PENGOLAHAN CITRA RADIOGRAF FEMUR PROKSIMAL DAN TORAKS UNTUK PENENTUAN KUALITAS DAN DENSITAS TULANG SEBAGAI PENDETEKSI RESIKO FRAKTUR
DISERTASI Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor dari Institut Teknologi Bandung
oleh JOHANES TJANDRA PRAMUDITO NIM: 33203007
SEKOLAH TEKNIK ELEKTRO DAN INFORMATIKA INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008
ABSTRAK Pada foto sinar-X, struktur tulang cancellous (trabekula) terlihat sebagai pola tertentu. Perubahan karakteristik dari pola tertentu ini menunjukkan apakah seseorang mempunyai arsitektur tulang trabekula yang sehat atau sudah menurun kualitasnya sehingga dapat menjadi indikasi terjadinya osteoporosis atau indikasi resiko fraktur. Penggunaan perubahan pola trabekula untuk diagnosis osteoporosis pertama kali dilakukan pada tahun 1960an menggunakan foto sinar-X femur proksimal. Cara diagnosis tersebut dikenal sebagai sistem pemeringkatan Indeks Singh akan tetapi hasilnya selalu dianggap terlalu bervariasi untuk diagnosis. Akhir–akhir ini teknik pengolahan citra tampak menjanjikan sebagai metodologi yang dapat mengatasi keterbatasan pemeringkatan oleh pengamat. Tujuan dari penelitian ini adalah merancang sebuah metoda untuk menyediakan informasi kuantitatif tentang pola trabekula yang terekam pada foto sinar-X femur proksimal atau bisa disebutkan informasi kualitas tulang untuk membantu para dokter dalam mendeteksi resiko fraktur pasien. Teknik pengolahan citra yang cocok untuk tugas tersebut adalah analisis tekstur. Analisis tekstur menghitung ciri dari pola trabekula yang terekam pada foto sinar-X femur proksimal menggunakan pemfilteran multikanal seperti filter Gabor dan tranformasi wavelet. Pemfilteran multikanal mampu menyerupai karakteristik dari sistem visual manusia. Ciri yang terekstraksi dalam bentuk energi kemudian dihitung koefisien korelasinya dengan peringkat indeks Singh. Koefisien korelasi antara energi analisis ola trabekula menggunakan filter Gabor dan transformasi wavelet diskrit dengan indeks Singh cukup signifikan yaitu 0,8. Terdapat 48 foto sinar-X femur proksimal yang digunakan pada penelitian ini yang terdiri dari 42 pasien yang sekaliagus mempunyai data BMD yang diukur menggunakan densitometer (DEXA) yang diperoleh dari bagian radiologi RSHS Bandung. Semua foto sinar-X yang digunakan pada penelitian ini diproses terlebih dahulu untuk meningkatkan kualitas citranya. Peringkat indeks Singh dilakukan oleh panel dokter ahli dari bagian orthopaedi dan traumatologi RSHS.
iii
Kata kunci: osteoporosis, analisis tekstur, pola trabekula, Indeks Singh, filter Gabor, transformasi wavelet
iv
PEDOMAN PENGGUNAAN DISERTASI
Disertasi Doktor yang tidak dipublikasikan terdaftar dan tersedia di Perpustakaan Institut Teknologi Bandung, dan terbuka untuk umum dengan ketentuan bahwa hak cipta ada pada pengarang dengan mengikuti aturan HaKI yang berlaku di Institut Teknologi Bandung. Referensi kepustakaan diperkenankan dicatat, tetapi pengutipan atau peringkasan hanya dapat dilakukan seizin pengarang dan harus disertai dengan kebiasaan ilmiah untuk menyebutkan sumbernya. Memperbanyak atau menerbitkan sebagian atau seluruh disertasi haruslah seizin Dekan Sekolah Pascasarjana, Institut Teknologi Bandung.
vii
KATA PENGANTAR Penelitian tentang penaksiran osteoporosis yang saya kerjakan didasari oleh keiniginan untuk memberikan sumbangan pada peningkatan kualitas hidup masyarakat. Dengan bertambahnya harapan hidup rakyat Indonesia, seiring dengan meningkatnya taraf hidup, resiko menghadapi osteoporosis akan semakin besar. Saya berharap agar hasil penelitian ini dapat membantu dalam deteksi dini resiko fraktur atau seleksi awal osteoporosis dengan biaya semurah mungkin sehingga dapat terjangkau oleh segala lapisan masyarakat dan tersebar ke seluruh pelosok tanah air. Saya tidak mungkin menyelesaikan penelitian ini tanpa bantuan banyak orang. Saya mengucapkan terima kasih yang tak terhingga atas ide, saran, bimbingan dan bantuannya terutama kepada: • Prof. Dr. Ir. Soegijardjo Soegijoko dari KK-Teknik Biomedika, STEI-ITB atas bimbingannya dalam melaksanakan penelitian ini. • Prof. Dr. Ir. Tati Latifah Erawati Rajab Mengko ketua KK-Teknik Biomedika, STEI-ITB atas segala bimbingan dan bantuannya dalam penelitian ini dan juga dalam kehidupan saya, • Dr.Ir. Farida Idealistina Muchtadi dari KK-Instrumentasi dan Kontrol pada Program Studi Teknik Fisika, FTI-ITB atas bimbingannya selama saya mengikuti program doktor ini, • Dr. Dr. Oerip S. Santoso dari STEI-ITB yang telah bersediamenjadi reviewer atas disertasi ini, • Dr. Andriyan Bayu Suksmono dari STEI-ITB yang telah bersedia menjadi reviewer atas disertasi ini, • Dr.Ir. Agung Harsoyo dari STEI-ITB yang telah bersediamenjadi reviewer atas disertasi ini, • Prof.Dr. Fachry A. Tandjung, dr., SpOT, MPhil (Orth.), FICS dari bagian Orthopaedi dan Traumatologi, Fakultas Kedokteran Universitas Padjadjaran / Rumah Sakit dr. Hasan Sadikin, Bandung yang telah bersedia menjadi reviewer atas disertasi ini, • Rahmat Gunadi Wachjudi, dr, SpPD-KR dari sub-bagian Reumatologi, Bagian Ilmu Penyakit Dalam Fakultas Kedokteran Universitas Padjadjaran / Rumah Sakit dr. Hasan Sadikin, Bandung yang telah memberikan bimbingan mengenai pengetahuan medis tentang penyakit muskuloskeletal pada penulisan disertasi ini serta mengajak penulis serta menyediakan sponsor untuk mengikuti berbagai pertemuan ilmiah di bidang reumatologi dan osteoporosis di dalam maupun luar negeri • Rekan-rekan dari IPRG terutama Astri Handayani, ST, MT dan Donny Danudirdjo, ST,MT yang telah bersedia menjadi teman diskusi selama 5 tahun dan proof reader atas disertasi ini, • Karyawan KK-Teknik Biomedika Bu Dini dan pak Yushara dan Bu Mia yang banyak membantu penulis dalam masalah administrasi,
viii
• Teman-teman di IPRG yang telah banyak memberikan bantuan kepada penulis selama 5 tahun menempuh pendidikan doktor: Agung W. Setiawan, Kusworo Adi, Tantri Saraswati, Antonius Aryo BPN, Detriana Margita Sari, Jeffrey Nurhakim, Qonita Rohmawati, Marshall Yaphary, Adrian Kustiawan, Antonius Darma Setiawan, Pauline Rahmiati Bangun, Mia Nur Indah. • Istri saya Theresia Sri Darwanti, anak-anak saya Maria Goretti Galuh Maharani dan Laurensius Haryo Radyobaskoro Pramudito, yang selalu memberikan dorongan semangat dan juga pengertian selama saya mengikuti program doktor di STEI-ITB, • Terima kasih yang tak terhingga kepada ibu saya Maria Goretti Suprihatin atas segala doanya sehingga saya berhasil menuliskan disertasi ini. Terima kasih Bu, bagi orang percaya mukjizat itu nyata! Akhir kata, semoga hasil penelitian ini dapat dimanfaatkan untuk meningkatkan kualitas kesehatan masyarakat Indonesia.
Bandung, April 2008 Ad Maiorem Dei Gloriam!!!!!
Johanes Tjandra Pramudito
ix
