多维缩放与李导数图像分析：可视化评估 EBT4 放射色胶片质量变化及参考剂量响应适用性

在胶片剂量测定常用的单扫描协议中，包装内胶片特异性均匀性变化会降低其有效性。研究人员开展利用机器学习方法可视化和量化未曝光胶片均匀性变化、评估参考剂量响应适用性的研究。结果发现 MDSr、Stot指标可量化变化，确定不利条件，为相关研究提供参考。

　　在胶片剂量测定中，常用的单扫描协议普遍采用从已知剂量和未曝光状态的关系进行线性重新缩放的参考剂量 - 响应。然而，包装内胶片特异性均匀性变化会显著降低该协议的有效性。本研究从两个批次包装中选取 14 张 EBT4 胶片（#00 - #13），用单台扫描仪以横向（扫描 A）和纵向（扫描 B）方向扫描获取胶片彩色图像，并从中选取 9 个 100×100 像素（72dpi）的网格区域。将 #00 胶片中心区域设为参考区域。针对红（R）/ 绿（G）/ 蓝（B）通道的区域数据，采用多维缩放（MDS）和李导数图像分析（LDIA）方法进行分析。MDS 适合分析具有相似性的非线性数据，可依据距离度量提供数据对象图；LDIA 则能直接检测图像梯度间的偏差向量场。胶片特异性均匀性以 1/10000 缩放像素值作为标量分布进行测量，图像流场由标量分布的负梯度获得。定义两个与参考区域比较的相似性度量指标：（1）MDS_r（MDS 图中距原点的距离参数）；（2）S_tot（每个区域的 S 值总和，S 值表示通过李导数获得的偏差向量场的涡度）。除蓝色通道检测到有利于参考剂量响应的包装外，MDS_r与参考区域的绝对像素值差异高度相关。S_tot可独立于数据集量化胶片与参考的均匀性变化，当蓝色通道中 S_tot<0.8 时可检测到不利的胶片状态。通过 MDS 和 LDIA，研究可视化并量化了一批包装内胶片特异性均匀性的变化，从而定量确定了应用参考剂量 - 响应的不利条件。