顏面贗復(fù)體的計算機(jī)配色研究.pdf

1、顏面贗復(fù)體修復(fù)是口腔修復(fù)學(xué)的重要組成部分，是應(yīng)用人工材料仿真修復(fù)患者難以用自體組織和外科手術(shù)方法修復(fù)的顏面部缺損，除形態(tài)仿真、質(zhì)感仿真和功能仿真外，顏色仿真也是修復(fù)成功的關(guān)鍵因素之一。目前贗復(fù)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(yàn)進(jìn)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(fù)體顏色匹配的精確性，直接影響贗復(fù)體的顏色仿真。為提高贗復(fù)體的顏色仿真性，本文將計算機(jī)配色技術(shù)應(yīng)用于顏面贗復(fù)體的配色

2、，為贗復(fù)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(jī)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(fù)體透明度下降，顏色仿真性差，還可能導(dǎo)致硅橡膠贗復(fù)材料的機(jī)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(jī)配色研究中顏料的最大濃度C，本實(shí)驗(yàn)按照國家標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行拉伸性能、撕裂性能和硬度等機(jī)械性能測定，并對結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析。研究結(jié)果如下： 1.配色顏料加入量能夠改變硅橡膠的機(jī)械性能。當(dāng)顏料濃度大于或等于0.2wt％時，其機(jī)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(qiáng)度、撕裂強(qiáng)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(fù)材料計算機(jī)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(fù)材料計算機(jī)配色研究 本實(shí)驗(yàn)以Kubelka-Munk理論為基礎(chǔ)，通過制備不同質(zhì)量百分比濃度的鎘紅、鎘黃、藍(lán)、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(jī)配色方法，對硅橡膠贗

5、復(fù)材料進(jìn)行計算機(jī)配色研究。研究結(jié)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(guān)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(jī)配色單色數(shù)據(jù)庫的基本要求?？蔀檫M(jìn)一步實(shí)現(xiàn)計算機(jī)配色提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。 2.采用三刺激值匹配和全光譜匹配兩種計算機(jī)配色方法，運(yùn)用自行編制的配色軟件分別對靶目標(biāo)樣(膚

6、色色樣1～10)進(jìn)行配色，結(jié)果表明：兩種方法都可實(shí)現(xiàn)贗復(fù)體的計算機(jī)配色，應(yīng)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(biāo)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(jié)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(luò)的硅橡膠贗復(fù)材料計算機(jī)配色研究 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(xué)者把人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法應(yīng)用到計算機(jī)配色

7、技術(shù)的研究中，是計算機(jī)配色研究中的新進(jìn)展。本實(shí)驗(yàn)研究主要是為避開傳統(tǒng)的Kubelka-Munk模型和基于此模型的復(fù)雜的矩陣運(yùn)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(luò)具有的很強(qiáng)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(luò)結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)確定，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練和測試，嘗試建立基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的硅橡膠贗復(fù)材料配色系統(tǒng)，實(shí)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(jìn)一步提高贗復(fù)體的配色精度與色彩

8、仿真性。研究結(jié)果如下： 1.根據(jù)對4種結(jié)構(gòu)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練結(jié)果比較，確定采用3-20-20-20-3結(jié)構(gòu)的BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)組成添加油畫顏料的硅橡膠贗復(fù)材料的配方預(yù)測模型。 2.測試結(jié)果表明，該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(jìn)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(diǎn)的濃度誤差可以達(dá)到0.5％以下，各樣本的預(yù)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(diǎn)的色差可以達(dá)到1.5以下或更小，完全可以滿足贗復(fù)體指導(dǎo)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(shí)現(xiàn)顏面贗復(fù)體計算機(jī)配色的較為理想的方法。 第四部分顏面部皮膚比色板的設(shè)計與制作 本實(shí)驗(yàn)以中國人顏面部典型膚色色度的研究為理論基礎(chǔ)，根據(jù)基于BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的硅橡膠贗復(fù)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(zhì)材料的典型膚色色樣，并在此基礎(chǔ)上根據(jù)臨床工作中贗復(fù)體內(nèi)著色的具體要求，制作了14塊補(bǔ)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(zhǔn)確、客觀地對贗復(fù)體進(jìn)行定性定量的配色，和進(jìn)一步提高贗復(fù)體的顏色仿真性，提供了一種切實(shí)可行的方法。 本研究針對臨床顏面贗復(fù)體配色困難，贗復(fù)體顏色仿真性差的問題，嘗試采用計算機(jī)配色技術(shù)解決贗復(fù)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(fù)體配色顏料的適宜加入量，和硅

11、橡膠贗復(fù)材料計算機(jī)配色研究中顏料的最大濃度C。贗復(fù)體配色時，應(yīng)遵循顏料的總加入量小于0.2wt％的原則；計算機(jī)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(jī)配色技術(shù)應(yīng)用于顏面贗復(fù)體的配色領(lǐng)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(rèn)為全光譜匹配法優(yōu)于三刺激值匹配法，為贗復(fù)體計算機(jī)配色的實(shí)現(xiàn)提供了依據(jù)。 3.首次將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引入顏面贗復(fù)體的配色領(lǐng)域，建立了基于BP

12、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的硅橡膠贗復(fù)材料自動配色系統(tǒng)，實(shí)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(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)贗復(fù)體計算機(jī)配色的可行性?；贐P人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的硅橡膠贗復(fù)材料計算機(jī)配色精度優(yōu)于三刺激值匹配法和全光譜匹配法。 4.應(yīng)用基于BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的硅橡膠贗復(fù)材料配色系統(tǒng)，首次設(shè)計并制作了以硅橡膠為基質(zhì)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(bǔ)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(zhǔn)確、