Эстетическая функция зуба характеризуется определенными оптическими свойствами: оттенками, насыщенностью цвета, светлотой, а также «прозрачностью» эмали. Предметное рассмотрение зубного ряда и отдельных зубов позволяет выявить пусть неяркую, но все-таки свою радугу цветов от прозрачно-голубого, сероватого, белого до различных оттенков желтого, светло-коричневого.
И. К. ЛУЦКАЯ
д. м. н., профессор, заведующая кафедрой терапевтической стоматологии БелМАПО
Помимо индивидуального цвета интактным зубам присуще такое качество, как особый блеск эмали, опалесценция, способность флуоресцировать. Зубы могут различаться по цвету в зависимости от групповой принадлежности (рис. 1).
Так, клыки обычно темнее (или желтее), чем резцы. При этом сохраняется одно из наиболее характерных качеств зубных дуг — симметричность, в данном случае сходство по оптическим свойствам зубов, расположенных справа и слева от сагиттальной плоскости. В то же время разнятся оттенки отдельных участков зуба: пришеечная область характеризуется желтизной, а режущий край бывает прозрачно-голубоватым.
Эстетические свойства, включающие цвет, блеск, опалесценцию, флуоресценцию, проявляются благодаря оптическим законам (рис. 2).
Ткани зуба способны отражать, пропускать, рассеивать свет, что и придает ему характерные визуальные черты.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В настоящем исследовании оптические характеристики зуба изучали на односторонних или прозрачных шлифах эмали и дентина, а также интактных коронках.
Измерения спектров диффузно отраженного света осуществляли спектрометром AvaSpec-2048 (Avantes). Источником возбуждения являлась галогенная лампа AvaLight-HAL-S (Avantes). Свет через оптическое волокно проходил к оптоволоконному зонду FCR-7UV400 (Avantes). Для оптимального представления полученных данных вводилась коррекция спектральной чувствительности регистрирующей системы.
Измерение спектров флуоресцентных свойств проводили в Институте физики НАН Беларуси на автоматизированном спектрофлуориметре СДЛ-2, состоящем из монохроматора возбуждения МДР-12 и монохроматора регистрации МДР-23. В качестве источника возбуждения использовали ксеноновую лампу ДКсШ-120. Регистрацию светового сигнала после прохождения монохроматора осуществляли с помощью охлаждаемого фотоумножителя ФЭУ-100 (диапазон 230—800 нм) в режиме счета фотонов. Коррекция регистрирующей системы «монохроматор МДР-23 — ФЭУ».
Стационарные спектры флуоресценции измеряли также на спектрофлуориметре SFL-1211A (Solar) с передней поверхности образцов. Всего в исследовании использовано 95 шлифов, 67 удаленных и 120 витальных зубов.
ВИЗУАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ЦВЕТОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЗУБА
Качественными характеристиками цвета зуба считали тон, светлоту, насыщенность. Воспринимаемые визуально тона, или оттенки, можно охарактеризовать как белые, желтые, серые, голубые, коричневые. По светлоте тона различаются следующим образом: желтые варьируются; серый, голубой бывают светлыми; коричневые — очень светлыми. По насыщенности можно выделить следующие градации: желтые тона варьируются; для серых, голубых характерна низкая насыщенность, для коричневых оттенков — очень низкая. Количественное, или буквенно-цифровое обозначение параметров в клинике позволяет определить шкала цветов VITA, VITA-3D-MASTER.
Анализ оптических свойств витальных зубов у пациентов младшей возрастной группы показал преобладание оттенка В2 — 36,7 %. Оттенок А2 выявлен в 13,3 %, тона А3 и С2 — по 3,3 %. Сочетание А2/А3 составило 20 %, А1/А2 — 10 %, В1/В2/В3 — 6,6 %.
У пациентов следующей возрастной группы среди витальных зубов в 76,6 % случаев были определены оттенки А3/А3,5 и в 23,4 % В2/В3, что соответствует средней интенсивности (и светлоте) цвета.
Цвет витальных зубов пациентов старшего возраста в 78 % случаев соответствовал оттенкам А3/А3,5 и в 22 % В2/В4, что характеризует среднюю интенсивность.
При визуальном определении исходного цвета 27 удаленных зубов с помощью шкалы VITAPAN 3D-MASTER установлено, что наиболее часто встречался цвет 2L2,5 (8 зубов), что составило 30 %. Чуть реже выявлен цвет на два условных тона темнее 2M3 (6 зубов). Оттенок 2М2 имели 4 зуба, 3М2 — 3 зуба, в единичных случаях встречались зубы светлее или темнее указанных оттенков (рис. 3).
На определяемый оттенок зуба существенное влияние оказывала толщина дентина под эмалевым слоем. После удаления тонкого слоя околопульпарного дентина в подавляющем большинстве случаев (21 зуб) оттенок зуба не изменялся, в трех случаях стал светлее на 2 условных номера, в двух — на 3, а в одном — на 5 условных единиц.
После удаления толстого слоя дентина в 3 случаях цвет был аналогичным первоначальному определению, у 4 зубов он стал светлее на полтона, у 8 — на один тон, у 8 — на два тона, у 1 — на 2—2,5 тона. Удаление основной массы дентина данных зубов вызвало повышение светлоты в подавляющем большинстве случаев на 2 и на 1 тон, редко на 3 тона и полутон, на 4 тона в одном случае (рис. 4).
У одного зуба цвет остался таким же, как и до препарирования.
ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТКАНЕЙ
Твердые ткани зуба отличаются способностью отражать весь спектр падающего света. При этом коэффициент диффузного отражения эмали и дентина представляет выраженные индивидуальные колебания.
Изучение отражающей способности интактных зубов показало, что коэффициент диффузного отражения света (R, %) от их поверхности колеблется от 12 до 17 в коротковолновой части спектра и от 18 до 28 в длинноволновой. При этом показатель молодых зубов на 6—10 % выше, чем зрелых. Снижение с возрастом диффузного отражения объясняется изменениями состава и структуры твердых тканей зуба. Включение пигментов повышает избирательное отражение цветовых лучей.
Поток рассеянного излучения (j) от поверхности интактных незрелых зубов значительно выше, чем от поверхности минерализованных. При величине угла регистрации излучения 60º интенсивность рассеянного излучения составляет 0,8 для молодого и 0,4 для зрелого зуба. Эти значения близки к показателям эталонов эмалевых и опаковых цветов фотополимера.
Светопропускающая способность зуба зависит от длины волны проходящего света. В спектре пропускания пучка света молодым зубом присутствуют лучи всех длин волн. Для зрелого зуба в коротковолновой части спектра (400 нм) коэффициент пропускания снижен до минимума, т. е. минерализованные и пигментированные ткани пропускают меньше «голубых» волн.
Светопроводимость молодых зубов по показателям коэффициента диффузного поглощения (Т, %) совпадает с эталонами композиционных материалов А10, А20, А30. Светопроницаемость зрелых аналогична фотополимерам — А35, С20, С40 (рис. 5).
Оптические свойства зуба формируются сочетанием параметров твердых тканей и пульпы зуба. Изучение особенностей взаимодействия света с поверхностью шлифов эмали показало высокие отражающие способности этой ткани. Так, коэффициент диффузионного отражения эмали (R) колеблется от 20 до 42 %, характеризуя высокую яркость образца.
В спектре отраженного от поверхности эмали света содержатся лучи любой длины волны. Следовательно, эмаль обладает способностью отражать весь спектр цвета, что характерно для белой поверхности. Поэтому превалирующий оттенок эмали — белый (рис. 6).
При этом максимум отражения приходится на длину волны от 400 до 600 нм (чаще фиолетово-синяя область или желто-оранжевая). Самым низким процентом отражения лучей характеризуется красная часть спектра.
Для сравнения, отражающие способности фотополимера Charisma (по показателю диффузного отражения, R, %) колеблются от 5 до 32. Наиболее близки к показателю светоотражения эмали образцы А10, В10, В20.
Эмаль «молодого» зуба имеет более высокие показатели диффузного отражения света по сравнению с минерализованной, зрелой. Разница коэффициентов отражения минимальна в длинноволновой части спектра и достигает 10 % в области коротких волн. То есть молодая эмаль отражает больше сине-голубых волн, чем «зрелая». Диффузионное отражение света от поверхности эмали зубов в любой возрастной группе выше, чем у дентина.
Особенности строения эмали придают ей способность рассеивать лучи — отражать свет в различных направлениях. При падении луча под углом от 0 до 50º самый низкий поток рассеянного излучения регистрируется от поверхности эмали зрелого зуба. Самая высокая величина рассеянного излучения наблюдается в области эмалево-дентинного соединения. Для эмали незрелых зубов свойственны сравнительно высокие показатели рассеивания света, что способствует снижению блеска эмали и цветности, повышая тем самым белизну коронки зуба (рис. 7).
Рис. 7а. Оптические характеристики «незрелых» зубов.
Рис. 7б. Оптические характеристики высокоминерализованных зубов.
Внутреннее рассеивание света эмалью, кроме того, придает свойство опалесценции — внутренних переливов света и цвета. По аналогии с драгоценными камнями (опалами), содержащими 10 % воды, можно предположить, что свойство опалесцировать зависит от микропор и зубного ликвора. Высушивание эмали приводит к потере этого качества.
Голубые оттенки зуба частично также объясняются рассеивающими способностями эмали: преломление и отражение коротких волн создают сине-голубой цвет.
Обладая способностью диффузионного отражения и рассеивания света, эмаль, кроме того, характеризуется свойством пропускать световые лучи. Это явление носит название трансмиссии. Проникая в эмаль и проходя сквозь кристалл, луч света расщепляется на два пучка, каждый из которых имеет свой угол преломления. Показатель преломления для апатита (основной структурной единицы эмали зуба) составляет 1,63—1,64.
Свойство эмали частично пропускать, а частично рассеивать лучи света характеризует светопроводимость (рис. 8).
Существенное влияние на светопроводимость эмали оказывает толщина слоя. Коэффициент диффузного пропускания света (Т, %), изученный на шлифах эмали толщиной 1 мм, колеблется от 3 до 18. В зависимости от длины волны Т, % составляет 10—18 для эмали молодого зуба и от 3 до 10 для минерализованного.
Присущее эмали свойство светопроницаемости позволяет лучам, избирательно отражающимся от пигментов дентина и эмалево-дентинного соединения, проходить через эмаль и восприниматься глазом, как цвет зуба.
На отдельных участках зуба эмаль не имеет подлежащего дентина и воспринимается как прозрачная: режущий край и проксимальные поверхности (рис. 9).
Рис. 9а. Прозрачный слой эмали на режущем крае интактных зубов.
Рис. 9б. Прозрачный слой эмали на режущем крае стертых зубов.
Истончение слоя эмали способствует просвечиванию дентина на других участках (рис. 10).
Дентин имеет меньшую величину коэффициента диффузного отражения, чем эмаль во всех возрастных группах. На образцах «зрелых» зубов повышается доля красного участка спектра (длина волны выше 600 нм). Данная картина объясняется накоплением с возрастом пигментов в дентине.
Коэффициент диффузного отражения «молодого» дентина (R, %) составляет 20—35. Причем для коротких волн этот показатель достигает 20—22 % и 30—36 % для длинных (оранжево-красных). Таким образом, коэффициент отражения в длинноволновой части спектра выше, чем для коротких волн. В зрелом дентине эта разница ниже, чем в молодом (до 15 %).
Благодаря свойству избирательного отражения (способности в большей степени отражать волны определенной длины) дентин формирует цвет зуба (рис. 11).
Способность дентина к избирательному отражению зависит от содержащихся в нем пигментов, которые по-разному взаимодействуют со светом разной длины волны. В результате лучи разного цвета отражаются в большей или меньшей степени и суммируются, формируя желтоватый цвет дентина (рис. 12).
Поскольку основные цвета спектра представлены синим-желтым-зеленым-красным тонами, оттенки зуба являются вторичными, третичными от суммирования первичных (основных) цветов. Рассеивающие способности дентина значительно выше, чем у эмали зуба. Самый высокий показатель рассеянного излучения регистрируется от эмалево-дентинного соединения (ЭДС), имеющего более крупные и разнородные частицы вещества.
Поверхность молодого дентина имеет показатель рассеивания выше, чем дентин зрелый. Интенсивность потока рассеянного излучения при падении луча под углом 60º для ЭДС составляет 0,85, для дентина 0,7—0,8, для эмали — 0,2—0,5.
Коэффициент пропускания света дентином всегда ниже, чем эмали (в любом возрасте). Существенное влияние на проводимость света оказывает толщина слоя изучаемой ткани. Опаковость, непрозрачность дентина зависит от рассеивания света и низкой светопроводимости, связанных с неоднородностью структуры и состава.
Особое свойство, придающее зубу индивидуальность визуального восприятия, связано со способностью флуоресцировать (рис. 13).
Коротковолновые ультрафиолетовые (λ < 400 нм) лучи не воспринимаются человеческим глазом, однако при облучении объектов ультрафиолетовым светом может возникать эффект свечения (флуоресценция). Феномен флуоресценции зависит от способности отдельных объектов абсорбировать лучистую энергию коротковолновой части спектра. При этом часть энергии испускается в видимом диапазоне света.
Амплитуды флуоресценции от поверхности эмали характеризуются низкими значениями свечения — 2750—130 отн. ед. в диапазоне длин волн от 450 до 480 нм для слабоминерализованной эмали и 2200—130 отн. ед. при длине волны 500 нм для высокоминерализованной эмали. Ход их спектральных кривых также различается (рис. 14).
Исследование флуоресцентной активности дентина показало, что величина интенсивности флуоресценции «молодого» дентина в среднем на 2500—130 отн. ед. выше, чем у высокоминерализованных зубов пациентов старшей возрастной группы.
Максимум флуоресценции от поверхности слабоминерализованного дентина (10 500—149 отн. ед.) наблюдается при длине волны около 460 нм. Пик флуоресценции высокоминерализованного дентина (амплитуда 8 000—141 отн. ед.) лежит в диапазоне длин волн от 460 до 500 нм.
Наибольшие значения интенсивности флуоресценции зарегистрированы для эмалево-дентинного соединения — ЭДС. При этом коэффициент испускания от поверхности ЭДС зубов пациентов молодого возраста достигает наибольшего значения (16 400—162 отн. ед.) при длине волны 450 нм. Пик интенсивности флуоресценции от ЭДС зубов пациентов старшей возрастной группы наблюдается на длине волны 465 нм и соответствует 12 500—152 отн. ед.
Флуоресцентная активность интактных зубов пациентов разных возрастных групп различается незначительно. Пик флуоресценции интактных зубов у пациентов молодого возраста соответствует 4500—138 отн. ед. при длине волны 470 нм, а у пациентов старшей возрастной группы — 4250 —138 отн. ед. при длине волны 475 нм. Спектры флуоресценции интактных зубов пациентов разных возрастных групп также практически не отличаются друг от друга. Однако при одинаковом цвете их флуоресцентного свечения интенсивность разнится.
Мощность испускания при флуоресценции зуба зависит от угла облучения ультрафиолетовым светом. Максимум располагается в синей части спектра, колеблясь от 440 нм до 450 нм. «Купол» графика находится в пределах спектра длинной волны 400—480 нм (сине-фиолетовая часть спектра), что объясняет визуальное восприятие флуоресценции зуба в сине-фиолетовом цвете.
Полученные данные можно интерпретировать следующим образом. Эмалево-дентинное соединение и дентин зубов имеют высокие показатели интенсивности флуоресценции (16 400—162 и 10 500—149 отн. ед.), однако в интактных зубах происходит частичное «гашение» интенсивности флуоресценции эмалью, имеющей низкий уровень свечения. В результате испускаемый дентином и ЭДС свет теряет первоначальную интенсивность.
Воздействие на дентин отбеливающего средства не влияет на спектр флуоресценции либо смещает максимум графика в пределах 20 нм (синяя часть спектра). Отбеливание зуба также не оказывает значимого воздействия на флуоресцентные свойства эмали.
РОЛЬ ПУЛЬПЫ В ФОРМИРОВАНИИ ЦВЕТА ЗУБА
Интенсивный красный цвет живой ткани играет важную роль в эстетике натурального зуба.
Депульпирование зуба может приводить к изменению оптических свойств. Так, если при определении цвета в витальных зубах молодых людей преобладали оттенки В2 и А2, что соответствует высокой светлоте, в депульпированных зубах — оттенки DG и А4 (по 33,3 %) — высокой интенсивности.
При обследовании депульпированных зубов у лиц средней возрастной группы в 70 % преобладали оттенки С2/С4 и D3/D4 вместо А и В, характерных для интактных, что также соответствует высокой интенсивности. В 30 % случаев оттенок остается, однако увеличивается насыщенность цвета, что сопровождается уменьшением светлоты. В депульпированных зубах пациентов старшего возраста преобладал оттенок С2/С3/С4 (76,7 %), то есть средняя и высокая интенсивность. В 23,3 % случаев оттенок зубов А2/А3 сохранился, как у интактных, однако насыщенность цвета возросла — А3,5/А4.
Таким образом, если для витальных зубов характерна высокая светлота, то для депульпированных зубов — высокая насыщенность (рис. 15).
Исследование удаленных зубов показало, что введение эталонов красного цвета в интактную полость зубов или после удаления незначительного слоя околопульпарного дентина не изменяло восприятие цвета эмали. Использование эталонов, имитирующих цвет пульпы, после удаления основной массы дентина только в 5 случаях не повлияло на цвет зубов. В 22 случаях через истонченные ткани визуально определялся красноватый оттенок.
При использовании красных эталонов, помещенных в полость зуба после удаления основной массы дентина, сквозь оставшуюся эмаль в большей или меньшей степени всегда просвечивался красный оттенок.
Анализ результатов клинических и лабораторных исследований свидетельствует о значимой роли розовой пульпы в формировании воспринимаемого цвета зуба. Причем это влияние распространяется не только на оттенки, но и на светлоту:
- Разница в средних значениях коэффициентов диффузного отражения зубов пациентов «младшей» возрастной группы с искусственной пульпой и без нее составляет у резцов 1,7 %, у клыков — 2,6 %, у премоляров — 4,0 %, у моляров — 1,5 %.
- В группе пациентов среднего возраста различие между средними значениями коэффициентов отражения зубов, полость которых наполнена красителем, и без него составило у резцов 7,0 %, у клыков — 8,0 %, у премоляров — 3,8 % и у моляров 2,6 %.
- Значения коэффициентов диффузного отражения у зубов пациентов «старшей возрастной группы» с красителем и без него различаются: у резцов с сохраненной полостью зуба разница в среднем составляет 4,5 %, у резцов с облитерированной полостью — 1,2 %, у клыков — 11,9 %, у премоляров — 2,6 % и у моляров 2,5 %.
Наибольшей разницей характеризуются клыки, которые имеют самую широкую и объемную полостьзуба: отраженный от пульпы свет проходит через минерализованные светопроницаемые дентин и эмаль, оказывая влияние на суммарный оттенок зуба.
Коэффициенты отражения от поверхности зубов пациентов «старшей возрастной группы», имеющих относительно широкую полость зуба и небольшую толщину вестибулярной стенки, выше, чем от поверхности зубов пациентов с облитерированной пульповой камерой. Наибольшие значения коэффициентов отражения сдвинуты в длинноволновую область спектра, соответствующую красно-коричневым оттенкам. Следовательно, зубы пациентов старшего возраста благодаря влиянию отраженного от пульпы света могут приобретать дополнительные оттенки.
Более того, отражательная способность зависит от размеров их полости и толщины стенок. Прозрачная, истонченная эмаль и стекловидный минерализованный дентин частично пропускают отраженный от пульпы световой поток красных волн.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Эстетическая функция зуба обеспечивается особенностями его морфологии и включает симметрию расположения, размер, рельеф поверхности коронки, а также оптические свойства. Одонтометрия и одонтоскопия позволяет оценить клинические анатомические признаки, а такие оптические законы, как правила отражения, пропускания, рассеивания света, объясняют свойственные зубу оттенки, блеск, способность флуоресцировать, опалесцировать.
Цветовые характеристики, в свою очередь, связаны с особенностями сложных структур эмали и дентина, в достаточной степени изученных. Значительно менее понятны механизмы влияния на цвет зуба пульпы, обильное кровоснабжение которой придает ей яркую розовую окраску.
Основные тона зуба, их интенсивность (светлоту и насыщенность) можно объяснить совокупностью оптических свойств эмали, дентина, пульпы.
Максимальное отражение всех цветных лучей поверхностью эмали обусловливает белый цвет. Кроме того, обладая склонностью к внутреннему рассеиванию света, эмаль придает голубые оттенки цветовой гамме.
Цвет дентина можно оценить благодаря светопроницаемости эмали. От толщины эмалевого слоя зависит степень преломления и отражения падающего света лежащим глубже дентином. Область режущего края не имеет дентина, поэтому она прозрачнее. Срединная часть зуба чаще содержит основную массу желтоватого дентина, который и определяет цвет зуба в целом. На пришеечном участке зуба слой эмали тоньше, поэтому цвет лежащего под ней дентина выражен более четко и проявляет множество цветовых оттенков.
Небольшая часть органических веществ и воды, имеющих иные оптические свойства, чем кристаллические неорганические компоненты, вызывает внутреннее рассеивание падающего света из-за различий в показателях преломления, что очень похоже на оптический эффект в опалах. Отсюда свойство зубов опалесцировать. Кроме того, зубы обладают способностью флуоресцировать. Благодаря свойству эмали частично пропускать, а частично рассеивать свет к цвету зуба примешивается видимость объема. Опаковость придает глубину восприятия.Возрастные характеристики оптических свойств зуба в совокупности можно представить следующим образом. Молодой зуб своей поверхностью отражает больше света, чем зрелый, обладая при этом высокой рассеивающей способностью. Его дентин содержит меньше пигментов. В результате в спектре отражения превалирует белый цвет, а поверхность эмали отличается относительно низким уровнем блеска.
Для зрелого зуба характерна сниженная рассеивающая способность эмали, и одновременно имеет место повышение избирательного отражения дентина, что и придает зубу присущий ему оттенок. С возрастом цвет зуба меняется, однако оттенок может оставаться прежним, увеличивается его насыщенность и снижается светлота. Зрелые зубы соответствуют в расцветке VITA группам А и С. Интенсивность высокая: А30—35, С20—40.
Возрастные изменения оптических свойств зуба, а именно снижение белизны, повышение блеска, изменение цвета, связаны с возрастными преобразованиями структур эмали, дентина, пульпы. При этом чем выше степень минерализации эмали и дентина и больше размеры полости зуба, тем существеннее вклад, вносимый красным светом, отраженным от пульпы.
http://dentalmagazine.ru/
