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Bachelorarbeit: Android-Based Medical Image Processing

Eine App unterstützt die Hautkrebs-Früherkennung

Mit einer innovativen Untersuchungsmethode will das ZHAW-Spin-off Dermolockin die Hautkrebsdiagnose verbessern. Die beiden Elektrotechnik-Absolventen Noah Boateng und Marco Flüeler haben im Rahmen ihrer Bachelorarbeit für das Untersuchungsgerät DermolockinMini v1.0 eine Android-App entwickelt.

Mit mehr als 15‘000 neuen Fällen pro Jahr ist Hautkrebs die am häufigsten auftretende Krebsart in der Schweiz. Eine frühzeitige Erkennung erhöht Heilungschancen und Lebenserwartung erheblich. Bisher werden Diagnosen subjektiv durch visuelle Inspektion der Haut erstellt. Häufig werden deshalb potenziell bösartige Läsionen ohne eindeutige Diagnose grossflächig chirurgisch entfernt. Eine innovative Untersuchungsmethode soll die Diagnose verbessern und so präventive Eingriffe minimieren: Lock-In-Thermographie. Das ist ein berührungsloses Prüfverfahren, das mittels gezielter Temperaturschwankungen und einer hochsensiblen Infrarotkamera Unregelmässigkeiten in Oberflächen bildhaft darstellt. Was als Forschungsprojekt an der ZHAW School of Engineering begann, wird nun vom Spin-off Dermolockin weitergeführt.

Form und Funktion

Mit Dermolockin als Wirtschaftspartner haben die beiden Elektrotechnik-Absolventen Noah Boateng und Marco Flüeler im Rahmen ihrer Bachelorarbeit an der Weiterentwicklung der Technologie mitgearbeitet. Das System besteht aus einer Hardware-Komponente, mit der die Hautstellen gekühlt und die Infrarotbilder aufgenommen werden, und einer Android-App, mit deren Hilfe die resultierenden Daten ausgewertet und dargestellt werden. «Die App ist für Anwenderinnen und Anwender mit medizinischem Hintergrund gedacht, also zum Beispiel für Dermatologinnen und Dermatologen. Sie soll mit einfachen und schnellen Messungen potenziell kranke Hautstellen finden und aufzeigen», erklärt Noah Boateng. Das heisst auch, dass sich die Absolventen nicht nur um ein fehlerfreies Funktionieren ihrer App kümmern mussten. «Wir haben auch darauf geachtet, dass die Gestaltung stimmt und die App intuitiv bedienbar ist», ergänzt Marco Flüeler.

Bild, Phase oder Amplitude

Via Internetprotokoll verbindet sich die App mit dem DermolockinMini-Gerät und greift auf dessen Kameras zu – eine optische und eine Infrarot-Kamera. Mittels Knopfdruck wird eine Messung ausgelöst. «Das heisst, DermolockinMini stellt der App eine Sequenz von Infrarotbildern zur Verfügung; diese werden dann mit intelligenten Bildverarbeitungsmethoden aufbereitet und angezeigt», so Noah Boateng. Dafür wird unter anderem die schnelle Fourier Transformation (FFT) angewendet – ein Algorithmus, der digitale Signale in ihre Frequenzanteile zerlegt. Die App zeigt dann wahlweise das optische Bild, die Phase oder die Amplitude der Fourier-Transformierten für jedes einzelne Pixel an. Insbesondere die Phasen-Informationen liefern dabei wertvolle Hinweise über potenziell kranke Hautpartien. «Der Benutzer oder die Benutzerin kann aber auch auf detailliertere Angaben oder Kombinationen zugreifen. Für Besprechungen oder Ähnliches haben wir zudem einen Vollbildmodus programmiert, bei dem die Bedienelemente versteckt sind und nur das aufgenommene Bild zu sehen ist», sagt Marco Flüeler.

«Das Zusammenspiel von Applikation und Hardware läuft wunschgemäss.»

Noah Boateng

Neuer Prototyp in Vorbereitung

Die Absolventen und der Industriepartner sind zufrieden mit dem Resultat ihrer Arbeit. «Das Zusammenspiel von Applikation und DermolockMini v1.0 läuft wunschgemäss. Der Verbindungsaufbau funktioniert automatisch, die Bilder werden korrekt entgegengenommen und korrekt ausgewertet», so Noah Boateng. Parallel zur ihrer Bachelorarbeit wurde mit dem DermolockinMini v2.0 ein neuer Prototyp entwickelt. Marco Flüeler berichtet: «Wir haben die App so aufgebaut, dass sie mit minimalem Konfigurieraufwand an das neue Gerät angepasst werden kann.» In einem nächsten Schritt soll die App dann von Dermatologinnen und Dermatologen getestet werden.