Segmentasi citra sel darah merah berdasarkan morfologi sel untuk mendeteksi anemua defesiensi besi

SEGEMENTASI CITRA SEL DARAH MERAH BERDASARKAN MORFOLOGI SEL UNTUK MENDETEKSI ANEMIA DEFISIENSI BESI

                                     

ABSTRAK

Sel darah merah merupakan komponen esensial pada

tubuh manusia yang pada keadaan normal selalu berbentuk

bikonkaf, tak berinti dan berfungsi sebagai pembawa oksigen.

Normal tidaknya sel darah merah dapat dilihat dari morfologi

sel dalam proses analisis darah untuk pendeteksian penyakit.

Salah satu Penyakit yang ditandai dengan perubahan

morfologi adalah anemia defisiensi besi yaitu anemia yang

tergolong sebagai anemia mikrositik. Proses deteksi manual

anemia defisiensi besi dengan memeriksa gambaran darah

tepi menggunakan mikroskop di laboraturium dapat memakan

waktu yang cukup lama tanpa ukuran dan batasan yang riil.

Penelitian ini melakukan segmentasi citra sel darah merah

untuk membantu proses diagnosa anemia defisiensi besi

berdasarkan ciri morfologi bentuk dan ukuran untuk

mengatasi kendala tersebut.

Penelitian ini menerapkan metode segmentasi

menggunakan deteksi tepi canny dan operasi morfologi untuk

memisahkan sel yang dikategorikan makrositik untuk

diekstraksi cirinya. Ekstraksi ciri menghasilkan 3 klasifikasi

sel darah merah sesuai dengan bentuk dan ukuran aktual,

yaitu sel normal, sel mikrositik dan sel pensil. Proses deteksi

untuk membantu proses diagnosa ditentukan dari

perbandingan jumlah sel hasil ekstraksi ciri dengan algoritma

penentuan IF dan operator AND.                              

Hasil penelitian menunjukkan bahwa segmentasi berdasar

morfologi dapat diterapkan untuk melakukan deteksi anemia

defisiensi besi dengan ekstraksi ciri sel. Ciri sel yang

diekstraksi yaitu sel normal, sel mikrositik dan sel pensil. Hal

ini dibuktikan dengan keberhasilan hasil penelitian untuk

penentuan penyakit yang mencapai 87,5% untuk nilai

sensitivity, 85,71% untuk nilai specificity dan sebesar 86,58%

untuk nilai accuracy.

1. PENDAHULUAN

Sel darah merah (eritrosit) merupakan salah satu

komponen darah yang jumlahnya paling banyak dalam

susunan komponen darah manusia [1]. Sel darah merah

normal selalu berbentuk bikonkaf, tidak memiliki inti, dan

mengandung hemoglobin yang merupakan representasi warna

merah dalam darah. Kelainan pada eritrosit biasanya adalah

pada keadaan dimana eritrosit dan/atau masa hemoglobin

yang beredar tidak dapat memenuhi fungsinya untuk

menyediakan oksigen bagi jaringan tubuh [2].

Anemia merupakan salah satu penyakit yang melibatkan

sel darah merah manusia yang ditandai dengan penurunan

jumlah massa eritrosit

Anemia defisiensi besi umumnya ditandai dengan

menurunnya jumlah besi dalam darah serta perubahan

morfologi pada eritrosit. Dalam melakukan evaluasi

morfologi sel darah merah pada sediaan hapus, ada 4 hal yang

bisa diperlihatkan, yaitu bentuk (shape), ukuran (size), warna

(staining), dan struktur intraseluler [2]. Perubahan morfologi

sel pada anemia defisiensi besi biasanya meliputi perubahan

bentuk dan ukuran yang terlihat sangat berbeda dengan

ukuran sel normal pada apusan darah. Perubahan tersebut

ditandai dengan bentuk-bentuk abnormal yaitu sel mikrositik

dan sel pensil yang menjadi ciri dominan. Penyebabnya

adalah jumlah zat besi yang dikonsumsi tidak sesuai dengan

kebutuhan tubuh sehingga berdampak pada produktivitas,

perkembangan mental, kecerdasan dan sistem imun tubuh [3].

Identifikasi penyakit yang ditandai dengan perubahan

morfologi sel darah dapat dilakukan melalui pemeriksaan

hematologi yang mengidentifikasi masalah dengan

menggunakan diagnostik laboratorium yang bertujuan untuk

memeriksa kondisi medis darah. Pemeriksaan tersebut

dilakukan dengan pengambilan keputusan yang dikerjakan

secara langsung. Perbedaan identifikasi oleh dokter

dikarenakan pengetahuan, ketelitian dan konsentrasi dapat

terjadi dan mempengaruhi keakuratan serta waktu yang

dibutuhkan untuk pengidentifikasian penyakit yang dilakukan

secara manual [4]. Sisi manual pada pemeriksaan hematologi

untuk penentuan penyakit dapat diatasi dengan suatu sistem

komputer sehingga segi ketelitian dan otomasi waktu dan

tenaga dapat ditingkatkan.

2. LANDASAN TEORI

2.1 Sel Darah Merah (Eritrosit)

2.1.1Definisi Sel Darah Merah

Sel darah merah (Eritrosit) merupakan salah satu sel

darah dengan jumlah paling banyak dibandingkan dengan sel

darah lainnya. Sel darah merah matang berbentuk cakram

bikonkaf dengan struktur sel yang tidak lengkap dengan tebal

1,5-2,5 mikron. Darah merah normal mempunyai volume 80-

96 femoliter (1fL = 10-15 liter) dengan diameter kira-kira 7-8

mikron, sama dengan inti limfosit kecil [8]. Diameter sel

darah merah dapat diukur dengan membandingkan sel darah

merah dengan inti limfosit kecil dalam bidang yang sama atau

berdekatan [9].

Sel darah merah hanya terdiri dari membran dan

sitoplasma tanpa inti sel. Sel darah merah yang berukuran

lebih besar dari inti limfosit kecil pada apusan darah tepi

disebut makrositik. Sel darah merah yang berukuran lebih

kecil dari inti limfosit kecil disebut mikrositik [10].

Gambar 1. Sel darah merah normal [11]

2.1.2Anemia

Anemia merupakan kelainan hematologi pada darah yang

paling sering dijumpai yang ditandai dengan massa

hemoglobin yang beredar tidak dapat memenuhi fungsinya

untuk menyediakan oksigen bagi jaringan tubuh. Penyebab

anemia dapat diklasifikasikan berdasarkan ukuran dan bentuk

sel darah merah pada apusan darah tepi.

2.1.2.1 Klasifikasi Anemia

Berdasarkan pendekatan morfologi, anemia

diklasifikasikan menjadi 3 [8] :

1. Anemia normokromik, merupakan anemia dengan

karakteristik sel darah merah normal dengan MCV normal (antara 80-100 fl).

2. Anemia mikrositik, merupakan anemia dengan karakteristik sel darah merah yang kecil dengan MCV kurang dari 80 fL.

3. Anemia makrositik, merupakan anemia dengan

karakteristik MCV di atas 100 fL dengan ciri utama

bentuk sel yang terlihat lebih besar daripada ukuran sel

darah normal pada apusan darah tepi.

2.1.2.2 Anemia Defisiensi Besi

Anemia defisiensi besi adalah anemia yang timbul akibat

kosongnya cadangan besi tubuh (depleted iron store)

sehingga penyediaan besi untuk eritropoesis berkurang, dan

pada akhirnya pembentukan hemoglobin berkurang. Kelainan

ini ditandai oleh anemia mikrositik dengan ciri khas yang

umumnya terlihat lebih kecil daripada sel normal dan inti

limfosit kecil [9], dan sel pensil berbentuk elips memanjang

sebagai tanda abnormal sel darah merah penyebab defisiensi

besi [12]. Selain itu juga ditandai dengan besi serum

menurun, TIBC (Total Iron Binding Capacity) meningkat,

saturasi transferin menurun, feritin serum menurun,

pengecatan besi sum-sum tulang negatif, dan adanya respon

terhadap pengobatan dengan preparat besi. Anemia jenis ini

merupakan anemia yang paling sering dijumpai, terutama di

negara-negara tropik atau negara dunia ketiga karena sangat

erat kaitannya dengan taraf sosial ekonomi [3].

2.2 Pengolahan Citra Digital

Pengolahan Citra merupakan cara pemrosesan Citra

dengan menggunakan perangkat komputer agar mudah

diinterpretasi oleh manusia atau mesin. Pengolahan Citra

umumnya diterapkan untuk melakukan pemodifikasian,

pengubahan, penggabungan maupun perbaikan kualitas Citra.

Pada pengolahan Citra, yang menjadi disiplin dalam

pemrosesan gambar adalah input dan output [13].

2.2.1 Citra RGB (True Color)

Sebuah warna didefinisikan dengan jumlah intensitas

pokok yang terdiri dari warna pokok RGB (Red, Green and

Blue) yang diperlukan untuk membuat suatu warna. Pada

kondisi setiap warna piksel RGB (triplet dari warna merah,

hijau dan biru), kedalaman warnanya adalah 24bit untuk 3

lapis citra dengan jumlah bit setiap lapisnya yang memiliki

intensitas nilai maksimum 255 atau sama dengan 8 bit [14].

2.2.2 Citra Grayscale

Derajat keabuan citra merupakan representasi citra

dengan hanya menggunakan warna abu-abu (grey) yang

berbeda intensitasnya. Citra grey dapat dihasilkan dari citra

RGB dengan cara mengalikan ketiga komponen warna pokok

RGB dengan suatu koefisien yang jumlahnya satu [15].

Y = a.R + b.G + c.B (2.1)

2.2.3 Citra Biner      

Citra biner (binary image) merupakan citra yang hanya

mempunyai dua nilai derajat keabuan, yaitu hitam dan putih.

Citra biner direpresentasikan dengan hanya dua intensitas

warna pada tiap pikselnya yaitu 0 dan 1, dimana nilai 1

mewakili warna hitam dan nilai 0 mewakili warna putih. Pada

Citra biner, piksel–piksel objek bernilai 1 dan piksel-piksel

latar belakang bernilai 0 [16].

2.3 Deteks Tepi Canny

Operator canny merupakan operator yang sangat powerfull yang dihasilkan oleh fungsi edge.

2.4 Operasi Morfologi

Landasan morfologi digital adalah kenyataan bahwa pada

sebuah citra digital mengandung serangkaian piksel-piksel

yang membentuk sekumpulan data 2 dimensi. Persamaan

matematika tertentu pada serangkaian piksel dapat digunakan

untuk meningkatkan aspek dari bentuk dan struktur sehingga

dapat lebih mudah dikenali [15].

2.4.1 Erosi

Erosi merupakan operasi perpaduan sebuah citra asli

dengan sebuah struktur khusus yang biasa disebut dengan

strel. Erosi biasanya digunakan untuk menghapus ataupun

mengurangi piksel-piksel (memperkecil ukuran) suatu objek

citra. Pada citra biner, operasi erosi akan menghapus piksel-

piksel pada lapisan terluar objek.

2.4.2  Ekstraksi Ciri

Ekstraksi ciri terdiri atas peta vektor pengamatan meliputi

struktur berbasis metode untuk mendeteksi struktur gambar

seperti tepi, garis, sudut, lingkaran, elips, dll. Tujuan utama

dari ekstraksi ciri adalah untuk mereduksi dimensi data

dengan tetap mempertahankan ciri khas atau informasi

yang terkandung di dalam data tersebut [5].

Pada penelitian ini, komponen yang menjadi ciri sebagai

batasan hitung untuk menentukan klasifikasi sel untuk deteksi

anemia ditentukan berdasarkan arahan dokter patologi pada

saat akuisisi data.

1. Sel normal

Jumlah sel normal dihitung dengan pengukuran jumlah

sel darah merah sesuai dengan bentuk dan ukuran luas aktual

sel normal dalam ukuran mikroskopik. Ukuran tersebut

dikonversi ke satuan piksel dan dengan batasan kebundaran

sel sebagai fakor bentuk yang dihitung dengan rumus.

2. Sel ciri anemia defisiensi besi

Sel ciri anemia defisiensi besi yang lazim digunakan

sebagai ciri adalah sel mikrositik dan sel pensil. Jumlah sel

mikrositik dihitung dengan mengukur seberapa banyak sel

yang ukuran luasnya lebih kecil daripada sel normal. Jumlah

sel pensil merupakan jumlahan sel yang berbentuk elips yang

diklasifikasikan berdasarkan kebundaran dan selisih nilai

major axis (garis panjang) dan minor axis (garis pendek) dari setiap sel sebagai objek  pengukur.

Artikel ini bersumber dari :

1.    https://www.researchgate.net/publication/309543621_Segmentasi_Citra_Sel_Darah_Merah_Berdasarkan_Morfologi_Sel_Untuk_Mendeteksi_Anemia_Defisiensi_Besi