i
KLASIFIKASI PENYAKIT JANTUNG MENGGUNAKAN
WAVELET FUZZY SYSTEMS
TUGAS AKHIR SKRIPSI
Diajukan kepada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Yogyakarta untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Guna
Memperoleh Gelar Sarjana Sains
Oleh: Danu Satria NIM 13305141013
PROGRAM STUDI MATEMATIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA
v MOTTO
“Your love makes me
stronger
Your hate makes me
unstopabble”
vi
HALAMAN PERSEMBAHAN Karya ini saya persembahkan kepada :
1) Kedua orang tua saya, Ibu Sumarmi dan Bapak Narman tercinta dan Adikku Intan tersayang, terima kasih atas kasih sayang, doa restu dan dukungan baik moral dan material untuk menyelesaikan kuliah ini dengan dukungan yang tidak pernah putus. Semoga kelak saya tidak mengecewakan Ibu dan Bapak serta dapat membahagiakan Ibu, Bapak, dan Adikku..
2) Segenap Keluargaku, terimakasih atas doa dan dukungannya.
3) Teman-teman kelas Matematika B 2013, terima kasih telah mendukung dan menemani perkuliahan selama 4 tahun, terima kasih atas kebersamaan dan bantuan kalian semua.
4) Sahabat-sahabatku di kontrakan Marjani FC, Agus Januar Ramdan, Wahyu Bayu Pratama, Yaser Baser, Gustian, Handika Bima, Bagus Andi, Fajri, Suryo, Andika Pratama, Adit Paijo yang terus bersama dan berjuang dikala senang dan susah ketika musibah datang diantara kita, terima kasih atas kenangan kebersamaan ini.
5) Teman-teman di Jurusan Pendidikan Matematika FMIPA UNY yang telah berjuang bersama- sama, terima kasih atas kebersamaannya.
6) Terima kasih untuk Ratri Citra Fajar Asmara yang telah mendukung dan memberi semangat untuk menyelesaikan tugas akhir ini.
vii
KLASIFIKASI PENYAKIT JANTUNG MENGGUNAKAN WAVELET
FUZZY SYSTEMS Oleh :
Danu Satria 13305141013
ABSTRAK
Penyakit jantung merupakan penyebab kematian tertinggi di dunia termasuk juga di Indonesia. Oleh karena itu diperlukan deteksi dari gejala-gejala yang dialami untuk mengetahui jenis penyakit jantung yang diderita. Penelitian ini bertujuan untuk klasifikasi jenis penyakit jantung berdasarkan rekaman detak jantung dari alat Phonocardiogram (PCG). Ekstraksi ciri dari sinyal PCG dilakukan dengan wavelet haar untuk kemudian pembentukan model dengan fuzzy systems Mamdani.
Dalam penelitian ini, mendiagnosis penyakit jantung berdasarkan sinyal PCG dari pasien penyakit jantung dan jantung normal yang sudah diekstrasi dan menghasilkan 5 fitur. Lima fitur tersebut kemudian digunakan sebagai variabel input dalam pemodelan sistem fuzzy Mamdani yang direpresentasikan menggunakan kurva Gauss. Variabel output berupa normal, HHD, CHF, dan Angina Pectoris. Proses inferensi fuzzy menggunakan metode Mamdani denga metode mean of maxima
(MOM) pada proses defuzzifikasi. Pembagian data menggunakan 80 data training dan 20 data testing. Aturan fuzzy If-Then dibentuk dari 80 data training.
Hasil defuzzifikasi 80 data training menunjukkan tingkat akurasi, sensitivitas, dan spesifikasi berturut-turut adalah 98.75%, 100%, dan 95.24%. Sedangkan hasil defuzzifikasi 20 data testing menunjukkan tingkat akurasi, sensitivitas, dan spesifikasi berturut turut adalah 80%, 100%, dan 71.43%. Sistem fuzzy yang telah terbentuk dikontruksi dengan Graphical User Interface (GUI).
viii
KATA PENGANTAR
Segala puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan nikmat serta hidayah-Nya terutama nikmat kesempatan dan kesehatan sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir skripsi ini. Skripsi yang berjudul
“KLASIFIKASI PENYAKIT JANTUNG MENGGUNAKAN WAVELET FUZZY
SYSTEMS” disusun untuk memenuhi salah satu syarat kelulusan guna meraih gelar
Sarjan Sains pada Program Studi Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Yogyakarta. Penyelesaian skripsi ini tidak akan terselesaikan tanpa bantuan, bimbingan, saran dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Bapak Dr. Hartono, M.Si, selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu pengetahuan Alam Universitas Negeri Yogyakarta yang telah memberikan kelancaran pelayanan dalam urusan akademik.
2. Bapak Dr. Ali Mahmudi, M.Si, selaku Ketua Jurusan Pendidikan Matematika Universitas Negeri Yogyakarta yang telah memberikan kelancaran pelayanan dalam urusan akademik.
3. Bapak Dr. Agus Maman Abadi, M.Si, selaku Ketua Program Studi Matematika Universitas Negeri Yogyakarta, Dosen Pembimbing yang telah dengan sabar memberikan arahan, bimbingan dan motivasi kepada penulis.
4. Bapak dr. H. Joko. Murdiyanto, Sp.An,MPH selaku Direktur Utama RS PKU Muhammadiyah Yogyakarta yang telah memberikan izin untuk melakukan penelitian.
ix
5. Ibu Dewi Wulandari selaku pembimbing penelitian yang telah membantu dan mengarahkan penulis selama pengambilan data di RS PKU Muhammadiyah. 6. Bapak Sumarna, M.Eng, yang telah meminjamkan alat PCG dan memberikan
bimbingan dari pengumpalan data hingga skripsi selesai.
7. Ibu Dyah Kurniawati Agustika, M.Sc, yang telah memberikan bimbingan dalam pengumpulan data dan pengerjaan tugas akhir.
8. Seluruh Dosen Jurusan Pendidikan Matematika Universitas Negeri Yogyakarta yang telah memberikan Ilmu dan pengajaran kepada penulis.
9. Seluruh pihak yang telah memberikan dukungan, bantuan dan motivasi kepada penulis.
Penulis menyadari adanya ketidaktelitian, kekurangan dan kesalahan dalam penulisan tugas akhir skripsi ini. Oleh karena itu, penulis menerima kritik dan saran yang bersifat membangun. Semoga penulisan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi pembaca dan pihak yang terkait.
Yogyakarta, 23 Mei 2017 Penulis
Danu Satria NIM.13305141013
x DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL... i
PERSETUJUAN ... ii
HALAMAN PEN GESAHAN ... iii
HALAMAN PERNYATAAN ... iv MOTTO ... v HALAMAN PERSEMBAHAN ... vi ABSTRAK ... vii KATA PENGANTAR...viii DAFTAR ISI ... x
DAFTAR GAMBAR ...xiii
DAFTAR TABEL ... xv
DAFTAR SIMBO L... xvi
DAFTAR LAMPIRAN ...xvii
BAB I PENDAHULUAN ...1
A. Latar Belakang Masalah ...1
B. Batasan Masalah ...4
C. Rumusan Masalah ...4
D. Tujuan Penelitian ...5
E. Manfaat Penelitian ...5
BAB II KAJIAN TEORI...6
A. Penyakit Jantung ...6
1. Pengertian Penyakit Jantung ...6
xi
3. Penyebab Penyakit Jantung ...7
B. Penelitian yang Relevan ...10
C. Signal Phonocardiogram (PCG) ...13
D. Wavelet ...15
1. Pengertian Wavelet ...15 2. Transformasi Wavelet ...16
3. Discrete Wavelet Transform (DWT)...17
E. Ekstraksi Fitur...19
F. Logika Fuzzy ...20
1. Pengertian Himpunan Fuzzy ...20
2. Fungsi Keanggotaan ...21
3. Operator Fuzzy ...26
4. Logika Fuzzy ...27
5. Sistem Fuzyy ...28
G. Uji Ketepatan Diagnosis ...33
H. Graphical User Interface (GUI) ...35
BAB III METODE PEN ELITIAN ...36
A. Metode Pengumpulan Data...36
B. Jenis dan Sumber Data Penelitian...36
C. Teknik Analisis Data ...36
D. Perencanaan Layar Aplikasi ...39
BAB IV PEMBAHASAN ...42
A. Pre-Processing ...42
1. Proses Normalisasi ...42
xii
3. Dekomposisi Signal...44
4. Ekstraksi Signal ...46
B. Klasifikasi Logika Fuzzy ...47
1. Mengidentifikasi Himpunan Fuzzy pada Input ...47
2. Mengidentifikasi Himpunan Fuzzy pada O utput ...55
3. Membangun Aturan Fuzzy ...56
4. Inferensi Fuzzy ...62
5. Defuzzifikasi ...64
C. Hasil Pembahasan ...65
1. Hasil Sistem Fuzzy pada Data Latih...65
2. Hasil Sistem Fuzzy pada Data Uji...66
D. Analisis Pengujian Sistem ...66
E. Tampilan Diagnosa Penyakit Jantung dengan GUI ...67
BAB V PENUTUP...69
A. Kesimpulan ...69
B. Saran ...70
DAFTAR PUSTAKA ...71
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Rangkaian Alat rekam Phonocardiogram (Sumarna,2017)...….14
Gambar 2.2 Phonocardiogram Jantung………14
Gambar 2.3 Transformasi Wavelet. (Chui, 1992)………..….16
Gambar 2.4 Representasi Linear Naik (Sri Kusumadewi , 2010)…...22
Gambar 2.5 Himpunan fuzzy : Risiko Penyakit Jantung………..23
Gambar 2.6 Representasi Linear Turun (Sri Kusumadewi, 2010)…….…...23
Gambar 2.7 Himpunan fuzzy : Deteksi Dini Penyakit Jantung………....24
Gambar 2.8 Representasi Kurva Segitiga (Sri Kusumadewi , 2010)……….…. 24
Gambar 2.9 Representasi Kurva Gauss (Sri Kusumadewei, 2010)………..…...25
Gambar 2.10 Kurva Gauss himpunan fuzzy : Energi Signal PCG……...………26
Gambar 2.11 Susunan Sistem Fuzzy. (Wang, 1997)………...…....32
Gambar 2.12 Tampilan awal pada GUI pada Matlab R2016a………...35
Gambar 3.1 Diagram Langkah Penelitian……….……...39
Gambar 3.2 Rancangan Layar Interface dengan GUI………..40
Gambar 4.1 Signal PCG sebelum dan sesudah normalisasi…..………...43
Gambar 4.2 Signal PCG sebelum, saat pemotongan, setelah dipotong……...…44
Gambar 4.3 Hasil Dekomposisi signal N20.wav………...…...45
Gambar 4.4. Plot DWs data N20.wav……...………...46
Gambar 4.5. Grafik Fungsi Keanggotaan Variabel Minimum……….48
Gambar 4.6. Grafik Fungsi Keanggotaan Variabel Maksimum………...50
Gambar 4.7. Grafik Fungsi Keanggotaan Variabel Rata-rata………..52
xiv
Gambar 4.9. Grafik Fungsi Keanggotaan Variabel Energi………..55
Gambar 4.10. Grafik Fungsi Keanggotaan Variabel Output………...…56
Gambar 4.11 Grafik fungsi keanggotaan N20.wav pada output……….63
Gambar 4.12, Rule Viewer untuk defuzzifikasi data N20.wav………...64
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1. Koefisien Korelasi………45
Tabel 4.2. Hasil ekstraksi N20.wav………..46
Tabel 4.3. Hasil ekstraksi dan pengelompokan himpunan fuzzy file N20.wav…61
Tabel 4.4 Hasil sistem fuzzy pada data latih………..64
Tabel 4.5 Hasil sistem fuzzy pada data uji……….65
xvi
DAFTAR SIMBOL
𝑐𝑗 = Signal Asli
𝐴𝑗 = Koefisien Detail
𝐵𝑗 = Koefisien Aproksimasi
(𝑡) = Fungsi mother wavelet
𝑢𝐴(𝑥) = Derajat keanggotaan x di A
𝜎 = Standar deviasi signal PCG
∪ = Gabungan atau operator AND
∩ = Irisan atau operator OR
𝜇𝐴′(𝑥) = Komplemen derajat keanggotaan x di A
𝑈 = Himpunan semesta
𝛼 = Domain awal kurva
𝛽 = Lebar kurva
𝛾 = Pusat kurva
𝑘 = Lebar kurva Gauss
xvii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Permohonan izin Penelitian ...75
Lampiran 2 Keterangan kelaikan etik ...76
Lampiran 3 Pernyataan terhadap responden ...77
Lampiran 4 Penerimaan permohonan penelitian………..80
Lampiran 5 Signal PCG ...81
Lampiran 6 Signal hasil normalisasi ...87
Lampiran 7 Signal hasil pemotongan ... 93
Lampiran 8 Signal hasil dekomposisi... 99
Lampiran 9 Hasil Ekstraksi ...105
Lampiran 10 Aturan Fuzzy ...106
Lampiran 11 Deffuzifikasi Data Latih ...115
Lampiran 12 Deffuzifikasi Data Uji...118
Lampiran 13 Script M-file GUI ...119
