Mit dem Dermascanner wird die Hautoberfläche des Patienten aus verschiedenen Positionen gescannt und in rund 100 Einzelbilder unterteilt.
© Dirk Mahler/Fraunhofer IFF
Der »schwarze« Hautkrebs ist aggressiv und lebensbedrohlich. Wird er nicht frühzeitig erkannt, sinken die Heilungschancen – doch die Vorsorgeuntersuchungen sind kompliziert. Fraunhofer-Forscher haben nun gemeinsam mit mehreren Projektpartnern ein Assistenzsystem entwickelt, das Dermatologen bei der Diagnostik unterstützt.
Jedes Jahr erkranken laut der Deutschen Krebsgesellschaft rund 200.000 Menschen an Hautkrebs. Besonders gefährlich ist der »schwarze« Hautkrebs: Ist er erst einmal in tiefere Hautschichten vorgedrungen, so liegen die Heilungschancen bei unter 10 Prozent. Regelmäßige Vorsorgeuntersuchungen sind der einzige Weg, um kritische Hautveränderungen rechtzeitig zu erkennen. Dazu untersucht der Arzt mit einem Dermatoskop – einem Mikroskop, mit dem er bis in tiefere Hautschichten blicken kann – atypische Leberflecken, die sogenannten Nävuszellnävi. Wichtige Kriterien sind dabei die Größe, Textur und Umrandungen. Um entscheiden zu können, ob die Leberflecken krebsartig sind muss der Arzt beobachten, ob diese sich im Laufe der Zeit verändern. Da die meisten Menschen viele davon haben, ist das eine zeitaufwändige Prozedur. Außerdem ist es schwierig, Veränderungen wie etwa das Wachstum einzelner Leberflecke im Auge zu behalten, da der Arzt sie bei der nächsten Untersuchung oft nicht zweifelsfrei identifizieren kann.
Ganzkörperscanner unterstützt Hautdiagnostik
Forscher des Fraunhofer-Instituts für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF entwickelten auf Initiative und gemeinsam mit der Universitätsklinik für Dermatologie und Venerologie Magdeburg sowie den Partnern Dornheim Medical Images GmbH und Hasomed GmbH einen dermatologischen Ganzkörperscanner, der Ärzte künftig bei der Hautdiagnostik unterstützen soll: »Der Scanner liefert standardisierte Daten, um die Haut zu beurteilen. Er ermöglicht zugleich eine verbesserte Verlaufsdokumentation jedes einzelnen aufgefallenen Leberflecks«, sagt Christian Teutsch vom IFF. Zu Beginn der Untersuchung wird die Hautoberfläche des Patienten aus verschiedenen Positionen gescannt und in etwa 100 Einzelbilder unterteilt. Solche bildbasierten Dokumentationen gibt es bereits. »Der Knackpunkt ist aber, dass man allein anhand der Aufnahmen die tatsächliche Größe und Wachstumsveränderungen nicht eindeutig erkennen kann«, erklärt Teutsch. Der Dermascanner erstellt daher zusätzlich 3D-Messdaten, die mit den 2D-Aufnahmen fusioniert werden. Dadurch wird jedem einzelnen Pixel im Bild ein Maßstab zugeordnet. Damit dies funktioniert, integrieren die Experten mehrere 3D-Sensoren in den Scanner. Die Sensoren und Kameras werden kalibriert, so dass ihre räumliche Lage exakt bekannt ist. Treffen nun Lichtstrahlen aus der Kamera auf den Leberfleck, kann man ihnen einen genauen 3D-Abstand zuordnen. Selbst wenn verschiedene Aufnahmen nicht aus der exakt gleichen Entfernung aufgenommen wurden – was kaum möglich ist – kann der Arzt anhand des Maßstabs die tatsächlichen Größenverhältnisse eindeutig bestimmen. Die Messdaten und Bildaufnahmen werden in eine Analysesoftware eingespeist, dort ausgewertet und durch eine automatische Klassifizierung vorsortiert. Existieren Verlaufsaufnahmen früheren Datums, vergleicht die Software diese mit den aktuellen Bildern. »Mit unserer Technologie erkennt man ein Wachstum ab einem halben Millimeter«, sagt Teutsch. Ein weiterer Vorteil: Die 3D-Messdaten erlauben dem Arzt eine eindeutige Re-Lokalisierung jedes einzelnen Leberflecks.
»Es kommt häufig vor, dass ein einzelner Patient mehrere hundert Leberflecke aufweist«, berichtet Harald Gollnick, Direktor der Universitätsklinik für Dermatologie und Venerologie. Wenn sich ein solcher Hochrisikopatient nach einiger Zeit erneut beim Arzt vorstellt, lässt sich bei einer mit Pigmentmalen übersäten Haut mit herkömmlichen Untersuchungsmethoden nicht nachvollziehen, ob Stelle und Größe der Leberflecke noch identisch sind. Gollnick: »Mit dem neuen Ganzkörper-Hautkrebs-Früherkennungssystem ist erstmals eine annähernd standardisierte Beurteilung von Zustand und Veränderungen der Haut möglich.«
»Die Diagnose selbst ist und bleibt Sache des Arztes«, betont Teutsch. Dazu stehen dem Arzt sowohl die Messergebnisse als auch die Bildaufnahmen mit einer zusätzlichen 3D-Tiefenkarte zur Verfügung, auf der die Entfernung der einzelnen Pixel in der Aufnahme verzeichnet ist. Da schon minimale Veränderungen eines atypischen Leberflecks von Bedeutung sein können, müssen die Mess- und Bilddaten zu jedem Zeitpunkt und auch zwischen verschiedenen Geräten vergleichbar sein. Ein weiterer wichtiger Aspekt der Entwicklung war daher die Standardisierung des Dermascanners – ebenfalls eine Expertise des IFF: »Wir kalibrieren alle relevanten Bestandteile wie zum Beispiel Lichtquellen und rechnen die Bildaufnahmen in einen einheitlichen Farbraum um«, erklärt Teutsch. Dies stellt sicher, dass Effekte wie etwa ein Nachlassen der Leuchtstärke im Laufe der Zeit die Ergebnisse nicht beeinflussen.
Der Dermascanner steht kurz vor der Marktreife, erste Pilotanlagen wurden realisiert. Kürzlich wurde das Projektteam zudem für seine Entwicklung vom Ministerium für Wissenschaft und Wirtschaft mit dem Hugo-Junkers-Preis 2014 für Forschung und Innovation aus Sachsen-Anhalt ausgezeichnet (www.hugo-junkers-preis.de). Nun steht die Suche nach Investoren an, um den Hautscanner in die Serienproduktion zu bringen.
Frauenhofer Gesellschaft, 4.5.2015