顏面贗復體的計算機配色研究.pdf

1、顏面贗復體修復是口腔修復學的重要組成部分，是應用人工材料仿真修復患者難以用自體組織和外科手術方法修復的顏面部缺損，除形態(tài)仿真、質感仿真和功能仿真外，顏色仿真也是修復成功的關鍵因素之一。目前贗復體的顏色匹配仍舊依靠臨床醫(yī)生根據(jù)患者膚色按經(jīng)驗進行配色，操作者顏色辨別能力的差異、添加配色顏料的主觀性及心理因素等多種因素都影響著贗復體顏色匹配的精確性，直接影響贗復體的顏色仿真。為提高贗復體的顏色仿真性，本文將計算機配色技術應用于顏面贗復體的配色

2、，為贗復體的顏色匹配探求一種新方法。全文共分為四部分： 第一部分配色顏料加入量對SY-1硅橡膠機械性能的影響 配色顏料加入量在一定范圍內(nèi)重現(xiàn)正常膚色，但過多的加入量不僅造成贗復體透明度下降，顏色仿真性差，還可能導致硅橡膠贗復材料的機械性能下降。為探求配色顏料的適合加入量，以及確定計算機配色研究中顏料的最大濃度C，本實驗按照國家標準要求，以未添加顏料的SY-1硅橡膠為對照，在相同條件下，對填加了鎘黃顏料濃度分別為0.1、0

3、.15、0.2、0.25和0.3wt％的SY-1硅橡膠進行拉伸性能、撕裂性能和硬度等機械性能測定，并對結果進行統(tǒng)計學分析。研究結果如下： 1.配色顏料加入量能夠改變硅橡膠的機械性能。當顏料濃度大于或等于0.2wt％時，其機械性能發(fā)生顯著變化。具體表現(xiàn)為隨著顏料添加量的增多，-2-SY-1硅橡膠扯斷強度、撕裂強度和硬度均下降，扯斷伸長率變化不大，各組之間的差別有顯著性；而永久變形率(3min后)幾乎不發(fā)生改變，各組之間的差別無顯著

4、性，即硅橡膠的彈性性能相對穩(wěn)定。 2.SY-1硅橡膠贗復材料計算機配色研究中需要的顏料最大濃度C可定為0.2wt％。 第二部分基于Kubelka-Munk理論的硅橡膠贗復材料計算機配色研究 本實驗以Kubelka-Munk理論為基礎，通過制備不同質量百分比濃度的鎘紅、鎘黃、藍、褐、鈦白和鐵黑6個顏色的單色梯度濃度色樣，研究了不同顏料濃度對反射光譜的影響；并采用三刺激值匹配和全光譜匹配兩種計算機配色方法，對硅橡膠贗

5、復材料進行計算機配色研究。研究結果如下： 1.6個單色顏料的光譜反射率隨濃度增加，在特定的光譜吸收波長區(qū)內(nèi)逐漸降低，呈現(xiàn)較好的遞減趨勢，不同濃度的光譜反射率曲線形態(tài)基本一致；添加顏料的濃度與硅橡膠反射光譜變化的關系，符合顏料著色的基本規(guī)律，而光譜數(shù)據(jù)則滿足建立計算機配色單色數(shù)據(jù)庫的基本要求?？蔀檫M一步實現(xiàn)計算機配色提供基礎數(shù)據(jù)。 2.采用三刺激值匹配和全光譜匹配兩種計算機配色方法，運用自行編制的配色軟件分別對靶目標樣(膚

6、色色樣1～10)進行配色，結果表明：兩種方法都可實現(xiàn)贗復體的計算機配色，應用三刺激值匹配法和全光譜匹配法制備的配色樣與靶目標樣(膚色色樣1～10)的色差范圍分別為2.6584～3.5759和1.8620～3.0792。此結果提示全光譜匹配法配色精度優(yōu)于三刺激值匹配法。 第三部分基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡的硅橡膠贗復材料計算機配色研究 人工神經(jīng)網(wǎng)絡具有多維空間的非線性映射能力，近年來國內(nèi)外已經(jīng)有學者把人工神經(jīng)網(wǎng)絡方法應用到計算機配色

7、技術的研究中，是計算機配色研究中的新進展。本實驗研究主要是為避開傳統(tǒng)的Kubelka-Munk模型和基于此模型的復雜的矩陣運算，以及考慮到它對油畫顏料配色的不適用性，提出了利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡具有的很強的非線性映射能力，通過制備膚色樣本，樣本的顏色測量，神經(jīng)網(wǎng)絡結構的實驗確定，神經(jīng)網(wǎng)絡的訓練和測試，嘗試建立基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡的硅橡膠贗復材料配色系統(tǒng)，實現(xiàn)膚色樣本三刺激值顏色空間與配色顏料濃度空間的映射模擬，以期進一步提高贗復體的配色精度與色彩

8、仿真性。研究結果如下： 1.根據(jù)對4種結構的人工神經(jīng)網(wǎng)絡的訓練結果比較，確定采用3-20-20-20-3結構的BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡組成添加油畫顏料的硅橡膠贗復材料的配方預測模型。 2.測試結果表明，該神經(jīng)網(wǎng)絡模型可以對“三刺激值空間到配方濃度空間”和“配方濃度空間到三刺激值空間”的映射進行很好的模擬。對于三刺激值空間到配方濃度空間，大多數(shù)測試樣本點的濃度誤差可以達到0.5％以下，各樣本的預測配方濃度與其原始濃度的平均誤差為0

9、.00379；對于配方濃度空間到三刺激值空間，大多數(shù)測試樣本點的色差可以達到1.5以下或更小，完全可以滿足贗復體指導性配方的精度要求，其配色精度顯著優(yōu)于三刺激值匹配法和全光譜匹配法，是實現(xiàn)顏面贗復體計算機配色的較為理想的方法。 第四部分顏面部皮膚比色板的設計與制作 本實驗以中國人顏面部典型膚色色度的研究為理論基礎，根據(jù)基于BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡的硅橡膠贗復材料配色系統(tǒng)輸出的典型膚色色樣顏料配比方案，制作出No.1～No.8以硅

10、橡膠為基質材料的典型膚色色樣，并在此基礎上根據(jù)臨床工作中贗復體內(nèi)著色的具體要求，制作了14塊補充色樣，并對每個色樣給出精確的顏料配比，為臨床醫(yī)生能夠準確、客觀地對贗復體進行定性定量的配色，和進一步提高贗復體的顏色仿真性，提供了一種切實可行的方法。 本研究針對臨床顏面贗復體配色困難，贗復體顏色仿真性差的問題，嘗試采用計算機配色技術解決贗復體顏色與周圍膚色的和諧匹配，獲得以下成果： 1.確定了贗復體配色顏料的適宜加入量，和硅

11、橡膠贗復材料計算機配色研究中顏料的最大濃度C。贗復體配色時，應遵循顏料的總加入量小于0.2wt％的原則；計算機配色研究中顏料的最大濃度C為0.2wt％。 2.將基于Kubelka-Munk理論的計算機配色技術應用于顏面贗復體的配色領域，并比較了三刺激值匹配法和全光譜匹配法的配色精度，認為全光譜匹配法優(yōu)于三刺激值匹配法，為贗復體計算機配色的實現(xiàn)提供了依據(jù)。 3.首次將人工神經(jīng)網(wǎng)絡技術引入顏面贗復體的配色領域，建立了基于BP

12、人工神經(jīng)網(wǎng)絡的硅橡膠贗復材料自動配色系統(tǒng)，實現(xiàn)了XYZ色度空間與配色顏料濃度空間的映射模擬，證明了應用人工神經(jīng)網(wǎng)絡實現(xiàn)贗復體計算機配色的可行性。基于BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡的硅橡膠贗復材料計算機配色精度優(yōu)于三刺激值匹配法和全光譜匹配法。 4.應用基于BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡的硅橡膠贗復材料配色系統(tǒng)，首次設計并制作了以硅橡膠為基質材料的顏面部皮膚比色板，包括8塊典型膚色色樣和14塊補充色樣，并對每個色樣給出精確的顏料配比方案。為臨床醫(yī)生能夠準確、