BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang Radiografi sinar-X telah mengalami pengembangan ke arah radiografi
sinar-X digital dimana teknik pencitraannya memanfaatkan sensor digital untuk menangkap citra (Ko et. al., 2007). Radiografi digital sinar-X memiliki banyak fleksibilitas untuk dipadukan dengan teknologi informatika saat ini (Ko et. al., 2007). Citra digital hasil radiografi digital sinar-X memiliki fleksibilitas dalam proses-proses selanjutnya mulai dari sistem pengarsipan citra sampai kepada kemudahan untuk melakukan pemrosesan citra digital khusus sehingga mempermudah analisis dan atau diagnosa. Walaupun begitu citra digital yang langsung dihasilkan dari suatu perangkat radiografi digital sinar-X masih memiliki kelemahan-kelemahan dan keterbatasan kualitas citra. Keterbatasan ini menjadi tantangan tersendiri bagi praktisi-praktisi pengolahan citra digital untuk membuat kualitas citra hasil radiografi digital sinar-X menjadi lebih baik lagi (Hendee and Ritenour, 2002). Salah satu kelemahan radiografi digital sinar-X adalah munculnya derau atau noise pada citra output (Sprawls, 1995). Derau akan muncul dan merusak citra yang dihasilkan. Derau pada citra bergantung pada banyak hal, mulai dari sumber cahaya sampai kepada sensor penerima bayangan. Derau pada citra hasil radiografi digital sinar-X yang terutama adalah derau kuantum (Quantum Noise). Derau kuantum muncul sebagai akibat kurangnya foton yang dihasilkan oleh sumber sinar-X. Derau kuantum ini dapat dikurangi dengan memperbanyak jumlah foton, dengan kata lain memperbesar tingkat radiasi sinar-X. Derau kuantum berbanding terbalik dengan kuadrat tingkat kecerahan (exposure) pada layar penerima citra (Sprawls, 1995). Peningkatan radiasi sinar-X untuk mengurangi derau harus dilakukan dengan penuh pertimbangan terutama di bidang medis. Pada aplikasinya di dunia medis, radiografi sinar-X harus memperhatikan dosis radiasi sinar-X pada pasien. Semakin rendah dosis radiasi
1
2
sinar-X yang diberikan kepada pasien akan semakin baik. Namun kondisi ini akan menyebabkan citra hasil radiografi memiliki tingkat derau yang tinggi (Sprawls, 1995). Tingkat derau dan dosis radiasi memberikan efek yang harus dipertimbangkan dengan bijak sesuai dengan tujuan pencitraan radiografi sinar-X. Pengelolaan dosis radiasi terhadap pasien harus memperhatikan konsep ALARA (As Low As Reasonably Achiveable). Konsep ini menjelaskan bahwa dosis radiasi terhadap pasien harus ditekan serendah mungkin selama citra yang dihasilkan layak untuk digunakan. Menurunkan dosis radiasi juga berarti menurunkan kualitas citra hasil radiografi. Belum ada cara yang tepat dan cepat dalam mengatasi penurunan kualitas citra yang selalu mengikuti penurunan dosis radiasi (Slovis, 2002). Telah dibuat suatu sistem konverter radiografi sinar-X digital untuk Rumah Sakit (Suparta et. al., 2005). Sistem konverter ini mampu melakukan: 1. Sinkronisasi antara pembangkitan sinar-X dan konversi digital sehingga dosis radiasi direduksi. 2. Menghasilkan 3-20 citra berkualitas per paparan sehingga memberikan dokter banyak pilihan citra untuk diagnosis yang lebih baik. Inovasi ini mampu merubah radiografi konvensional yang telah ada di rumah sakit untuk mengurangi dosis radiasi pada pasien, dan juga menghasilkan 3-20 citra digital untuk sekali paparan. Grup Riset Fisika Citra Universitas Gadjah Mada (GRFC-UGM) juga telah mengembangkan perangkat lunak yang berfungsi untuk memperbaiki citra digital yang diberi nama “DRImager”. Fungsi perangkat lunak ini adalah mengolah dan memperbaiki semua citra hasil perangkat konverter radiografi digital untuk rumah sakit yang telah dibuat. Untuk mengetahui bahwa citra hasil pemrosesan oleh “DRImager” layak dianalisis atau didiagnosa, maka diperlukan suatu pengkajian kualitas citra. Kualitas citra dapat diukur melalui parameter-parameter kualitas citra yang dapat dijabarkan dalam tiga aspek dasar kualitas citra: 1. Resolusi spasial, aspek ini berbicara mengenai kemampuan sistem pencitraan
3
dalam merepresentasikan detail dari obyek pencitraan pada citra. 2. Noise (derau), aspek ini menjelaskan mengenai derau atau gangguan pada citra output. 3. Signal to Noise Ratio (SNR), aspek ketiga ini adalah suatu ukuran perbandingan antara sinyal dengan derau. Semakin tinggi nilai SNR ini maka kualitas citra akan semakin baik. Metode kontrol kualitas pada citra digital hasil radiografi pada umumnya memperhatikan ketiga aspek tersebut. Penelitian ini dimaksudkan untuk mengetahui perubahan parameter-parameter kualitas citra yang terjadi sebelum dan sesudah dilakukan proses pengolahan dan perbaikan citra oleh “DRImager”. Secara khusus, perubahan yang terjadi setelah citra awal yang dihasilkan oleh perangkat pencitraan radiografi digital sinar-X diolah oleh “DRImager” yang dibandingkan terhadap citra awalnya.
1.2
Perumusan Masalah Permasalahan yang hendak dikaji dalam penelitian ini adalah berkenaan
dengan proses pengolahan dan perbaikan citra yang dilakukan oleh “DRImager”. Secara khusus permasalahan yang dikaji adalah : 1. Bagaimanakah cara mengukur parameter-parameter kualitas citra yaitu resolusi spasial, NPS, SNR, CNR, dan koefisien atenuasi, pada sistem radiografi digital sinar-X? 2. Berapakah nilai parameter kualitas citra untuk sistem radiografi digital sinarX yang dikaji tersebut bila perubahan pada parameter-parameter fisis kualitas citra terjadi? 3. Berapakah perbedaan nilai parameter kualitas citra sebelum dan sesudah mengalami proses pengolahan dan perbaikan citra oleh “DRImager”? 4. Apakah software “DRImager” telah cukup memenuhi syarat sebagai perangkat pengolahan citra dan pengujian kualitas citra untuk mendukung kinerja suatu sistem radiografi digital sinar-X?
4
1.3
Batasan Masalah
1. Obyek penelitian ini adalah sistem radiografi digital sinar-X yang telah dikembangkan di Universitas Gadjah Mada – Yogyakarta (Suparta et. al., 2005). 2. Perangkat lunak yang digunakan adalah “DRImager” yang dikembangkan oleh Group Riset Fisika Citra, Fakultas MIPA – Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. 3. Parameter kualitas citra yang dikaji adalah : Resolusi Spasial, Noise Power Spectrum (NPS), Signal to Noise Ratio (SNR), Contrast to Noise Ratio (CNR) dan Koefisien Atenuasi (µ).
1.4
Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk:
1. Memperoleh metode pengukuran parameter-parameter kualitas sistem pencitraan radiografi digital sinar-X menggunakan obyek-obyek uji yang sesuai. 2. Mengukur parameter-parameter kualitas sistem pencitraan radiografi sinar-X tersebut. 3. Menguji kinerja suatu sistem radiografi digital sinar-X dengan cara mengukur parameter-parameter kualitas citra. 4. Menguji kinerja software “DRImager” dalam memperbaiki kualitas citra. Untuk itu, kepada citra radiografi digital sinar-X dari alat radiografi digital sinar-X yang telah diperoleh diterapkan upaya pemrosesan citra digital menggunakan software “DRImager”. Kinerja software diukur berdasarkan perubahan kualitas citra setelah diproses dan dibandingkan dengan parameter kualitas citra sebelum diproses.
1.5
Manfaat Penelitian Pengukuran kualitas sangat penting dilakukan pada citra medis. Kualitas
citra yang dihasilkan pada suatu sistem pencitraan radiografi digital sinar-X
5
menjadi acuan kelayakan citra medis akhir yang dihasilkan untuk keperluan diagnostik. Beberapa manfaat dari penelitian ini diantaranya: 1. Diperolehnya suatu sarana kontrol kualitas atas sistem pencitraan digital hasil sistem radiografi digital sinar-X berdasarkan parameter-parameter kualitas citra yaitu resolusi spasial, NPS, SNR, CNR, dan koefisien atenuasi. 2. Diperolehnya suatu metode-metode pengolahan dan perbaikan citra yang dapat dijadikan patokan pada software DrImager untuk pengolahan citra dan kendali kualitas sistem radiografi digital sinar-X. 3. Diperolehnya suatu acuan untuk menentukan dan menilai kualitas citra digital khususnya citra hasil radiografi digital sinar-X. 4. Diperolehnya pengetahuan dan kemungkinan landasan pengembangan software perbaikan citra digital khususnya citra hasil radiografi digital. 5. Diperolehnya rekomendasi tata-cara pelaksanaan QA/QC sistem terhadap sistem radiografi digital sinar-X di Indonesia.
1.6
Sistematika Penulisan Tesis ini dibagi dalam enam bab, dengan penjabaran sebagai berikut. Bab I
mengemukakan latar belakang penelitian yang dilakukan, perumusan masalah, pembatasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, dan penjelasan mengenai sistematika penulisan. Bab II berisi penjelasan mengenai tinjauan pustaka yang meliputi uraian sistematis tentang metode penentuan kualitas citra khususnya hasil radiografi digital dan beberapa penelitian terdahulu yang berkaitan dengan topik metode penentuan kualitas citra, proses evaluasi kinerja sistem radiografi sinar-X digital. Bab III membahas dasar teori yang digunakan pada penelitian ini, antara lain uraian radiografi digital, citra digital, derau dan sumber derau, parameter kualitas citra, formulasi matematis parameter kualitas citra, dan perangkat serta metodemetode yang digunakan dalam menghitung parameter kualitas citra tersebut. Bab IV menjelaskan tentang metode penelitian yang dilakukan pada penelitian dalam tesis ini, yang terdiri dari tempat penelitian, bahan dan alat
6
penelitian, serta langkah-langkah eksperimen penelitian dan cara analisis hasilnya. Bab V berisi tentang hasil penelitian dan pembahasan mengenai hasil yang telah diperoleh dari beberapa eksperimen dalam penelitian ini. Bab VI berisi kesimpulan mengenai hasil penelitian yang telah dilakukan serta saran untuk kelanjutan penelitian ini.
