Identifikasi Lokasi Fraktur pada Citra Digital Tulang Tibia Menggunakan Metode Algoritma Scanline
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Fraktur adalah patah tulang, biasanya disebabkan oleh trauma atau tenaga fisik,
kekuatan dan sudut dari tenaga tersebut, keadaan tulang itu sendiri, dan jaringan lunak
di sekitar tulang akan menentukan apakah fraktur yang terjadi itu lengkap atau tidak
lengkap. Fraktur lengkap terjadi apabila seluruh tulang patah, sedangkan pada fraktur
tidak lengkap tidak melibatkan seluruh ketebalan tulang. Pada fraktur tibia dan fibula
lebih sering terjadi dibanding fraktur batang tulang panjang lainnya karena periost
yang melapisi tibia agak tipis, terutama pada daerah depan yang hanya dilapisi kulit
sehingga tulang ini mudah patah dan karena berada langsung di bawah kulit maka
sering ditemukan adanya fraktur.
Cara mendiagnosa fraktur adalah dengan melakukan pemeriksaan klinis dan di
ikuti dengan pemeriksaan radiologi (X-ray). Umumnya para ahli radiologi melakukan
analisa fraktur tulang melalui hasil gambar X-ray secara manual dan membutuhkan
waktu yang lebih lama untuk mempelajari gambar tersebut dan gambar X-ray tulang
tersebut tidak hanya dilihat oleh satu ahli radiologi saja. Ahli radiologi sering
mengalami kesulitan membaca gambar X-ray dan kondisi mata lelah ahli radiologi
setelah melihat banyak gambar X-ray serta gambar X-ray yang mengandung banyak
noise yang terjadi saat pengambilan gambar X-ray dapat mengakibatkan kesulitan
diagnosis. Pembacaan gambar X-ray membutuhkan pencahayaan yang kuat untuk
membuat gambar X-ray tampak lebih jelas. Oleh karena itu sampai saat ini telah
banyak penelitian yang dilakukan berbasis pengolahan citra untuk identifikasi fraktur
tulang dengan mengembangkan berbagai metode untuk memperoleh akurasi yang
tinggi.
Pada penelitian sebelumnya telah digunakan metode-metode yang berbeda
dalam indentifikasi fraktur. Salah satunya adalah Chai et al. (2011) menggunakan
Universitas Sumatera Utara
2
grey level occurrence matriks. Tingkat akurasi pada penelitian ini adalah 86,67%.
Pada penelitian selanjutnya dilakukan oleh (Fuadah, 2012) analisis deteksi fraktur
batang pada tulang tibia dan fibula berbasis pengolahan citra digital dan jaringan saraf
tiruan backpropagation. Hasil pengujian menunjukkan akurasi optimal sebesar 85%.
Penelitian selanjutnya yang dilakukan oleh (Kurniawan, 2014) deteksi fraktur tulang
menggunakan Open cv dikombinasikan dengan metode deteksi tepi canny. Dimana
deteksi tepi canny mempunyai keunggulan yang optimal dalam penentuan akhir garis
threshold dan deteksi canny tersebut dapat menentukan lokasi dari citra X-ray fraktur
tulang. Tingkat akurasi pada sistem sebesar 66,7%.
Pada
penelitian
ini,
penulis
mengajukan
algoritma
Scanline
untuk
mengindentifikasi lokasi fraktur tulang. Dimana pemrosesan awal dilakukan untuk
meningkatkan kualitas citra, Kemudian untuk proses ekstraksi fitur menggunakan
deteksi tepi Canny dan dilanjutkan proses identifikasi lokasi fraktur pada citra digital
tulang. Berdasarkan latar belakang diatas, maka penulis mengajukan tugas akhir
dengan judul “IDENTIFIKASI LOKASI FRAKTUR TULANG TIBIA DAN
FIBULA MENGGUNAKAN ALGORITMA SCANLINE”.
1.2. Rumusan Masalah
Fraktur adalah terputusnya keutuhan tulang, umumnya akibat trauma. salah satu cara
yang digunakan untuk identifikasi lokasi fraktur adalah dengan melihat gambaran
fraktur tulang melalui foto rontgen atau X-ray. Kemudian, dianalisis secara manual
oleh ahli Radiologi. Ahli Radiologi sering mengalami kesulitan dalam membaca Xray, adanya letak patahan yang tidak dapat dilihat oleh kasat mata serta kualitas
gambar yang banyak mengandung noise. Dan disertai kondisi mata ahli Radiologi
yang kelelahan setelah melihat banyak citra X-ray tulang dapat menghasilkan tingkat
subjectivitas yang tinggi. Tingkat subjektivitas yang dimaksudkan adalah tingkat
perbedaan pengamatan pada citra X-ray. Untuk itu, diperlukan suatu pendekatan yang
dapat membantu ahli radiologi dalam mengidentifikasi lokasi fraktur
pada citra
digital tulang.
1.3. Tujuan penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengidentifikasi lokasi fraktur pada tulang
tibia dan fibula menggunakan Algoritma Scanline.
Universitas Sumatera Utara
3
1.4. Batasan Masalah
Batasan masalah dalam penelitian ini adalah:
1. Citra masukan bagi program yang dirancang adalah citra sekunder hasil X-ray
dalam format .JPG
2. Bagian tulang yang diteliti adalah tulang tibia dan fibula.
3. Citra tulang tibia dan fibula yan dimasukkan adalah citra tulang orang dewasa,
bagian kaki kiri dan kaki kanan.
4. Citra tulang tibia dan fibula yang dimasukkan hanya memiliki satu fraktur.
5. Pada penelitian ini penentuan lokasi fraktur tidak mengenal lebih dari satu letak
lokasi fraktur tulang.
1.5. Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini yaitu :
1. Membantu ahli radiologi mengidentifikasi lokasi fraktur pada citra tulang tibia
dan fibula.
2. Memberikan masukan bagi para peneliti lain dibidang image processing.
1.6. Metodologi Penelitian
Tahapan yang akan dilakukan pada pelaksanaan penelitian ini adalah sebagai berikut
1. Studi Literatur
Tahapan studi literatur ini dilakukan untuk mengumpulkan dan mempelajari
informasi yang diperoleh dari buku, skripsi, jurnal, dan berbagai sumber referensi
lain yang berkaitan dengan penelitian fraktur tulang, image processing, metode
deteksi tepi Canny, dan algoritma Scanline
2. Analisis
Pada tahap ini dilakukan analisis terhadap berbagai informasi yang telah
diperoleh dari berbagai sumber yang terkait dengan penelitian sehingga diperoleh
pemahaman mengenai pengolahan citra digital untuk mengidentifikasi lokasi
fraktur pada citra tulang tibia dan fibula.
3. Perancangan Sistem
Universitas Sumatera Utara
4
Pada tahap ini dilakukan perancangan arsitektur umum berdasarkan hasil studi
literatur yang telah dilakukan. Pada tahap ini juga dilakukan perancangan
antarmuka.
4. Implementasi
Pada tahap ini akan dilakukan implementasi dari analisis dan perancangan yang
telah dilakukan ke dalam kode program.
5. Pengujian
Pada tahap ini dilakukan pengujian terhadap aplikasi yang telah dibangun dalam
mengidentifikasi lokasi fraktur tulang tibia dan fibula untuk memastikan hasil
pengidentifikasian sesuai dengan apa yang diharapkan.
6. Dokumentasi dan Penyusunan Laporan
Pada tahap ini dilakukan dokumentasi dan penyusunan laporan hasil analisis dan
implementasi pengolahan citra digital dalam mengidentifikasi lokasi fraktur.
1.7. Sistematika Penulisan
Rincian sistematika penulisan tugas akhir ini sebagai berikut :
BAB 1: Pendahuluan
Pada bab ini dibahas menngenai latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah,
tujuan penelitian, manfaat penelitian, metedologi penelitian dan sistematika penulisan
BAB 2: Landasan Teori
Pada bab ini dibahas tentang teori dasar untuk menunjang dan mendukung penulisan
tugas akhir ini, yaitu teori tentang fraktur, teori dasar citra, pengolahan citra, dan teori
mengenai metode deteksi tepi Canny dan algoritma Scanline
Bab 3: Analisis dan Perancangan
Bab ini menjabarkan arsitektur umum, pre-processing yang dilakukan, feature
extraction, serta analisis dan penerapan algoritma scanline dalam identifikasi lokasi
fraktur melalui citra tulang tibia dan fibula.
Bab 4: Implementasi dan Pengujian
Universitas Sumatera Utara
5
Bab ini berisi pembahasan tentang implementasi dari perancangan yang telah
dijabarkan pada bab 3 kedalam bentuk pemograman. Selain itu, hasil yang didapatkan
dari pengujian yang dilakukan terhadap implementasi juga dijabarkan pada Bab ini.
Bab 5: Kesimpulan dan Saran
Bab ini berisi ringkasan serta kesimpulan dari rancangan yang telah dibahas pada Bab
3, serta hasil penelitian yang dijabarkan pada bab 4. Bagian akhir dari bab ini memuat
saran-saran yang diajukan untuk pengembangan penelitian selanjutnya.
Universitas Sumatera Utara
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Fraktur adalah patah tulang, biasanya disebabkan oleh trauma atau tenaga fisik,
kekuatan dan sudut dari tenaga tersebut, keadaan tulang itu sendiri, dan jaringan lunak
di sekitar tulang akan menentukan apakah fraktur yang terjadi itu lengkap atau tidak
lengkap. Fraktur lengkap terjadi apabila seluruh tulang patah, sedangkan pada fraktur
tidak lengkap tidak melibatkan seluruh ketebalan tulang. Pada fraktur tibia dan fibula
lebih sering terjadi dibanding fraktur batang tulang panjang lainnya karena periost
yang melapisi tibia agak tipis, terutama pada daerah depan yang hanya dilapisi kulit
sehingga tulang ini mudah patah dan karena berada langsung di bawah kulit maka
sering ditemukan adanya fraktur.
Cara mendiagnosa fraktur adalah dengan melakukan pemeriksaan klinis dan di
ikuti dengan pemeriksaan radiologi (X-ray). Umumnya para ahli radiologi melakukan
analisa fraktur tulang melalui hasil gambar X-ray secara manual dan membutuhkan
waktu yang lebih lama untuk mempelajari gambar tersebut dan gambar X-ray tulang
tersebut tidak hanya dilihat oleh satu ahli radiologi saja. Ahli radiologi sering
mengalami kesulitan membaca gambar X-ray dan kondisi mata lelah ahli radiologi
setelah melihat banyak gambar X-ray serta gambar X-ray yang mengandung banyak
noise yang terjadi saat pengambilan gambar X-ray dapat mengakibatkan kesulitan
diagnosis. Pembacaan gambar X-ray membutuhkan pencahayaan yang kuat untuk
membuat gambar X-ray tampak lebih jelas. Oleh karena itu sampai saat ini telah
banyak penelitian yang dilakukan berbasis pengolahan citra untuk identifikasi fraktur
tulang dengan mengembangkan berbagai metode untuk memperoleh akurasi yang
tinggi.
Pada penelitian sebelumnya telah digunakan metode-metode yang berbeda
dalam indentifikasi fraktur. Salah satunya adalah Chai et al. (2011) menggunakan
Universitas Sumatera Utara
2
grey level occurrence matriks. Tingkat akurasi pada penelitian ini adalah 86,67%.
Pada penelitian selanjutnya dilakukan oleh (Fuadah, 2012) analisis deteksi fraktur
batang pada tulang tibia dan fibula berbasis pengolahan citra digital dan jaringan saraf
tiruan backpropagation. Hasil pengujian menunjukkan akurasi optimal sebesar 85%.
Penelitian selanjutnya yang dilakukan oleh (Kurniawan, 2014) deteksi fraktur tulang
menggunakan Open cv dikombinasikan dengan metode deteksi tepi canny. Dimana
deteksi tepi canny mempunyai keunggulan yang optimal dalam penentuan akhir garis
threshold dan deteksi canny tersebut dapat menentukan lokasi dari citra X-ray fraktur
tulang. Tingkat akurasi pada sistem sebesar 66,7%.
Pada
penelitian
ini,
penulis
mengajukan
algoritma
Scanline
untuk
mengindentifikasi lokasi fraktur tulang. Dimana pemrosesan awal dilakukan untuk
meningkatkan kualitas citra, Kemudian untuk proses ekstraksi fitur menggunakan
deteksi tepi Canny dan dilanjutkan proses identifikasi lokasi fraktur pada citra digital
tulang. Berdasarkan latar belakang diatas, maka penulis mengajukan tugas akhir
dengan judul “IDENTIFIKASI LOKASI FRAKTUR TULANG TIBIA DAN
FIBULA MENGGUNAKAN ALGORITMA SCANLINE”.
1.2. Rumusan Masalah
Fraktur adalah terputusnya keutuhan tulang, umumnya akibat trauma. salah satu cara
yang digunakan untuk identifikasi lokasi fraktur adalah dengan melihat gambaran
fraktur tulang melalui foto rontgen atau X-ray. Kemudian, dianalisis secara manual
oleh ahli Radiologi. Ahli Radiologi sering mengalami kesulitan dalam membaca Xray, adanya letak patahan yang tidak dapat dilihat oleh kasat mata serta kualitas
gambar yang banyak mengandung noise. Dan disertai kondisi mata ahli Radiologi
yang kelelahan setelah melihat banyak citra X-ray tulang dapat menghasilkan tingkat
subjectivitas yang tinggi. Tingkat subjektivitas yang dimaksudkan adalah tingkat
perbedaan pengamatan pada citra X-ray. Untuk itu, diperlukan suatu pendekatan yang
dapat membantu ahli radiologi dalam mengidentifikasi lokasi fraktur
pada citra
digital tulang.
1.3. Tujuan penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengidentifikasi lokasi fraktur pada tulang
tibia dan fibula menggunakan Algoritma Scanline.
Universitas Sumatera Utara
3
1.4. Batasan Masalah
Batasan masalah dalam penelitian ini adalah:
1. Citra masukan bagi program yang dirancang adalah citra sekunder hasil X-ray
dalam format .JPG
2. Bagian tulang yang diteliti adalah tulang tibia dan fibula.
3. Citra tulang tibia dan fibula yan dimasukkan adalah citra tulang orang dewasa,
bagian kaki kiri dan kaki kanan.
4. Citra tulang tibia dan fibula yang dimasukkan hanya memiliki satu fraktur.
5. Pada penelitian ini penentuan lokasi fraktur tidak mengenal lebih dari satu letak
lokasi fraktur tulang.
1.5. Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini yaitu :
1. Membantu ahli radiologi mengidentifikasi lokasi fraktur pada citra tulang tibia
dan fibula.
2. Memberikan masukan bagi para peneliti lain dibidang image processing.
1.6. Metodologi Penelitian
Tahapan yang akan dilakukan pada pelaksanaan penelitian ini adalah sebagai berikut
1. Studi Literatur
Tahapan studi literatur ini dilakukan untuk mengumpulkan dan mempelajari
informasi yang diperoleh dari buku, skripsi, jurnal, dan berbagai sumber referensi
lain yang berkaitan dengan penelitian fraktur tulang, image processing, metode
deteksi tepi Canny, dan algoritma Scanline
2. Analisis
Pada tahap ini dilakukan analisis terhadap berbagai informasi yang telah
diperoleh dari berbagai sumber yang terkait dengan penelitian sehingga diperoleh
pemahaman mengenai pengolahan citra digital untuk mengidentifikasi lokasi
fraktur pada citra tulang tibia dan fibula.
3. Perancangan Sistem
Universitas Sumatera Utara
4
Pada tahap ini dilakukan perancangan arsitektur umum berdasarkan hasil studi
literatur yang telah dilakukan. Pada tahap ini juga dilakukan perancangan
antarmuka.
4. Implementasi
Pada tahap ini akan dilakukan implementasi dari analisis dan perancangan yang
telah dilakukan ke dalam kode program.
5. Pengujian
Pada tahap ini dilakukan pengujian terhadap aplikasi yang telah dibangun dalam
mengidentifikasi lokasi fraktur tulang tibia dan fibula untuk memastikan hasil
pengidentifikasian sesuai dengan apa yang diharapkan.
6. Dokumentasi dan Penyusunan Laporan
Pada tahap ini dilakukan dokumentasi dan penyusunan laporan hasil analisis dan
implementasi pengolahan citra digital dalam mengidentifikasi lokasi fraktur.
1.7. Sistematika Penulisan
Rincian sistematika penulisan tugas akhir ini sebagai berikut :
BAB 1: Pendahuluan
Pada bab ini dibahas menngenai latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah,
tujuan penelitian, manfaat penelitian, metedologi penelitian dan sistematika penulisan
BAB 2: Landasan Teori
Pada bab ini dibahas tentang teori dasar untuk menunjang dan mendukung penulisan
tugas akhir ini, yaitu teori tentang fraktur, teori dasar citra, pengolahan citra, dan teori
mengenai metode deteksi tepi Canny dan algoritma Scanline
Bab 3: Analisis dan Perancangan
Bab ini menjabarkan arsitektur umum, pre-processing yang dilakukan, feature
extraction, serta analisis dan penerapan algoritma scanline dalam identifikasi lokasi
fraktur melalui citra tulang tibia dan fibula.
Bab 4: Implementasi dan Pengujian
Universitas Sumatera Utara
5
Bab ini berisi pembahasan tentang implementasi dari perancangan yang telah
dijabarkan pada bab 3 kedalam bentuk pemograman. Selain itu, hasil yang didapatkan
dari pengujian yang dilakukan terhadap implementasi juga dijabarkan pada Bab ini.
Bab 5: Kesimpulan dan Saran
Bab ini berisi ringkasan serta kesimpulan dari rancangan yang telah dibahas pada Bab
3, serta hasil penelitian yang dijabarkan pada bab 4. Bagian akhir dari bab ini memuat
saran-saran yang diajukan untuk pengembangan penelitian selanjutnya.
Universitas Sumatera Utara