Jurnal TICOM Vol.1 No.2 Januari C. Modifikasi Kanal Warna Pada deteksi dini citra Pap smear, warna...

download Jurnal TICOM Vol.1 No.2 Januari C. Modifikasi Kanal Warna Pada deteksi dini citra Pap smear, warna memegang

of 50

  • date post

    19-Mar-2020
  • Category

    Documents

  • view

    2
  • download

    0

Embed Size (px)

Transcript of Jurnal TICOM Vol.1 No.2 Januari C. Modifikasi Kanal Warna Pada deteksi dini citra Pap smear, warna...

  • Jurnal TICOM Vol.1 No.2 Januari 2013

    ISSN 2302 - 3252 70

    Perbandingan Segmentasi Luas Nukleus Sel Normal

    dan Abnormal Pap Smear Menggunakan Operasi

    Kanal Warna dengan Deteksi Tepi Canny dan

    Rekonstruksi Morfologi Dwiza Riana

    1 , Dwi H. Widyantoro

    2 , Tati Latifah R. Mengko

    3

    Teknik Elektro dan Informatika, Institut Teknologi Bandung

    Jl. Ganesha 10, Bandung 40132, Indonesia 1 dwiza_riana@yahoo.com

    2 dwi@stei.itb.ac.id

    3 tmengko@itb.ac.id

    Abstrak— This paper presents a comparison of cell nucleus

    segmentation and area measurement of Pap smear images by

    means of modification of color canals with Canny edge detection

    and morphological reconstruction methods. Regular Pap smear

    screening is the most successful attempt of medical science and

    practice for the early detection of cervical cancer. Manual

    analysis of the cervical cells is time consuming, laborious and

    error prone. In early detection, cell nucleus characterization

    plays an important role for classifying the degree of abnormality

    in cervical cancer. The aim of this work is to find the matched

    measurement method with the manual nucleus area

    measurement. In this work, we utilized Pap smear single cell

    images from Herlev data bank in RGB mode. The cell images

    were selected from 90 normal and 160 abnormal class subjects

    that include: Mild (Light) Dysplasia, Moderate Dysplasia, Severe

    Dysplasia and Carcinoma In Situ classes. The nucleus of each cell

    image was cropped manually to localize from the cytoplasm. The

    color canals modification was performed on each cropped

    nucleus image by, first, separating each R, G, B, and grayscale

    canals, then implementing addition operation based on color

    canals (R+G+B, R+G, R+B, G+B, and grayscale). The Canny

    edge detection was applied on those modifications resulting in

    binary edge images. The nucleus segmentation was implemented

    on the edge images by performing region filling based on

    morphological reconstruction. The area property was calculated

    based on the segmented nucleus area. The nucleus area from the

    proposed method was verified to the existing manual

    measurement (ground truth) of the Herlev data bank. Based on

    thorough observation upon the selected color canals and Canny

    edge detection. It can be concluded that Canny edge detection

    with canal modification is the most significant for all abnormal

    classes. While for Normal Superficial, Normal Intermediate,

    Severe Dysplasia and Moderate Dysplasia, Canny edge detection

    is significant for all RGB modifications with (r 0.314 – 0.817

    range, p-value 0.01), and for Normal Columnar, Mild (Light)

    Dysplasia and Carsinoma In Situ, Canny edge detection is not

    sensitive for the three classes.

    Kata Kunci— Pap smear images, nucleus, color canals, Canny

    edge detection, morphological reconstruction.

    I. PENDAHULUAN

    Di seluruh dunia kanker serviks merupakan salah satu

    kanker yang paling umum di kalangan wanita. Kanker ini

    penyebab hilangnya nyawa produktif pada wanita baik karena

    kematian dini serta kecacatan berkepanjangan. Lebih dari 80%

    wanita di negara berkembang meninggal karena kanker

    serviks [1]. Alasan utama adalah kurangnya kesadaran akan

    penyakit dan akses ke layanan kesehatan. Pemeriksaan rutin

    dengan Pap smear dapat membantu mencegah sejak dini

    kanker serviks. Pemeriksaan terhadap squamous epithelium

    dilakukan ahli patologi anatomi untuk menyatakan hasil Pap

    smear seorang pasien wanita memiliki sel normal atau

    abnormal. Tahap kunci dalam deteksi otomatis dini kanker

    serviks adalah akurasi segmentasi sel nukleus [2]. Selama ini

    segmentasi nukleus pada citra sel Pap smear banyak dilakukan

    pada citra berskala abu-abu (grayscale) [3]-[10]. Tujuan

    penelitian ini untuk membandingkan segmentasi pada citra

    RGB dengan citra grayscale dalam menangani segmentasi

    nukleus sel normal dan abnormal. Selain itu juga ingin

    mengetahui metode deteksi Canny dengan rekonstruksi

    morpologi apakah mampu mendeteksi tepi nukleus sel normal

    dan abnormal Pap smear. Paper ini terbagi dalam beberapa

    bagian. Bagian 2 membahas tentang kanker serviks. Bagian 3

    tentang tentang material dan metode yang digunakan dalam

    penelitian. Bagian 4 menjelaskan tentang hasil dan

    pembahasan. Selanjutnya ditutup dengan kesimpulan dan

    rencana penelitian lanjutan.

    II. KANKER SERVIKS

    Kanker adalah sekelompok penyakit yang memiliki ciri

    adanya pertumbuhan dan penyebaran sel-sel abnormal (sel

    kanker) yang tidak terkendali [11]. Sel merupakan penyusun

    dari semua makhluk hidup. Manusia memiliki trilyunan sel,

    yang memungkinkan manusia untuk bernafas, bergerak,

    berpikir, dan melakukan semua fungsi yang mencirikan bahwa

  • Jurnal TICOM Vol.1 No.2 Januari 2013

    ISSN 2302 - 3252 71

    manusia hidup. Namun kadang kala beberapa sel mengalami

    perubahan fungsi dan perilaku, berhenti berfungsi, bahkan

    menjadi perusak dalam tubuh sendiri. Sel-sel ini disebut sel

    kanker. Salah satu sifat utama dari sel, baik sel normal

    maupun sel kanker, adalah kemampuannya untuk

    memperbanyak diri. Sel melakukan proses ini dengan cara

    membelah diri [2], [12], [13].

    Pemeriksaan patologi masih merupakan baku emas dalam

    pemeriksaan kanker, karena merupakan alat diagnostik

    terpenting yang harus dilakukan. Pemeriksaan patologi adalah

    pemeriksaan sampel kecil sel di bawah mikroskop untuk

    menentukan apakah terdapat kanker dengan melihat

    abnormalitasnya yaitu membandingkan sel yang diamati

    dengan sel yang sehat. Dilihat dari bentukan sel dan

    diferensiasi melalui mikroskop [2], [12], [14]. Diferensiasi

    menyatakan seberapa banyak kemiripan sel kanker ini dengan

    sel jaringan asalnya yang normal, baik dalam hal morfologi

    ataupun fungsi [12]. Perkembangan kanker serviks

    membutuhkan waktu, sejak serviks yang sehat terinfeksi oleh

    virus Human Papilloma Virus (HPV) [15] sehingga terjadi

    displasia ringan. Proses lesi kanker berlangsung cukup lama

    antara 3 – 17 tahun. Pada perkembangan lesi pra kanker sel

    berubah menjadi displasia sedang, displasia keras, karsinoma

    insitu hingga terjadi kanker serviks [16]. Pada perjalanan

    penyakit kanker serviks ini dapat dihindari dengan melakukan

    deteksi dini kanker serviks, sehingga tidak terlanjur

    berkembang menjadi kanker serviks.

    Sel-sel kanker menunjukkan peningkatan luas areal bila

    dibandingkan dengan sel-sel normal. Fitur karakteristik dapat

    digunakan sebagai penanda sel-sel leher rahim yang normal

    atau abnormal. Gbr (1a) dan (1b) menunjukkan sel normal dan

    sel yang abnormal [17] sel normal memiliki luas nukleus lebih

    kecil dan luas sitoplasma yang sangat besar sedangkan sel

    yang abnormal nukleus telah meningkat sehingga luas

    sitoplasma menyusut [18].

    Gbr (1a) Sel Normal Gbr (1b) Sel Abnormal

    III. MATERIAL DAN METODE PENELITIAN

    Penelitian ini menggunakan 250 citra dari 917 citra sel

    tunggal data Herlev [19]. Data citra sel tunggal kanker serviks

    tersebut telah diklasifikasi dalam tujuh kelas cyto-technicians

    dan dokter berdasarkan pengukuran dan konfirmasi klinikal

    [17].

    TABEL I DATA HERLEV SEL CITRA PAP SMEAR

    No Nama Kelas Jumlah Data Jumlah

    Sampel

    1 Normal Superficial 74 30

    2 Normal Intermediate 70 30

    3 Normal Columnar 98 30

    4 Mild (Light) Dysplasia 182 40

    5 Severe Dysplasia 146 40

    6 Moderate Dysplasia 197 40

    7 Carcinoma In Situ 150 40

    Total Data 917 250

    Database citra tunggal ini tersedia dan dapat diunduh untuk

    penelitian dan dapat digunakan untuk analisis dan validasi.

    Tabel 1 menjelaskan sebaran jumlah citra untuk masing-

    masing kelas. Dari tujuh kelas tersebut, 3 kelas pertama

    adalah kelas Normal yang terdiri dari Normal Superficial (NS),

    Normal Intermediate (NI), dan Normal Columnar (NC).

    Sedangkan empat kelas berikutnya kategori kelas abnormal

    yaitu Mild (Light) Dysplasia (MLD), Severe Dysplasia (SD),

    Moderate Dysplasia (MD), dan Carcinoma In Situ (CIS) [17].

    Sampel yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari 90

    citra sel dari kelas normal, masing-masing diambil 30 sampel

    perkelas. Untuk kelas abnormal, total sampel yang digunakan

    sebanyak 160, tiap kelas sebanyak 40 citra.

    Pendekatan metode penelitian yang diusulkan untuk

    segmentasi luas nukleus citra sel normal dan abnormal Pap

    smear menggunakan operasi kanal warna dengan deteksi tepi

    Canny dan rekonstruksi morfologi seperti yang ditunjukkan

    pada Gbr 2 [20]. Citra yang digunakan dalam metode ini

    adalah citra Pap smear konvensional yang merupakan gambar

    optik mikroskopis dalam format bmp. Dalam penelitian ini

    dipilih citra sel Pap smear tunggal untuk pengukuran luas

    nukleus pada sel normal dan abnormal. Metode terdiri dari

    proses manual c