Automatisierte Auswertung der Zellproliferation in menschlichen Gehirntumoren

Abstract

Auf Grund der bisher einfachen Auswertung der Zellaktivität in menschlichen Hirntumoren existiert von Seiten eines Ärzteteams des Allgemeinen Krankenhauses der Stadt Wien (AKH) die Anfrage nach einer technischen Unterstützung. Die Diplomarbeit setzt sich mit der Erstellung eines Programmes für Ärzte und Forscher im Bereich der Histopathologie auseinander, das eine einfache, reproduzierbare und konsistente Auswertung der zu Grunde liegenden Daten ermöglicht. Ziel ist es, auf Basis eines histologischen Gewebescans eines Hirntumors, Zellen, welche sich in Teilung befinden und durch einen Marker eingefärbt wurden, von den restlichen Zellen zu unterscheiden. Neben dem Unterscheiden der beiden Zellzustandstypen ist auch deren jeweilige Anzahl für weitere statistische Auswertungen gefragt.<br />Zu Beginn der Arbeit werden medizinische Grundlagen zu diesem Thema erläutert, um das Verständnis und den Sinn der Diplomarbeit zu verdeutlichen. Weiters wird das zu Grunde liegende Datenmaterial dargestellt und die darauf basierenden Stärken und Schwächen der geeignetsten Entwicklungsumgebungen beschrieben.<br />Nach dem Festlegen der verwendeten Entwicklungsumgebung folgen die Evaluierung passender Bildbearbeitungsbibliotheken und deren Methoden.<br />Die Methoden, die zur Realisierung der Fragestellung unumgänglich sind, werden im Laufe der Diplomarbeit detailliert behandelt.Im letzten Teil der Arbeit werden die aus dem Programm resultierenden Ergebnisse mit dem Forschungsteam des AKH Wien analysiert und besprochen, bevor sie mit den Ergebnissen der herkömmlichen Methode verglichen werden. Am Ende folgt ein kurzer Ausblick darüber, welche Erweiterungsmöglichkeiten für dieses Programm bestehen.<br />

The reason for this project is to perform a computer based evaluation of cell activities in human brain tumors. A team of doctors from the AKH Vienna asked for technical support on this topic. This master thesis focuses on developing of a software product for doctors and researchers in the field of histopathology. The software should be easy to use, reproducible as well as consistent in evaluating the present data. By using a scanned brain tumor material as a base, the goal is to differentiate between cells in a proliferation state marked with a specific color and the rest of the cells. Beside the differentiation it is also necessary to count the amount of the two different colored cells. The beginning of this document addresses basic concepts and any relevant medical knowledge will be explained to get a better understanding of the topic and need of this software tool. The thesis also contains a brief characterization of the underlying image data.<br />Adapted from the characteristics of the image data, the suitable integrated development environment is going to be presented. After defining the integrated development environment a discussion about the used image processing library is followed. Unavoidable image processing methods for solving the given problem will be discussed in detail. The last section of this document contains the output analysis of the developed program. The result of the computer based method is going to be compared with the results of the conventional evaluation method. This thesis finally presents a short preview for the enhancement possibilities of the program and their effect in the field of medical diagnostics.