المبادئ والتقنيات الأساسية في قياس الألوان
- مقدمة
في طب الأسنان، يُعدّ الاختيار الصحيح للشكل واللون وتشطيب السطح المعيارَ الرئيسي لنجاح الترميم من الناحية الجمالية. وفي ممارسته اليومية، يواجه طبيب الأسنان مشكلة تحديد لون الأسنان الطبيعية. ولطالما اعتبر معظم الممارسين وأخصائيي تركيبات الأسنان في المختبرات هذا الموضوع حساسًا. إن ذاتية الاختيار البصري، والتي تمارس في كثير من الأحيان في بيئة إضاءة غير مناسبة، وصعوبة إعادة إنتاج الألوان في المختبر، تدفع المهنة إلى الاهتمام بأجهزة القياس اللونية أو الطيفية أو غيرها من الأنظمة المبتكرة التي أصبحت متوفرة بشكل متزايد في السوق.
- الخصائص البصرية
2 . 1- المستويات الأربعة المشاركة في تحديد اللون
طبيعة مصدر الضوء هي الأولى من هذه المستويات. يجب أن يكون مصدر الضوء مناسبًا من حيث الكثافة والنوع. في الضوء الخافت، يمكننا تمييز شكل الجسم، ولكن لا يمكننا تحديد ظله الدقيق. الإضاءة الزرقاء أو الإضاءة الحمراء تغير تماما من تحديد هذا اللون. قد يبدو من السخافة بالنسبة لنا اختيار الظل في مثل هذه الإضاءة. ومع ذلك، فإن الأمر نفسه ينطبق على الإضاءة بواسطة مصباح متوهج أو أنبوب نيون، بطبيعتها مختلفة جدًا وتعدل بشكل خفي اختيارنا للألوان مقارنة بالاختيار الذي تم في ضوء النهار.
المستوى الثاني هو الجسم المرصود. يمكن أن يكون معقدًا للغاية، حيث يجمع بين عدة ألوان وشفافيته وحالة سطحه مما قد يربك الاختيار. يعتمد الضوء المنعكس أو المنقول من الجسم إلى المستشعر، العين، على طبيعة المصدر.
العين هي المستوى الثالث . ويقوم بالتقاط جزء محدود من الفوتونات من خلال خلاياه الحسية، وهي القضبان والمخاريط. هذا هو الطيف المرئي. ويقوم بنقل المعلومات إلى مركز الرؤية، على مستوى القشرة القذالية.
المستوى الرابع والأخير يتوافق مع القشرة القذالية حيث سيتم جمع المعلومات المنقولة وتحليلها.
قد توجد تشوهات، وفي حين يتم البحث عنها بشكل منهجي في بعض المهن، مثل المتخصصين في السمعيات والبصريات، إلا أنها لا يتم البحث عنها في أطباء الأسنان. عمى الألوان الجزئي (اضطراب رؤية الألوان) هو اضطراب في رؤية الألوان. الأكثر شيوعًا هو الخلط بين درجات اللون الأخضر والأحمر، والأقل شيوعًا هو الخلط بين اللون الأزرق والأصفر. وأخيرا، بعض الأشخاص لا يستطيعون التمييز بين أي لون، فقط ظلال اللون الرمادي: وهذا هو عدم القدرة على تمييز الألوان.
ولكن بصرف النظر عن هذه الظروف، من المهم أن نعرف أن الرؤية يتم تدريبها منذ الطفولة وأن الدماغ يكمل الصور ويفسرها ويعطيها المعنى. وبالتالي، سيكون لدى كل شخص رؤية ذاتية وتفسيره الشخصي. لذلك فمن الضروري التدرب على التعرف على الظلال.
2 . 2- الخصائص الثلاث للألوان
2 . 2 . 1- السطوع
( مرادف: السطوع أو الإضاءة أو القيمة، المصطلح الإنجليزي “القيمة”)
السطوع هو كمية الضوء المنعكسة. إذا انعكس طيف ضوء النهار بأكمله، فإن الجسم المرصود يكون أبيض اللون. إذا لم ينعكس شيء، فإن الجسم يكون أسود. في هذه الفترة، واعتمادًا على كمية الضوء، يبدو الجسم رماديًا أكثر أو أقل. تكمن الصعوبة في اختيار السطوع في تجاهل اللون وتشبع اللون. الخلايا المتخصصة في الضوء هي القضبان.
2 . 2 . 2- الصبغة
( مرادف: النغمة اللونية، اللونية، النغمة، المصطلح الإنجليزي “صبغة” )
يرتبط هذا اللون حصريًا بطول الموجة السائد للضوء المنعكس. وهو جزء من الطيف المرئي ( الشكل 1 ).
الشكل 1: الإشعاع الكهرومغناطيسي والطيف المرئي
يختلف حد الطيف المرئي من فرد إلى آخر، وقد يصل إلى ما بين 380 نانومتر إلى 800 نانومتر. الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء غير مرئية. الألوان الستة أو السبعة المدرجة عادة هي: البنفسجي (والنيلي) [380-450 نانومتر]، الأزرق [450-490 نانومتر]، الأخضر [490-560 نانومتر]، الأصفر [560-590 نانومتر]، البرتقالي [590-630 نانومتر]، الأحمر [630-800 نانومتر]. من الصعب تمييز الحدود الزرقاء-الخضراء-النيلة. في الواقع، تباين اللون مستمر، وهذا التمييز عشوائي تمامًا. العين (المخاريط) أكثر حساسيةً في نطاق اللونين الأخضر والأصفر، وأقل حساسيةً في نطاق اللونين الأحمر والأزرق.
2 . 2 . 3- التشبع
( مرادف: شدة، كثافة اللون، في اللغة الإنجليزية “كروما” )
هذه هي كمية الصبغة الموجودة في المادة. لتخفيف اللون، أضف إليه اللون الأبيض ببساطة.
اللون هو بالتالي ارتباط هذه الخصائص الثلاث: السطوع، والصبغة، والتشبع. ومن المناسب إذن التمييز بين اللون والصبغة، اللذين يستخدمان عادة بالتبادل في اللغة اليومية.
- نمذجة الألوان والأبعاد اللونية
يتم استخدام نظامين لتصنيف هذه الألوان. الأقدم هو نظام مونسل. اليوم، يتم استخدام نظام L*a*b* ( الشكل 2 ).
نظام CIE L*a*b:
هذه هي الكرة اللونية. يعتمد على نظام تمثيل الألوان L*a*b، الذي أنشأته اللجنة الدولية للإضاءة، المسؤولة عن تصميم جدول الألوان
ألوان موحدة قائمة على مبدأ رياضي، قادرة على تلبية متطلبات الدقة والموضوعية. يُعد هذا النظام تطورًا للنظام السابق، وقد وُضع لتلبية جميع التطبيقات والمتطلبات الصناعية الحديثة.
L* هو المحور الرأسي الذي يقيس السطوع؛ a* وb* هما إحداثيات اللون المستطيلة حيث يكون المحور (-a*, +a*) هو المحور الأخضر-الأحمر، ويكون المحور (-b*, +b*) هو المحور الأزرق-الأصفر.
تشغل الأسنان البشرية الطبيعية مساحة على شكل معين تسمى عادةً
“الموز اللوني”
وهي منطقة مرتفعة في الكرة اللونية، وقريبة جدًا من المحور الأبيض والأسود L*. وهذا يعني أن الأسنان الطبيعية تكون لامعة للغاية وغير مشبعة. علاوة على ذلك، فهي تقع في الربع بين المحور +a* (الأحمر) والمحور +b* (الأصفر): اللون اللوني لجميع الأسنان الطبيعية هو الأصفر البرتقالي.
بالإضافة إلى هذا العرض التوضيحي، فإن هذا النموذج ذو أهمية كبيرة: فهو يسمح لنا بالتعبير بسهولة عن الفرق في اللون بين جسمين، ويشار إليه بـ ΔE، وهو يتوافق مع المسافة بين نقطتين لونيتين في الكرة ويتم حسابه بواسطة جذر مجموع مربعات الاختلافات بين المتغيرات:
ΔE= [(L* 1 -L* 2) 2 + (a* 1 -a* 2) 2 + (b* 1 -b* 2) 2] ½
نظام CIE L*C*H:
وفقًا لتوصيات مؤتمر عقد عام 2003 حول قياس الألوان في مهنتنا، فإن هذا النظام الثالث الذي طورته CIE سيكون الأكثر ملاءمة لنشاطنا، وخاصة للأبحاث.
النظام مماثل لمساحة اللون L*a*b، إلا أن موضع اللون في الفضاء يتم وصفه من خلال إحداثياته القطبية، وليس إحداثياته الزاوية.
على غرار مساحة L*a*b، فإن الإضاءة L* هي المحور الرأسي وتتراوح من الصفر (الأسود) إلى مائة (الأبيض)، ويتم تمثيل التشبع c* (الكروما) من خلال المسافة بين موقع اللون والمحور المحايد الرأسي.
يتم قياس الصبغة عبر زاوية تتراوح من 0 درجة إلى 360 درجة. تمثل الزوايا التي تتراوح من 0 درجة إلى 90 درجة اللون الأحمر والبرتقالي والأصفر. من 90 درجة إلى 180 درجة، فإنها تمثل اللون الأصفر، والأصفر والأخضر، والأخضر. من 180 درجة إلى 270 درجة، تمثل اللون الأخضر والسماوي (الأخضر والأزرق) والأزرق.
وأخيرًا من 270 درجة إلى 360 درجة، فإنها تمثل اللون الأزرق والأرجواني والأرجواني الداكن، ثم تعود إلى
أحمر.
- الخصائص البصرية لإشعاع الضوء
عندما يسقط الضوء على المادة، يمكن أن تحدث ثلاثة أشياء: يمكن أن تنعكس الطاقة، أو تنتقل، أو تمتص.
- امتصاص:
عندما يسقط الضوء على مادة ما، فإن جزءًا من الإشعاع لا ينعكس ولا ينتقل، بل يتم امتصاصه. ثم يتحول إلى حرارة. يتم طرح أي إشعاع ممتص من اللون المتصور. إن الأشعة غير الممتصة هي التي تحدد لون الجسم وكذلك خصائصه التكميلية. على سبيل المثال، يُعتبر الجسم أحمرًا عندما يمتص جميع الأطوال الموجية البنفسجية، والأزرق، والأخضر، والبرتقالي، والأصفر، ويعكس فقط الأطوال الموجية الحمراء. الجسم الذي يمتص جميع الأطوال الموجية يُنظر إليه على أنه أسود.
- الانتقال:
تعتمد هذه الظاهرة على عدد الجسيمات التي يحتويها الجسم وحجمها. إنها تحدد شفافية الجسم وبالعكس تعتيمه. المادة التي لا تسمح بأي نفاذية هي مادة معتمة تماما.
- الانكسار هو التغير في اتجاه موجة الضوء عند انتقالها من وسط إلى آخر. وهكذا فإن الضوء الساقط على مادة شفافة سوف ينعكس بعض أشعته، والبعض الآخر سوف يخترق المادة عن طريق تغيير الاتجاه. المادة التي لا تغير اتجاه الأشعة المارة من خلالها تسمى شفافة.
- الانعراج هو الظاهرة التي تستطيع من خلالها موجات الضوء أن تمر حول عوائق ذات أبعاد تساوي تقريبًا أطوالها الموجية.
يتم العثور على هذا السلوك الخاص للضوء من خلال مينا الأسنان الطبيعية. فهو يحدد شفافيتها.
- التشتت هو انتشار أشعة الضوء في شعاع في جميع الاتجاهات.
- التأمل:
هو التغير في اتجاه الموجة على سطح ما. لا يخترق
الوسط. يحدث هذا عندما تكون جزيئات الجسم أكبر من طول موجة الضوء الساقط.
- الخصائص البصرية للأسنان الطبيعية:
السن هو كائن معقد للغاية للتحليل: سلوكه البصري هو مزيج من العديد من المعلمات، بدءًا من اللون وأبعاده الأساسية الثلاثة: السطوع والتشبع والنغمة اللونية، ولكن يجب علينا أيضًا مراعاة معلمات إضافية مثل الشفافية والشفافية، والتألق، والفلورسنت، وسطوع السطح، والخصائص. تجعل هذه التأثيرات الضوئية من الصعب جدًا رسم خريطة لبنية الأسنان، ولكنها هي التي تعطي الأسنان مظهرها “الطبيعي”.
- الشفافية
تعكس شفافية المادة حقيقة أن بعض أو كل الضوء الساقط يمكن أن يمر عبر هذه المادة. تبلغ شفافية العاج 40% بينما تبلغ شفافية المينا 70%.
- بريق
يشير مصطلح “الأوباليسنس” إلى التأثيرات الزرقاء والبرتقالية التي تظهر غالبًا على حواف المينا الطبيعية. نحن نتحدث عن “تأثير الأوبال”. نلاحظ أنه في انعكاس الضوء، يعكس المينا بشكل تفضيلي الأطوال الموجية القصيرة، مما يعطيه مظهرًا مزرقًا.
بينما في انتقال الضوء، فإن المينا سوف ينتج مظهرًا أحمر برتقاليًا لأنه يسمح بمرور الأطوال الموجية الطويلة.
- الفلورسنت
المفهوم الفيزيائي للفلورسنت هو قدرة الجسم المعرض للأشعة فوق البنفسجية غير المرئية على إعادة إصدار هذا الضوء على الفور في نطاق طيفي مرئي بطول موجي قصير ولون أبيض مزرق] (الشكل 9 أ و ب). العاج هو المادة المسؤولة عن فلورة الأسنان الطبيعية.
- يمكن أن تختلف حالة سطح الأسنان الطبيعية بشكل كبير وتؤثر بشكل كبير على إدراك اللون.
- إن التوصيفات لا يمكن فصلها عن وصف لون الأسنان الطبيعية. وهي عبارة عن مظاهر ملونة محددة وموضعية مثل البقع البيضاء المعتمة الناتجة عن إزالة المعادن.
في ملخص
العاج هو المسؤول عن تشبع اللون ودرجة التألق في السن، في حين أن المينا هو المسؤول عن سطوع وتدرج الألوان والشفافية واللمعان في حواف القاطع.
- تحديد الألوان باستخدام مطيافية الضوء
تقوم أجهزة قياس الطيف بتحليل الأطوال الموجية المنعكسة للضوء المرئي المتعدد الألوان الساقط . يتم قياس الطيف المنعكس في العديد من النقاط، وعلى فترات صغيرة، ويتم مقارنته بقاعدة البيانات لاستنتاج لون السن. للقياس البصري، تُحلَّل ملايين النقاط المرجعية على السن. تُعد هذه الأجهزة الأكثر دقةً حاليًا، ولا تُشكِّل أي مشكلة مع شيخوخة مصدر الضوء.
- خاتمة
شهد تحليل لون الأسنان الطبيعية والتواصل بشأنه تطورًا هائلًا مع تطوير أدلة التظليل التي تتضمن تحليلًا ثلاثي الأبعاد للألوان، وظهور أجهزة قياس الطيف الضوئي عالية الأداء وأجهزة قياس الألوان. ولا يزال من الضروري فهم لون الأسنان الطبيعية.
إنه يتجاوز بكثير تعريف الظل الأساسي المأخوذ من الثلث الأوسط من السن المرجعي. كما أنه يتجاوز إلى حد كبير التحليل ثلاثي الأبعاد للألوان المقسمة بشكل كلاسيكي إلى السطوع والتشبع والنغمة اللونية. يتطور بشكل عميق وحميم في طبقات أنسجة السن الطبيعية. هذه هي الأبعاد الستة الأخرى للون وهي العتامة والشفافية، والتألق، والفلوريسنت، وتأثير اللؤلؤ، وملمس اللون.
السطح والخصائص التي يجب أخذها في الاعتبار للوصول إلى وصف مثالي للطبيعة.
المبادئ والتقنيات الأساسية في قياس الألوان
يمكن أن تسبب أسنان العقل العدوى إذا لم يتم إزالتها في الوقت المناسب.
تحمي التيجان الأسنان الأسنان الضعيفة بسبب التسوس أو الكسور.
يمكن أن تكون اللثة الملتهبة علامة على التهاب اللثة أو التهاب دواعم الأسنان.
تعمل أجهزة تقويم الأسنان الشفافة على تصحيح الأسنان بشكل سري ومريح.
تستخدم حشوات الأسنان الحديثة مواد متوافقة حيوياً وجمالياً.
تعمل فرشاة الأسنان على إزالة بقايا الطعام الموجودة بين الأسنان.
يساعد الترطيب الكافي على الحفاظ على صحة اللعاب، وهو أمر ضروري لصحة الأسنان.