Dermatoskopie

Dermatoskopie (von altgriechisch δέρμα ( dérma ), Haut, und σκοπέω ( skopéō ), betrachten), auch Dermoskopie ^{[ 1 ]} oder Epilumineszenzmikroskopie genannt , ist die Untersuchung von Hautläsionen mit einem Dermatoskop . Dieses kameraähnliche Instrument ermöglicht die Untersuchung von Hautläsionen ohne störende Reflexionen auf der Hautoberfläche. Das Dermatoskop besteht aus einer Lupe, einer Lichtquelle (polarisiert oder unpolarisiert), einer transparenten Platte und gegebenenfalls einem flüssigen Medium zwischen Instrument und Haut . Dermatoskope werden häufig in der Hand gehalten, es gibt aber auch stationäre Kameras, die Ganzkörperaufnahmen in einer einzigen Bildsequenz ermöglichen. Werden die Bilder oder Videoclips digital erfasst oder verarbeitet, spricht man von einem digitalen Epilumineszenz-Dermatoskop . Das Bild wird anschließend automatisch analysiert und mit einem Wert versehen, der den Gefährlichkeitsgrad angibt. Diese Technik ist für Dermatologen und Hautkrebsspezialisten hilfreich, um gutartige von bösartigen (krebsartigen) Läsionen zu unterscheiden, insbesondere bei der Diagnose von Melanomen .

Es gibt zwei Haupttypen von Dermatoskopen: tragbare Handdermatoskope und stationär montierte Dermatoskope.

Ein Handdermatoskop besteht aus einer durchleuchtenden Lichtquelle und einer Vergrößerungsoptik (üblicherweise 10-fache Vergrößerung). Es gibt drei Hauptmodi der Dermatoskopie: ^{[ 2 ]}

• Nichtpolarisiertes Licht, Kontakt [1]
• Polarisiertes Licht, Kontakt [2]
• Polarisiertes Licht, berührungslos [3]

Polarisiertes Licht ermöglicht die Darstellung tieferliegender Hautstrukturen, während unpolarisiertes Licht Informationen über die oberflächliche Haut liefert. Die meisten modernen Dermatoskope erlauben dem Arzt, zwischen den beiden Modi umzuschalten, die sich ergänzende Informationen liefern. Einige Modelle bieten zusätzlich verschiedene Zoomstufen und Farbüberlagerungen.

Ein stationäres System ermöglicht die Aufnahme eines Ganzkörperbildes in einer einzigen Aufnahme. Dieses Bild wird anschließend an Bildanalysealgorithmen übergeben, die ein dreidimensionales Modell der Person erstellen. Läsionen werden markiert und mithilfe künstlicher Intelligenz analysiert .

Bei Ärzten mit Erfahrung in der Dermatoskopie ist die diagnostische Genauigkeit bei Melanomen deutlich höher als bei Ärzten ohne entsprechende Spezialausbildung. ^{[ 3 ]} Dadurch verbessert sich sowohl die Sensitivität (Erkennung von Melanomen) als auch die Spezifität (Anteil der korrekt als gutartig diagnostizierten Nicht-Melanome) im Vergleich zur Untersuchung mit bloßem Auge erheblich. Die Genauigkeit der Dermatoskopie konnte im Vergleich zur Untersuchung mit bloßem Auge um bis zu 20 % (Sensitivität) bzw. bis zu 10 % (Spezifität) gesteigert werden . ^{[ 4 ] [ 5 ]} Durch den Einsatz der Dermatoskopie wird somit die Spezifität erhöht, wodurch die Häufigkeit unnötiger chirurgischer Entfernungen gutartiger Läsionen reduziert wird. ^{[ 6 ] [ 7 ]}

1. Die typische Anwendung der Dermatoskopie ist die Früherkennung von Melanomen (siehe oben).
2. Die digitale Dermatoskopie (Videodermatoskopie) dient der Überwachung von Hautveränderungen, die verdächtig auf ein Melanom sind. Die digitalen Dermatoskopiebilder werden gespeichert und mit den Bildern des nächsten Arztbesuchs verglichen. Verdächtige Veränderungen einer solchen Läsion sind eine Indikation zur Exzision. Hautveränderungen, die sich im Zeitverlauf nicht verändern, gelten als gutartig. ^{[ 8 ] [ 9 ]} Gängige Systeme für die digitale Dermatoskopie sind Fotofinder , Molemax , DermoGenius , Easyscan und HEINE.
3. Die Dermatoskopie ist hilfreich bei der Diagnose von Hauttumoren – wie Basalzellkarzinomen ^{[ 10 ]} , Plattenepithelkarzinomen ^{[ 11 ]} , Zylindromen ^{[ 12 ]} , Dermatofibromen, Angiomen, seborrhoischer Keratose und vielen anderen häufigen Hauttumoren, die klassische dermatoskopische Befunde aufweisen. ^{[ 13 ]}
4. Das Dermatoskop unterstützt die Diagnose von Krätze und Filzläusen. Durch Anfärben der Haut mit Tusche lässt sich die Lage der Milbe im Milbengang mithilfe eines Dermatoskops bestimmen, was das Abschaben des befallenen Ganges erleichtert. Die Vergrößerung der Filzläuse ermöglicht zudem eine schnelle Diagnose der schwer erkennbaren kleinen Insekten. ^{[ 14 ] [ 15 ]}
5. Die Bildgebung unterstützt die Diagnose von Warzen. Sie ermöglicht es dem Arzt, die Struktur einer Warze sichtbar zu machen und sie so von Hühneraugen, Hornhaut, Verletzungen oder Fremdkörpern zu unterscheiden. Durch die Untersuchung von Warzen in fortgeschrittenen Behandlungsstadien wird sichergestellt, dass die Therapie nicht aufgrund schwer darstellbarer Warzenstrukturen vorzeitig abgebrochen wird.
6. Hilfe bei der Diagnose von Pilzinfektionen. Zur Unterscheidung von „schwarzer Punkt“-Tinea oder Tinea capitis (Pilzinfektion der Kopfhaut) von Alopecia areata . ^{[ 16 ]}
7. Die Dermatoskopie von Haar und Kopfhaut ist hilfreich bei der Diagnose von Haar- und Kopfhauterkrankungen wie Alopecia areata ^{[ 17 ]} , androgenetischer Alopezie bei Frauen ^{[ 18 ]} , Monilethrix ^{[ 19 ]} , Netherton-Syndrom [ ^{20 ]} und Wollhaarsyndrom ^{[ 21 ]} . ^Die Dermatoskopie von Haar und Kopfhaut wird als Trichoskopie bezeichnet . ^{[ 22 ] [ 23 ]}
8. Die Bestimmung des chirurgischen Resektionsrandes bei schwer abgrenzbaren Hauttumoren ist von entscheidender Bedeutung. Beispiele hierfür sind Morbus Bowen, superfizielle Basalzellkarzinome und Lentigo maligna. Diese Tumoren weisen oft unscharfe Ränder auf. Indem der Chirurg die tatsächliche Ausdehnung des Tumors präzise bestimmen kann, lassen sich Folgeoperationen häufig vermeiden.
9. Differenzierung der Tinea nigra vom Melanom oder junktionalen melanozytären Nävus . ^{[ 24 ]}

Künstliche Intelligenz wird eingesetzt, um gutartige von bösartigen ( krebsartigen ) Läsionen automatisch zu unterscheiden. ^{[ 25 ]} Moderne Softwaretechnologie ermöglicht die Nutzung von Datenbanken zur Unterstützung dieses Prozesses. ^{[ 26 ] [ 27 ]} Patienten willigen ein, dass ihre Läsionsbilder in einer Datenbank gespeichert werden, die als Archiv dient und es KI-Programmen ermöglicht, neu aufgenommene Bilder zu vergleichen. Das Programm vergleicht dann wichtige Merkmale eines neuen Bildes mit bekannten Merkmalen gutartiger und bösartiger Läsionen. Häufig wird einer bestimmten Läsion ein Score zugewiesen, der angibt, wie gefährlich und wahrscheinlich es sich um eine bösartige Läsion handelt. Sie wird dann zur weiteren Untersuchung durch einen Dermatologen markiert . Dies beschleunigt den Diagnoseprozess.

Eine Einschränkung besteht darin, dass bei nicht vielen Patienten die Läsionen dokumentiert werden, die Stichprobengröße also winzig ist im Vergleich zu dem, was eine KI benötigt.

Zu den vorgeschlagenen Lösungen gehört die Generierung synthetischer Bilder von Hautläsionen zur Verbesserung des Algorithmus. Anschließend muss die KI unterscheiden, ob die Probe aus den synthetischen oder aus realen Datensätzen stammt. Sie muss die Wahrscheinlichkeit minimieren, dass sie ihre Ergebnisse fälschlicherweise als gefälscht einstuft, und gleichzeitig die Wahrscheinlichkeit maximieren, korrekt zwischen echten und gefälschten Proben zu unterscheiden. ^{[ 28 ]}

Die Hautoberflächenmikroskopie wurde 1663 von Johann Christophorus Kolhaus begründet und 1878 durch die Verwendung von Immersionsöl von Ernst Abbe verbessert . ^{[ 29 ]} Der deutsche Dermatologe Johann Saphier integrierte eine Lichtquelle in das Instrument. Leon Goldman prägte als Erster den Begriff „Dermaskopie“ und nutzte das Dermatoskop zur Beurteilung pigmentierter Hautläsionen.

1989 entwickelten Dermatologen der LMU München ein neues Gerät zur Dermatoskopie. Ein Ärzteteam unter der Leitung von Professor Otto Braun-Falco entwickelte in Zusammenarbeit mit dem Medizintechnikhersteller HEINE Optotechnik ein handgeführtes Dermatoskop mit Halogenbeleuchtung . Es verfügte über eine achromatische Linse mit zehnfacher Vergrößerung. Um Lichtreflexionen zu minimieren, wurde die Läsion mit Immersionsöl bedeckt. Dieses Dermatoskop ermöglichte eine schnellere und einfachere Diagnose pigmentierter Hautläsionen. Die Methode wurde von Wilhelm Stolz et al. von der Klinik für Dermatologie und Allergologie der LMU München bestätigt und in der Fachzeitschrift „The Lancet“ (1989) veröffentlicht. ^{[ 30 ]}

An der Medizinischen Universität Wien wurde ein auf Kreuzpolarisation basierendes Dermatoskop entwickelt und patentiert . Diese Methode findet später Anwendung in digitalen Dermatoskopen wie dem MoleMax oder dem FotoFinder . Im Jahr 2001 brachte der kalifornische Medizintechnikhersteller 3Gen das erste polarisierte Handdermatoskop, das DermLite, auf den Markt. Polarisiertes Licht in Kombination mit einem kreuzpolarisierten Betrachter reduziert die Reflexionen der Hautoberfläche und ermöglicht so die Visualisierung von Hautstrukturen (deren Licht depolarisiert wird) ohne Immersionsflüssigkeit. Die Untersuchung mehrerer Läsionen wird dadurch deutlich komfortabler, da Ärzte nicht mehr vor jeder einzelnen Läsion Immersionsöl, Alkohol oder Wasser auf die Haut auftragen müssen. Mit der Markteinführung polarisierter Dermatoskope gewann die Dermatoskopie weltweit an Popularität. Obwohl die Bilder polarisierter Dermatoskope sich geringfügig von denen herkömmlicher Dermatoskope mit Hautkontaktplatte unterscheiden, bieten sie Vorteile wie die Vermeidung von Gefäßmustern, die durch die Kompression der Haut entstehen könnten. ^{[ 31 ]}

^{Aufgrund der relativ standardisierten Bildgebung und der} im Vergleich zur klinischen Dermatologie geringeren Anzahl an Diagnosen rückten dermatoskopische Bilder in den Fokus der automatisierten medizinischen Bildanalyse. Während in den vergangenen Jahrzehnten Computer-Vision- Algorithmen und hardwarebasierte Methoden zum Einsatz kamen ^{[ 32 , 33 ],} ermöglichten große, standardisierte öffentliche Bildsammlungen wie HAM10000 ^{[ 34 ] die Anwendung von Convolutional Neural Networks (} CNNs). Dieser Ansatz zeigte in größeren/internationalen ^{[ 35 , 36, 37 , 38 ] und kleineren /} lokalen Studien ^{[ 39 , 40, 41 ] experimentell eine Genauigkeit auf dem Niveau des Menschen ,} ist aber nicht unumstritten ^{[ 42 , 43 ] .}

Ganzkörperaufnahme

• Der Patient steht für die Ganzkörperbildgebung an einem festgelegten Punkt. Geräte wie das WB360 ^{[ 44 ]} aktivieren dann gleichzeitig alle Kameras und erfassen so in einer einzigen Bewegung eine Momentaufnahme des gesamten Körpers des Patienten.
• Anschließend sendet die Kamera die Bilder an eine Backend-Software, wo sie diese zusammenstellt und ein dreidimensionales Rendering des Patienten generiert.
• Das dreidimensionale Modell kann häufig in den vom Gerät bereitgestellten Anwendungen angezeigt werden.
• Moderne Software ^{[ 45 ]} nutzt meist Computer-Vision-Algorithmen und neuronale Netze, um Läsionen am Körper des Patienten automatisch zu erkennen und zu analysieren. Anschließend wird eine Liste der Läsionen bereitgestellt, sodass Ärzte und Pflegekräfte die relevanten Läsionen entweder direkt im gerenderten Modell oder in einer übersichtlichen Liste einsehen können.
• Die meisten modernen Softwareprogramme ermöglichen es Nutzern, Nahaufnahmen einzelner Läsionen mithilfe einer regulären Dermatoskopie hinzuzufügen, um die Bildqualität zu verbessern. Häufig prüft eine Pflegekraft alle im 3D-Modell dargestellten Läsionen und fertigt Nahaufnahmen von denjenigen an, die verdächtig oder bösartig erscheinen .

• HAM10000-Datensatz
• Dermatoskopisches Bildarchiv (ISIC-Archiv)
• Blog über dermatoskopische Bilder
• Dermoscopedia Wiki