Segmentasi Citra Ct Scan Paru-Paru Dengan Menggunakan Metode Active Contour
Nurul Fadillah1, Chicha Rizka Gunawan2
1Fakultas Teknik, Teknik Informatika, Universitas Samudra, Aceh, Indonesia
2Fakultas Teknik, Teknik Informatika, Universitas Samudra, Aceh, Indonesia Email: 1[email protected], 2[email protected]
Abstrak
Pada tubuh manusia terdapat organ penting, paru-paru adalah salah satunya. Karena paru-paru berperan sebagai alat respirasi dalam sistem pertukaran gas oksigen dengan karbon dioksida dalam tubuh manusia. Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh beberapa dokter penyakit dalam, paru-paru adalah organ dalam tubuh manusia yang sangat sering mengalami kerusakan, hal ini terjadi karena fungsi paru-paru yang langsung mengalami sentuhan dengan lingkungan luar. seperti terhirup asap rokok, asap kendaraan, atau alergi terhadap sesuatu. Sehingga mengakibatkan paru-paru berlubang dan terkikis. Oleh karena itu, deteksi terhadap paru-paru manusia saat ini sangat dibutuhkan. Untuk mengetahui kerusakan pada paru-paru diperlukan proses pengambilan citra CT-Scan. Pada citra CT-Scan terdapat suatu informasi yang dapat digunakan untuk menganalisis kerusakan yang terjadi pada paru-paru manusia. Untuk mendapatkan informasi tersebut, diperlukan proses segmentasi. Pada penelitian ini, proses segmentasi yang dilakukan adalah menggunakan metode active contour. Active Contour adalah metode segmentasi yang sering digunakan, karena metode ini menggunakan model kurva tertutup yang dapat bergerak melebar ataupun mengecil.
Tujuan penelitian ini adalah melakukan segmentasi paru-paru pada citra CT-Scan dengan menggunakan metode active contour untuk mengetahui nilai area dan perimeter bagian paru-paru yang bagus dan mencari nilai akurasi dari metode yang digunakan terhadap sebuah citra CT-Scan. Hasil segmentasi paru-paru tersebut dilakukan percobaan pada 15 data citra CT-Scan didapatkan rata-rata hasil nilai akurasi sebesar 80%.
Kata Kunci: Paru-paru, CT-Scan, Segmentasi, Active Contour.
Abstract
The lungs are one of the important organs in the human body. Because the lungs are one of the holders of control in the circulatory system in the human body. According to some internal medicine specialists, the lungs are the most vulnerable internal organs to damage, this is due to lung function that comes in direct contact with the outside environment such as inhaled cigarette smoke, vehicle fumes, or is allergic to something. So that the lungs are hollow and eroded. Therefore detection of human lungs is needed. To find out damage to the lungs, a CT scan image process is needed. In CT-Scan images there is information that is used to analyze and know the shape of an object from the lung itself. To obtain this information, it is necessary to do a segmentation process. In this study using the Active Contour method. Active Contour is a segmentation method that is often used because this method uses a closed curve model that can move wide or narrow. The purpose of this study was to segment the lungs on CT-Scan images by using the active contour method to determine the value of the area and perimeter of the lung section that was good and to find the accuracy value of the method used for a CT-Scan image. The results of lung segmentation were carried out a system trial carried out on 15 CT-Scan image data obtained an average accuracy of 80%
Keywords : Lung, CT Scan, Segmentation, Active Contour.
1. PENDAHULUAN
Tubuh manusia terdiri dari tulang dan organ tubuh lainnya yang dapat menopang terjadinya proses metabolisme dalam tubuh. Organ-organ penting tersebut yaitu tulang, jantung, dan paru-paru. Pada bagian atas, tulang berguna dalam melindungi bagian dalam tubuh, misalnya paru-paru.Paru-paru adalah organ tubuh yang penting untuk sistem pernapasan manusia. Karena, paru-paru berperan sebagai alat respirasi dalam sistem pertukaran gas oksigen dengan karbon dioksida dalam tubuh manusia.[1] Paru-paru bekerja setiap hari, sehingga jika terdapat kerusakan sekecil apapun pada setiap sisinya akan mempengaruhi sistem kerja tubuh.
Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh beberapa dokter penyakit dalam, paru-paru adalah organ dalam tubuh manusia yang sangat sering mengalami kerusakan, hal ini terjadi karena fungsi paru-paru yang langsung mengalami sentuhan dengan lingkungan luar. seperti terhirup asap rokok, asap kendaraan, atau alergi terhadap sesuatu. Sehingga mengakibatkan paru-paru berlubang dan terkikis. Oleh karena itu, deteksi terhadap paru-paru manusia saat ini sangat dibutuhkan. Untuk mengetahui kerusakan pada paru-paru diperlukan proses pengambilan citra CT-Scan. CT-Scan atau Computed Tomography Scan adalah suatu metode pencitraan pada bidang medis yang umumnya digunakan untuk melihat kondisi organ di dalam tubuh manusia. Pada citra CT- Scan terdapat suatu informasi yang dapat digunakan untuk menganalisis kerusakan yang terjadi pada paru-paru manusia. Untuk mendapatkan informasi tersebut, diperlukan proses segmentasi. Segmentasi adalah pemisahan atau pembagian obyek yang satu dengan obyek yang lain pada suatu gambar.[2] Jadi dengan adanya proses segmentasi user dapat mengetahui bagian dari obyek yang bagus dan tidak bagus dari suatu gambar. Segmentasi citra adalah tahapan pertama yang dilakukan sebelum menuju ke tahapan analisis citra dalam proses pengenalan
citra dari suatu inputan tertentu. Seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya, fungsi segmentasi citra yaitu membagi citra ke dalam wilayahnya (region) berdasarkan kesamaan tekstur, warna, bentuk, dan lain-lain.[3]
Penelitian sebelumnya yang membahas tentang paru-paru adalah identifikasi citra CT-Scan tumor paru dengan memvariasikan nilai tepi kuat dan lemah berbasis algoritma deteksi tepi canny.[4] Pada penelitian sebelumnya terdapat perbedaan metode yang digunakan. Metode yang digunakan pada penelitian sebelumnya adalah metode deteksi tepi canny sedangkan dalam penelitian ini menggunakan metode segmentasi Active Contour. Active Contour adalah metode segmentasi yang sering digunakan karena metode ini menggunakan model kurva tertutup yang dapat bergerak melebar ataupun mengecil. Pada penelitian ini akan menganalisa penggunaan metode Active Contour untuk melakukan segmentasi citra CT-scan paru-paru sehingga dapat mengetahui area/luas dan perimeter/keliling bagian paru-paru yang telah disegmentasi baik bagian paru-paru yang bagus maupun tidak bagus sesuai dengan bagian apa yang akan dilakukan segmentasi.
2. METODE PENELITIAN
Penelitian ini dilaksanakan melalui beberapa tahapan yang akan ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar 1. Diagram alir tahapan penelitian 2.1 Pengumpulan Data
Dalam pengumpulan data yang telah ditentukan harus menggunakan suatu benda untuk pengambilan gambar yang baik. Benda yang digunakan dapat berupa kamera digital atau kamera handphone. Sebaiknya, pengambilan gambar menggunakan kamera pixel yang tinggi.
2.2 Pre-Processing Image
Pada tahap pre-processing image. Citra yang sudah diperoleh akan dilakukan croping image agar ukuran citra tidak terlalu besar, karena jika gambar terlalu besar akan terganggu pada tahap segmentasi.
2.3 Metode Active Contour
Secara umum, metode active contour adalah metode segmentasi yang menggunakan model kurva tertutup yang dapat bergerak melebar ataupun mengecil [9]. Active contour dapat bergerak melebar ataupun mengecil dengan cara meminimalkan energi citra menggunakan energi dari luar, serta dipengaruhi oleh ciri-ciri dari citra tersebut seperti garis atau tepi (edge).
2.4 Citra Biner
Citra hasil segmentasi akan dikonversi menjadi citra biner agar dapat lebih mudah untuk memperoleh area dan perimeter dari sebuah paru-paru yang sudah disegmentasi
3. ANALISA DAN PEMBAHASAN
Data sampel yang digunakan pada penelitian ini adalah data citra CT-Scan Paru-paru berekstensi .dcm sebanyak 15 data. Dicom adalah pencitraan digital dan komunikasi dalam bidang kedokteran. Pengolahan data pada
Pengumpulan Data Pre-processing Image
Proses Segmentasi Menggunakan metode active
contour
Citra biner
Penentuan nilai area dan perimeter
penelitian ini menggunakan metode segmentasi active contour. Dari segmentasi yang dilakukan, diperoleh hasil yaitu area/luas dan perimeter/keliling dari daerah yang dipilih untuk disegmentasi. Berikut adalah citra asli, citra memilih bagian yang akan disegmentasi, citra hasil segmentasi, dan citra biner dari salah satu sampel CT Scan Paru-paru.
Gambar 2. Citra Asli
Gambar 3. Proses pilih bagian yang akan di segmentasi
Gambar 4. Citra hasil segmentasi
Gambar 5. Citra Biner
Berikut ini adalah hasil yang diperoleh dari proses segmentasi CT scan paru-paru diatas:
Area = 410.3784
Perimeter = 141.0604 Nilai tersebut diperoleh dari :
area = area_bw/(res^2)/100 perimeter = perim_bw/res/10
Diketahui nilai dari objek adalah : Area_bw = 76127
Res = 13620
Perim_bw = 19212
Area = Area_bw/res2/100
= 76127/(13620)2/100
= 76127/185.504.400/100
= 76127/1855044
= 410.3784 Perimeter = perim_bw/res/10
= 19212/13620/10
= 19212/1362
= 141.0604
Proses segmentasi memerlukan sebuah proses untuk melakukan pembagian daerah objek sebuah citra, mana yang di kategorikan bagian paru-paru bagus dan bagian paru-paru tidak bagus. Dalam penelitian ini, proses segmentasi dilakukan dengan metode active contour. Karena metode ini menggunakan model kurva tertutup yang dapat bergerak melebar ataupun mengecil. Dalam penelitian ini akan mengelompokkan bagian paru-paru menjadi 2 bagian yaitu :
1. Paru-paru dikategorikan bagus.
2. Paru-paru dikategorikan tidak bagus
Seperti pada gambar 5 yaitu hasil citra biner dimana warna putih menunjukkan bagian paru-paru yang tidak bagus dan warna hitam menunjukkan bagian paru-paru yang bagus. Setelah menghasilkan citra biner, maka dapat diketahui hasil area dan perimeter bagian paru-paru yang bagus dari sebuah citra.
4. IMPLEMENTASI
Tabel 1. Tabel Pengujian segmentasi citra menggunakan metode Active Contour
No. Citra Asli Citra Biner Area Perimeter Keterangan
1. 410.3784 141.0604 Berhasil
2. 1,683 668.9764 Berhasil
3. 407.8070 135.4455 Berhasil
4. 396.1631 124.0954 Berhasil
5. 411.1654 139.8696 Berhasil
6. 411.4458 138.4772 Berhasil
7. 203.0302 117.7990 Berhasil
8. 1,006 215.0607 Berhasil
9. 52,063 61,4511 Berhasil
10. 436.4209 218.5190 Berhasil
11. 187.3295 100.6069 Berhasil
Dari hasil pengujian diperoleh bahwa Proses segmentasi dapat bekerja dengan efektif pada citra paru-paru.
Tingkat akurasi untuk hasil dari proses segmentasi citra pada citra CT-Scan paru-paru menggunakan metode Active Contour dapat diperoleh dengan rumus sebagai berikut :
%Akurasi = 𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑠𝑎𝑚𝑝𝑒𝑙 𝑏𝑒𝑟ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙
𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑠𝑎𝑚𝑝𝑒𝑙 x 100%
= 12
15 x 100%
= 80%
Maka diperoleh tingkat akurasi proses segmentasi menggunakan metode active contour adalah 80%.
5. KESIMPULAN
Berdasarkan pembahasan diatas telah diperoleh beberapa kesimpulan sebagai berikut :
1. Metode Active Contour dapat digunakan untuk melakukan segmentasi CT-scan paru-paru sehingga dapat mengetahui bagian paru-paru yang sudah tidak bagus.
2. Proses segmentasi dilakukan dengan memilih terlebih dahulu daerah (area) yang akan di segmentasi dan kemudian agar lebih mudah melihat hasil dari segmentasi tersebut, citra hasil segmentasi di konversi menjadi citra biner terlebih dahulu.
3. Untuk mengetahui besar jumlah kerusakan pada sebuah paru-paru tersebut, ditambah dengan proses perhitungan. Yang dihitung adalah area dan perimeter dari bagian yang telah di segmentasi sebelumnya.
4. Tingkat akurasi yang diperoleh pada proses segmentasi menggunakan metode active contour adalah sebesar 80%.
5. Berdasarkan penelitian dilakukan proses perubahan citra asli menjadi citra biner, dimana citra biner menunjukkan warna putih merupakan bagian paru-paru yang tidak bagus dan warna hitam bagian paru-paru yang bagus.
6. Jadi semakin besar bagian paru-paru yang berwarna hitam maka besar pula area dan perimeter yang diperoleh dan paru-paru dikategorikan sebagai paru-paru yang bagus.
12. 172.6667 37.6684 Berhasil
13. - - Tidak
Berhasil
14. - - Tidak
Berhasil
15. - - Tidak
Berhasil
REFERENCES
[1] Amin, Mokhamad Hariyadi. dkk. 2013. Segmentasi Paru paru menggunakan Level Set. Malang : UIN Maulana Malik Ibrahim [2] Arifianto, Teguh. 2018. Penerapan Segmentasi Aksara dengan Metode Active Contour Snake Level Set pada Citra Prasasti Lempeng
Logam Adan-Adan. STMIK Yadika Bangil : Teknik Informatika
[3] Padmo, Amin, A.M. dan Murinto. 2016. Segmentasi Citra Batik berdasarkan Fitur Tekstur menggunakan Metode Filter Gabor dan K-Means Clustering. Fakultas Teknologi Industri : Universitas Ahmad Dahlan
[4] Desviana, dkk. 2018. Identifikasi Citra CT-Scan Tumor Paru dengan Memvariasikan Nilai Tepi Kuat dan Lemah Berbasis Algoritma Deteksi Tepi Canny. Banda Aceh : Universitas Syiah Kuala
[5] Amin Hariyadi, Linda Salma Angraeni, A. Syahirul Fatkhurrahman. 2015. Aplikasi Segmentasi Paru-paru. Malang : UIN Maulana Malik Ibrahim Malang
[6] Naser Jawas. 2017. Segmentasi Bagian Paru-paru di Citra 2D CT- Scan. Denpasar : STIKOM Bali
[7] Tri Deviasari Wulan. 2012. Deteksi Kanker Paru-paru dari Citra Foto Rontgen menggunakan Jaringan Saraf Tiruan Backpropagation. Universitas Airlangga
[8] Widodo, Sri. 2011. Segmentasi Otomatis untuk Visualisasi 3D Organ Paru pada Citra Computer Tomography menggunakan Active Contour. Surakarta : Akademi Perekam Medis
[9] Basyid, Fakhrurrozi, dan Kusworo Adi. 2014. Segmentasi Citra Medis untuk Pengenalan Objek Kanker menggunakan Metode Active Contour. Fakultas Sains dan Matematika, Universitas Diponegoro.