ArchivDÄ-TitelSupplement: PRAXiSPraxis Computer 5/2002Tübinger Mole Analyzer: Digitale Bildanalyse für die Melanomfrüherkennung

Supplement: Praxis Computer

Tübinger Mole Analyzer: Digitale Bildanalyse für die Melanomfrüherkennung

Dtsch Arztebl 2002; 99(41): [17]

Lüdtke, Holger

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LNSLNS Die Bildauswertungs-Software bietet dem Arzt eine zweite – objektive – Meinung zur Unterscheidung von gutartigem Muttermal und malignem Melanom.
Patienten mit frühzeitig erkanntem Melanom haben eine deutlich günstigere Prognose als Patienten mit spät erkanntem Melanom. Ein rechtzeitig erkanntes Melanom kann mit nahezu 100-prozentiger Sicherheit geheilt werden. Wegen der in den letzten dreißig Jahren stark angestiegenen Inzidenz wurden viele Anstrengungen zur Verbesserung der Früherkennung unternommen.
Für die Unterscheidung zwischen gutartigen Muttermalen und dem malignen Melanom ist eine jahrelange klinische Erfahrung erforderlich. Selbst Spezialisten können anhand des klinischen Bildes nicht immer sicher entscheiden, ob es sich um ein Melanom oder ein auffälliges Muttermal handelt.
Analyse zweier Läsionen mit dem Tübinger Mole Analyzer. Oben: Dysplastischer Compound-Nävus; unten: SSM, Level II, TD 0,20 mm. Die Farbskala zeigt die Bewertung der Läsion durch den Tübinger Mole Analyzer an (grün = benigne, rot = maligne)
Analyse zweier Läsionen mit dem Tübinger Mole Analyzer. Oben: Dysplastischer Compound-Nävus; unten: SSM, Level II, TD 0,20 mm. Die Farbskala zeigt die Bewertung der Läsion durch den Tübinger Mole Analyzer an (grün = benigne, rot = maligne)
Zur auflichtmikroskopischen Bewertung von Muttermalen wurden in den letzten Jahren einige unterschiedliche Scores erarbeitet, die für die Diagnose von Melanomen hilfreich sein sollen – insbesondere für Dermatologen in der Ausbildung, für auf diesem Gebiet weniger erfahrene Dermatologen und für schwierig zu diagnostizierende Läsionen. Bei der Auflichtmikroskopie vermindert eine Immersionsflüssigkeit die Reflexionen der oberen Hautschicht. Damit lässt sich eine bessere optische Auflösung des interessierenden Hautareals erreichen.
Es liegt nahe, die modernen Verfahren der Bildverarbeitung zu nutzen, um eine objektive und reproduzierbare Bewertung der Läsionen zu erhalten. Das Ziel dabei ist, benigne von malignen Läsionen gut differenzieren zu können. Der Tübinger Mole Analyzer ist das Ergebnis einer Kooperation zwischen der Firma TeachScreen Software GmbH, Bad Birnbach, und einer Arbeitsgruppe an der Universitäts-Hautklinik Tübingen (Leitung: Prof. Dr. med. Claus Garbe; Internet: www.
medizin.uni-tuebingen.de/haut/germ/
frmindex.htm).
Die kritischen Läsionen werden mit dem digitalen Videodermatoskopiesystem FotoFinder aufgenommen. Um qualitativ hochwertige Bilder zu erhalten, ist die Videokamera mit einer speziellen dermatoskopischen Optik ausgestattet. Die mit dem FotoFinder aufgenommenen Bilder werden über eine Bildspeicherkarte im Computer unmittelbar digitalisiert und in einer Datenbank abgelegt. Die Datenbank-Software ermöglicht die Zuordnung zu einem Patienten sowie zusätzlich die Zuordnung von dermatoskopischen Aufnahmen zu Übersichtsbildern. Damit ist eine schnelle Verlaufskontrolle möglich. Wenn der Patient zum Muttermal-Check erscheint, können die letzten Aufnahmen der verdächtigen Läsionen betrachtet und mit der neuen Aufnahme verglichen werden. Unmittelbar nach der Aufnahme können die Bilder mit dem Tübinger Mole Analyzer analysiert werden.
Die Bildanalyse-Software entfernt zunächst mittels eines Filters Bildstörungen, die etwa durch die versehentliche Aufnahme von kleinen Luftbläschen entstehen oder durch Haare verursacht werden. Im nächsten Schritt erfolgt eine vollautomatisierte Randsuche. Dabei beschreibt die Software über ein neu entwickeltes Verfahren unter Berücksichtigung von Gradienten und Helligkeitsveränderungen möglichst exakt die Läsion.
In einer an der Universitäts-Hautklinik Tübingen eigens dafür durchgeführten Studie wurden die wichtigsten bildanalytischen Parameter untersucht, die eine Unterscheidung zwischen Melanom und Muttermal ermöglichen.
Mit einem komplexen Modell, in das die Größe der Läsion, spezielle Farbwerte und ein Texturmaß eingehen, lassen sich Wahrscheinlichkeitsaussagen zur Melanomdiagnose machen. Es wurden zwei Modelle angepasst: eines für kleine Läsionen, die vollständig abgebildet werden, das andere für über den Rand des Bildes hinausragende, große Läsionen. Für 605 kleine Läsionen liegt die Sensitivität bei 80 Prozent, die Spezifität bei 82 Prozent; für die 232 großen Läsionen beträgt die Sensitivität 88 Prozent und die Spezifität 83 Prozent.
Damit erreicht das System in etwa die gleiche Diagnosequalität wie die eines Spezialisten. Eine 100-prozentige Sicherheit bei der Erkennung von Melanomen liefert zurzeit keine Methode, weil die zugrunde liegende histologische Bewertung schwieriger Präparate in Abhängigkeit vom befundenden Arzt unterschiedliche Diagnosen ergeben kann.
Basierend auf den angeführten Modellen ermöglicht die Bildanalyse-Software eine Bewertung des aufgenommenen Pigmentmals. Darüber hinaus werden wichtige Parameter, wie zum Beispiel Fläche, Umfang, Durchmesser, Unregelmäßigkeit und Schärfe des Rands, sowie Farb- und Strukturwerte angegeben. Wichtige Maße werden grafisch dargestellt. Insbesondere ist die vom Tübinger Mole Analyzer berechnete Umrandung der Läsion deutlich zu erkennen.
In fast allen Fällen funktioniert die automatisierte Umrandung der Läsion sehr gut. Falls sie einmal nicht mit dem optischen Bild übereinstimmen sollte, kann der Anwender der Software die Umrandung halbautomatisiert anpassen. Zusätzlich bietet der Tübinger Mole Analyzer die Möglichkeit der Analyse zweier Bilder, womit Veränderungen einer Läsion, die sich im zeitlichen Verlauf ergeben haben, leichter zu erkennen sind. Mittlerweile wird die Software in vielen Kliniken und Hautarztpraxen im In- und Ausland erfolgreich eingesetzt.
Projektausblick
Seit Projektbeginn wird an der Universitäts-Hautklinik in Tübingen die Bildsammlung kontinuierlich fortgeführt, um die Überprüfung und Verbesserung der Software zu gewährleisten. Derzeit laufen die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten an einer neuen Programmversion. In diese gehen verfeinerte Parameter ein, die auf einer mittlerweile deutlich erweiterten Bilddatenbank beruhen.
Eine Verbesserung der Visualisierung der Analyseergebnisse zum leichteren Nachvollzug der Diagnose ist geplant. Diese Änderungen sollen zum besseren Verständnis der Analyseergebnisse bei den Patienten beitragen. Holger Lüdtke
Kontaktadresse: Dipl.-Phys. Holger Lüdtke, DatInf – Datenanalyse und Angewandte Informatik GbR, Wilhelmstraße 42,
72074 Tübingen, Telefon: 0 70 71/25 30 64, Fax: 0 70 71/25 30 65, E-Mail: HL@datinf.de
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