bab i pendahuluan

1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Leukemia limfositik akut (acute lymphocytic leukemia) atau leukemia
limfoblastik akut (acute lymphoblastic leukemia) merupakan salah satu tipe
kanker sel darah putih (leukemia).Acute lymphoblastic leukemia (ALL) ditandai
dengan produksi dan akumulasi limfosit yang belum matang (sel limfoblas atau
sel blas) yang tak terkontrol di dalam sumsum tulang. Akut berarti bahwa sel
kanker tumbuh dengan pesat dan dapat berakibat fatal dalam hitungan bulan
bahkan minggu jika tidak ditangani karena menyebar dengan cepat ke dalam
aliran darah dan organ vital lainnya. ALL terutama menyerang anak-anak (Sacher
dan McPherson, 2000), insidensi tertinggi terdapat pada usia 3-7 tahun dan
menurun pada usia 10 tahun (Hoffbrand, dkk., 2001).
Diagnosis yang tepat merupakan dasar untuk penanganan pasien sehingga
dapat meningkatkan peluang penyembuhan terutama pada kasus anak-anak. Akan
tetapi deteksi dini ALL sangat sulit sebab gejala awalnya sama sekali tidak
spesifik dan umum terdapat pada penyakit lain. Salah satu prosedur diagnosis
ALL adalah pemeriksaan sampel darah menggunakan mikroskop. Tahap ini
sangat penting sebab informasi yang spesifik mengenai tipe suatu penyakit dapat
diperoleh.
Dalam pemeriksaan sampel darah tersebut dilakukan dua macam analisis
yaitu kualitatif dengan pengamatan morfologi sel-sel darah dan kuantitatif dengan
penghitungan jumlah sel-sel darah. Pada umumnya paramedis melakukan analisis
tersebut secara manual, hal ini cukup rumit serta tidak efektif dan efisien sebab
prosesnya lambat, membutuhkan waktu yang lama, dan sebagian besar akurasi
bergantung pada faktor subjektif yang dipengaruhi oleh pengalaman, keahlian,
serta faktor kelelahan seseorang (Korikana, dkk., 2008). Selain itu, berbeda orang
dapat berbeda interpretasi pada sampel darah yang sama, bahkan orang yang sama
1
2
dapat memberikan interpretasi yang berbeda pada kesempatan yang lain
(Madhloom, dkk., 2010). Seorang ahli pun dapat memiliki keraguan dalam
melakukan klasifikasi beberapa limfosit, hal ini disebabkan perbedaan aspek
morfologis yang sangat halus antara sel blas dan limfosit normal (Scotti, 2005).
Untuk membantu paramedis mengatasi kekurangan tersebut maka
dibutuhkan suatu sistem analisis morfologi otomatis yang dapat mendeteksi
deformasi limfosit yang merupakan gejala spesifik penyakit leukemia limfositik.
Menariknya analisis morfologi dapat dilakukan dengan hanya membutuhkan suatu
citra, bukan sampel darah sehingga dapat mengurangi biaya (Labati, dkk., 2011).
Citra medis dianggap sebagai salah satu tool yang paling penting dan teknik yang
banyak
digunakan
untuk
diagnosis
klinis
dan
pengambilan
keputusan
(Anoraganingrum, 1999).
Citra medis sel darah adalah citra mikroskopik sel darah setelah dilakukan
pemeriksaan Immunohistochemistry yang disingkat dengan IHC. IHC merupakan
suatu teknik yang digunakan untuk mengidentifikasi molekul tertentu seperti
protein dalam suatu jaringan dengan memanfaatkan prinsip pengikatan antibodi
(NCI, 2013). IHC pada diagnosa ALL menggunakan pengecatan dengan
Hematoxylin (H), Eosin (E) dan Diaminobenzidine (DAB). Salah satu tujuan
pengecatan dengan H, E dan DAB ini adalah untuk membedakan sel-sel darah
merah dan sel-sel darah putih serta komponen penyusun sel darah berdasarkan
informasi warna.
Penguraian komponen warna dapat menjadi salah satu cara untuk
mendapatkan bagian komponen sel darah putih pada citra mikroskopik sel darah.
Salah satu metode yang dapat digunakan untuk menguraikan warna adalah color
deconvolution. Metode color deconvolution merupakan metode yang digunakan
untuk menguraikan warna penyusun suatu citra ke dalam 3 channel warna
berdasarkan konstanta yang diberikan terhadap channel-channel tersebut.
Pemisahan warna citra IHC berdasarkan transformasi orthonormal dari nilai RGB
sehingga diperoleh citra masing-masing hasil pengecatan untuk Hematoxylin (H),
Eosin (E) dan Diaminobenzidine (DAB) dengan metode color deconvolution
3
diharapkan dapat digunakan sebagai metode segmentasi sel darah yaitu
memisahkan sel-sel darah dari latar belakang dan juga memisahkan sel-sel darah
merah dengan sel-sel darah putih pada citra medis sel darah.
Pada dasarnya, tujuan utama dari pengolahan dan analisis citra medis
adalah mengumpulkan informasi yang berarti dari ROI (region of interest) pada
citra, serta mengekstrak informasi yang dapat menuntun ke diagnosis yang akurat,
hemat biaya, dan penyediaan monitoring yang lebih baik serta untuk evaluasi
kemajuan pengobatan (Gonzalez, dkk., 2003). Oleh karena penyakit ALL hanya
menyerang pada sel darah putih maka yang menjadi ROI dari citra sel darah
adalah hanya pada sel darah putih. Setelah mendapatkan ROI maka tahapan
diagnosa yang berikut adalah menentukan apakah sel darah putih tersebut
merupakan sel blas atau bukan yang merupakan ciri penyakit ALL dengan
melakukan analisis deformasi bentuk atau morfologi dari sel darah putih.
Berdasarkan pemeriksaan yang sudah dilakukan sebelumnya sel darah putih yang
normal mempunyai bentuk sel yang beraturan dengan inti sel (nukleus) yang padat
dengan batas yang jelas, sedangkan sel blas mempunyai bentuk yang tidak
beraturan dengan inti sel yang kurang padat (Scotti, 2011).
Pengolahan dan analisis citra medis dapat dilakukan menggunakan metode
jaringan syaraf tiruan (JST). Menurut Ravindraiah, dkk (2011) evolusi dalam
sistem komputasi pun dapat membuat analisis citra biomedis menjadi sederhana.
JST sebagai mesin pemilah (classifier) telah banyak diaplikasikan dalam bidang
pengenalan
pola
khususnya
pencitraan
medis
karena
kehandalan
dan
kemampuannya dalam menyelesaikan masalah yang rumit serta dapat beradaptasi
dengan mudah terhadap lingkungan yang baru dengan belajar langsung dari
contoh data yang ada secara otomatis (Leondes, 1998).
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah di atas maka dapat dirumuskan
permasalahan sebagai berikut:
1. Apakah metode color deconvolution dapat digunakan untuk segmentasi
sel-sel darah khususnya sel darah putih dengan akurasi yang baik.
4
2. Ciri apa saja yang dapat merepresentasikan deformasi bentuk sel darah
putih sebagai faktor pembeda antar sel darah putih yang normal dengan sel
blas serta bagaimana melakukan ekstraksi ciri tersebut.
3. Berapa akurasi yang dihasilkan dalam mendeteksi penyakit leukemia
limfositik akut dengan menggunakan jaringan syaraf tiruan Radial Basis
Function.
1.3 Batasan Masalah
Pada penelitian yang akan dilakukan, agar permasalahan tidak terlalu
meluas dan lebih terarah, maka diperlukan batasan yaitu data yang akan
digunakan dalam penelitian ini adalah data citra sel darah dari dataset Acute
Lymphocytic Leukemia Image Database (ALL-IDB) yang terdiri dari 2 kelompok
dataset ALL-IDB1 dan ALL-IDB2. Penggunaan dataset ini untuk mempermudah
peneliti dalam pengujian metode segmentasi yang digunakan, fitur-fitur dan
performa classifier yang digunakan.
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan yang ingin dicapai dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Mengimplementasikan metode color deconvoution untuk melakukan
segmentasi sel-sel darah pada citra medis.
2. Menentukan cara melakukan ektraksi terhadap ciri yang merupakan
representasi dari deformasi bentuk sel darah putih.
3. Menentukan akurasi yang dihasilkan oleh sistem pendeteksi penyakit
leukemia limfositik akut dengan menggunakan jaringan syaraf tiruan
Radial Basis Function.
1.5 Manfaat Penelitian
Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat dalam dunia
kedokteran khususnya membantu ahli patologi dalam mendiagnosa penyakit
leukemia limfositik akut berdasarkan hasil citra mikroskopik sel darah pasien.
Selain itu hasil penelitian ini juga diharapkan dapat memberikan kontribusi pada
bidang ilmu komputer khususnya pada bidang pengolahan citra tentang
segmentasi pada citra medis khususnya citra sel darah.
5
1.6 Keaslian Penelitian
Berbagai macam metode klasifikasi telah digunakan oleh penelitian
terdahulu dalam mendeteksi penyakit leukemia berbasis citra mikroskopik sel
darah. Namun belum pernah menggunakan metode klasifikasi radial basis
function yang memiliki keuntungan metode pembelajaran yang lebih cepat
dibandingkan dengan metode klasifikasi lainnya.
1.7 Sistematika Penulisan
BAB I PENDAHULUAN
Pada bab ini dijelaskan latar belakang, rumusan masalah, batasan, tujuan,
manfaat, keaslian penelitian, dan sistematika penulisan.
BAB II TINJUAN PUSTAKA
Pada bab ini dijelaskan teori-teori dan penelitian terdahulu yang digunakan
sebagai acuan dan dasar dalam penelitian.
BAB III LANDASAN TEORI
Pada bab ini dijelaskan metode yang digunakan dalam penelitian meliputi
langkah kerja, pertanyaan penelitian, alat dan bahan, serta tahapan dan alur
penelitian.
BAB IV ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM
Bab ini akan menguraikan tentang analisis dan rancangan sistem yang
dipergunakan sebagai acuan dalam pemecahan masalah serta desain tampilan
antarmuka sebagai penghubung antara pengguna dengan sistem.
BAB V IMPLEMENTASI SISTEM
Bab ini berisikan cuplikan kode program dan tampilan antarmuka program
dari implementasi sistem.
BAB VI HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini berisikan hasil akhir dari sistem yang dibangun, disertai dengan
penjelasan dari setiap keluaran proses.
BAB VII KESIMPULAN DAN SARAN
Berisikan kesimpulan dari hasil penelitian.