Способ оценки цвета реставрации зубов

Способ оценки цвета реставрации зубов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к стоматологии и может быть использовано для объективного определения цвета твердых тканей зуба, пломбировочного материала и пломб.

Цель изобретения - повышение качества эстетической реставрации зубов.

Известен способ диагностики твердых тканей зуба и его отложений. При реализации этого способа облучают участок интактной зубной ткани излучением гелий-неонового лазера через многожильный двухканальный световод. Регистрируют спектр отраженного сигнала и определяют показатель флюоресценции в интактной области зуба (Jи). Далее аналогично определяют показатель флюоресценции (Jп) во всех патологически измененных участках. В случае если Jп/Jи>1±0,2, диагностируют активный кариозный процесс и/или наличие над- или поддесневых зубных отложений. Обработку осуществляют до Jп/Jи=1±0,2, то есть пока не будет удален весь пораженный участок. Аналогично поступают при оценке эффективности очистки канала [1].

Также известен способ оценки состояния пломб и эффективности пломбировки твердых тканей зуба. При реализации этого способа облучают центр пломбы излучением гелий-неонового лазера, регистрируют спектр отраженного сигнала и определяют показатель флюоресценции Jц в центре пломбы. Аналогично определяют показатель флюоресценции Jг на границе пломбы. Затем апплицируют раствор фотосенса и выдерживают в течение 2-3 минут с целью лучшего проникания в зазор между пломбой и зубом. Далее аналогично определяют показатель Jц₁ флюоресценции в центре пломбы, после чего удаляют фотосенс раствором спирта до момента Jц₁/Jц=1±0,3. То есть до момента пока с пломбировочной поверхности не удалится весь фотосенс. Затем аналогично определяют показатель флюоресценции Jг₁ на границе пломбы и в случае, если Jг₁/Jг=1±0,3, то есть в том случае, если в зазоре не осталось фотосенса, считают пломбирование качественным, иначе зуб перепломбируют [2].

При осуществлении вышеприведенных способов используют спектр сигнала, отраженного от поверхности пломбировочного материала, и сигнала, отраженного от границы пломбы и твердой ткани зуба, обработку спектра отражения с целью получения показателя флюоресценции, по которому судят о наличии пораженного участка или качестве пломбирования.

Способы [1] и [2] являются примером способов диагностики в стоматологии, которые используют сложные спектральные устройства и оперируют спектрами отражения для своей реализации.

Наиболее близким к технической сущности (прототипом) является способ для подбора цвета зубных протезов и устройство для его реализации. Способ заключается в сравнении цвета естественных зубов с эталонной цветовой шкалой в объективе устройства путем одновременного освещения исследуемого зуба и эталона цветовой шкалы световым потоком от источника света через световод с двумя входными и двумя выходными концами. Отраженный от эталона цветовой шкалы и исследуемого зуба световой поток образует в объективе двухцветную мозаику, которую переводят в однородную цветовую картину, меняя эталоны цветовой шкалы. Контроль подбора цвета осуществляют, освещая эталон световой шкалы и зуб световым потоком с другой, ступенчато изменяемой длиной волны [3].

Недостатком данного способа является низкая точность оценки цвета объекта. Он является субъективным способом, так как оценка качественных показателей цвета зависит от физиологических особенностей зрения наблюдателя, его опыта колориметрических наблюдений, а также условий наблюдения и сравнения [2]. Также недостатком метода является то, что получаемые результаты действительны только для узкой, конкретно поставленной задачи - подбора цвета зубных протезов.

В технике известно устройство - анализатор спектра, состоящий из группы оптических волокон, входы которых являются оптическими входами анализатора, а выходы оптических волокон группы через цветоразделительную призму оптически связаны с входами фотоэлектронных преобразователей, аналого-цифрового преобразователя, выходы которого подключены соответственно к информационным входам персональной электронно-вычислительной машины, информационные входы которой являются информационными выходами анализатора, наличием коммутатора, информационные входы которого подключены соответственно к выходам фотоэлектронных преобразователей. Выход коммутатора соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, а управляющий вход коммутатора подключен к управляющему выходу персональной электронно-вычислительной машины. Выходы оптических волокон группы расположены в одну линию относительно друг друга, образуя источник излучения, эквивалентный щелевому источнику излучения, а плоскость, проходящая через центры линейно расположенных оптических волокон, перпендикулярна плоскости призмы, в которой осуществляется цветовое разделение. Выходы оптических волокон группы установлены с возможностью изменения угла падения светового потока на цветоразделительную призму и с возможностью их линейного перемещения вдоль грани цветоразделительной призмы [5].

Недостатком данного устройства является то, что анализатор спектра никогда не использовался в стоматологии.

Техническим результатом изобретения является повышение точности и достоверности оценки цвета реставрации зубов.

Технический результат достигается тем, что подачу света на непораженный участок зуба и сбор отраженного света осуществляют посредством фотометрического шара. Отраженный свет направляют в анализатор спектра, где по спектру отражения определяют координаты цветности, сравнивают их с известными координатами цветности образцов пломбировочного материала и, если разница в цвете не превышает 2-3 порога, то выбирают пломбировочный материал, а если цветовое различие больше указанного, то выбирают два пломбировочных материала, накладывают их друг на друга и добавляют третий для уменьшения цветового различия до указанного предела, проводят контрольное определение координат цветности пломбы и при их совпадении с координатами цветности непораженного участка зуба не превышающей 2-3 порога считают оценку цвета идентичной. При этом способ предусматривает, что координаты цветности пломбы определяют путем подачи на нее света и сбора отраженного света посредством фотометрического шара и проведения колориметрической обработки ее спектра.

Способ оценки цвета реставрации зубов реализуется с помощью устройства блок-схема которого представлена на Фиг.1.

Устройство содержит фотометрический шар 2, соединенный световодами с осветительным блоком 1 и анализатором спектра 3, выход которого в свою очередь соединен с входом блока колориметрической обработки 4.

Устройство работает следующим образом. Свет из осветительного блока поступает в фотометрический шар и освещает исследуемую поверхность. Отраженный от поверхности свет по световоду направляется в аналиатор спектра, где измеряется на определенных длинах волн и преобразуется в электрический сигнал, который поступает в блок колориметрической обработки. Этот блок представляет собой электронно-вычислительную машину со специально разработанным алгоритмом обработки поступающих от анализатора спектра сигналов. Алгоритм предусматривает, что колориметриметрическая обработка осуществляется методом взвешенных ординат [6]. Он предусматривает измерение спектральных коэффициентов отражения через равные интервалы длин волн с анализатора спектра и вычисление по нему следующих интегралов:

где: - функции удельных координат цвета стандартного колориметрического наблюдателя МКО 1931 г., Ф (λ) - спектральный коэффициент отражения исследуемой поверхности.

Координаты цветности определяются из соотношений:

, .

Это координаты цветов в колориметрической системе Международной комиссии по освещению (МКО) 1931 г.

Для оценки различия двух цветов в высшей метрике цвета применяется понятие минимального цветового порога - наименьшего изменения цветового ощущения, испытываемое наблюдателем. Специально для определения различия цветов разработана равноконтрастная система координат Luv МКО 1960 г. [6]. Поэтому в алгоритм электронно-вычислительной машины вложена операция пересчета координат х и y в координаты равноконтрастной системы u и v по следующим формулам:

, .

В системе Luv расстояние между точками соответствует степени цветового различия между цветами, представленными этими точками, причем два цвета практически не различаются, если координаты отстоят друг от друга на 2-3 порога, различаются неуверенно, если отстают на 3-5 порогов, и уверенно различаются при интервале в 7-9 порогов и выше [6].

Выбор цвета пломбировочного материала для реставрации зубов проводят следующим образом. Координаты цветности зуба получают путем измерения спектра отражения непосредственно в полости рта пациента. А координаты цветности пломбировочных материалов получают путем измерения спектров отражения специально изготовленных образцов. Имеющиеся цветовые шкалы пломбировочных материалов не обеспеченны координатами цветности. Поэтому для определения координат цветности пломбировочного материала изготавливают микрообразцы из имеющегося набора оттенков реставрационного материала. Пломбировочный материал (A1, A2, ОА2... и т.д.) накладывают на предварительно обработанную бондом и заполимеризованную белую пластиковую подложку, формируют размер микрообразца 2×2 мм, толщиной 2 мм, затем образец фотополимеризуют - эмалевые образцы 20 секунд, опаковые 40 сек, и подвергают финишной обработке. После этого получают спектр отражения микрообразцов тем же устройством, что и спектр отражения зуба. Полученные данные заносят в базу данных пломбировочных материалов.

Алгоритм выбора пломбировочного материала для персонального компьютера иллюстрируется Фиг.2, где представлена область цветовой плоскости с координатами цветности зуба (Объект) и с координатами цветности пломбировочных материалов (П.м. №1, П.м. №2, П.м. №3). Методом наименьших квадратов определяют материал, наиболее близкий по цветовому оттенку. Если разница в цвете не превышает 2-3 порога, то на этом операция выбора завершается. Если цветовое различие больше указанного, то выбирают два материала, накладывают их друг на друга и добавляют третий с целью уменьшения цветового различия до допустимого предела.

В условиях стоматологического кабинета для получения спектров отражения непосредственно в полости рта применяется входное устройство (Фиг.3), которое выполнено в виде фотометрического шара [7] малого диаметра с двумя световодами - один для ввода освещающего света 1, другой для ввода отраженного света в анализатор спектра 2. Необходимо отметить, что входное отверстие шара 3 диаметром 1,5 мм позволяет фотометрировать объекты площадью порядка 2 мм².

Решение входного устройства в виде фотометрического шара позволяет:

- изолировать фотометрируемый участок от паразитной засветки;

- локально освещать фотометрируемый участок объекта измерения;

- получать фотометрические данные с поверхности микрообъектов (пломб)

- выполнить условия освещения объекта принятые для получения колориметрической информации [6].

Кроме того, применение гибких световодов решает проблему сопряжения биологического объекта и анализатора спектра.

Пример.

У больной М., 25 лет, на апроксимально-медиальной поверхности с захватом режущего края имеется глубокая кариозная полость.

Для каждой точки локализации непораженного участка зуба (Фиг.4. I, II, III), были проведены измерения спектра отражения и определены координаты цветности. Для этого в каждую указанную точку было последовательно приставлено входное отверстие фотометрического шара. Полученные результаты приведены в таблице. По полученным спектрам отражения по ранее описанному алгоритму персонального компьютера стоматологу было предложено применить для пломбирования реставрационные материалы, представленные в таблице.

Таблица
Локализация	Режущий край, III	Тело зуба, II	Пришеечная область, I
Координаты цветности	х=0,442	х=0,442	х=0,449
y=0,418	y=0,423	y=0,429
Предлагаемые реставрационные материалы	С1	ОА2	ОА3,5
(Призма ТРН) + оттенок I	(Спектрум ТРН) В3 (Спектрум ТРН) - оттенок I	(Спектрум ТРН) В3 (Спектрум ТРН) + оттенок I
Цветовое отличие цвета пломбы и цвета здорового зуба, (цветовой порог)	3	2	3

После проведения операции пломбирования были проведены контрольные измерения цвета пломбы в точках локализации, указанных на Фиг.4. Цветовое различие не превышает трех порогов, из чего делаем вывод о правильном подборе цвета пломбировочного материала.

Использование программного обеспечения электронно-вычислительной машины наряду с полной автоматизацией процесса измерения проводит все математические операции над спектрами в реальном масштабе времени. Причем программное обеспечение рассчитано на эксплуатацию неподготовленным оператором. Предлагаемый способ оценки цвета реставрации зубов спектра позволяет обеспечить абсолютную погрешность измерения на уровне 0,005 единиц координат цветности при колориметрических измерениях, что обеспечивает точность колориметрических оценок на уровне 2-3 порогов.

Данный способ позволяет объективно определить цвет твердых тканей зуба, пломбировочного материала, пломб, что улучшает качество эстетической реставрации.

Источники информации

1. Патент РФ №2112426, кл. А 61 В 6/00, 1997.

2. Патент РФ №2112427, кл. А 61 В 6/00, 1997.

3. А.с. СССР №1750676 А1, 30.07.1992.

4. Луизов А.В. Цвет и свет. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1989. - 256 с.

5. Патент РФ №2164668, кл. G 01 J 3/36, 2000.

6. Д. Джадд, Г. Вышецки. Цвет в науке и технике. Пер. с англ. - М.: Мир, 1978. - 513 с.

7. Гуревич М.М. Фотометрия (теория, методы и приборы). - 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Энергоатомиздат. 1983. - 272 с.

1. Способ оценки цвета реставрации зубов, включающий подачу света по световоду для ввода освещающего света на участок зуба и направление отраженного света по световоду для ввода отраженного света в анализатор спектра, колориметрическую обработку спектра отражения для определения цветности, сравнение цветности с заранее известными цветностями образцов и при их совпадении оценку цвета идентичным, отличающийся тем, что подачу света на непораженный участок зуба и сбор отраженного света осуществляют посредством фотометрического шара, по спектру отражения определяют координаты цветности, сравнивают их с известными координатами цветности образцов пломбировочного материала и, если разница в цвете не превышает 2-3 порога, то выбирают пломбировочный материал, а если цветовое различие больше указанного, то выбирают два пломбировочных материала, накладывают их друг на друга и добавляют третий для уменьшения цветового различия до указанного предела, проводят контрольное определение координат цветности пломбы и при их совпадении с координатами цветности непораженного участка зуба в не превышающей 2-3 порога, считают оценку цвета идентичной.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что координаты цветности пломбы определяют путем подачи на нее света и сбора отраженного света посредством фотометрического шара и проведения колориметрической обработки ее спектра.