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