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INTRODUCCIÓN
La fluorescencia es un fenómeno óptico en que un objeto refleja una radiación de longitud de onda mayor que la longitud de onda usada como iluminante1-3. Si el objeto es iluminado con radiación ultravioleta (UV longitud de onda 100 a 380nm) y emite o refleja luz visible (longitud de onda 400 a 760nm) el fenómeno se denominará fluorescencia visible inducida por luz ultravioleta (FVIUV)3.
Cuando la estructura dentaria natural es estimulada por radiación ultravioleta, exhibe FVIUV en el rango de 350-400nm4,5, reflejando luz blanco-azul del espectro electromagnético6. Si bien es cierto que bajo la luz natural diurna esta FVIUV no genera grandes cambios en lo apariencia dentaria7, bajo ambientes con fuentes de iluminación artificial con mayor componente porcentual de radiación UV, como ampolletas fluorescentes, flashes de cámaras fotográficas o luces de estudio de alta intensidad8-10, los dientes se pueden apreciar más blancos o brillantes, contrastando en diversos grados con respecto a los materiales restauradores presentes9,11.
En el pasado la constatación clínica de este fenómeno resultaba impensable dado el gran tamaño de tubos o lámparas UV disponibles, sin embargo, el advenimiento de pequeñas linternas LED emisoras de radiación UV de adecuada intensidad y manejo para uso intraoral ha permitido el rápido examen revelando características que de otra forma resultaría imposible11.
A pesar de lo anterior, persiste el problema de cómo cuantificar lo más objetiva y reproduciblemente este fenómeno. Al respecto, existen propuestas de utilizar un método combinado de fotografía digital y software computacional12 .
Para medir la expresión visible de esta fluorescencia inducida por radiación UV, el espacio de color CIELab resulta el más adecuado. En éste, la coordenada L nos informa de la luminosidad del objeto estudiado, siendo usada como medida de la fluorescencia y reflectancia13, y las coordenadas a* y b* se refieren a la saturación y el tono de color.
En el presente estudio nos proponemos realizar in vivo un protocolo simple de registro y cuantificación de la FVIUV en el espacio de color CIELab, usando fotografía y un software de libre disposición.
Habiéndose reportado que los dientes experimentan cambios de fluorescencia visible al aumentar la edad12, se hipotetiza que el protocolo propuesto permite registrar las diferencias de fluorescencia dental de dientes anteriores en el espacio de color CIELab en distintos grupos etarios.
MATERIALES Y MÉTODOS
Determinación población de estudio
Este estudio fue aprobado por el Comité Ético Científico de la Facultad de Odontología de la Universidad de Chile (protocolo de estudio Nº 2015/08). Se incluyeron 35 pacientes de entre 21 y 70 años que aceptaron participar en el estudio luego de leer y firmar el formulario de consentimiento informado.
El cálculo de la muestra se hizo utilizando el software G*Power 3.1.214 basado en las diferencias en valores L, a* y b* reportado en el estudio “Dental fluorescence: Potential forensic use”12, considerando un poder estadístico de 0,95 y un valor α=0,05. Se determinó una muestra de 70 dientes, 14 por grupo etario:
Grupo 1: 14 dientes de pacientes entre 21 y 30 años
Grupo 2: 14 dientes de pacientes entre 31 y 40 años
Grupo 3: 14 dientes de pacientes entre 41 y 50 años
Grupo 4: 14 dientes de pacientes entre 51 y 60 años
Grupo 5: 14 dientes de pacientes entre 61 y 70 años
Se incluyeron pacientes atendidos durante el segundo semestre del año 2017, en la Facultad de Odontología de la Universidad de Chile, en las clínicas de adultos de cuarto y quinto año, hasta alcanzar el número de pacientes determinados para el estudio, los que debían tener sus 4 incisivos superiores permanentes sin restauraciones ni rehabilitación protésica y, además, que no hubieran recibido tratamiento de blanqueamiento dental previo. Se excluyeron los dientes con índice BEWE superior a 1 en su cara vestibular, o con índice igual o superior a 1 en clasificación para dientes teñidos por tetraciclina de Jordan y Boksman o en el índice de fluorosis de Dean. También se excluyeron pacientes en tratamiento de ortodoncia, con sus incisivos centrales superiores marcadamente rotados o en mala posición y aquellos en que los incisivos centrales superiores tuvieran fracturas y/o lesiones cervicales no cariosas.
Se fotografiaron los incisivos centrales superiores de cada paciente, en un cuarto oscuro privado de cualquier fuente de iluminación natural o artificial externa, lo cual fue confirmado con tres mediciones a distinta y a la misma altura de los incisivos usando un fotómetro Sekonic Litemaster Pro L-478DR-U (Sekonic Corporation, Tokio, Japón) sensible a iluminación en Lx desde 0 a 50.000. La lectura en todos los casos fue “Under”, significando valores bajo 0. El paciente usó un separador de mejillas para adulto (Spandex, Promisee Dental Co.Ltda, Huanghua, China) y los dientes fueron iluminados con una linterna zoom LED Convoy (Intsun SK66 S2+, Convoy, China) con una longitud de onda de 365nm dispuesta en un ángulo de 45° respecto a la superficie dentaria, iluminando sólo el área a fotografiar por el tiempo necesario para hacer la fotografia. Además, a la linterna se le montó un filtro U-340 UV Shortpass IR longpass 37 mm, (Hoya Corporation, CA, USA), el cual permite sólo el paso de luz UV a través de él. Para el procesamiento posterior de las imágenes, se adhirió en el diente 2.2 un disco negro de una tarjeta para balance fotográfico (OPT-DGC-Medium, Opteka, USA). Durante todo el procedimiento, tanto pacientes como operador utilizaron lentes de protección con filtro UV (Spy UV, Redline, China).
Para el registro fotográfico se usó una cámara digital Canon EOS Rebel SL1 (Canon Inc. Japón) con lente macro de 100 mm (Canon Inc. Japón) y un filtro para luz UV e infrarrojo (Fotga Optical Glass, Guangdong, China), configurada con una velocidad de obturación de 1/160, f 2.8, ISO 800, balance de blancos 7000 °K, medición puntual, formato JPEG large y enfoque manual, a 40 cm. Esta estandarización de la cámara se seleccionó luego de probar diferentes configuraciones que permitieran reproducir fielmente lo visto en boca bajo las condiciones de iluminación del estudio, lo cual fue juzgado por dos examinadores calibrados en comparación de color dental (Cohen Kappa 0,82).
Una vez obtenidas las fotos, se procedió a verificar que todo objeto no fluorescente expresara las coordenadas 0,0,0 en el espacio de color RGB, para ello se abrió cada imagen en el programa de libre disposición Image J 1.51p (Wayne Rasband, National Institutes of Health, USA), se seleccionó la herramienta color picker y se posicionó sobre el disco negro ubicado sobre el diente 2.2. Una vez confirmado este valor en 0,0,0, las imágenes fueron analizadas en el espacio de color CIELab, para ello se seleccionó secuencialmente las pestañas image/type/Lab stack lo que generó tres imágenes cada una correspondiente a cada dimensión. El área por medir de cada diente se seleccionó usando la herramienta Polygon selections para lo cual basta seleccionar esta área en la primera imagen, luego de lo cual se procedió a medir los valores Lab usando las pestañas Plugins/stacks/measure stacks. El programa entregó los valores L, a* y b* de la selección, los que fueron registrados en una hoja de cálculo (Microsoft Excel 2006) para su posterior análisis estadístico. Para determinar la magnitud de la fluorescencia visible inducida por luz UV se calculó la distancia absoluta desde el punto L=0, a*=0, b*=0 (inexistencia de color) a través de la fórmula de diferencia de color CIEDE200015, utilizando el complemento para Excel “ColorTools” (http://rgbcmyk.com.ar/es/xla/) y se obtuvo el promedio para cada grupo etario.
Los resultados obtenidos fueron analizados mediante el software Statistica, version 13 (TIBCO Software Inc, CA, USA). Se utilizaron las pruebas estadísticas de Shapiro-Wilk (para evaluar la distribución de los datos) y de ANOVA y post-hoc de Tukey HSD para comparar los datos de las coordenadas L*, a* y b* y de magnitud de fluorescencia entre los grupos. Se consideraron estadísticamente significativos valores p<0,05.
RESULTADOS
Todos los grupos mostraron una distribución normal de sus datos, para cada variable evaluada (Shapiro-Wilk p>0,05)
Los valores de las coordenadas L, a* y b* obtenidos para cada grupo etario se muestran en la tabla 1 y las figuras 1, 2 y 3.
Tabla 1: Valores de las coordenadas L, a* y b* de cada grupo evaluado, expresado como promedio (±desviación estándar) y comparación entre grupos mediante la prueba ANOVA.
Figura 1 Promedio de valor L en cada grupo. Las barras verticales denotan intervalos de confianza de 0,95.
Figura 2 Promedio de valor a* en cada grupo, expresado como magnitud escalar. Las barras verticales denotan intervalos de confianza de 0,95.
Figura 3 Promedio de valor b* en cada grupo, expresado como magnitud escalar. Las barras verticales denotan intervalos de confianza de 0,95.
Respecto a la coordenada L, se observó que existe diferencia estadísticamente significativa de los valores entre los grupos (p˂0,005). El grupo 1 mostró el mayor valor, estadísticamente diferente al grupo 5 (menor valor) (p˂0,005). No hubo diferencia entre los demás grupos.
La coordenada a* mostró que los 5 grupos se ubican en el sector negativo de este eje (espacio verde), con diferencias estadísticamente significativas en sus valores (p˂0,005). El grupo 1 mostró el mayor valor en este eje, estadísticamente diferente de los otros grupos (p<0,005). No se encontraron diferencias entre los otros grupos.
En el eje b*, se observó a todos los grupos ubicados en el sector negativo (espacio azul), con diferencias entre ellos, con el grupo 2 mostrando los mayores valores, estadísticamente diferentes a los del grupo 5 que mostró los menores valores dentro del eje (p˂0,005). No hubo diferencias entre los demás grupos.
Al evaluar la intensidad de la fluorescencia emitida por luz UV se observa que el grupo 1 tuvo la mayor intensidad, representado por una mayor distancia respecto al punto L=0, a*=0, b*=0, mientras el grupo 5 la menor intensidad (tabla 2). Solo hubo diferencia estadísticamente significativa en los valores de intensidad de fluorescencia al comparar los grupos 1 con el 5 (p˂0,005). No hubo diferencias entre los otros grupos.
Tabla 2: Intensidad de fluorescencia emitida por luz UV de cada grupo evaluado, representado como diferencia de color CIEDE2000 desde el punto L=0, a*=0 y b*=0, expresado como promedio (±desviación estándar).
La Tabla 3 muestra el valor de CIEDE2000 (ΔE00) entre los distintos grupos. El menor valor se encontró entre los grupos 3 y 4 y la mayor diferencia entre los grupos 1 y el 5.
Con los datos obtenidos y utilizando el software G*Power 3.1.214, se calculó el poder estadístico de las pruebas utilizadas. Para todas las variables analizadas, el poder estadístico fue de 1,000.
DISCUSIÓN
El protocolo aplicado permitió generar y cuantificar FVIUV en 70 incisivos centrales de sujetos de distintos grupos etarios. Se estableció que todo objeto no fluorescente debía expresar coordenadas CIELab 0,0,0. Por esto, cualquier valor diferente fue considerado FVIUV.
Si bien el ojo humano no es capaz de discriminar las tres dimensiones de color por separado16, y comprendiendo que los tres valores resumen un único color (por ejemplo L*a*b* 93,55/-21,76/-14,81 a “verdeazulado-claro” o cian), el análisis se hace examinando separadamente las 3 coordenadas L*a*b*.
Al analizar los resultados en la coordenada L, ésta resultó significativamente mayor en los dientes del grupo etario más joven al compararlo con el de mayor edad. Los dientes de los grupos etarios intermedios manifestaron una disminución de ésta, pero sin valores estadísticamente significativos. Estos resultados concuerdan con los obtenidos por Da Silva et al 12, quienes encontraron que el valor máximo de luminosidad estuvo en el grupo etario de 21-30 años y después decaía linealmente al aumentar la edad. Por otro lado, esta coordenada fue usada como única dimensión para cuantificar fluorescencia en el estudio de Conceição et al13, determinación controversial, ya que si bien es cierto ha sido probado matemáticamente que la luminosidad establece una mayor influencia en la diferencia total de color, la influencia de saturación y tono en el color final también es relevante16.
Con respecto a la coordenada a*, que varía desde el tono a+ (rojo) hasta el tono a- (verde), se detectó variaciones relacionadas con la edad. Todos los grupos etarios mostraron FVIUV dentro del color verde con diferencias estadísticamente significativas en sus valores de saturación, siendo el grupo etario más joven el con más alta saturación. Por otro lado, La coordenada b*, que va desde el tono b+ (amarillo) hasta el tono b- (azul), también presentó variaciones en relación con la edad. Se observó que en todos los grupos la coordenada se mantuvo en el rango del color azul, siendo el grupo de mayor edad el con los valores más bajos de saturación. Estos resultados concuerdan con estudios espectrofotométricos de fluorescencia dentaria en que la longitud de onda predominante se encuentra en los rangos de 450nm a 528nm1,6,8, lo cual se encuentra entre azul y verde del espectro de radiación electromagnética17,18.
En el estudio de Da Silva et al se obtuvieron resultados diferentes en lo que se refiere a la coordenada a*, ya que en él todos los grupos etarios se mantenían dentro del rango del color rojo12, lo cual no es congruente con los estudios de mediciones espectrofotométricas ya mencionados1,6,8.
Para determinar la magnitud de la FVIUV en el presente trabajo se utilizó la fórmula de diferencia de color CIEDE2000 (ΔE00) debido a que esta fórmula refleja mejor las diferencias de color percibidas por el ojo humano que la fórmula CIELab (ΔE*ab)19,20. El punto de partida fueron las coordenadas CIELab 0,0,0 que expresan ausencia de color, a partir de este punto se fue cuantificando la diferencia que con respecto a él presentaba cada uno de los grupos etarios. El que más se alejó de ese punto fue el grupo de menor edad con un ΔE00 44,25, por lo tanto, teniendo la mayor magnitud de FVIUV, y el que menos se alejó, menor FVIUV, fue el grupo de mayor edad con un ΔE00 de 27,52.
Para analizar las diferencias de magnitud de color ΔE00 entre grupos desde una perspectiva de la percepción humana, se consideró los Umbrales de Percepción y de Tolerancia. El umbral de percepción (50:50% PT, por sus siglas en inglés) indica que cuando la diferencia de magnitud de ΔE00 entre un objeto y otro es superior a 0,8 el 50% de los observadores son capaces de percibir diferencias de color. Por otra parte, el umbral de aceptación (50:50% AT, por sus siglas en inglés) establece que el 50% de los observadores juzga la diferencia de color aceptable solo hasta un umbral de 1,819. Por lo anterior, podemos aseverar que, las diferencias de color entre los distintos grupos etarios serían percibidas claramente por cualquier observador y con la sola excepción de la diferencia entre los grupos 3 y 4, éstas serían juzgadas como inaceptables o muy marcadas.
La importancia de los resultados del presente estudio radica en ofrecer una alternativa para incorporar la fluorescencia al momento de diagnosticar el color dentario, permitiendo mediante el uso de una cámara fotográfica digital, el apoyo de filtros, linterna LED UV y un programa de libre disposición obtener sus magnitudes en el espacio de color CIELab. Este protocolo permitiría a través de un proceso de comparación, seleccionar y evaluar materiales restauradores en clínica. Más aún, gracias al presente estudio se verificó que debido a los altos valores de ΔE00, la diferencia de FVIUV entre distintos grupos etarios puede ser notada directamente por el observador promedio.
De esta manera, bajo condiciones clínicas, se podría proyectar que mediante la iluminación con LED UV, primero, se debieran hacer evidentes las características de fluorescencia propias de la edad del paciente, segundo, si un material restaurador fuera adecuado en su FVIUV para un determinado grupo etario, sería altamente probable que no lo fuera para un grupo de distinta edad, y tercero, se debería tener presente que los materiales de restauración pueden presentar una alta variabilidad de colores al fluorescer según la marca y el tono del material21.
Este estudio buscó perfeccionar y simplificar un protocolo anteriormente descrito12. En primer lugar, para eliminar cualquier posibilidad de interferencia de radiaciones contaminantes en el momento de captación de la imagen, lo primero que se hizo fue filtrar la radiación que emitía la linterna LED UVA de 365nm, ya que la caracterización habitual de lámparas de luz UVA o lámparas de UVB es imprecisa, debido a que todas ellas emiten UVA, UVB e incluso UVC, luz visible y radiación infrarroja debido a limitaciones en protocolos de calibración y estandarización en su fabricación22,23. El Filtro usado sobre la linterna permitió el paso de un estrecho margen de radiación UV en el rango de 260nm a 390nm, bloqueando el paso de luz visible, pero permitiendo el paso de algo de radiación infrarroja en el rango de 680nm a 780nm24. Para solucionar esto, en el lente de la cámara fotográfica se puso un filtro que bloqueó el paso a través de él de cualquier otra radiación del espectro que no fuera luz visible.
El uso de filtros evita captación de luz que no corresponda a la FVIUV y que en estudio de Da Silva12 podría haber incidido en que en la coordenada a* se obtuvieran valores rojos.
En lo referente a simplificación, en el análisis de las imágenes en vez de software comercial, se incorporó el uso un software de libre disposición y de uso amigable.
A modo de limitación, se debe hacer presente que las imágenes obtenidas mediante fotografía digital pueden ser afectadas en su confiabilidad y precisión al ser influenciadas por las condiciones ambientales, la fuente lumínica y también especificaciones técnicas de la cámara digital y su configuración25. Por esto, hay que considerar que los resultados aquí obtenidos son válidos bajo la estandarización implementada en el presente estudio. En ese sentido, el valor que tiene usar cámara fotográfica digital es permitir registros estandarizados apuntando a la cuantificación de fenómenos subjetivos en la practica clínica diaria.
El presente estudio ha servido para darse cuenta que al comparar distintos grupos etarios, las diferencias de color dentario generadas por la exposición a radiación UV pueden ser evidentes al observador, y que usando un protocolo simple es posible lograr su cuantificación con resultados congruentes a los logrados usando otras tecnologías y protocolos12,13.
Lo anterior es importante en los tiempos presentes en que la población suele pasar un alto porcentaje de tiempo bajo iluminación artificial, las cuales tienen importantes componentes de radiación UV10 que puede hacer evidente las diferencias de color entre una restauración y el diente debido a su diferente FVIUV.
De igual modo, el protocolo aquí descrito podría ser de útil aplicación en la Odontología Forense tanto por su simplicidad y rapidez de ejecución, como a que su uso permite evidenciar variaciones de fluorescencia dentaria inducida por luz UV según edad del paciente.
En conclusión, El protocolo aplicado en presente estudio permitió la cuantificación de la FVIUV dentaria en distintos grupos etarios, detectando FVIUV en el espectro del color verde azulado y variaciones de saturación y luminosidad con tendencia a disminuir con la edad.
