Jurnal TICOM Vol.1 No.2 Januari · PDF file C. Modifikasi Kanal Warna Pada deteksi dini citra...
date post
19-Mar-2020Category
Documents
view
5download
0
Embed Size (px)
Transcript of Jurnal TICOM Vol.1 No.2 Januari · PDF file C. Modifikasi Kanal Warna Pada deteksi dini citra...
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 [email protected]
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