BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Jenis kelainan pada tulang punggung manusia bermacam-macam, bergantung pada faktor umur, kebiasaan, dan kecelakaan/virusbakteri. Skoliosis adalah kelainan tulang belakang akibat tulang punggung membengkok ke kiri/kanan[1] sehingga tulang punggung membentuk huruf S. Jenis kelainan skoliosis yang paling umum ditemui adalah dekstroskoliosis dan levoskoliosis. Dekstroskoliosis adalah kelainan tulang belakang yang melengkung ke arah kanan [2] dan levoskoliosis yaitu tulang belakang yang melengkung ke arah kiri [3]. Skoliosis ini seringkali terlambat disadari padahal memiliki dampak yang berbahaya. Biasanya pasien / penderita sadar mereka menderita skoliosis saat dilakukan MCU pegawai / calon pegawai, saat mengalami kecelakaan, atau ketika tulang belakang terasa berbeda dan tidak nyaman. Hasil pemeriksaan Rontgen ini seringkali membutuhkan waktu yang lama (berhari-hari setelah dilakukan pemeriksaan Rontgen). Oleh karena itu, agar sistem dapat membantu kerja radiolog dan dokter, dibangun sebuah sistem yang dapat secara otomatis memilah data-data pemeriksaan Rontgen pasien skoliosis. Sistem deteksi kelainan tulang belakang manusia ini dapat mendeteksi dengan cepat dan akurat, sehingga data hasil pemeriksaan pasien nantinya dapat tersusun dengan rapi. Penelitian terkait kelainan tulang belakang dengan menggunakan citra medis yang pernah dilakukan sebelumnya umumnya hanya menentukan derajat kelengkungan [4], mengidentifikasi tipe kemiringan pada kelainan skoliosis [5], dan mendeteksi bentuk segmen-segmen pada tulang belakang dari hasil CT-Scan [6]. Pada penelitian [5], Luc Dong dan tim mengklasifikasi cacat tulang Adolescent Idiopathic Scoliosis (AIS) tipe King (kemiringan tulang belakang lebih dari 40 sehingga harus dilakukan operasi) pada hasil Rontgen 1
(X-Ray) dengan metode SVM. Dari penelitian tersebut terbukti bahwa SVM mampu mengidentifikasi tipe King pada skoliosis dengan akurasi keluaran 85%. Sedangkan penelitian [4] merupakan Tugas Akhir yang menganalisis dan menghitung derajat kemiringan tulang skoliosis dengan metode Transformasi Contourlet dan KNN yang hanya menghasilkan akurasi total 63,6%. Lalu pada penelitian Jenny Patrick [6], dideteksi bentuk segmen-segmen tulang belakang manusia yang bersifat semi-auto dengan menggunakan algoritma normalizedcut dan proses segmentasi, penelitian tersebut untuk menyempurnakan kekurangan alat CT yang terkadang memberikan hasil yang kurang memuaskan. Pada Tugas Akhir ini digunakan gabungan metoda PCA yang dapat mereduksi dimensi data dan metode klasifikasi SVM dapat mencari Hyperplane pemisah terbaik antar kelas, sehingga penerapan dua metode ini pada deteksi kelainan punggung manusia dapat menghasilkan pengklasifikasi yang lebih baik. Pengujian terhadap berbagai macam variabel pun dilakukan, terutama pada preprocessing, karena menurut [6] yang hanya berkonsentrasi pada proses segmentasi, dibutuhkan pengenalan ciri yang sangat baik. Agar tujuan pengenalan ciri tersebut tercapai, tentunya dibutuhkan preprocessing yang sesuai. Meskipun masih sedikit penelitian-penelitian yang berkaitan dengan deteksi kelainan tulang belakang manusia dengan gabungan metode PCA dan SVM, namun pada Tugas Akhir ini berhasil dicapai akurasi tertinggi sebesar 91.87%. 1.2 Tujuan Penelitian Tujuan dari tugas akhir ini adalah sebagai berikut : 1. Merancang dan melakukan implementasi perangkat lunak sistem deteksi dari hasil citra Rontgen, agar diperoleh klasifikasi jenis kelainan tulang punggung manusia. 2
2. Menganalisis hasil performansi sistem berdasarkan tingkat akurasi yang diperoleh. 3. Mengetahui parameter-parameter apa saja yang mempengaruhi hasil akurasi. 1.3 Perumusan Masalah Permasalahan yang muncul antara lain : 1. Bagaimana merancang perangkat lunak sistem deteksi kelainan tulang belakang pada citra medis digital? 2. Bagaimana menganalisis hasil performansi sistem berdasarkan tingkat akurasi yang diperoleh? 3. Parameter apa saja yang mempengaruhi hasil akurasi sistem? 1.4 Batasan Masalah Batasan masalah pada tugas akhir ini antara lain : 1. Penelitian kelainan tulang punggung manusia ini hanya meliputi tiga klasifikasi jenis kelainan tulang punggung, yaitu tulang punggung normal, dekstroskoliosis, dan levoksoliosis. 2. Batasan citra input yang masuk ke sistem untuk klasifikasi hanya merupakan citra tulang punggung tampak belakang (coronal plane) hasil Rontgen. 3. Penentuan kelengkungan tulang skoliosis sisi kiri dan sisi kanan akan mengikuti sudut pandang hasil Rontgen pasien (mengikuti petunjuk L dan R ) 4. Input sistem deteksi berupa citra medis digital yang disimpan dalam komputer adalah format Joint Picture Expert Group (JPEG). 5. Sofware yang digunakan adalah MatLAB R2015a. 6. Metode yang digunakan untuk ekstraksi ciri adalah Principal Component Analysis. 3
7. Metode ekstraksi klasifikasi yang digunakan adalah Support Vector Machine. 1.5 Metodologi Penelitian Penelitian ini dilakukan dengan beberapa metode, yaitu : 1. Studi literatur Mempelajari konsep-konsep tentang pengolahan citra digital serta mempelajari tentang segmentasi menggunakan Principal Component Analysis dan pengenalan ciri menggunakan metode Support Vector Machine. Proses pembelajaran materi penelitian melalui pustakapustaka yang berkaitan dengan penelitian, berupa jurnal ilmiah, paper, buku, e-book. 2. Pengumpulan data Bertujuan untuk mendapatkan data citra Rontgen yang akan digunakan sebagai input dari sistem serta data yang berhubungan dengan pembangunan perangkat lunak. 3. Studi analisa dan pengembangan aplikasi Bertujuan untuk menganalisa kebutuhan perangkat lunak dan menentukan metodologi penggunaan perangkat lunak yang digunakan. 4. Implementasi perangkat lunak Bertujuan untuk merealisasikan perangkat lunak sesuai dengan analisa perancangan yang telah dilakukan. 5. Analisa performansi Bertujuan untuk melakukan analisa performansi hasil pendeteksian dengan menggunakan program. Tingkat keakurasian dinilai berdasarkan perbandingan hasil keluaran sistem dengan diagnosa dokter spesialis. 6. Pengambilan kesimpulan 4
Bertujuan untuk membuat suatu kesimpulan dari permasalahan yang dikaji dalam penelitian ini. 1.6 Sistematika Penulisan Tugas akhir ini dibagi dalam beberapa topik bahasan yang disusun secara sistematis sebagai berikut : Bab I Pendahuluan Bab ini membahas mengenai latar belakang, tujuan, perumusan dan batasan masalah, metodelogi penelitian serta sistematika penulisan. Bab II Dasar Teori Bab ini akan membahas tentang teori-teori yang mendukung penulisan tugas akhir ini. Bab III Perancangan Sistem dan Simulasi Bab ini menjelaskan proses perancangan tahap pemrosesan awal, proses pendeteksian kelainan tulang punggung manusia, segmentasi dan proses pengenalan jenis kelainan tulang punggung manusia. Bab IV Analisis Hasil dan Simulasi Bab ini membahas hasil pembuatan sistem deteksi kelainan tulang punggung manusia dan pengujian terhadap model yang telah dirancang. Bab V Kesimpulan dan Saran Memberikan kesimpulan hasil penelitian dan saran pengembangan untuk penelitian selanjutnya. 5