《JADA Foundational Science》：Optical properties of resin composites with different opacity levels: Effect of substrate on lightness and chromatic coordinates
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摘要专业翻译
背景：基底背景对树脂复合材料光学性能的影响尚未得到充分表征，且尽管具有相同的色号标识，品牌间差异仍对材料互换性构成挑战。本研究旨在表征并比较不同不透明度等级牙科树脂复合材料的光学性能，并确定基底对明度和色度坐标的影响。
方法：评估了9个品牌的树脂
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背景：基底背景对树脂复合材料光学性能的影响尚未得到充分表征，且尽管具有相同的色号标识，品牌间差异仍对材料互换性构成挑战。本研究旨在表征并比较不同不透明度等级牙科树脂复合材料的光学性能，并确定基底对明度和色度坐标的影响。
方法：评估了9个品牌的树脂复合材料（A2色号）：6个具有3种不透明度等级的系统（Epic [Biodinamica]、Forma [Ultradent Products, Inc]、Filtek Z350 XT [Solventum]、Innova [Vigodent]、Clearfil AP-X ES-2 [Kuraray Noritake Dental]、Zirconfill [BM4]）以及3个具有2种不透明度等级的系统（IPS Empress Direct [Ivoclar Vivadent]、Vittra APS [FGM]、Opallis [FGM]）。制备试样并干燥储存24小时。分别在白色和黑色背景下测量颜色坐标（明度[L?]、红绿轴[a?]、黄蓝轴[b?]）。计算半透性参数（TP）。采用方差分析和Tukey检验（α = 0.05）对数据进行分析。
结果：在品牌间及各品牌内部不同不透明度等级间，L?、a?、b?和TP均存在显著差异。在白色背景下，牙本质色号表现出最高的L?值。在黑色背景下，所有L?值均下降，其中牙本质色号的降幅最小。a?和b?值在黑色背景下显著降低。TP在釉质色号中最高，在牙本质色号中最低。
结论：A2色号树脂复合材料的光学行为因品牌和不透明度等级不同而存在显著差异。牙本质色号在深色背景下提供优异的遮盖能力且颜色偏移最小，而釉质色号具有高度半透性且高度依赖基底。
论文解读文章
一、研究背景与目的
在修复牙科领域，实现直接修复体与剩余天然牙体组织完美协调是一项长期挑战。颜色匹配现象复杂，常导致修复体光学外观不理想，进而可能需要一次或多次过早的介入干预。光通过半透明材料时可能显露口腔内的深色背景，从而影响修复体的美观效果。因此，牙医必须深入理解牙科材料的光学性能，包括半透性或阻光性，这些性能直接影响光的反射并进而影响修复体的美观效果。
在众多光学性能中，树脂复合材料的半透性在前牙修复的美学成功中尤为关键。树脂复合材料表现出多种半透性水平，受基质组成、填料粒径和材料厚度等因素影响。这些因素决定了光通过材料时的散射方式，进而影响最终外观。树脂复合材料最初以简化的颜色系统进入市场，随后因美学需求的提升，引入了具有不透明度差异的系统，通常以釉质（半透性较高）和牙本质（阻光性较高）形式呈现。千禧年之际，首个具有3种不透明度等级的系统问世，即Filtek Z350 XT（Solventum），其中体部树脂作为釉质和牙本质之间的中间不透明度选项。此后，其他系统相继推出，但除品牌间价格差异外，对这些材料的光学特性知之甚少，引发了关于不同品牌间潜在相似性、差异及联合使用或替代可能性的疑问。
鉴于标准化信息的匮乏，本研究旨在测定具有2或3种不透明度等级的牙科复合材料的光学性能，并确定基底对明度和色度坐标的影响。
二、研究设计与关键方法
研究人员选取了9个品牌、均为VITA Classical（VITA Zahnfabrik）A2色号的常用美学修复树脂复合材料。其中6个系统提供3种不透明度等级（釉质、体部、牙本质），包括Epic（Biodinamica）、Forma（Ultradent Products, Inc）、Filtek Z350 XT（Solventum）、Innova（Vigodent）、Clearfil AP-X ES-2（Kuraray Noritake Dental）和Zirconfill（BM4）；3个系统提供2种不透明度等级（釉质、牙本质），包括IPS Empress Direct（Ivoclar Vivadent）、Vittra APS（FGM）和Opallis（FGM）。Opallis因其广泛临床应用而被纳入，Vittra APS和IPS Empress Direct则因其采用不同的光引发剂体系（分别为APS和Ivocerin）而被选入。
样本量估算以半透性参数（TP）为主要连续结局指标，基于Epic复合材料的初步数据（n = 3），效应量（F）为8.0，显著性水平5%，检验效能90%，24个实验组，经单因素方差分析确定每组3个样本、共72个样本。试样制备采用双瓣金属模具，内径10 mm，标称厚度2 mm，以单次增量填充，双面覆盖透明醋酸酯（Mylar）条，施加5 kg标准化重量30秒以确保均匀压力并排出多余材料。使用Valo Grand光固化灯（Ultradent）标准模式固化，每面各固化40秒。固化后所有试样厚度均在目标2.0 mm的±0.05 mm范围内。试样在37°C下干燥储存24小时后进行颜色测量。使用分光光度计（CR 2600D [Konica Minolta]，6 mm孔径）在反射模式下获取CIE参数，分别在标准化白色（L? = 93.7，a? = 1.2，b? = 0.8）和黑色（L? = 8.6，a? = ?0.7，b? = ?1.5）背景下测量，每个试样中心取3次读数取均值。TP按公式计算，即白色与黑色背景下L?、a?、b?坐标差值的欧几里得距离。统计分析采用Levene检验和Kolmogorov-Smirnov检验分别验证方差齐性和正态性，随后进行单因素方差分析和Tukey事后检验（95%显著性水平）。
三、研究结果
明度坐标（L?）：在白色背景下，牙本质色号始终表现出最高的L?值（范围从Clearfil AP-X ES-2的66.45 [0.67]到Innova的77.02 [0.33]），表明其是最亮的层次。釉质和体部色号通常表现出较低且更相似的L?值，多数材料从釉质到牙本质呈统计学显著递增（P < .05），但Clearfil AP-X ES-2例外，其釉质、体部和牙本质色号间无显著差异。在黑色背景下，所有材料和色号的L?值均下降，但层级关系得以保持：牙本质色号仍最亮（Innova最高达75.63 [0.20]），其次为体部和釉质色号。ΔL?的排序在所有材料中均呈一致模式：釉质ΔL? > 体部ΔL? > 牙本质ΔL?。釉质色号在黑色背景下明度损失最大（Clearfil AP-X ES-2的ΔL?最高约11.5），而牙本质色号差异最小（ΔL?低至约1-4），证实其优异的阻光性和遮盖能力。
a?坐标：在白色背景下，a?值主要为正值，表明偏向红色轴。各材料间差异显著，从Epic釉质色号的近中性值（0.57 [0.21]）到Opallis牙本质色号的明显偏红值（5.03 [0.24]）。在黑色背景下，多数a?值下降，部分釉质和体部色号转为负值（偏向绿色），Epic表现出最明显的绿色偏移（釉质均值[SD]：?2.95 [0.24]）。牙本质色号通常比相应的釉质或体部色号维持更正的a?值。几乎所有材料/色号组合的Δa?均为正值，证实黑色背景下红色系统性减少（或绿色增加），偏移幅度以釉质色号最大（Epic的Δa?超过3.5），牙本质色号最小。
b?坐标：所有材料在白色背景下均表现出正b?值，表明以黄色成分为主导。牙本质色号通常具有最高b?值（如IPS Empress Direct为17.34 [0.49]），釉质色号最低。在黑色背景下，b?值显著降低（黄色损失），所有牙本质色号仍保持明显黄色（b? > 10），但部分釉质和体部色号显著降低，Clearfil AP-X ES-2釉质色号甚至出现轻微负值（?0.50 [0.09]）。Δb?值一致为正且较大，尤其对釉质和体部色号，牙本质色号再次表现出最小Δb?值。
半透性参数（TP）分析：釉质色号在所有材料中均具有最高TP值，其中Clearfil AP-X ES-2和Zirconfill最为半透明（TP > 11.5）。牙本质色号TP最低，证实其遮盖作用，但Opallis牙本质例外，其TP值（7.01 [0.33]）更接近典型体部色号。釉质-牙本质之间的TP差异在多数材料中最大，直观地强化了这两层在分层修复中创造深度和遮盖方面的基本作用。此外，通过将TP与CIE L?a?b?颜色坐标结合并借助人工智能工具（Copilot；Microsoft Corporation）生成了模拟图像，以及以最半透明材料为基准（100%）计算相对半透性的热图，直观展示了各材料间的半透性和颜色差异。
四、讨论与结论
讨论部分指出，本研究详细表征了9种市售牙科复合材料的光学性能，结果揭示品牌间和不透明度等级间在明度、色度坐标和半透性方面存在显著且具有临床意义的差异，强调相同色号标识的材料在光学上并不等价。牙本质色号在白色背景下始终表现出最高L?值，符合其反射光以提供亮度和阻光性的设计意图；而黑色背景下釉质色号的明度损失最大，证实其高半透性和对深色基底的易感性。a?和b?轴的色度偏移对预测临床颜色匹配至关重要，黑色背景下多数材料出现a?和b?值显著下降，即向绿色偏移和黄色损失，釉质和体部色号尤为明显，可能导致修复体呈现灰暗外观。TP值直接解释了所观察到的L?、a?和b?偏移：高TP的釉质材料（如Clearfil AP-X ES-2和Zirconfill）与黑色背景下最大的ΔL?、Δa?和Δb?相关，而低TP的牙本质色号变化最小，表明TP是材料整体光学行为及其与基底相互作用的有力预测指标。观察到的光学差异挑战了仅凭色板即可实现品牌间互换的观点。研究局限性包括：仅涵盖特定材料子集、采用标准化2 mm厚度样本、未进行独立成分分析，以及临床条件涉及更复杂的基底、水合状态和解剖变异等。未来研究应考虑不同厚度和更贴近临床的条件。
研究结论：A2色号树脂复合材料的光学行为因品牌和不透明度等级不同而存在显著差异。在所测试条件下，牙本质色号表现出优异的阻光性，而釉质色号具有高度半透性且高度依赖基底。TP从釉质到体部到牙本质持续降低，但该梯度的幅度具有品牌特异性。在对比背景下的测量揭示了系统性偏移：釉质色号在黑色背景下表现出最大的明度降低和最明显的向绿色、远离黄色的色度变化，表明其对下方基底的高度敏感性。
