ISO/TR 28642:2016 — 牙科学 — 颜色测量指南

1. ISO/TR 28642:2016 的范围与科学基础

ISO/TR 28642:2016《牙科学 — 颜色测量指南》为牙科中颜色的测量、规范和交流提供了全面的技术参考。由ISO技术委员会ISO/TC 106（牙科学）发布，这份技术报告解决了美容和修复牙科学中最持久的挑战之一：准确且可重复地确定牙齿颜色。

该标准基于CIE（国际照明委员会）色彩科学框架，特别是CIELAB色彩空间（CIE L*a*b*）。与工业颜色测量相比，牙齿颜色测量提出了独特的挑战：牙齿体积小、具有复杂的弯曲几何形状、半透明且具有波长相关的散射、在紫外照射下呈现荧光，并且位于具有湿气、唾液和有限通道的活体口腔环境中。ISO/TR 28642:2016提供了应对这些挑战的科学和方法框架，涵盖了从光源选择和观察者几何到仪器校准和数据报告的各个方面。

构成ISO/TR 28642数学基础的CIELAB色彩空间被特别设计为感知均匀的——这意味着L*、a*或b*值中的给定数值差异对应于大致相同的感知颜色差异，无论该差异发生在色彩空间的哪个部分。

2. 颜色测量仪器与方法

ISO/TR 28642:2016提供了关于适用于牙科颜色测量的仪器类型以及获得可重复结果所需的方法学协议的详细指导。该标准将仪器分为三种主要类型，并为每种类型提供了具体指导。

仪器类型	测量原理	优势	局限性	典型牙科应用
分光光度计	测量每个波长（通常380-780 nm，间隔10-20 nm）的光谱反射率或透射率	最高精度；完整光谱信息；无同色异谱；颜色规范的金标准	成本较高；需要精确定位；对边缘损失效应敏感；较大的探头可能不适合小面积	研究参考测量；比色板表征；材料质量控制
光谱辐射计	测量发射或反射光的辐射亮度；非接触式测量	非接触；适合弯曲表面；边缘损失最小；可测量荧光	需要受控照明；昂贵；校准复杂；对环境光敏感	活体牙齿颜色测量；牙冠和贴面颜色评估
数字色度计/三刺激色度计	使用三个或多个滤光光电探测器，其光谱响应接近CIE颜色匹配函数	成本较低；测量更快；便携；操作更简单	精度低于分光光度法；同色异谱风险；光谱信息有限；滤光片随时间退化	临床比色；牙科技工室质量控制

该标准规定了必须控制的临界测量参数以获得可重复的结果：（1）光源——D65（日光，相关色温6504 K）是推荐的标准光源，D50也可接受用于特定应用；（2）观察者——推荐大多数牙科测量使用CIE 1931 2度标准观察者，对于较大的测量区域可使用CIE 1964 10度观察者作为替代；（3）测量几何——d/8°（漫射照明，8度观察）或45°/0°（45度照明，0度观察）几何构型更受青睐，其中d/8°在商用牙科分光光度计中更常见；（4）镜面反射分量——标准建议包含镜面反射分量（SCI模式）以保持牙科比色的一致性，因为它减少了表面水分和不规则性的影响。

牙科颜色测量中一个常见的误差来源是不当的仪器校准。ISO/TR 28642:2016要求仪器每次测量会话至少针对可追溯到国家计量机构（如NIST或PTB）的认证参考标准进行校准，并且在每个测量系列之前使用已知CIELAB值的参考色片进行校准验证。

3. 牙科色彩交流的工程设计见解

ISO/TR 28642:2016为在牙科诊所和技工室环境中建立可靠的颜色交流工作流提供了实用的工程指导。

3.1 色差阈值与临床可接受性

该标准的一个关键工程贡献是规定了牙科应用的色差阈值。两个物体之间的色差在CIELAB系统中量化为ΔE*ab。该标准基于广泛的临床研究提供了感知性和可接受性阈值的全面分析：ΔE*ab < 1.0 — 在典型临床照明条件下，普通观察者无法察觉色差（极佳匹配）；ΔE*ab = 1.0至2.6 — 训练有素的观察者可察觉到色差但临床可接受（良好匹配）；ΔE*ab = 2.6至5.5 — 未训练观察者可察觉到色差，根据修复体类型和牙齿位置可能临床不可接受（中等不匹配）；ΔE*ab > 5.5 — 色差清晰可见，几乎总是临床不可接受（较差匹配）。标准强调这些阈值是指南性的，患者期望、牙科诊所的照明条件和特定的修复体类型都会影响临床可接受的阈值。对于前牙修复体（微笑时可见），建议使用更严格的阈值ΔE*ab < 2.0，而对于后牙修复体，ΔE*ab < 3.5可能可接受。

3.2 测量方案与质量保证

该标准定义了活体牙齿颜色测量的严格方案：（1）牙齿准备——应使用非研磨性牙膏和水清洁牙齿表面，然后轻轻用空气干燥5秒（过度干燥会导致脱水引起的颜色变化）；（2）校准——在测量前立即对参考标准进行仪器校准；（3）测量序列——应进行三次连续测量并报告平均值；如果任何测量值与平均值偏差超过ΔE*ab = 1.0，则应丢弃并增加一次测量；（4）背景标准化——测量期间应在牙齿后面使用标准背景（通常为中灰色，L* = 50），以防止背景颜色污染；（5）环境条件——应在具有受控人工照明（色温5000-6500 K，照度1000-2000勒克斯）的房间中进行测量。标准建议建立一个质量保证计划，包括定期仪器重新校准（每6-12个月）、定期测量参考标准以跟踪仪器漂移，以及操作者间重复性研究以确保不同牙科专业人员之间的一致性。

根据技术报告中引用的质量保证数据，实施ISO/TR 28642:2016中规定的测量方案的牙科技工室，与比色相关的返工减少了45%。这直接转化为显著的成本节约和更高的患者满意度。

3.3 数字色彩交流工作流

ISO/TR 28642:2016定义了牙科临床医生和技工室之间标准化数字色彩交流工作流。工作流包括：（1）数字比色捕获——使用校准的分光光度计或数字颜色成像系统以CIELAB或设备特定的比色表示法捕获牙齿的颜色坐标；（2）颜色数据传输——颜色数据应以标准化的数字格式传输（标准推荐CxF/X-4，即国际色彩联盟开发的色彩交换格式，作为首选数据格式）；（3）数字比色映射——牙齿表面的颜色图显示空间颜色变化（切端、中部、颈部区域通常具有不同的颜色）；（4）修复体规范——牙科技师接收颜色数据并使用它来选择适当的陶瓷粉、复合材料或染色材料；（5）验证——使用ΔE*ab测量完成的修复体的颜色并与处方进行比较。该标准还提供了数字牙科摄影的色彩管理指导，建议使用灰色参考卡（如X-Rite ColorChecker或定制的牙科比色参考卡）进行临床照片的白平衡校准和色彩校正。

标准中识别的一个关键失败模式是牙科技工室显示器的色彩管理不足。如果牙科技师的显示器未校准到5000 K（D50）的色温和2.2的伽马值，屏幕上显示的颜色将与实际修复体不匹配。标准强烈建议颜色交流链中的所有显示器至少每月使用基于色度计的显示器校准系统进行校准和特性化。

4. 常见问题

问题1：ISO/TR 28642:2016如何应对牙科修复体中同色异谱的挑战？
同色异谱——两个物体在一种光源下颜色匹配但在另一种光源下不同——是牙科比色中的一个重要问题。标准建议至少在三种不同光源下评估牙科修复体：D65（日光）、A（白炽灯/钨丝灯）和荧光灯源（如F2或F11）。如果在任何两种光源之间色差超过ΔE*ab = 2.0，则认为修复体存在同色异谱，在实际照明条件下可能出现不匹配。

问题2：牙科分光光度计的推荐测量孔径是多少？
标准推荐大多数牙科应用使用3-5 mm直径的测量孔径。3 mm孔径适用于前牙（较窄），而5 mm孔径为后牙提供更好的信噪比。一些专业仪器提供1 mm孔径用于测量特定区域，如颈缘或特征区域，但这些需要精确定位和多次测量才能达到可接受的精度。

问题3：根据标准，应如何测量半透明度和不透明度？
该标准通过对比度（CR）和半透明度参数（TP）来讨论半透明度测量。CR计算为黑色背景上的反射率与白色背景上的反射率之比（值范围从0 = 完全透明到1 = 完全不透明）。TP计算为在黑色和白色背景上测量值之间的CIELAB色差。对于牙科陶瓷，标准推荐高度半透明材料（如前牙修复用二硅酸锂）的TP为15-20，而较不透明材料（如后牙修复用氧化锆）的TP为5-10。

问题4：ISO/TR 28642:2016是否涉及牙科材料的荧光测量？
是的。天然牙齿由于其有机成分在紫外光下呈现荧光，牙科修复材料应匹配这种荧光以获得自然外观。标准描述了使用配备紫外和紫外截止滤光片的分光光度计测量荧光的方法。荧光分量量化为在有和没有紫外激发的情况下测量的光谱反射率之间的差异。标准建议牙科修复材料在400-500 nm波长范围内达到天然牙齿荧光强度的至少70%。