随着社会经济的飞速发展，人们的审美意识不断增强，对口腔修复体的要求也越来越高，不仅要关注牙齿的外形和功能，更要注重牙齿色泽是否与天然牙相协调，达到自然美观的修复效果，因此，在临床工作中如何准确地采集和表达天然牙的颜色信息，并将其成功传递给技师进行修复体的制作，是口腔医师一直关注的问题。分光光度型比色仪是目前口腔软硬组织及修复材料常用的测色仪器。
1. 分光比色仪的特点
1.1 基本原理
国际照明协会（CIE）于1976年确定了L*a*b*表色系统为研究物体颜色的标准表色系统，L*、a*、b*代表3个颜色参数，L*代表明度，从黑到白(0-100），a*表示红色方向，-a*表示绿色方向，b*表示黄色方向，-b*是蓝色方向，该表色系统可以直接计算出两种色彩的色差（ΔE），即物体颜色的变化数值，其计算公式为：ΔE=[(ΔL*）2+(Δa*）2+(Δb*）2]1/2。医师与患者可通过ΔE对修复体颜色的重现效果进行评价，美国国家标准计量局规定，人眼能够区分的最小色差值为1.5 NBS；国外研究多以ΔE>1为视觉上可察觉水平，1<ΔE<3.3为临床上可接受，ΔE>3.3时，临床上不可接受，部分以ΔE>3.7为临床上不可接受。在中国颜色体系中，非彩色系ΔE<1.5，彩色系ΔE<3.0为色差宽容度阈值。
分光比色仪是口腔常用的测色仪器，它是通过测量样品的光谱反射率确定其色度值的，当光线照射到被测量物表面后，其反射光线被多种滤光器和光电二极管阵列接受，并转换成电信号，由软件系统计算得出颜色数据L*a*b*，从而确定物体颜色，其主要组成部分是独立光源、光线接收器和信号处理器等，根据测量范围可分为点测量型（SM）和全牙测量型（CTM）。
1.2 不同分光比色仪的特点
常用的全牙型测色仪有SpectroShade、OLYMPUS Crystaleye、Shadepilot，其原理是在分光光度计的基础上叠加了计算机成像功能，具有较大的影像信息存储空间，能同时摄取牙齿各部位的色彩信息，并对修复体的颜色进行校验，将比色结果以L*、a*、b*色度值进行表达与传递，精确度较高，其中Crystaleye系统具有五种比色板的色彩数据库（Vitapan classical、Vita 3D-MASTER、Noritake、Ivoclar Vivadent Chromascop和Vintage Halo NCC），系统会自动与测量牙齿匹配出三种比色结果供医生选择，但该型测色仪价格昂贵，体积较大，光学探头大，镜头容易起雾或引起患者不适，影响图像的准确性，不能采集后牙区的信息，在临床应用上受到一定限制。
常用的点测量型测色仪有Vita Easyshade比色仪，其优点是：探头既是光源，又是光感接收器，比色结果不受环境光源的限制，小巧灵活，可以测量后牙，操作难度较小，但该型仪器容易造成定位误差及边缘缺失，降低了测色精确性。此外，由于该比色仪数据库中色彩信息只有Vita颜色系统，选色及修复体制作时具有一定的局限性，且准确性低于全牙型测色仪。
1.3 分光比色仪与其他口腔测色仪器的区别
除分光比色仪外，常用的测色仪器还包括：色度计、光谱辐射计、口腔扫描仪等。色度计主要是由照明光源、校正滤色器、光电检测器等组成，它是通过测量样品的CIE光谱三刺激值确定其色度值。分光比色仪可记录牙齿表面反射的彩色光谱的总能量，而色度计返回的颜色光谱只有3种颜色：红色、绿色和蓝色，因此，准确性低于分光比色仪。
光谱辐射计也通过计算CIE L*a*b*值来测定颜色，多用于实验室研究，与分光比色仪不同之处是它不与牙齿表面接触，而是从远处测量光谱辐射，没有内置光源，仅使用环境照明。有研究认为具有45/0度光学配置的非接触式光谱辐射计是测量牙齿颜色的金标准设备，而全牙测量型分光比色仪的准确性与之相比无明显差异，点测量型准确性略低。
近年来，口腔扫描仪广泛应用于数字化全瓷修复中，它基于共聚焦显微镜原理，使用发光二极管（LED）作为光源，从不同角度产生多幅图像，再现牙弓的三维（3D）视图，可直接在患者口腔内获取牙齿、牙龈、黏膜等软硬组织的三维形态及彩色纹理信息，但在颜色测量的准确性及重复性方面明显低于分光比色仪，不建议单独用于测色，应配合视觉评估。
2. 分光比色仪在口腔美学修复中的应用
2.1 天然牙的颜色测量
天然牙的颜色复杂而独特，不同牙齿及同一牙齿的不同部位其光学性能不尽相同。牙釉质主要形成牙冠的半透明度和乳光效应，牙本质决定牙齿的色调和饱和度。与传统视觉法相比，分光比色仪在比较牙齿不同部位的颜色方面具有明显优势，它能准确、客观测得牙齿的颜色数据，记录肉眼所不能察觉的微小颜色变化。
陈立等人使用Crystaleye分光比色仪对310颗年轻人天然牙的不同部位进行颜色测量，发现天然牙中部明度最大，颈部饱和度最大，切端明度和饱和度均较小；上中切牙明度最高，而尖牙饱和度最大。因此，建议牙齿不同区域的颜色进行个性化采集，以准确地再现牙齿的色彩梯度。
不同地区、不同年龄人群的天然牙色度值不尽相同，分光光度仪可通过对数值的统计，总结人群天然牙及牙龈的颜色分布规律。王辰昕等人使用Crystaleye分光比色仪研究了上海地区汉族青年人群恒前牙的颜色特征，结果显示，从中切牙到尖牙方向，呈L*值逐渐降低，a*、b*逐渐升高的趋势，即明度逐渐降低，颜色逐渐向红黄过渡。
Karaman等人使用Vita Easyshade分光比色仪，分析了202名15-70岁之间的土耳其志愿者的上前牙后发现，中切牙平均L*值最高，尖牙的平均a*值最高，中切牙和侧切牙的平均b*值均较高，上前牙L*值、a*值的差异与年龄、性别显著相关，前牙色度变化趋势与上述结论相似。Hassel等人的研究也证实了年龄与牙齿色度值高度相关的趋势。
2.2 牙龈的颜色测量
分光比色仪也广泛应用于天然牙龈的颜色测量。Gómez-Polo等人用Shadepilot分光比色仪测定了西班牙白种人前牙区天然牙龈的颜色范围:L*值28.3～65.4、a*值11.1～37.2、b*值6.9～25.2*，女性L*、b*值大于男性，而a*值小于男性。贺专等人采用CM-700 d分光光度计对307名患者的上前牙区牙龈颜色的测量结果显示，女性L*值明显大于男性，但a*、b*值无明显差异，年龄对其无明显影响。
Benic等人通过Spectroshade分光比色仪评估发现种植体周围黏膜和天然牙龈之间存在显著色差（ΔE为7.0±3.9），种植体周围黏膜颜色呈现出更多的暗、绿色和蓝色成分。Staedt等人对比了四种比色仪（Shadepilot、Easyshade Advance、Crystaleye、X-Rite ShadeVisio）测量牙龈颜色的重复性，显示非接触式比色仪Shadepilot和Crystaleye重复性略优于接触式，后者在测量时可能压迫牙龈而导致颜色变化，建议软组织颜色使用非接触式测量。
2.3 修复材料的颜色测量
口腔修复材料种类繁多，其光学性能也千差万别，常用的修复材料包括光固化树脂、瓷修复材料、牙龈丙烯酸材料等。分光比色仪能精确测得材料的颜色数据，有助于根据不同情况，选择理想的修复体。
2.3.1 瓷修复材料
关于瓷修复材料的颜色测量，Su等人使用Crystaleye分光比色仪分析了9种CAD/CAM瓷贴面和天然牙之间的颜色差异（IPS e.max CAD HT/LT、Lava Ultimate CAD HT/LT、Vita Suprinity HT/T、IPS Empress CAD HT/LT/Multi），发现尽管不同贴面a*和b*值有显著差异（Ultimate HT和LT贴面的a*值增加），但L*值无明显差异，均接近天然牙，且所有贴面与天然牙的色差均在临床可接受范围内。
张宁等人比较了三种瓷修复体对变色牙的遮色效果，发现IPS Emax玻璃陶瓷半透明度最强，对中、重度变色牙的遮色效果较差，而Vita In-ceram渗透氧化铝陶瓷和Lava氧化锆陶瓷对轻、中、重度变色牙均具有较好的遮色效果。
瓷修复材料的美学效果还受修复体的厚度、基底颜色等因素的影响。Ellakany等人使用Crystaleye分光比色仪比较了不同厚度（0.5 mm、1 mm和1.5 mm）的IPS Emax CAD和IPS Empress CAD材料的遮色能力，结果显示，厚度越大，遮色效果越好，只有当厚度为1.5 mm时，两者ΔE值均小于3.3（分别为2.62和3.27），IPS Emax CAD具有更好的遮色能力。Greta等人比较了金属烤瓷冠、二硅酸锂增强型玻璃陶瓷全冠和氧化锆为基底的全瓷冠三种冠的配色性能，结果发现，二硅酸锂增强型玻璃陶瓷全冠与对照牙的颜色更匹配，金属烤瓷冠受基底颜色影响，L*值显著降低。
2.3.2 光固化树脂及牙龈修复材料
分光比色仪也可应用于光固化树脂的颜色测量。Sulaiman等人使用Vita Easyshade分光比色仪对比了6种光固化树脂（Filtek Universal；TPH Spectra ST；Gradia Direct X；Estilite Quick；Harmonie；ACTIVA Bioactive Restorative）的颜色和半透明稳定性，证实了Filtek Universal纳米复合树脂在各种介质老化后颜色及半透明稳定性均最好。Migliau等人认为，尽管不同品牌复合树脂色度值不同，颜色范围也较广泛，但分光比色仪能够指导我们何时应用不同的树脂材料，对L*、a*、b*值进行调整，以实现理想的美学修复。
近年来，牙龈修复材料的颜色测量也逐渐受到重视。Grieco等人使用Crystaleye分光比色仪，考察了五种丙烯酸牙龈修复材料（GC丙烯酸、IvoCap®、Lucitone 199®、Easy Flow®、Candulor®）与上前牙牙龈的色度匹配性，显示GC丙烯酸和Lucitone 199®与天然牙龈的色差最小（ΔE分别为5.89±2.97、6.55±3.33）。
随着计算机技术的发展，数字化比色系统的功能越来越完善，它可将备用瓷粉或树脂材料在各种标准条件下进行测色，制成数据库，并采集测量牙齿各部位的颜色数据，录入计算机，根据孟塞尔系统对颜色参数进行处理，得到对应的复合树脂配方和牙体各部位瓷粉比例，便于医师椅旁修复和技工制作瓷修复体，大大降低了主观误差。
2.4 评价比色板的测色效果
视觉比色法以不同颜色标号的比色板为标准，来评估天然牙或修复体的颜色，是口腔常用的比色方法，操作简单，经济实惠，但易受多种主客观因素影响，导致颜色匹配不准确，而在评价比色板的测色效果中，分光光度仪发挥了关键作用。
不同的比色板适用于不同的人群及牙齿的不同部位，为了评价比色板对天然牙的覆盖误差，陈立等人用Crystaleye分光比色仪比较了5种比色板（Vita classical、Vita 3D-Master、Noritake、Chromascop、Shofu NCC）的比色效果，结果显示，牙切端及颈部的色差，Vita classical最大，Shofu NCC最小，牙中部色差Vita 3D-Master和Shofu NCC最小，认为Shofu NCC在覆盖天然牙的颜色方面更具优势。
Gómez-Polo等人的研究发现，在1361名西班牙人中，只有40%的天然牙颜色与Vita 3D Master色号相对应。早期龋病或牙外伤是儿童乳牙的常见问题，但目前缺乏特定的乳牙美学修复配色指南。Chenchugopal等人采用Vita Easyshade分光比色仪对临床上广泛使用的Vita classical比色板进行测量后得出，A1为最接近上颌乳前牙的色号，可满足美学修复要求。
关于比色板对修复体的测色效果，陈诚等人对比了Vita Easyshade分光比色仪和Vita 3D-Master比色板两种方法对树脂充填体与天然牙色差的评估效果，结果显示，比色仪在重复率和色泽选择方面均优于比色板，但患者满意度无明显差别。Bai等人采用PR-655光谱扫描仪比较了Vita比色板与不同厚度（0.7 mm、0.5 mm、0.3 mm）瓷贴面材料的色度匹配性，显示随着厚度的减小，瓷片的半透明性逐渐增大，当贴面厚度小于0.7 mm时，比色板无法进行精确的颜色匹配，需要测色仪器来辅助。
Greta等人也认为，比色板匹配的冠修复体颜色虽然能被患者接受，但分光比色仪记录的色差却超过了可接受阈值，建议瓷修复体的最终颜色匹配，同时使用视觉和仪器两种方法。
此外，比色板由于操作时间较长，易使牙面脱水造成色彩改变，且在比色过程中，不可避免受到唾液的污染，需要进行消毒，采用分光比色仪检验发现，脱水及长期消毒均可影响其比色效果。
3. 总结
分光比色仪在口腔领域中应用广泛，在天然牙、牙龈、修复材料的比色及比色板的效果评价等方面具有明显优势，有助于我们掌握颜色匹配的规律，提高修复成功率。在临床使用中，我们应根据不同分光比色仪的特点及需测定的部位，选择合适的测色仪器，对于前牙美学区应采用全牙型测色仪，针对不同部位进行个性化颜色采集，以准确地再现牙齿的色彩梯度；后牙区为便于操作，可采用点测量型比色仪；牙龈等软组织颜色测量建议使用非接触式分光比色仪；修复体的颜色匹配，建议同时使用视觉和仪器两种方法。
随着计算机技术及光学技术的发展，相信分光比色仪也会不断改进，并及时更新内部数据库，减小修复体颜色误差，提高患者满意度，为口腔材料的研制及口腔软硬组织缺损在色泽仿真修复提供科学依据。
