Zahnfarbe

Die Zahnfarbe wird zuallererst und noch vor der dentalen Form wahrgenommen, sodass farbliche Abweichungen viel schneller ins Auge stechen als ein Abweichen in der Form. Schon kleinste Differenzen in der Kronenfarbe können unangenehm auffallen, Restaurationen sehen unecht aus und der Patient ist unzufrieden. Es ist also nur allzu konsequent, sich mit der dentalen Farbe zu befassen, um dem ästhetischen Aspekt in der Zahnmedizin gerecht zu werden.

Um ein wünschenswert natürlich wirkendes Restaurationsergebnis, das mit der Dentalfarbe des Restgebisses übereinstimmt, zuverlässig zu erzielen, ist es zunächst notwendig zu wissen, welche Faktoren die Zahnfarbbestimmung beeinflussen, wie diese Einflussfaktoren wirken und wie diese Faktoren im Ausmaß methodisch reduziert werden können.

Eine erfolgreiche Farbbestimmung ist in der Zahnmedizin erst dann zuverlässig zu realisieren, wenn einem die Widrigkeiten und Einflussfaktoren und deren Grundlagen bewusst sowie effektive Methoden, diese zu verringern oder zu vermeiden, bekannt sind. Sie wird zur Normalität, wenn der Zahnarzt oder Zahntechniker in seiner Farbwahrnehmung sensibilisiert ist – dieser ein wirkliches Gefühl für das Wesen von Zahnfarben entwickelt hat.

Jeder könnte zuverlässig ein ästhetisches Farbergebnis erzielen, doch sind das hierfür notwendige Wissen um das eigentliche Wesen, die Effekte und die Bestimmung der Zahnfarbe noch nicht verbreitet und neuste Forschungsergebnisse außerhalb der hochspezialisierten, wissenschaftlichen Fachwelt weitgehend unbekannt.

Es bedarf einer eigen, breit angelegten Lehre der Zahnfarben, die dem Leser das Wesen der Zahnfarbe und zahnfarbbeeinflussender Effekte näher bringt und den methodisch effektivsten Weg zu einer hervorragenden Farbästhetik ebnen kann.

Diese Lektüre verkörpert den ersten Schritt auf dem Weg in Richtung erfolgreiche Zahnfarbästetik - Zahnfarbe hat nach Auffassung des Verfassers sehr viel auch mit Ästetik zu tun - und ist zugleich Einführung in seine weiterführenden Publikationen.

Diese Publikation begründet die allgemeine und spezielle Lehre der Farbe in Bezug auf die Zahnfarbe und soll dem Leser ermöglichen, dentale Farbe einfach, präzise und korrekt zu bestimmen und zu kommunizieren. Sie erläutert zunächst die Grundzüge der Farbentheorie und betrachtet dann basierend auf den neusten wissenschaftlichen Erkenntnissen die Faktoren, die die Farbbestimmung, Farbwahrnehmung und Farbmessung beeinflussen können und die Zahnfarbe ausmachen. Es werden Fehlerquellen aufgezeigt und das vielversprechendste Vorgehen zu einem farbästhetischen Resultat mit Tipps zum besseren Verständnis und zum Erzielen hervorragender klinischer Ergebnisse empfohlen und dargestellt.

Denn eine allumfassende Zahnmedizin beinhaltet auch, dass der Patient das Ergebnis vollkommen annehmen kann und sich mit dem Zahnersatz von Anfang an wohlfühlt – auch in Hinblick auf die Zahnfarbästhetik.

Dieses Buch richtet sich sowohl an Behandler und Zahntechniker als auch an Studenten und Farbinteressierte, an alle diejenigen, die das Wesen der Zahnfarbe besser verstehen und Zahnfarbe erfolgreich und zuverlässig bestimmen bzw. bestimmt haben möchten, natürlich wirkenden Zahnersatz erstellen und eingliedern bzw. erstellt und eingegliedert haben wollen. Wenn Sie diese zahnärztliche Kunst beherrschen, wird es Ihnen der Patient mit Sicherheit danken; ein Patient, der um die Möglichkeiten in der Zahnfarbästhetik weiß und erlebt, dass sein Behandler und Zahntechniker alle Regeln der Farbästhetik beherrscht, wird ein zufriedener Patient sein und bleiben.

Farbphysiologische Grundlage

Was ist Farbe? Viele Gelehrte haben sich diese Frage schon gestellt – angefangen von Platon und Aristoteles über Goethe und Newton bis hin zu Munsell u.v.a.m. Goethe sah beispielsweise in der Farbe die „Taten des Lichtes“1; aber schon viel früher waren es Marcus Marci und nach ihm Sir Isaak Newton, die einen Zusammenhang von Licht und Farbe beschrieben hatten.

Doch was ist Farbe wirklich? Eigentlich gibt es keine Farbe ausschließlich für sich. Diese Aussage mag Sie im ersten Augenblick verwundern. Doch erst dann, wenn Sie beispielsweise eine Orangenfrucht wahrnehmen, die in einer nicht völlig dunklen Umgebung liegt, fällt Ihnen die orange Farbe auf und Sie wissen, was gemeint ist: Die absolute Voraussetzung für die Existenz einer Farbe ist das Vorhandensein von Licht, eines Objekts und mindestens eines Betrachters (Abb. 1-1). Fehlt auch nur eine der drei Bedingungen, dann ist Farbe nicht existent.

Konkret bedeutet dies, dass neben dem Licht, welches mit einem Objekt interagiert, teilweise absorbiert und teilweise reflektiert wird, auch die biologischen Voraussetzungen vorhanden sein müssen. Die Farbe als solche wird erst durch die Existenz eines zur Empfindung fähigen lebenden Organismus zur Wirklichkeit. Es bedarf einer funktionsfähigen Sinneswahrnehmung – einer sinnesphysiologischen Reizung der Rezeptoren, jener 6 Millionen Zäpfchen der Macula lutea und 120 Millionen Stäbchen der Netzhaut des Auges, durch sichtbare elektromagnetische Strahlung von Wellenlängen zwischen 360 und 760nm. Die Photonen des Lichts lösen hierbei kaskadische biochemische Prozesse aus, die zu Nervenimpulsen transduziert werden. Über einen mehrstufigen Zerfall des Sehfarbstoffes zu Metaboliten wird über die G-Protein-cGMP-Achse eine Abnahme des Natriumleitwertes und damit eine Hyperpolarisation verursacht. Dieser Reiz wird im nachgeschalteten Nervensystem (Nervus Opticus, Chiasma Nervi optici, Traktus Opticus) sowie im Gehirn (subkortikale visuelle Zentren, insbesondere der Corpus Genikulatum laterale und visuelle Kortex) zu einer subjektiven Wahrnehmung aufbereitet und verarbeitet.2-4 Die Farbe eines Objektes ist also vor allem auch ein physiologischer Sinneseindruck auf Basis des reflektierten und/oder von einem Objekt durchgelassenen Lichts, das die Netzhaut des Auges trifft.

Abb. 1-1 Weg der Signale vom Auge zum Gehirn

Abb. 1-2 Das Auge enthält eine Netzhaut mit Zapfen für die Farbwahrnehmung und Stäbchen für die Hell-Dunkel-Wahrnehmung.

Abb. 1-3 Die Netzhaut enthält 6 Millionen Zapfenzellen (Z) und etwa 150 Millionen Stäbchenzellen (S).

Das bedeutet also: Nur die Anteile des Lichtes, die das Auge bzw. die die Stäbchen und Zapfen, die Rezeptorzellen der Netzhaut, direkt oder über den Umweg einer Interaktion mit einem farbigen Körper nach Transmission oder Reflexion erreichen, können wahrgenommen werden (vgl. Abb. 1-5).

Die Stäbchen sind hierbei für die Hell-Dunkelwahrnehmung zuständig. Dieses sogenannte skotopische Sehen ermöglicht es, die Lichtintensität und damit auch die Helligkeit einer Farbe zu erfassen, während hingegen die Zapfen die Voraussetzung für das sogenannte photopische Sehen darstellen und in diesem Zusammenhang die Wahrnehmung des Farbtons ermöglichen.

Schon Hermann von Helmholtz (1821-1894) nahm an, dass drei Rezeptoren mit überlappender spektraler Sensibilität für die drei grundlegenden Farbvalenzen ("blue", "green" and "red") existieren müssen.

Heute wissen wir es genauer: Das menschliche Auge verfügt über drei verschiedene Zapfenzelltypen, die auf die Rezeption von Licht mit den Frequenz- bzw. Wellenlängenbereichen entsprechend dem Rot, Grün und Blau spezialisiert sind. Charakteristische Frequenzvariationen und Frequenzkombinationen stimulieren die Zapfen mit unterschiedlicher Intensität. Der Weg des Reizes setzt sich von den Zapfen über Nervenfasern mit Ganglienverschaltung, Sehnerv und Sehbahn fort und erreicht das Gehirn, welches die Signale als Farben interpretiert (vgl. Abb. 1-1). Der Apfel in Abb. 1-5 ist nur deshalb rot, weil wir die reflektierten Wellenlängen wahrnehmen, diese durch die Wellenlängen (bzw. Frequenzmuster) hervorgerufene Erscheinung vor dem Hintergrund unserer Erfahrungen einordnen und interpretieren können. In Wirklichkeit lebt die Farbe ausschließlich in unserem Gehirn.3,23-25

Das Auge nimmt somit ein für jedes Objekt einmaliges Frequenzmuster, das aus Spektraldaten (Frequenzen bzw. Wellenlängen und Reflexionsgrad) des Lichts zusammengesetzt ist und als Spektralkurve dargestellt werden kann, wahr.

Abb. 1-4b Modell eines Auges mit der Macula lutea und dem blinden Fleck als Austrittsstelle der Gefäße.

Abb. 1-4b Die Netzhaut des Auges mit der Macula lutea (tiefer rot, unten links) und dem blinden Fleck (hell, unten rechts) als Austrittsstelle der Gefäße.

Viele Faktoren haben jedoch Einfluss auf die Farbwahrnehmung des Menschen. Hierzu zählen individuelle Unterschiede anatomischer und physiologischer Gegebenheiten des Individuums wie Augen- und Linsenbeschaffenheit, netzhautseitige Reizverarbeitung, nervale Reizweiterleitung, Alter, Augenermüdung, Sehschwäche – insbesondere Farbsehschwäche, Lichtverhältnisse, Hintergrund u.v.a.m. (s. zu den Einflussfaktoren Kapitel 2 und die einschlägigen Publikationen2-16).

Darüber hinaus gibt es eine Reihe von dentalphysiologischen Einflussfaktoren (Alterung des Zahnes, trocknungs- oder altersbedingte Flüssigkeitsabnahme des Zahnes usw.) sowie physikalisch-physiologische Faktoren (Strahlengang, Dimensionierung des sensorischen Systems etc.)5

Schon hier können Sie einen ersten Eindruck gewinnen, wie komplex Farbwahrnehmung ist. Und es kommt noch eines hinzu: der physio-psychologische Effekt. Jeder Mensch verarbeitet Sinnesreize unterschiedlich. Die menschliche Wahrnehmung ist hochindividuell und Farbe wird damit etwas sehr Individuelles. Das gleiche Objekt erscheint unterschiedlichen Menschen unterschiedlich und Farben werden unterschiedlich interpretiert. Intuition und Emotion spielen hier eine bedeutende Rolle.

Wollte man einen Gegenstand und seine Farbqualität darüber hinaus verbal beschreiben, wird es noch schwieriger: Welche genaue Farbnuance hat beispielsweise ein Objekt (vgl. Abb. 1-5)? Je nach Erfahrungen mit Farben und den sich daraus ergebenden Farbbezeichnungen fallen Beschreibungen verschieden aus.

Auf eine Formel gebracht, könnte man sagen: Es bedarf für die Existenz der Zahnfarbe alle drei Bedingungen – Licht, Objekt und Betrachter – und auf allen drei Bedingungsebenen entstehen hochindividuelle Unterschiede, die eine Zahnfarbe bzw. die Zahnfarbwirkung, Zahnfarbbestimmung bzw. Zahnfarbbeschreibung und damit die Zahnfarbkommunikation im Ergebnis beeinflussen.

Sie können jetzt schon erahnen, dass die Zahnfarbenlehre eine sehr abstrakte Wissenschaft ist. Will der Zahnarzt bzw. Zahntechniker in seiner Praxis Farben richtig beurteilen, bestimmen, kommunizieren und reproduzieren, dann ist die Kenntnis und das Verständnis um das Wesen der Zahnfarbe, ihre Entstehung und das Wissen um Einflussfaktoren auf die dentale Farbgebung und Farbwahrnehmung unabdingbar. Er sollte wissen, wie Farbe wahrgenommen und wiedergegeben wird.

Abb. 1-5 Ein Apfel wird erst durch das Licht und seine Wahrnehmung zum roten Apfel. Das Vorhandensein von Licht und einem Beobachter sind für die Existenz der Farbe eines Objektes Voraussetzung.

Farbphysikalische Grundlage

Schon im Jahre 1648 lenkte der böhmische Physiker Marcus Marci Sonnenstrahl durch ein Prisma und zerlegte dabei erstmalig das Licht physikalisch in Farben von Rot bis Violett. Marci und später Sir Isaak Newton sahen als Erste einen Zusammenhang zwischen Licht, dem Winkel, unter dem das Licht abgelenkt wurde, und der Farbe. Newton bemerkte auch, dass sich der Strahlengang des farbigen Lichtes nach dem ersten Prisma weiter fortsetzt und anschließend zwar durch ein zweites Prisma erneut gebrochen, jedoch nicht weiter zerlegt werden konnte.

Nach Newton sind Farben nicht bloß Modifikationen des weißen Lichts, sondern vielmehr seine ursprünglichen Bestandteile, die aus sieben Komponenten der Folge Rot (p) — Orange (q) — Gelb (r) — Grün (s) — Cyanblau (t) — Ultramarinblau (v) — Violettblau (x) bestehen. Weiterhin können diese Komponenten gemischt werden, um sekundäre Farben zu erzeugen. Im richtigen Verhältnis ergeben diese Lichtkomponenten weißes Licht. Heute wissen wir, dass die Farben auf elektromagnetischen Strahlen des sichtbaren Spektrums verschiedener Wellenlängen bzw. Wellenfrequenzen basieren (Abb. 1-6).

Das sichtbare Spektrum liegt im Wellenlängenbereich von 400 bis 700 nm (Abb. 1-7 und 1-8). Nur dieser kleine Bereich der elektromagnetischen Strahlung kann von einem Betrachter wahrgenommen werden. 18-22

Abb. 1-6 Dualismus des Lichtes: Licht ist eine Strahlung von Teilchen und Licht besteht aus Wellen verschiedener Wellenlängen.

Abb. 1-7 Licht wird durch ein Prisma gebrochen, gestreut und in seine spektralen Anteile zerlegt. Jeder spektralen Farbe sind Frequenzen und Wellenlängen zugeordnet. Zu sehen ist das Spektrum des sichtbaren Lichts in Relation zum gesamten elektromagnetischen Spektrum.

Tab. 1.-1Spektralfarben des sichtbaren Lichtspektrums

λ=c/f

Abb. 1.8 Die Wellenlänge ist der Abstand zwischen zwei benachbarten Wellengipfeln; die Frequenz ist die Anzahl der Wellen pro Zeiteinheit. Es gilt: je kürzer die Wellenlänge, desto höher die Frequenz und je länger die Wellenlänge, desto niedriger die Frequenz.21

Dass der Betrachter sichtbares Licht wahrnehmen kann, liegt an spezialisierten Typen von Farbrezeptorzellen – den sogenannten Zapfen – der Netzhaut, die auf verschiedene Wellenlängen bzw. Wellenfrequenzen von rotem, grünem und blauem Licht spezialisiert sind. Jede Farbe entspricht einer bestimmten Wellenlänge und Frequenz (Tab. 1-1). Ohne Licht, das mit einem Objekt interagieren kann, entsteht keine Farbwirkung.2-10

Der grundlegende Weg zur Farbwahrnehmung beginnt an der vorhandenen Lichtquelle. Diese Lichtquelle, sei es eine Lampe oder die Sonne, strahlt Licht aus, welches das Auge bzw. die Netzhaut entweder direkt trifft oder auf einen Körper fällt. Im zweiten Falle interagiert das Licht mit einem Körper und der Lichtstrahl wird teilweise reflektiert oder fortgeleitet (Transmission). Bei der Reflexion werden insbesondere die Spiegelreflexion (gerichtete Reflexion) und die diffuse Reflexion (ungerichtet Reflexion) differenziert. Ein Teil des Lichtes wird vom Körper absorbiert. Nur die Frequenzen bzw. Wellenlängen als spektrale Anteile des Lichtes, die reflektiert oder vom Körper durchgelassen werden, haben die Möglichkeit, direkt das Auge zu erreichen und können dann von Rezeptorzellen – den Stäbchen und Zapfen der Augennetzhaut – wahrgenommen und vom Gehirn als Farbe qualifiziert und quantifiziert werden.

Die Quelle des Lichts

Die Entstehung von Licht benötigt eine Lichtquelle. Lichtquellen können natürlichen Ursprungs sein (z. B. Sonnenlicht) oder künstlich erzeugt werden (Glühbirne, Neonleute etc.) und basieren auf chemischen oder physikalischen Vorgängen. Eine Lichtquelle kann monochromatisches Licht – also Licht von nur einer Wellenlänge –, farbiges oder weißes Licht ausstrahlen. Das den meisten Menschen bekannte Licht ist mit wenigen Ausnahmen zumeist aus verschiedenen Frequenzen bzw. Wellenlängen zusammengesetzt. Um theoretisch absolut weißes Licht zu erzeugen, müsste das Licht aus genau gleichen Anteilen aller Wellenlängen des sichtbaren Lichtspektrums bestehen. Doch warum nur theoretisch ...? Die Antwort auf diese Frage gibt uns die Praxis: Dass gleich viel Licht von jeder Wellenlänge erzeugt werden kann, ist technologisch kaum realisierbar. So existiert spektral sehr unterschiedlich zusammengesetztes Licht.

Diese spektrale Zusammensetzung der Frequenzanteile von Licht hat Einfluss auf die Interaktion mit einem Körper. Nicht jede Lichtquelle besitzt dieselben Anteile an Lichtfrequenzen, vielmehr ist jede Lichtquelle sehr individuell und charakteristisch. Die Farbwahrnehmung eines Lichts hängt stark von seiner Lichtquelle ab, und auch die Farbwahrnehmung eines Körpers hängt stark vom Licht, das mit ihm interagiert, und somit ebenfalls von der Lichtquelle ab. Dies erklärt, warum ein Objekt unter verschiedenen Lichtquellen farblich unterschiedliche erscheinen kann (s. Kapitel 2).

Abb. 1-9 Diffuse Reflexion (oben), Spiegelreflexion (mittig) und Transmission (unten) von Licht.

Abb. 1-10 Diffuse Reflexion und Spiegelreflexion von Licht sind meistens in Mischformen anzutreffen.

Absorption, Transmission und Reflexion des Lichtes

Wenn Licht auf ein transparentes oder transluzentes Material fällt, wird der Lichtstrahl mehr oder weniger durchgelassen und weitergeleitet. Dieser Effekt tritt beispielsweise bei einer Glasscheibe oder eine Plastikfolie auf (Abb. 1-9).

Nur die Teile des Lichtstrahls bzw. die Photonen (Lichtquanten), die auf Moleküle oder größere Partikel treffen, werden absorbiert. Welche Teile das sind, ist frequenz- bzw. wellenlängenabhängig. So werden bestimmte Frequenzen des Lichts absorbiert und andere Frequenzen eher durchgelassen.

Die Dichte, Beschaffenheit und Zusammensetzung des Materials bestimmen den spektralen Anteil entsprechender, spezifischer Frequenzen bzw. Wellenlängen, der absorbiert wird oder das Material durchquert.

Ausschließlich die Frequenzen, die vom Körper durchgelassen oder reflektiert werden, haben die Möglichkeit, wahrgenommen werden zu können. Und nur die Frequenzen, die vom Körper durchgelassen oder reflektiert werden und die Netzhaut treffen, tragen zur Wahrnehmung der Farbe bei.

Ein theoretisch vollständig transparentes Material lässt alles Licht durchtreten. Die wahrgenommene Farbe entspräche in diesem Falle der Farbe der Lichtquelle und wäre bei Sonnenlicht weißlich. Wenn ein Körper beispielsweise Blau absorbiert sowie Grün und Rot weiterleitet, wird eine Kombination aus Grün und Rot als Gelb wahrgenommen.