Цифровые фотографии и особенности запечатления цвета зубов

Чтобы улучшить цифровую фотографию, требуется калибровка и регулировка для точного управления цветом. Описание цвета зубов с повышенной точностью улучшит точность цвета керамических реставраций. Цифровые фотографии могут быть легко сохранены и переданы специалисту, предоставляя качественную информацию о цвете на поверхности зуба, форме и характерных особенностях.

Цифровая камера в стоматологии - устройство, позволяющее предоставить зубному технику максимально приближенную к действительности информацию о цвете зубов пациента. Тем не менее, следует стандартизировать различные параметры, такие как экспозиция, баланс белого, скорость пленки, диафрагма, источник света и разрешение. С цифровыми камерами были использованы различные инструменты для улучшения стандартизации цветовой информации. Кросс-поляризационные фильтры позволяют переосмыслить преобладание белых непрозрачностей при съемке со вспышкой за счет уменьшения или устранения зеркальных отражений. Они также помогают дифференцировать цветовые различия в направляющих.

Определение экспозиции цифровой камеры также проблематично. Баланс белого – это процесс удаления нереалистичных цветовых оттенков с фотографий. Баланс белого по ошибке добавит голубой цвет к изображению, чтобы нейтрализовать высокую долю красных оттенков от десны, добавляя синий оттенок, чтобы сместить желтые оттенки от зуба.

Для точности записи цветных изображений в цифровой стоматологической фотографии рекомендована справочная карта баланса белого с известными цветовыми координатами. Система CIELab состоит из 3 координат:

  • L * – яркость оцениваемого объекта в диапазоне от черного до белого (0-100);
  • а * – цветность на оси красно-зеленого (положительное-отрицательное значение);
  • b * – цветность на желто-синей оси (положительное-отрицательное значение).

Каждый цвет имеет определенное числовое значение, что обеспечивает более объективную характеристику и помогает в передаче цвета.

Яркость – это параметр, который приводит к более высоким недопустимым изменениям цвета по сравнению со значениями a * и b *, поэтому стандартизация этого параметра важна. Два измерения одного и того же объекта можно сравнить с их различиями в цвете (DE), которые могут быть определены, если разница заметна и/или приемлема для людей-наблюдателей.

Восприимчивость относится к обнаружению цветовой разницы между зубом и смежной цветной реставрацией, тогда как приемлемость относится к принятию цвета этой реставрации.

Цель этого исследования состояла в том, чтобы определить величину цветовой разницы (DE) и сравнить значения яркости цвета (L *) среди различных типов оборудования для цифровой фотографии для оценки цвета зубов с серой эталонной картой и без нее. Оценить, можно ли использовать ее для стандартизации цвета в стоматологической фотографии. Протестированная нулевая гипотеза состояла в том, что различные типы получения цифрового изображения не будут представлять разные значения DE или L *, когда фотографии были сбалансированы белым с использованием серой эталонной карты, что не повлияет на стандартизацию цветов в стоматологической фотографии.

Материалы и методы

В начале исследования отобрали 10 студентов в возрасте от 22 до 25 лет. Критерии исключения включали отбеливание зубов в течение последних 6 месяцев и наличие реставраций во фронтальном участке. Шесть фотографий были сделаны для каждого участника студентов (N = 60), с использованием различного фотографического оборудования и стандартизированных калиброванных параметров (Таблица 1).

Рисунок 1 иллюстрирует используемое оборудование. На всех фотографиях рядом с зубами нижней челюсти помещалась стандартная справочная карта серого цвета с известными значениями цвета (L * = 75, a * = 0, b * = 0), для анализа баланса белого цифровых фотографий (рис. 2).

Цифровое оборудование для фотографии в стоматологии

Рисунок 1. Используемое цифровое оборудование.

A – цифровая фотокамера D7000 SLR, оснащенная 85-мм объективом и беспроводной вспышкой для макросъемки Speedlight (Nikon Corp)

B – цифровая камера для макро-съемки, окруженная 80 г/м белой бумагой для печати.

D – цифровая камера для макро-съемки, установленная на двухточечном жестком fl-образном кронштейне.

E – цифровая камера для макро-съемки, прикрепленная к кросс-поляризационным фильтрам.

F – iPhone 7, SLR, одиночный объектив.

Каждая фотография была оценена до и после балансировки белого с использованием программного обеспечения. Фотографии были сделаны с интервалом в 1 минуту, чтобы обеспечить постоянную интенсивность вспышки. Чтобы избежать обезвоживания зубов, пациентов просили закрыть рот между фотографиями. После этого все цифровые фотографии оценивались с помощью программного обеспечения (Classic Color Meter версии 1.8.1 для MacIntosh AC), которое было выбрано потому, что оно охватывало параметры в цветовом пространстве CIELab.

Замер цвета сделали на правом центральном резце верхней челюсти (рис. 2) со всеми фотографиями в одном и том же положении. Цветовое окно было отрегулировано до максимально возможного размера, и были измерены координаты CIELab.

Использование эталонной карты в стоматологической фотографии

Рис. 2. Расположение стандартной серой эталонной карты рядом с зубами нижней челюсти в качестве параметра для заднего анализа.

А. Цвет измеряли с использованием программного обеспечения в стандартизированном положении в центре правого верхнего центрального резца верхней челюсти.

  1. B. Цветовое окно было настроено на максимальный размер, и были измерены координаты CIELab.

Используя эту модель, разные цвета были представлены 3 числами. После того как были измерены исходные фотографии, все изображения были сбалансированы с использованием программного обеспечения (Lightroom v6.0, Adobe Photoshop CC; Adobe Systems Inc) и стандартной серой эталонной карты. Значения, полученные на изображении с балансом белого и без него с помощью серой эталонной карты, сравнивались, и для каждой группы фотографического оборудования были получены DE.

Группа с наименьшим значением DE с использованием кросс-поляризационного фильтра (DC + CPF) была выбрана в качестве золотого стандарта для статистического сравнения светимости. Впоследствии значения для светимости от различных типов оборудования цифрового изображения были статистически проанализированы с использованием обобщенных оценочных уравнений (GEE) вместе со стандартными оценками погрешности Хьюбера-Уайта для определения различий между методами, независимо от использования серой эталонной карты или без нее ( n = 20 на группу).

Затем использование серой карты было проанализировано как возможное взаимодействие между результатами. Когда взаимодействие было обнаружено, был проведен второй анализ, чтобы определить, где использование серой карты имело значительный эффект. Баланс белого считался вторичным фактором. L * был использован, потому что это параметр, который более изменчив в отношении цветов, тогда как значения a * и b * более стандартизированы.

Таблица 1. Тип используемых групп фотографического оборудования и стандартизированные калиброванные параметры.

Группа оборудования

Стандартизированные параметры

Цифровая камера + беспроводная вспышка (DC + WCF): цифровая зеркальная фотокамера D7000 (Nikon Corp), оснащенная 85-мм объективом (AF-S VR Micro-NIKKOR [Nikon Corp]) и беспроводная вспышка Speedlight

Экспозиция (1/125 с, f25), скорость пленки (200), вспышка (ETTL), расстояние (80 см), фокусировка (1:1).

Цифровая камера + беспроводная съемка крупным планом

Вспышка + белая бумага для печати (цифровая зеркальная фотокамера D7000 с 85-мм объективом (AF-S VR Micro-NIKKOR 85-мм [Nikon Corp]) и беспроводная вспышка R1 (NIKON Corp.). Вспышка с крупным планом, окруженная 80 г/м2

белой бумагой для печати.

Экспозиция (1/125 с, f25), скорость пленки (200), вспышка (ETTL), расстояние (80 см), фокусировка (1:1).

Цифровая камера + кольцевая система (цифровая зеркальная камера D7000 с 85-мм объективом (AF-S VR Micro-NIKKOR 85 мм [Nikon Corp]) и кольцевая система (круговой EM 140 DG для Nikon; Sigma Corp).

Экспозиция (1/125 с, f25), скорость пленки (200), вспышка (ETTL), расстояние (80 см), фокусировка (1:1).

Цифровая камера + двухточечный жесткий кронштейн + беспроводная близкая вспышка (цифровая зеркальная фотокамера D7000 с 85-мм объективом (AF-S VR Micro-NIKKOR 85 мм [Nikon Corp]) и беспроводная близкая вспышка Speedlight fl ash (Беспроводная вспышка ближнего света Nikon 4804 R1 [Nikon Corp]).

Вспышки были установлены в двухточечном жестком кронштейне (кронштейн PhotoMed для Nikon [PhotoMed]), параллельно полу, один на

каждой стороне камеры.

Экспозиция (1/125 с, f25), скорость пленки (200), вспышка (ETTL), расстояние (80 см), фокусировка (1:1).

Цифровая камера + беспроводная вспышка для макросъемки с подсветкой + кросс-поляризационный фильтр (цифровая зеркальная фотокамера D7000 с 85-мм объективом (AF-S VR Micro-NIKKOR 85 мм [Nikon Corp]) и беспроводная вспышка для макросъемки (4804 R1) беспроводная система Speedlight для съемки крупным планом [Nikon Corp]). Вспышки были прикреплены к фильтрам с перекрестной поляризацией

(Polar eyes; биоэмуляция).

Экспозиция (1/125 с, f25), скорость пленки (200), вспышка (ETTL), расстояние (80 см), фокусировка (1:1).

iPhone 7 (Apple Inc)

Предварительно установленные параметры с мобильного телефона и фотографии, сделанные в обычном режиме, на стандартном расстоянии 30 см.

Результаты

В таблице 2 приведены средние значения ± SD DE (n = 10 на группу), определенные для каждого типа оборудования, а также средние значения ± SD для L * (с серой картой и без нее, оцененные по той же фотографии с балансировкой белого и без нее). Статистически значимые различия были обнаружены среди групп (P <.05).

Таблица 2. Среднее ± стандартное отклонение значений DE (n = 10) и L * (n = 10 с серой картой и n = 10 без серой карты), определенных для каждого типа оборудования.

Тип оборудования

DE

L * с серой картой

L * без серой карты

Цифровая камера + беспроводная вспышка Speedlight fl Ash

6.5 ±1.1

66 ±2.58

64.8 ±2.85

Цифровая камера + беспроводная съемка крупным планом Speedlight light ash + белая бумага для печати

6.5 ±1.7

65.8 ±2.48

61.3 ±2.45

Цифровая камера + кольцевая система

7.5 ±5.7

64.9 ±5.62

58.3 ±7.86

Цифровая фотокамера + двухточечный жесткий кронштейн + вспышка Speedlight Speed ash

5.8 ±1.6

65.6 ±1.71

64.5 ±2.79

Цифровая камера + беспроводная вспышка для макросъемки, вспышка + кросс-поляризационный фильтр

3.4 ±1.0

64.9 ±2.55

63.9 ±3.98

iPhone 7

7.5 ±3.9

71.7 ±6.63

73 ±4.98

В качестве золотого стандарта использовался кросс-поляризационный фильтр, поскольку он приводил к самым низким значениям DE. Без использования серой карты DC + CPF существенно не отличался от DC + DPRF (P = .73), DC + WPP (P = .106) или DC + WCF (P = .551), но статистически отличался от DC + RF (P = .028) и I7 (P <.001). Взаимодействие, касающееся использования или отсутствия серой карты, значительно повлияло на группы DC + RF (P = .008) и I7 (P = .023), но статистически не было значимо отличным для остальных групп. По сравнению с золотым стандартом (DC + CPF) использование серой карты не повлияло на стандартизацию цвета для группы I7 (P <0,001 для группы без серой карты и баланса белого по сравнению с P = 0,008 при использовании серой карты ), положительно ли это повлияло на группу DC + RF (P = 0,028 для группы без серой карты и баланса белого по сравнению с P = 1,0 при использовании серой карты).

Поэтому, когда использовалась кольцевая вспышка с учетом сбалансированной фотографии, она не имела никакого значения по сравнению с группой DC + CPF, что помогало стандартизировать цвет на фотографии. Для группы I7 не имело значения, использовалась ли серая карта, оно не было бы столь же стандартизированным, как группа DC + CPF. На рисунках 3 и 4 показаны цифровые фотографии, сделанные с использованием различного оборудования, с балансом белого и без него.

Фотография в стоматологии с разным балансом белого

Рис. 3. Цифровые фотографии, сделанные с использованием различного оборудования с (правый столбец) и без (левый столбец) баланса белого.

Цифровые фотографии в стоматологииРис. 4. Цифровые фотографии, сделанные с использованием различного оборудования, с (в правом столбце) и без (в левом столбце) баланса белого.

Обсуждение

Нулевая гипотеза была отвергнута, потому что различные типы получения цифрового изображения приводили к различным величинам значений DE и L *, когда цифровые изображения были сбалансированы белым. Кроме того, серая эталонная карта позволила повысить стандартизацию цветов для определенных методов получения.

Успешный подбор цветов очень важен для удовлетворения пациентов, требующих эстетическую реставрацию. В настоящем исследовании оценивались значения DE и L * среди различных типов широко используемых стоматологических фотографий и цифровых камер с серой эталонной картой и без нее.

Изменения в условиях освещения могут привести к изменению воспринимаемого цвета, что также связано с балансом белого на фотографии. Баланс белого – это процесс удаления нереалистичных цветовых оттенков с фотографий. Например, в мягких тканях правильный баланс белого может отличить здоровые ткани от воспаленных. Для твердых тканей правильная цветопередача выявляет такие особенности, как прозрачность эмали, кариес, эрозия и истирание, а также воздействие на цервикальный дентин.

Джонстон и Као сообщили о клинически приемлемом пороге визуального восприятия DE 3.7 в системе CIELab. Более высокие значения DE приведут к неприемлемости восстановления. Хотя об этом значении сообщалось в различных исследованиях по-разному, значение DE, равное 3,7, является значением, наиболее часто используемым при рассмотрении приемлемых порогов.

В исследовании только группа с кросс-поляризационным фильтром (DC + CPF; DE = 3.4) показала приемлемое значение DE, поэтому оно использовалось в качестве золотого стандарта для анализа светимости. Использование кросс-поляризационных фильтров было изучено ранее и позволяет оценивать и сравнивать сопоставление цветов между различными вкладками оттенков. Такие фильтры использованные в этом исследовании, оказались полезными для выявления внутренних изменений оттенков естественных зубов для анализа оттенков и устранения рассеянного света и нежелательных отражений, вызванных вспышкой, которая может затенить детали в зубах и вызвать проблемы при общении с зуботехнической лабораторией.

Таким образом, согласно результатам этого исследования, использование кросс-поляризационных фильтров является наиболее стандартизированным методом для оценки цвета и коммуникации. Наиболее изменчивой характеристикой среди фотографий было значение L *, соответствующее светимости, тогда как средние значения a * и b * показали большее сходство (были более стандартизированы), что также может помочь с приемлемостью цветового соответствия.

Фотографии из групп с высоким DE выглядят более темными (рис. 3, 4), что приводит к высоким значениям DE, когда фотографии подвергались балансу белого с помощью серой эталонной карты. Более темная фотография может быть связана с изменением значений яркости. Стандартизация баланса белого с помощью опции автоматического баланса белого при фотографировании цифровыми камерами имеет тенденцию ошибочно добавлять голубой цвет к изображению, чтобы нейтрализовать высокую пропорцию красных оттенков десны. Тогда как добавление синего для смещения желтых оттенков зубов дает неподходящий конечный цвет изображения и не следует считать надежным вариантом.

Группы с серой эталонной картой: DC + DPRF, DC + WPP, DC + WCF и DC + RF, не отличались значительно по значениям светимости от значений DC + CPF; это означает, что просто I7 не сопоставим с золотым стандартом. Однако, когда серая эталонная карта не использовалась, кроме группы I7, DC + RF также статистически отличался от золотого стандарта. Серая справочная карта ранее использовалась при оценке фотографических диффузоров. Принимая во внимание, что все материалы диффузора, прикрепленные к одной и той же цифровой камере и вспышке, показали заметные изменения цвета для удаленного зуба, серая карта показала более стандартизированную оценку цвета.

Этот вывод согласуется с настоящим исследованием. В этом исследовании использовалась компьютерная программа для оценки цвета в цифровой фотографии. Эта недорогая и быстрая процедура позволяет зубному технику манипулировать изображениями и выявлять больше деталей. Кроме того, цифровая фотография способна захватывать полихромные цвета, морфологию зубов, текстуру поверхности, прозрачность, распределение цвета и детали из окружающей ткани. Из-за высокой вариативности стоматологической фотографии рекомендуются стандартизированные параметры с кросс-поляризационным фильтром и серой эталонной картой. Если кроссполяризационный фильтр недоступен, серая эталонная карта может помочь улучшить стандартизацию цвета DC + RF; однако, это не поможет при использовании I7.

Хотя использование серой эталонной карты в целом дает более высокий стандартизированный цвет, его эффект не является статистически значимым для любой группы, кроме кольцевой вспышки, и, таким образом, является довольно хорошей альтернативой для этого единственного типа получения изображения. Задействование людей вместо стандартизированных цветных чипов в этом исследовании лучше отражает клинический опыт, в котором можно увидеть разные цвета зубов. Ограничения этого исследования включают ограниченное количество сделанных фотографий и тот факт, что не все цифровые комбинации изображений были охвачены; дальнейшие исследования должны быть сосредоточены на различных комбинациях цифровых изображений и увеличении количества фотографий на комбинацию.

Вывод

В рамках данного клинического исследования были сделаны следующие выводы:

  1. Комбинация DC + CPF была наиболее точной для получения цифровых фотографий, потому что она показала самое низкое DE по сравнению с использованием или отсутствием серой эталонной карты.
  2. Сочетание DC + RF и iPhone 7 было наименее точным.
  3. Серая эталонная карта дает преимущества при использовании кольцевой вспышки и улучшает стандартизацию цифровых изображений, но не улучшает фотографии, сделанные с помощью iPhone 7.
  4. Снимок с балансировкой белого, сделанный цифровой камерой с крупным планом и перекрестным поляризационным фильтром (DC + CPF) с серой эталонной картой, является оптимальным.
Насколько полезна была эта статья?
5.0
Средняя оценка
5 голосов

Мнения специалистов + ПОДЕЛИТЬСЯ СВОИМ МНЕНИЕМ
ПОДЕЛИТЬСЯ СВОИМ МНЕНИЕМ

Комментарии 0