаль» и «Транслюсент» во фронтальной плоскости под искусственной эмалью.

Фото 10. Оттенок АТ наносится на оттенок А3Е, перекрывает всю вестибулярную поверхность, с избытком для формирования с помощью механической обработки микро- и макрорельефа. После этого оттенком А3Е окончательно восстанавливаются контактные пункты.

Рис. 5. Схема окончательного расположения слоев «Боди», «Эмаль» и «Транслюсент» в сагиттальной плоскости под апроксимальной эмалью.

Фото 11. Вид центральных резцов после механической обработки. Воссозданы форма и размеры зубов, макро-
и микрорельеф. В области режущей трети зуба визуализируются мамелоны, прозрачная зона режущего края в виде серо-голубой полоски и эффект гало в виде желто-белого «свечения».

Фото 12. Окончательный вид реставрированных зубов после замены реставраций на боковых резцах.

ОБСУЖДЕНИЕ

Цвет любого несамосветящегося объекта определяется количеством и спектральным составом света, который объект отражает. Интенсивность света, отраженного полупрозрачным объектом (полупрозрачной средой), равна интенсивности падающего света за вычетом света, поглощенного внутри объекта, и света, прошедшего через объект:

Свет, который отражается границей раздела «воздух — объект», — это свет источника. Будем полагать, что по своему спектральному составу этот свет близок к свету источника D65 (дневной белый свет, содержащий все длины волн одинаковой интенсивности). От глянцевой поверхности эмали зуба или реставрационного материала свет источника отражается зеркально. Диффузно падающий свет отражается диффузно, а направленно падающий свет отражается направленно. Свет, отраженный границей раздела «воздух — объект» (френелевское отражение), не несет информации о цвете объекта. При его направленном отражении (зеркальный блик) он маскирует цвет объекта, а при диффузном отражении равновелико по всем длинам волн увеличивает количество света, исходящего из его объема, т.е. увеличивает светлоту объекта.

Информацию о цвете объекта (среды) несет в себе свет, который исходит из его объема. Количество и спектральный состав такого света зависит от коэффициентов рассеяния и поглощения, а также от толщины данного объекта или среды. При прохождении света источника через рассеивающую и поглощающую среду (образец композита, эмаль, дентин) световой поток ослабляется. Ослабление светового потока происходит по экспоненциальному закону, и оно тем больше, чем больше коэффициенты рассеяния (S) и поглощения (K) среды. Ослабление светового потока за счет поглощения означает его безвозвратную потерю из-за превращения в тепло. Ослабление за счет рассеяния сопровождается возвращением части света, рассеянной назад, в сторону источника. Рассеянный назад свет — это свет, отраженный объемом среды. Он содержит те длины волн, которые не поглотились пигментами среды и не прошли сквозь среду за ее границы. Интесивность света, отраженного объемом, прямо пропорциональна величине коэффициента рассеяния.

Учет расстояния между границами полупрозрачного объекта по ходу светового потока от источника важен для прогнозирования его цвета. Цвет образца композита, эмали и дентина зуба сохраняет свое постоянство вне зависимости от изменения цвета подложки, находящейся с образцом в оптическом контакте, если размер образца по ходу светового потока не меньше некоего значения (X ), называемого бесконечной толщиной. Отношение отраженного света (Iотр) к падающему (Iпад) для объекта такой толщины — это так называемый коэффициент отражения объекта бесконечной толщины (R ). Для композита сумма отраженных длин волн, соответствующих R , представляет его истинный цвет.

Истинный цвет композита задан введенными в него пигментами. Для придания оттенку реставрационного материала большей отражающей способности в желто-красной области пигменты больше поглощают свет, соответственно, в сине-зеленой области. Причем с уменьшением длины волны количество поглощенного света увеличивается. Таким образом, величина коэффициента поглощения композита увеличивается обратно пропорционально длине волны. В зависимости от состава пигментов отражательная способность материала более выражена в желто-оранжевой (оттенки B) или оранжево-красной (оттенки A) части спектра. От количества пигментов в единице объема материала зависит его цветонасыщенность. От толщины образца материала при условии, что она меньше X , также зависит цветонасыщенность, так как толщина образца — это длина оптического пути светового потока в прямом и обратном направлении, на котором происходит изменение его спектрального состава.

Если толщина образца материала меньше X , то его цвет не соответствует истинному. При положении такого образца на белой подложке в оптическом контакте с ней светлота увеличивается, а цветонасыщенность в желто-красной области может увеличиваться или уменьшаться. В качестве примера на рис. 6 представлены полученные нами спектры отражения от четырех образцов (толщиной 0,08 мм, 0,18 мм, 1,18 мм и 9,70 мм) композита Эстелайт (Estelite , Tokuyama Dental) оттенка A3, а также от эталонов белого и черного цвета. В таблице 1 представлены показатели CIE L*a*b*, соответствующие данным графикам. Представленные спектры и показатели CIE L*a*b* соответствуют источнику света D65.

Горизонтальность линий, которыми представлены спектры отражения от эталонов белого и черного цвета, говорит о том, что они являют собой ахроматические цвета. Любые оттенки (градации) серого цвета с разной светлотой должны представлять собой на графике также горизонтальные линии, расположенные между спектрами белого и черного цвета. То, что значения коэффициентов отражения от образца белого цвета по всему спектру соответствуют 97,5%, а не 100%, говорит о том, что часть световой энергии поглощается образцом. В то же время коэффициенты отражения от черного образца порядка 3% по всему спектру говорят о наличии френелевского отражения от границы «воздух — образец». Данная составляющая отражения имеет место во всех случаях при рассмотрении любого объекта на воздухе.

Цвет образца Эстелайта бесконечной толщины (толщина 9,70 мм) — это геометрическая фигура на поле графика, ограниченная осью абсцисс и нижней спектральной кривой. Соответственно, пространство поля графика между спектральной кривой данного образца и спектром эталона белого цвета — это свет, поглощенный пигментами образца. Цвета расположенных на белой подложке образцов толщиной 1,18 мм, 0,18 мм, 0,08 мм — это геометрические фигуры, ограниченные осью абсцисс и соответствующими спектральными кривыми. Площадь каждой фигуры представляет собой показатель светлоты (L*), а форма спектральной кривой определяет соотношение показателей a* (красный — зеленый) и b* (желтый — синий) цветового пространства CIE L*a*b*. Показатель цветонасыщенности (C — Chroma, Color saturation) рассчитывается по формуле:

Расчет по этой формуле, исходя из данных таблицы 1, показывает, что минимальное значение цветонасыщенности — у образца толщиной 0,08 мм, а максимальное — у образца толщиной 1,18 мм. Интересно отметить, что значение цветонасыщенности у образца бесконечной толщины несколько меньше, чем у образца толщиной 0,18 мм, в то время как при визуальном сравнении этого не видно. Вероятно, поэтому в колориметрии (в цветовом пространстве CIE L*u*v* — аналоге CIE L*a*b*) существует понятие психометрической цветонасыщенности (Psyhometric saturation — suv ), которая равна:

Расчет по формуле (3) показывает, что цветонасыщенность образца бесконечной толщины больше, чем образца толщиной 0,18 мм.

При положении образца на черной подложке цветонасыщенность в значительной мере уменьшается. Цветонасыщенность уменьшается и при отсутствии подложки, но меньше, чем при контакте с черной подложкой. Данный факт обусловлен тем, что в любой слабопоглощающей оптически неоднородной среде коротковолновый свет рассеивается сильнее, чем длинноволновый, так как коэффициент рассеяния обратно пропорционален длине волны. Степень такой зависимости различна у материалов с разной прозрачностью. У эмалевых и дентиновых оттенков коэффициент рассеяния обратно пропорционален первой степени длины волны. У оттенков типа «incisal» (прозрачных) коэффициент рассеяния обратно пропорционален не менее, чем второй степени длины волны. Это обусловлено тем, что характер рассеяния света в дентиновых и эмалевых оттенках близок к многократному, а в прозрачных оттенках — к рэлеевскому. Поэтому при прохождении светового потока через образец материала толщиной меньше X преимущественно происходит рассеяние, а значит, и объемное отражение коротковолнового света. При этом длинноволновый свет (оранжевый, красный) рассеивается меньше, проходит через образец и, преодолевая границу «образец — воздух», выходит из образца. Небольшая часть света, достигшего этой границы (порядка 5%), отражается от нее и возвращается в образец (френелевское отражение). Таким образом, имеет место утрата какой-то части длинноволнового света, отраженного объемом материала. Величина этой части возрастает при уменьшении коэффициента рассеяния и толщины образца.

Для иллюстрации вышесказанного приведем примеры в виде спектров отражения от образцов нано-композита Филтек Суприм ИксТи (3M ESPE) разной прозрачности толщиной 1,05 мм, 2,10 мм и 3,15 мм.

На рис. 7 представлены спектры отражения от трех образцов A3D вышеуказанной толщины без подложки. Наибольшая площадь поля графика под спектральной кривой (светлота) и наибольшие значения длин волн в красной области спектра (цветонасыщенность) у образца толщиной 3,15 мм, а наименьшая — у образца толщиной 1,05 мм. Аналогичным образом относительно друг друга располагаются спектральные кривые у образцов оттенка A3B (рис. 8) и оттенка A3E (рис. 9). При этом у всех образцов оттенка A3B показатели светлоты и цветонасыщенности меньше, чем у оттенка A3D, а у оттенка A3E эти показатели еще меньше. У образца толщиной 1,05 мм оттенка A3E коэффициенты отражения в области 700,0 нм, 546,1 нм и 435,8 нм, т.е. в области цветовых стимулов RGB,7 почти одинаковые, что указывает на почти серый цвет образца. Таким образом, на представленных графиках (рис. 7, 8, 9) изображены 9 разных спектральных кривых, которые представляют собой 9 разных цветов.

Самые большие потери длинноволнового света при отражении объемом материала видны на рис. 10, где представлены спектры отражения от прозрачного оттенка YT. В оптическом контакте с белой подложкой при любой представленной толщине образцы показывают желтый цвет (три верхние спектральные кривые). Те же образцы без подложки показывают серо-синий (толщина 2,10 мм и 3,15 мм) и серо-фиолетовый цвет (толщина 1,05 мм). При этом спектры отражения от образцов 2,10 мм и 3,15 мм почти совпадают. В цветовом пространстве CIE L*a*b* инверсия цвета от желтого к серо-синему означает уменьшение показателя L* и переход от положительных к отрицательным значениям показателя b* (таблица 2). Инверсия цвета от желтого к серо-фиолетовому означает еще и уменьшение отрицательных значений показателя a*, так как в цветовом пространстве CIE L*a*b* (круг Манселла) красный цвет расположен ближе к фиолетовому, чем к желтому. Такая инверсия цвета обусловлена тем, что характер рассеяния света в прозрачных оттенках близок к рэлеевскому и при этом у композитов средние значения коэффициентов поглощения (K) меньше таковых коэффициентов рассеяния (S) примерно на порядок.

Известно, что с возрастом структура эмали уплотняется за счет минерализации, а в дентине может быть уменьшение просвета дентинных трубочек. Это означает уменьшение оптической неоднородности твердых тканей, а значит — уменьшение рассеивающих свойств и увеличение прозрачности. Увеличение прозрачности эмали означает увеличение влияния на цвет зуба ее подложки, т.е. дентина.

Обычный дентин обладает выраженной анизотропией рассеяния. Падающий по направлению дентинных трубочек свет глубоко проникает и мало рассеивается, а падающий поперек дентинных трубочек свет проникает неглубоко из-за более выраженного рассеяния. У резцов в инцизальной трети поверхность зуба проецируется на дентин, где дентинные трубочки ориентированы в основном вдоль оси зуба. В средней трети трубочки отклонены к горизонтальной плоскости, а в пришеечной трети трубочки еще больше отклонены. Таким образом, в силу оптических свойств дентина падающий на вестибулярную поверхность свет, преодолев эмаль, наиболее глубоко проникает в дентин пришеечной трети и меньше всего в резцовой трети. Такой характер распространения света обусловлен волноводными свойствами дентина. Оптическую среду «основное вещество дентина — просветы дентинных трубочек» можно рассматривать как систему оптических волноводов (световодов). Если свет падает на торцы световодов внутри их апертурных углов, то он распространяется по световодам. 

Такой характер распространения света имеет место в дентине пришеечной и средней трети (фото 13). Если свет падает на торцы световодов вне апертурных углов или поперек их направления, то он не может по ним распространяться и в значительной мере рассеивается. Из-за рассеяния длина оптического пути в среде укорачивается. Укороченность оптического пути светового потока в дентине резцовой трети обусловлена еще и анатомическими особенностями, поскольку в этой области в вестибуло-оральном направлении слой дентина относительно тонкий (фото 14).

Из представленных фотографий видно, что при падении света в области средней трети длина оптического пути светового потока в дентине в три раза превышает таковую в эмали. При падении света в области резцовой трети оптический путь светового потока в дентине в три раза меньше всего оптического пути от вестибулярной до оральной поверхности зуба. При этом видно, что свечение (интенсивность бокового рассеяния) лазерного света в вестибулярной эмали и дентине более выражено при падении лазерного пучка в резцовой трети. Выше было сказано, что количество пигментов в единице объема и толщина образца материала определяют цветонасыщенность данного материала. Исходя из оптического закона обратимости, разности оптического пути светового потока в дентине (фото 13, 14) и того, что носителем пигментов является дентин, становится понятным, почему цветонасыщенность резца уменьшается в направлении от шейки зуба к режущему краю.

Уменьшение цветонасыщенности в данном направлении может сочетаться с увеличением светлоты. Это вполне возможно, поскольку несклерозированный дентин резцовой трети из-за характера расположения дентинных трубочек и их большой плотности довольно сильно рассеивает свет. Однако возможна и какая-то степень облитерации трубочек в данной области, следствием чего является увеличение прозрачности, изменение соотношения пропускания — рассеяния света и, соответственно, уменьшение светлоты. Если нет стертости режущего края, то повышенная степень прозрачности эмали и дентина в режущей трети усиливает многоцветность резца за счет эффектов опалесценции и гало.

В приведенном выше клиническом примере заменены старые реставрации и откорректирована форма зубов. Коррекция формы центральных резцов включала увеличение длины коронки. Были использованы полупрозрачные оттенки одного цвета (A3) и прозрачный оттенок AT (аналог оттенка YT). Благодаря подобранной комбинации оттенков с малой опаковостью воспроизведена многоцветность зубов, включая воспроизведение эффектов опалесценции и гало. Многоцветность хорошо видна из компьютерного RGB-анализа цифровых изображений с использованием редактора Jask Software® Paint Shop Pro 9. Например, показатели RGB цифрового изображения реставрированного зуба 11 (фото 15) имеют следующие значения по обозначенным зонам:

1) R/G/B — 170/164/142;
2) R/G/B — 165/160/141;
3) R/G/B — 148/149/138;
4) R/G/B — 113/116/112;
5) R/G/B — 132/125/113.

О наличии эффекта опалесценции резцовой трети коронки говорит ее пониженная светлота в сочетании с изменением соотношения значений RGB по сравнению с таковыми пришеечной и средней трети. Следует отметить, что эффект гало, который у стоматологов принято называть «свечением» кромки режущего края, таковым не является. Это видно из сопоставления значений RGB зоны 5 с зонами 1, 2, 3, где светлота больше. Можно сказать, что эффект гало — это проявление эффекта одновременного цветового контраста, т.е. восприятия одного и того же цвета при равных условиях освещения различным из-за разного окружения. Контраст создают два потока света, отраженного эмалью (естественной или искусственной) в области режущего края. Световой поток, отраженный объемом эмали над проекцией фасетки, образуется на относительно малом оптическом пути между вестибулярной и оральной поверхностью. Его интенсивность относительно мала, а спектральный состав сдвинут в коротковолновую область. Световой поток, исходящий в проекции фасетки режущего края, формируется за счет полного внутреннего отражения от поверхности фасетки, т.е. на значительно большем оптическом пути. Это приводит к увеличению интенсивности отраженного света и сдвигу его спектрального состава в длинноволновую область.

Таким образом, эффект гало — это результат сочетания оптических характеристик прозрачной эмали или прозрачных оттенков с формой режущего края и линейными размерами зуба.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Эстетика реставрированных зубов должна быть естественной для человека конкретного возраста и не вызывать у наблюдателя в этом плане никаких сомнений. Возрастные изменения структуры твердых тканей приводят к уменьшению их оптической неоднородности и рассеивающих свойств. Вследствие этого происходит изменение цвета и усиление феномена многоцветности зубов, что является нормой. При планировании и проведении реставрации таких зубов вполне оправдано применение оттенков с пониженной опаковостью. 

Цвет естественного или реставрированного зуба — это результат взаимодействия поглощающих и рассеивающих свойств материалов и твердых тканей с линейными размерами и формой зуба. Выраженная зависимость рассеяния света от длины волны в полупрозрачных и прозрачных оттенках делает важным учет размеров и формы зуба, поскольку от этого зависит цветовой результат.

Курсы для стоматологов

Онлайн + DVD курсы

Контакти

Ми в соціальних мережах

uk