Czytelnia Medyczna » Nowa Stomatologia » 1/2008 » Porównanie wybranych metod oceny koloru zębów¹⁾

- reklama -

Fitomed
kosmetyki ziołowe

Usługi na jak najwyżym poziomie - serwis narciarski Warszawa

- reklama -

*Michał Ganowicz¹, Agnieszka Mielczarek¹, Mirosław Kwaśny², Maksymilian Włodarski²

Porównanie wybranych metod oceny koloru zębów¹⁾

The comparison of the selected methods of tooth color measurements

¹Zakład Stomatologii Zachowawczej Instytutu Stomatologii Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego
Kierownik Zakładu: prof. dr hab. n. med. Elżbieta Jodkowska
²Instytut Optoelektroniki Wojskowej Akademii Technicznej w Warszawie
Kierownik Zakładu: dr n. tech. Marek Zygmunt

Polecane książki z księgarni medycznej BORGIS:

Choroby błony śluzowej jamy ustnej i przyzębia

Stomatologia zachowawcza wieku rozwojowego

Stomatologia zachowawcza

Uśmiech jest jednym z najważniejszych sposobów komunikacji międzyludzkiej (1). Wygląd zębów w znaczący sposób wpływa na estetykę i decyduje o pierwszym wrażeniu jakie wywołujemy na rozmówcy. Od bardzo dawna próbujemy wpłynąć na nasz wizerunek poprzez stosowanie zabiegów modyfikujących estetykę uzębienia. Ogromną popularnością cieszą się metody rozjaśniania barwy zębów. Doniesienia o pierwszych tego typu zabiegach pojawiły się już w 1864 (2) roku. W ostatnim czasie obserwujemy na rynku wzrost ilości produktów do wybielania zębów. Są to zarówno systemy dostępne w wolnej sprzedaży np. w supermarketach jak i produkty, które mogą być stosowane tylko w gabinetach stomatologicznych. Satysfakcjonujący efekt wybielania można uzyskać w godzinę lub dopiero po 2 tygodniach. Najprostszym i najczęściej stosowanym sposobem oceny koloru zębów jest porównanie ich barwy z kluczem zawartym w kolorniku. Niestety metoda ta jest zależna od warunków oświetleniowych oraz subiektywnej oceny badającego. To bardzo utrudnia, a nawet uniemożliwia porównanie efektów działania różnych systemów wybielających.

Celem prezentowanej pracy jest porównanie możliwości oceny koloru za pomocą dwóch zaawansowanych technicznie metod: cyfrowej analizy obrazu (CAO) i spektralnej analizy obrazu (SAO). Pierwsza z nich jest często wykorzystywana w badaniach zarówno in vitro, jak i in vivo, a jej skuteczność została potwierdzona w wielu publikacjach (3, 4, 5, 6, 7). Przydatność otrzymanych wyników pomiaru koloru próbek za pomocą SAO może być oceniona na podstawie wyników CAO.

Materiał i metody

Jako materiał do badań in vitro wykorzystano ludzkie zęby usunięte z różnych wskazań stomatologicznych. Zakwalifikowano zęby bez widocznych uszkodzeń, zmian próchnicowych i wypełnień. Po ekstrakcji zęby płukano pod bieżącą wodą, oczyszczano mechanicznie i przechowywano w roztworze wody destylowanej z dodatkiem kryształków tymolu. Oczyszczone i utrwalone zęby wykorzystywano do dalszych badań w postaci próbek szkliwa. Przygotowano 25 próbek szkliwa (3 mm x 4 mm) zatopionych w sześciennych bloczkach akrylowych (Durabase), które następnie płukano w myjce ultradźwiękowej i szlifowano oraz polerowano ostatecznie pastą polerską z nasypem ziarna 0,3 ?m. Widok przygotowanych próbek zaprezentowano na rycinie 1.

Ryc. 1. Widok próbek szkliwa wykorzystanych w badaniach porównawczych koloru zębów.

Kolor każdej z badanych próbek oceniono za pomocą kamery CCD i spektralnej analizy obrazu. Uzyskane cechy barwy próbek zapisano we współrzędnych koloru CIELab. Przestrzeń barw CIELab została wprowadzona przez CIE (Comission Internationale de l´Éclairage) w 1976 roku. Powstała przez matematyczną transformację przestrzeni CIEXYZ z 1931 roku, która jest specjalną paletą barw skonstruowaną pod kątem postrzegania barw przez ludzkie oko. Transformację CIEXYZ wprowadzono jako wynik badań nad spostrzeganiem przez oko ludzkie różnicy między barwami. Barwę w przestrzeni CIELab opisują matematycznie trzy składowe: L – jasność, a – barwa od zielonej do magenty, b – barwa od niebieskiej do żółtej. L równe 0 oznacza idealną czerń, a 100 idealną biel. Współrzędne a i b mają wartość bliższą 0 przy jasnych, neutralnych kolorach, a wyższą przy intensywniejszych i bardziej nasyconych kolorach. (1, 8)

Cyfrowa analiza obrazu (CAO):

Do cyfrowej analizy koloru szkliwa w badanych próbkach wykorzystano zdjęcia zrobione przy pomocy kamery CCD Panasonic GP-KS162KDE. Zdjęcia wykonano w ciemnym pokoju, zachowując stałe, powtarzalne warunki ekspozycji. Jako jedynego źródła światła użyto lampę Medicolor 2 Xe Xenon z flitrem matującym, ustawionym pod kątem 45° do badanej powierzchni. Dane dotyczące koloru poszczególnych próbek szkliwa zapisano według kalibrowanych współrzędnych CIELab. Do kalibracji urządzenia wykorzystano wzornik bieli ze sprasowanego tlenku baru (BaO).

Spektralna analiza obrazu (SAO):

W przypadku spektralnej analizy koloru próbek szkliwa, kamerę z optycznym układem zastąpiono spektrometrem. W badaniu wykorzystano spektrometr CCD Ocean Optics S2000, wyposażony w światłowodową końcówkę pomiarową. Ocenę koloru przeprowadzono w centralnej części powierzchni próbek, na obszarze około 1 mm². Widmo odbitego światła widzialnego rejestrowano przy pomocy czujnika refleksji. Analizie poddano całkowite natężenie światła i zmiany w zakresie kolorów: żółtego, niebieskiego i czerwonego. Proces pomiaru i analiza zarejestrowanych widm wykonana była z użyciem spektrometru i systemu komputerowego. Badania wykonano w stałych i powtarzalnych warunkach zaciemnienia. Wartości koloru poszczególnych próbek szkliwa zapisano według współrzędnych CIEXYZ (CIE 1931) dla światła w pomieszczeniu. Otrzymane wartości zamieniono na kalibrowane współrzędne CIELab. Do kalibracji urządzenia wykorzystano wzornik bieli ze sprasowanego tlenku baru (BaO).

Uproszczony schemat budowy systemów do oceny koloru zębów w warunkach in vitro, zastosowanych w prezentowanych badaniach przedstawiono na rycinie 2.

Ryc. 2. Uproszczony schemat budowy systemów do oceny koloru zębów w warunkach in vitro.

Wyniki

Obrazy próbek szkliwa zarejestrowano i poddano analizie porównawczej. Przykład fotogramów uzyskanych z użyciem kamery CCD zaprezentowano na rycinie 3. Zestaw widm spektralnych charakterystycznych dla badanych próbek szkliwa przedstawiono na rycinie 4. Analiza barwy wykonana na podstawie oceny zdjęć wykazała, że wartości parametrów L wahały się od 61,44 do 69,67, wartości parametrów a przyjmowały wielkość od 6,77 do 12,76, a parametrów b od 8,44 do 17,10. Dane dotyczące koloru szkliwa szacowanego na podstawie analizy spektralnej są zbliżone i przyjmują następujące średnie wartości: L – 63,85, a – 11,22, b – 14,26. Zestawienie średnich wartości parametrów LAB uzyskanych za pomocą obu prezentowanych systemów zestawiono w tabeli 1. Porównawcza analiza barwy próbek szkliwa wykazała porównywalną przydatność obu systemów do oceny koloru zębów.

Ryc. 3. Wybrane fotogramy ukazujące zarejestrowaną barwę próbek szkliwa.

Ryc. 4. Widma spektralne charakteryzujące barwę ocenianych próbek szkliwa.

Tabela 1. Porównanie wartości Lab uzyskanych po zastosowaniu systemu CAO i SAO.

	SAO			CAO
Nr	L	a	b	L	a	b
1	66,83	10,61	12,83	62,58	9,53	12,32
2	62,80	10,60	16,98	65,93	7,73	13,33
3	63,57	11,03	19,09	63,34	9,54	14,94
4	61,21	12,64	19,16	63,69	9,47	14,97
5	62,80	11,68	11,63	64,14	10,13	12,38
6	65,69	9,08	12,67	67,02	7,42	11,64
7	62,81	11,39	15,38	63,85	9,22	14,02
8	67,02	9,21	8,31	67,22	8,43	9,92
9	62,14	12,65	21,51	64,46	10,23	17,10
10	65,16	12,88	15,21	64,05	9,53	12,27
11	62,97	11,23	7,84	63,62	9,59	9,93
12	64,70	11,07	12,01	65,14	8,02	10,18
13	66,87	8,98	11,98	68,26	7,49	12,21
14	62,78	10,83	12,20	62,77	11,25	14,30
15	66,28	9,76	10,61	64,64	9,69	13,17
16	63,56	13,80	15,60	62,39	12,04	14,09
17	62,19	9,96	18,18	65,35	7,97	14,02
18	63,56	11,01	9,47	65,38	8,95	8,44
19	59,77	14,85	19,89	61,44	11,12	15,96
20	66,31	9,66	13,38	66,69	8,02	10,27
21	61,00	11,01	16,15	64,25	9,44	13,90
22	67,62	8,71	10,59	69,67	6,77	9,41
23	61,80	14,93	13,80	61,98	12,76	14,10
24	65,80	9,56	13,23	67,97	7,55	11,65
25	60,90	13,43	18,86	63,15	10,74	13,80
średnia	63,85	11,22	14,26	6,76	9,31	12,73
SD	2,23	1,78	3,75	2,10	1,52	2,17
MAX	67,62	14,93	21,51	69,67	12,76	17,10
MIN	59,77	8,71	7,84	61,44	6,77	8,44

Dyskusja

Metoda cyfrowej analizy obrazu w ocenie koloru zębów była stosowana w wielu badaniach, zarówno in vitro (4), jaki i in vivo (3, 5, 6, 9). Systemy spektrometryczne stosowane dotychczas głównie w badaniach in vitro, od niedawna wykorzystywane są również w badaniach in vivo. Na rynku pojawiły się urządzenia, które przeznaczone są do szczegółowej oceny barwy zębów w warunkach klinicznych (10, 11).

Wyniki prezentowanego badania wykazały możliwość stosowania obu omawianych metod do oceny koloru zębów. Porównanie obu technik – cyfrowej i spektralnej analizy obrazu wykazało nieznaczne różnice w wynikach pomiaru współrzędnych koloru CIE Lab tych samych próbek.

Odbiór koloru zależy od ocenianego przedmiotu, źródła światła i receptora odbierającego obraz – ludzkie oko, różnego rodzaju czujniki (1). Nieznaczna różnica w wynikach może być efektem wszystkich wyżej wymienionych czynników. Dodatkowo, należy pamiętać, że w przypadku pomiaru barwy kamerą CCD uzyskujemy współrzędne barwy dla oświetlenia ksenonowego, natomiast w przypadku stosowania spektrometru współrzędne transformowane są do światła dziennego. Nie bez znaczenia jest też fakt, że w metodzie SAO badana jest tylko centralna część próbki, a w technice CAO wartości koloru są średnią z większej powierzchni badanego obszaru szkliwa.

Urządzenia umożliwiające ocenę koloru według współrzędnych CIE Lab są skomplikowane i drogie. Wymagają też specjalnych warunków badania. Niestety najpowszechniej stosowana i nie droga metoda oceny koloru na podstawie wzornika barw nie daje pełnej możliwości porównania kolorów i obserwacji ich zmian w czasie (12). Metoda ta jest zbyt subiektywna – zależy w dużym stopniu od doświadczenia i wzroku osoby badającej. Zaawansowane techniki wykorzystujące współrzędne CIE Lab są znacznie pewniejsze i nie obarczone błędami wynikającymi z fizjologii i patologii ludzkiego oka. Wydaje się więc oczywiste, że tylko one mogą dać w pełni wiarygodne wyniki, które przy zastosowaniu podobnej metodyki badań, mogą być bezpośrednio porównywane z rezultatami otrzymanymi w innych ośrodkach.

Koszt urządzeń, a zatem i koszt badań powinien skłaniać do szukania jak największej ilości zastosowań technik oceny koloru. Wyżej opisane metody stosuje się najczęściej w ocenie skuteczności różnych systemów wybielania zębów. Dają one możliwość dokładnej analizy zmian koloru w czasie stosowania środków wybielających (9,13). Interesujące mogą być też wyniki oceny koloru wypełnień (14), które warto by było porównać z kolorem naturalnych zębów. Dodatkowe badania powinny sprawdzić przydatność zaawansowanych metod analizy obrazu w obserwacji wczesnych zmian próchnicowych w szkliwie.

Podsumowanie

Badane systemy mogą być wykorzystywane do oceny koloru zębów. Różnice w wartościach współrzędnych CIELab najprawdopodobniej wynikają z innych warunków badania w poszczególnych technikach (ksenonowa lampa lub światło w pomieszczeniu). Dalsze badania powinny skupić się na analizie zmian w kolorze zębów po wybieleniu i adaptacji systemów do badań klinicznych.

¹⁾Badania wykonano w ramach Grantu 2PO5B 067 29.

Polecane książki z księgarni medycznej BORGIS:

Stomatologia zachowawcza tom 2

Periodontologiczno implantologiczna chirurgia plastyczna

Zbiór wskaźników stomatologicznych klasyfikacji i testów

Piśmiennictwo

1. Joiner A.: Tooth colour: a review of the literature. J. Dent., 2003; 32: 3-12. 2. Dahl J.E., Pallesen U.: Tooth bleching - a critical review of the biological aspects. Crit. Rev. Oral. Biol. Med., 2003; 14, 4: 292-304. 3. Gerlach W., Barker L.: Clinical response of three direct-to-consumer whitening products: strips, paint-on gel and dentifrice. Compendium 2003; 24, 6: 458-465. 4. White D.J., et al.: Effects of Crest Whitestrips bleaching on subsurface microhardness and ultrastructure of tooth enamel and coronal dentin. Am. J. Dent., 2004; 17, 1: 5-11. 5. Gerlach R.W., Barker M.L.: Professional vital bleaching using a thin and concentrated peroxide gel on whitening strips: an integrated clinical summary. J. Contemp. Dent. Pract., 2004; 5, 1: 1-13. 6. Paul S., et al.: Hämmerle CHF. Visual and spectrophotometric shade analysis of human teeth. Dent. Res., 2002; 81, 8: 578-582. 7. Kwon Y.H., et al.: Effect of hydrogen peroxide on the light reflectance and morphology of bovine enamel. J. Oral. Rehab., 2002; 29: 473-477. 8. http://pl.wikipedia.org/wiki/CIELAB. 9. Westland S., et al.: Colour assessment in dentistry. Annals of the BMVA 2007; 4: 1-10. 10. Małkiewicz K., et al.: Wpływ barwy na postrzeganie koloru materiałów złożonych - doniesienie wstępne. Mag. Stom., 2006; 16, 11: 64-67. 11. Małkiewicz K.: Analiza spektralna zmian koloru zębów zachodzących pod wpływem ich wybielania preparatem Viva Style. Stomat. Współczesna 2002; 9, 3: 14-19. 12. Moscardó A.P., Camps-Alemany I.: Aesthetic dentistry: Chromatic appreciation in the clinic and the laboratory. Med. Oral. Patol. Oral. Cir. Bucal., 2006; 11: E363-368. 13. Al Shethri S., et al.: Stropes Aclinical evaluation of two in-office bleaching products Operative Dentistry 2003; 28, 5: 488-495. 14. Al-Jazairy Y.H., El-Hejazi A.A.: The color differences between different thicknesses of resin veneered over amalgam. J. Contemp. Dent. Pract., 2005; 6, 4: 1-10.

otrzymano: 2008-01-08
zaakceptowano do druku: 2008-02-18

Adres do korespondencji:
*Michał Ganowicz
Zakład Stomatologii Zachowawczej Instytutu Stomatologii WUM
ul. Miodowa 18, 00-246 Warszawa
tel.: (0-22) 502-20-32
e-mail: agam@amwaw.edu.pl

Nowa Stomatologia 1/2008
Strona internetowa czasopisma Nowa Stomatologia

Powrót na górę strony

Pozostałe artykuły z numeru 1/2008:

- reklama -

Porównanie wybranych metod oceny koloru zębów1)

Pozostałe artykuły z numeru 1/2008:

Porównanie wybranych metod oceny koloru zębów¹⁾