BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Tubuh manusia terdiri dari susunan tulang, dimana tulang adalah organ yang sudah terbentuk sejak masih dalam kandungan yang kemudian berkembang terus-menerus sampai dekade kedua sehingga menjadi susunan yang teratur. Fungsi dari organ ini sebagai organ yang mendukung struktur tubuh, melindungi organ-organ internal serta memungkinkan pergerakan atau perpindahan yang dikarenakan sebagai tempat melekatnya otot-otot.
Allah swt telah menceritakan proses penciptaan manusia di dalam Al-Qur’an secara rinci. Allah berfirman dalam surat Al-Mu’minun; Artinya:“Dan sesungguhnya Kami telah menciptakan manusia dari suatu saripati (berasal) dari tanah. Kemudian Kami jadikan saripati itu air mani (yang disimpan) dalam tempat yang kokoh (rahim). Kemudian air mani itu Kami jadikan segumpal darah, lalu segumpal darah itu Kami jadikan segumpal daging, dan segumpal daging itu Kami jadikan tulang belulang, lalu tulang belulang itu Kami bungkus dengan daging. Kemudian Kami jadikan dia makhluk yang (berbentuk) lain. Maka Maha Suci lah Allah, Pencipta Yang Paling Baik.” (Al-Mukminun : 12-14)
Dari ayat tersebut dapat dijelaskan bahwa janin mengalami pertumbuhan dan perkembangan yang sangat cepat dan selain itu juga berlangsung serangkaian proses pembentukan organ untuk menjadi bentuk yang lebih sempurna. Dalam tahapan perkembangan janin dalam rahim ibu yang bermula dari jaringan tulang rawan ketika masih pada embrio, kemudian jaringan tulang tersebut mulai mengeras dan akhirnya menjadi tulang keras. Selanjutnya tulang-tulang ini dibungkus oleh sel-sel otot. Allah swt menjelaskan perkembangan ini dalam ayat: "…dan segumpal daging itu Kami jadikan tulang belulang, lalu tulang belulang itu Kami bungkus dengan daging". Maha benar Allah swt yang telah menurunkan Al-Qur’an dengan ilmunya.
Prof. Dr. Hanifah Wijosastro, SPOG menjelaskan bahwa para dokter ilmu kandungan menemukan dasar diciptakannya manusia yang bersumber dari tulang sulbi, yaitu tulang belakang laki-laki dan tulang dada perempuan, yaitu tulang rusuk perempuan. Penemuan ini selaras dengan firman Allah dalam surat Ath-Thariq :
Artinya:“Maka hendaklah manusia memperhatikan dari apakah dia diciptakan? Dia diciptakan dari air yang dipancarkan, yang keluar dari antara tulang sulbi lakilaki dan tulang dada perempuan” ( Ath-Thariq: 5-7)
Melalui konsep embriologi yang tersurat di dalam Al-Qur’an dapat dipelajari bahwa Allah swt menciptakan manusia melalui beberapa proses untuk memperoleh bentuk yang sempurna. Dan para dokter kandungan membuktikan bahwa semua yang disebutkan di dalam Al-Qur’an dan hadits-hadits Rasululullah saw tentang proses penciptaan manusia adalah sesuai dengan yang ditemukan pada ilmu modern.
Dengan bertambahnya usia dan dipengaruhi hormon maka tulang akan mengalami perkembangan. Tetapi jika produksi hormon menurun dan disertai dengan kemunduran fungsi pencernaan, gaya hidup yang tidak sehat, kurangnya asupan kalsium dan fosfor, serta berkurangnya aktivitas fisik maka akan berpengaruh terkena osteoporosis. Osteoporosis atau keropos tulang merupakan penyakit kronik yang ditandai dengan rendahnya massa tulang yang disertai perubahan mikro arsitektur tulang dan penurunan kualitas jaringan tulang yang dapat menimbulkan kerapuhan tulang, sehingga tulang mudah retak atau bahkan patah tulang. Patah tulang sering terjadi adalah pada pergelangan tangan, tulang belakang, serta tulang pinggul (Zaviera, 2007).
Untuk melakukan diagnosa dini terhadap osteoporosis tidak mudah, karena tidak ada gejala yang khas. Kebanyakan pasien tidak menyadari bahwa menderita penyakit ini. Mereka baru menyadari ketika tulang sudah sedemikian lemah dan rapuh, sehingga apabila terjadi persinggungan atau kecelakaan (terjatuh) dapat menyebabkan patah tulang. Dengan gejala yang tidak diketahui itu, tidak berlebihan jika penyakit ini disebut silent disease (penyakit diam-diam). Saat ini osteoporosis merupakan masalah kesehatan dunia (global issue), karena tidak hanya menyerang kelompok wanita yang berusia lanjut tetapi juga pada kelompok wanita yang berusia lebih muda yang mengalami penghentian siklus menstruasi.
Hasil penelitian terakhir menunjukkan kecenderungan prevalensi (keadaan umum) pada pria meningkat dibandingkan penelitian sebelumnya. Prevalensi tertinggi dari kelompok yang terkena osteoporosis terdapat pada kelompok usia lanjut. Dengan meningkatnya taraf hidup masyarakat, akan berpengaruh terhadap meningkatnya usia harapan hidup sehingga populasi lansia akan meningkat. Dampak yang akan ditimbulkan adalah akan terjadi peningkatan kasus osteoporosis. Sekitar 80% penderita penyakit osteoporosis adalah wanita, termasuk wanita muda yang mengalami penghentian siklus menstruasi (amenorrhea). Sedangkan yang 20% penyakit osteoporosis pada pria yang juga dipengaruhi hormon estrogen. Bedanya dengan wanita, laki-laki tidak mengalami menopause, sehingga osteoporosis datang lebih lambat.
Dengan tidak diketahuinya tanda-tanda osteoporosis, maka penting untuk dilakukan deteksi dini akan kehilangan massa tulang yang merupakan kunci dalam usaha pencegahan osteoporosis. Pengukuran bone mineral density (BMD) adalah cara yang efektif dalam diagnosis dan juga untuk memantau efek pengobatan. Beberapa teknik radiologi yang dapat digunakan untuk menentukan bone mineral density antara lain X-Ray konvensional (morfometri), Radioisotop, Quantitative Computed Tomography (QCT ), Dual X-ray Absorptiometry (DXA), total body neutron activation analysis, Magnetic Resonansi Imaging (MRI), Sonodensitometri.
Saat ini di Indonesia DXA digunakan sebagai gold standar untuk diagnosa osteoporosis, akan tetapi jumlahnya masih terbatas hanya terdapat di beberapa kota besar dan juga biaya pemeriksaannya relatif mahal. Oleh karena itu pemeriksaan radiologi konvensional masih mempunyai peranan penting dalam diagnosa osteoporosis dan merupakan sarana/alat yang relatif tersebar merata di seluruh Indonesia dan biaya yang relatif murah (Ilyas, 2005).
Ada beberapa penelitian yang telah dilakukan dengan memanfaatkan citra x-ray hasil pemeriksaan radiologi untuk diagnosa dini osteoporosis. Penelitian yang telah dilakukan oleh Arifin (2006) menyebutkan bahwa dengan mengukur ketebalan mandibular cortex citra dental panoramic radiograph dengan bantuan komputer dapat digunakan untuk mendeteksi osteoporosis. Kemudian dilanjutkan dengan penelitian Agus (2008) yang menyebutkan bahwa dengan analisis tekstur dari gabungan citra x-ray tulang tangan, tulang lutut, dan tulang rahang dapat digunakan untuk melengkapi interpretasi hasil x-ray konvensional sehingga dapat digunakan untuk mendeteksi osteoporosis.
Hasil pemeriksanaan radiologi yang berupa foto citra x-ray dapat dianalisa dengan menggunakan beberapa metode/pendekatan, antara lain dengan karakter dari graph (Zainal, 2009), metode wavelet (Bulkis, 2008), metode region growing (Sikna, 2009), metode otsu (Bertalya, 2008), pendekatan thresholding (Marvin, 2009), dan lain – lain.
Penggunaan analisis dengan memanfaatkan thresholding metode Otsu dari citra x-ray telah dilakukan Darma (2004) yang menyebutkan bahwa metode Otsu dapat digunakan dalam binerisasi citra tangan. Kemudian Marvin dan Semuiil (2009) juga menyebutkan bahwa nilai threshold pada segmentasi warna dapat digunakan untuk mendeteksi kanker Trofoblas dengan tingkat akurasi sebesar 90%. Penelitian lainnya juga dilakukan Dewi yang menyebutkan bahwa dengan pengambangan untuk meminimalisasikan varian dari piksel hitam dan putih mengenai perbandingan kinerja metode deteksi tepi pada citra wajah yang dapat memanfaatkan metode Otsu.
Analisis dengan memanfaatkan thresholding merupakan salah satu cara untuk mengenali suatu citra sesuai dengan nilai ambangnya. Dalam analisisnya, dengan memanfaatkan metode Otsu untuk menentukan nilai ambang dari suatu citra. Metode Otsu merupakan sebuah metode untuk menghitung nilai ambang T secara otomatis berdasarkan citra masukan. Pendekatan yang digunakan dalam metode Otsu adalah dengan melakukan analisis diskriminan yaitu menentukan suatu variabel yang dapat membedakan antara dua atau lebih kelompok yang muncul secara alami.
Dalam prosesnya, metode Otsu akan menghasilkan citra yang memiliki dua nilai tingkat keabuan yaitu hitam dan putih. Permasalahan utama dalam metode Otsu adalah menentukan nilai ambang (threshold). Nilai ini akan digunakan untuk mempartisi/membagi citra gray scale ke dalam dua nilai yaitu hitam dan putih. Penentuan nilai ambang akan ditetapkan pada suatu nilai tertentu (fixed threshold) yang diterapkan pada citra tulang rahang sehingga dapat digunakan untuk proses penentuan ciri-ciri osteoporosis pada citra tulang rahang. Dalam penelitian ini akan menghitung intensitas keabuan piksel yang berdasarkan dari nilai piksel hitam dan putih.
Kelebihan dari metode Otsu akan memaksimalkan kecocokan dari sebuah threshold sehingga dapat memisahkan objek dengan latar belakangnya. Semua ini didapatkan dengan memilih nilai threshold yang memberikan pembagian kelas yang terbaik untuk semua piksel yang ada dalam image. Dasar yang digunakan adalah dengan menggunakan histogram yang telah dinormalisasi dimana jumlah tiap poin pada setiap level dibagi dengan jumlah total poin pada image.
Hasil yang nanti akan didapatkan dari proses implementasi adalah sekumpulan wilayah yang melingkupi citra tersebut, atau sekumpulan kontur yang diekstrak dari image dan diharapkan akan mendapatkan suatu ciri citra dari tulang yang kaitannya dengan tulang osteoporosis dan tulang normal. Serta diharapkan dari hasil penelitian ini akan menghasilkan suatu metode baru untuk deteksi osteoporosis yang lebih murah, mudah dan tepat sehingga menambah khasanah keilmuan.
Berdasarkan analisa latar belakang, penulis akan mengimplementasikan computer vision untuk mendeteksi osteoporosis dari citra tulang rahang dengan menggunakan metode Otsu.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang diuraikan di atas, maka dirumuskan
masalah sebagai berikut :
1. Apakah analisa dengan thresholding metode Otsu dapat digunakan untuk mendeteksi osteoporosis pada x-ray tulang rahang?
2. Berapakah akurasi kebenaran yang diperoleh dengan membandingkan hasil DXA dan thresholding metode Otsu?
1.3 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Menghasilkan metode baru untuk deteksi osteoporosis dengan memanfaatkan citra tulang rahang dengan analisa thresholding metode Otsu.
2. Dengan mengetahui tingkat akurasi kebenaran yang diperoleh, maka dapat dipergunakan sebagai acuan layak tidaknya metode ini digunakan sebagai metode untuk mendeteksi osteoporosis.
1.4 Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memperoleh manfaat sebagai berikut: Teoritis : Menambah khasanah keilmuan tentang analisa thresholding metode Otsu pada citra tulang serta aplikasi dalam bidang medis. Praktis : Teknologi thresholding metode Otsu dapat digunakan untuk melengkapi interpretasi hasil x-ray sehingga dapat digunakan untuk mendeteksi osteoporosis dengan lebih mudah, murah dan tepat.
