## PENGEMBANGAN METODE MORFOLOGI UNTUK PENGUKURAN BIOMETRI PANJANG TULANG FEMUR

## Zaki Imaduddin
Teknik Informatika STT Terpadu Nurul Fikri –Depok, Indonesia, zaki_ip@yahoo.com
Abstrak -  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mendukung  Renstra  Kementrian  Kesehatan  dalam  program  membangun kesehatan tahun 2015 – 2019 yaitu  menurunkan Angka Kematian Ibu dan Angka  Kematian Bayi di indonesia, dimana sistem ini dibuat untuk  mendeteksi secara otomatis letak organ tulang paha (Femur) dari citra hasil scanning alat USG janin.  Bagian  organ  ini  dinyatakan  lebih  akurat  karena  biasa  digunakan  sebagai  parameter  untuk    mengetahui perkembangan  janin  secara  berkala.  dengan  mengetahui  panjang  dari  tulang  paha,  maka  nantinya  usia  bayi  dapat diketahui,  dimana  kedepan  sistem  ini  dapat  berperan  dalam  mengetahui  secara  dini  apabila  ada  kelainan  pada  janin melalui Prototype yang sudah teruji dan tervalidasi oleh dokter spesialis Obstetri dan Ginekologi.  Metode pengukuran otomatis untuk  pengukuran tulang paha janin ini sudah teruji  dengan 50 datasheet gambar tulang paha janin, dengan langkah  langkah  yang  lebih  efesien,  sehingga  waktu  komputasi  dalam  proses  segementasi  hingga  pengukuran  bisa berlangsung  lebih  optimal.  berdasarkan  eksperimen  menggunakan  5  sampel  citra  usg,  didapatkan  waktu  komputasi berjalan lebih cepat namun error yang dihasilkan  masih cukup besar atau diatas toleransi error yang ditentukan yaitu sebesar 10%, hal ini dikarenakan masih kurang maksimalnya sistem dalam membaca data yang memiliki banyak noise , sehingga akurasi pengukuran belum berjalan secara optimal.

## Kata kunci — USG, Obsteri dan Ginekologi

## I. PENDAHULUAN
Di  Indonesia  proporsi  persalinan  di  fasilitas  kesehatan masih  rendah,  yaitu  sebesar  55  persen.  Lebih  dari  setengah perempuan  di  20  provinsi  tidak  mampu  atau  tidak  mau menggunakan  jenis  fasilitas  kesehatan  apapun,  sebagai penggantinya  mereka  melahirkan  di  rumah  mereka  sendiri. Perempuan yang melahirkan di fasilitas kesehatan memungkin  untuk  memperoleh  akses  ke  pelayanan  obstetrik darurat dan perawatan bayi baru lahir, meskipun pelayanan ini tidak selalu tersedia di semua fasilitas kesehatan[1].
Kesiapan  pelayanan  umum  di  Puskesmas  baru  mencapai 71%,  pelayanan  PONED  62%,  dan  pelayanan  penyakit  tidak menular  baru  mencapai  79%.  Kekurangsiapan  tersebut terutama  karena  kurangnya  fasilitas  yang  tersedia;  kurang lengkapnya obat, sarana, dan alat kesehatan; kurangnya tenaga kesehatan;  dan  belum  memadainya  kualitas  pelayanan.  Di Puskesmas,  kesiapan  peralatan  dasar  memang  cukup  tinggi (84%),  tetapi  kemampuan  menegakkan  diagnosis  ternyata masih  rendah  (61%).  Di  antara  kemampuan  menegakkan diagnosis  yang  rendah  tersebut  adalah  tes  kehamilan  (47%), tes  glukosa  urin  (47%),  dan  tes  glukosa  darah  (54%).  Hanya 24%  Puskesmas  yang  mampu  melaksanakan  seluruh komponen diagnosis [2].
Hal  didukung  pula  dengan  kepedulian  ibu  dalam  menjaga kesehatan  bayi  dalam  kandungan  di  usia  kehamilan  masih cukup  rendah,  hal  ini  terbukti  dari  Angka  kematian  ibu  dan anak  yang  masih  tinggi,  sesuai  dengan  hasil  survey  yang dilakukan  oleh  Badan  Pusat  Statistik  bahwa  angka  kematian bayi  di  Indonesia  mencapai  34  kematian  per  1000  kelahiran. fenomena  ini  memberikan  wacana  kepada  pemerintah  dalam hal  ini  Menteri  Kesehatan  Republik  Indonesia  tentang
pemberlakuan  pedoman  pelaksanaan  program  rumah  sakit sayang  ibu  dan  bayi  yang  sudah  disahkan  pada  surat keterangan Nomor 603/MENKES/SK/VII/2008, yang menyatakan  bahwa  Angka  Kematian  Ibu  (AKI)  dan  Angka Kematian  Bayi  (AKB)  di  Indonesia  masih  cukup  tinggi. Sasaran  yang  ingin  dicapai  pada  tahun  2014  adalah, menurunnya  kematian  bayi  menjadi  24  per  1000  kelahiran hidup[3].
Biasanya  dokter  ahli  menggunakan  USG  janin  untuk mengukur  biparietal  diameter  (BDP),  head  circumference (HC),  abdominal  circumference  (AC),  femur  length  (FL), humerus  length  (HL),  and  crown  rump  length  (CRL)  [4]. Dalam  penelitian  ini  pengukuran  femur  dianggap  lebih  dapat diandalkan  karena,  i)  tidak  terpengaruh  oleh  insufisiensi nutrisi atau plasenta; ii) tidak terpengaruh oleh variabel seperti tinggi  ibu  atau  berat;  iii)  tidak  menunjukkan  efek  etnis;  iv) metode  alternatif  yang  baik  ketika  posisi  kepala  janin  sudah tidak memungkinkan lagi untuk dilakukan pengukuran[5] dan hasil  pengukuran  dari  femur  ini  juga  tidak  dipengaruhi  oleh jenis kelamin[6].
Teknik  pengukuran  yang  dilakukan  oleh  dokter  obgin  saat ini  masih  menggunakan  metode  manual,  dimana  proses pengukurannya  membutuhkan  pointer  yang  diarahkan  secara horizontal  ataupun  vertikal  menggunakan trackball ,  hal  ini akan  membuat  proses  pengukuran  menjadi  lebih  lama,  dan tentunya hanya bidan atau dokter spesialis USG saja yang bisa melakukan  hal  ini,  sedangkan  pengguna  lainnya  harus mempunyai  keahlian  terlebih  dahulu  untuk  menggunakannya. disinilah  peranan  pengembangan  dari  sistem  pengukuran ultrasonografi  ini  dibuat,  dimana    setiap  pengguna diharapakan  dapat  menggunakan  alat  USG  dengan  lebih mudah dan memperoleh hasil yang lebih cepat dan akurat.
Dalam  penelitian  sebelumnya  juga  telah  dilakukan  proses pengukuran  citra  tulang  paha  janin  dengan  menggunakan metode morfologi dan hasil yang didapat cukup konsisten dan sesuai  jika  dibandingkan  dengan  hasil  pengukuran  yang dilakukan  secara  manual  [7].  Sehingga  cukup  baik  apabila dilakukan pengembangan lebih lanjut.
Perkembangan  teknologi  USG  terus  berkembang  terutama pada  teknologi  pencitraannya,  kini  teknologi  ini  sudah  dapat menampilkan gambar 2D, 3D bahkan citra 4D. pada paper ini citra  yang  diambil  adalah  citra  2  dimensi,  paper  ini berbasiskan  pengukuran  secara  otomatis  menggunakan operator morfologi  yang diharapkan nantinya sistem ini dapat dikembangkan dan berjalan secara otomatis dalam melakukan pengukuran organ janin serta dapat dirasakan manfaatnya oleh tenaga medis dan juga masyarakat pada umumnya.
II. A KUISISI & PENGOLAHAN GAMBAR
Gambar  citra  tulang  paha  yang  didapatkan  ini  berasal  dari data  asli  yang  di  olah  oleh  mesin  USG,  dan  pengerjaannya cukup  lama,  dimana  dokter  spesialis  harus  memberikan gambar  USG  yang  belum  dianotasi  dan  yang  sudah  dianotasi dari setiap pasien
Mesin  USG  yang  digunakan  adalah  Volusen  730,  dan spesifikasi  komputer  yang  digunakan  adalah  Core2  Duo dengan CPU (2,2GHz). dan pada gambar 1 akan diperlihatkan gambar citra hasil scanning USG.
Gambar 1. Citra Tulang Paha Janin
Noise  yang  ditimbulkan  dari  alat  USG  ini  memang  cukup besar,  dan  semua  gambar  memiliki  noise  yang  beragam  dan skala  yang  belum  bisa  ditentukan,  sehingga  kita  harus membuat  penskalaan  ulang  dan  pengurangan  noise  dengan cara memberikan batasan dari garis putih yang terlalu panjang dan terlalu pendek. dibawah ini merupakan gambar USG yang sesuai untuk dilakukan pengskalaan, dimana hal ini dilakukan untuk mengetahui besaran pixel yang terdapat pada gambar.
sebelum  dilakukan  proses  pengukuran  ditahap  akhir,  gambar USG  harus  dihitung  besaran  tiap  pixelnya,  agar  pengukuran panjang femur sesuai dengan ukuran aslinya.
Gambar 1. hasil pengukuran scala dengan program

## III. ALGORITMA MORFOLOGI
Berikut ini adalah penjelasan metode dari proses segmentasi morfologi
1. Gray scale Opening digunakan untuk mengisolasi objek femur dari backgroundnya
2. Subtract digunakan untuk mengurangi noise.
3. Gray  scale  Closing  digunakan  untuk  menghaluskan kontur dari forground
4. Tresholding  digunakan  untuk  mendapatkan  citra  biner dari area-area pada gambar
5. cleaning  dan  Isolating  digunakan  untuk  mendapatkan area femur dengan menghapus area-area yang lain
6. image thinning digunakan untuk mendapatkan sceleton dari femur
7. pengukuran panjang femur dilakukan dengan mengukur  jarak  antara  point  awal  dan  poin  akhir  dari skeleton.
Noise
Nilai Pixel
Gambar 4. diagram dari morfologi segmentasi dan pengukuran femur
dengan  menggunakan  langkah  diagram  diatas  proses pengukuran  dengan  peningkatan  qualitas  gambar  hingga proses pengukuran dapat berlangsung dengan lebih cepat,
Gambar 5. Penampang dari thinning
gambar  5  merupakan  bentuk  akhir  dari  skeleton  femur yang  sudah  dipisahkan  dengan  background,  dan  dari  gambar tersebut  dapat  di  lakukan  proses  penandaan  garis  lurus  untuk menentukan  panjang  femur  yang  sesuai.  yang  di  contohkan pada gambar 6.
Gambar 6. a) Pembentukan garis lurus dari gambar thinning kedalam gambar aslinya, b) Contoh gambar anotasi expert
Setelah  terjadi  pembentukan  garis  lurus  yang  dilakukan menggunakan  metode  morfologi  seperti  gambar  6a,  tahap selanjutnya ialah melakukan pengukuran dengan menggunakan  perhitungan Euclidean  distance, dimana perhitungan  ini  menggunakan  jarak  rata-rata  antar  dua  titik untuk  setiap  citra  femur  yang  berhasil  terdeteksi,  sehingga program  dapat  menganotasi  panjang  dari  tulang  Femur tersebut, berikut persamaan dari Euclidean distance :
...............................(1)

## IV. HASIL EKSPERIMEN
Table I. Waktu Komputasi dan Error Gambar Hasil Anotasi Expert Hasil Anotasi Program Waktu Komputasi Error Gambar 1 7.56 cm 6.54 cm 2.36s 13,5 Gambar 2 6.54 cm 7.11 cm 2.67s 8,7 Gambar 3 4.85 cm 5.02 cm 2.02s 3,5 Gambar 4 5.92 cm 4.32 cm 1.97s 27,0 Gambar 5 4.68 cm 5.12 cm 2.86s 9,4
dari  hasil  pengukuran  berdasarkan  5  data  sampel  diatas terlihat  bahwa  nilai  yang  didapat  tidak  terlalu  jauh  berbeda antara  hasil  pengukuran  dari  expert  (dokter  objin/bidan)  jika dibandingkan  dengan  hasil  anotasi  sistem,  rata-rata  waktu komputasi  yang  dihasilkan  sebesar  2,38s  dan  nilai  rata-rata errornya sebesar 12,4, dimana hasil tersebut masih diatas nilai toleransi error yang sudah ditentukan oleh dokter yaitu sebesar 10%, hal ini disebabkan oleh kurang optimalnya sistem dalam melakukan  pengukuran  pada  citra  gambar  karena noise yang berada pada citra tersebut masih terlalu besar.
Input Image Gray scale Opening Subtract Gray scale Closing
Tresholding
Cleaning Isolating Femur Region
Image Thinning
Pengukuran panjang femur a
b

## V. KESIMPULAN
Proses  segmentasi  untuk  meningkatkan  kecepatan komputasi  ternyata  mendapatkan  hasil  yang  cukup  baik, namun  dengan  menggunakan  metode  morfologi,  proses pengukuran  masih belum optimal dimana rata-rata error  yang dihasilkan dalam penelitian  ini  masih cukup besar  yaitu 12,4, dimana ketentuan dalam pecapaian error maksimal berdasarkan ekspert yaitu 10%, untuk  itu penelitian ini  masih perlu  dikembangkan  lebih  lanjut  dengan  mennambahkan  atau menggunakan  metode  lainnya,  agar  hasil  pengukuran  yang didapatkan bisa lebih optimal.

## VI. UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan  terimakasih  peneliti  yang  sebesar-besarnya  kepada Dr    Yudianto  Budi  Saroyo,  SpOG,  selaku  dokter  kandungan yang  telah  banyak  berkontribusi  dalam  berkosultasi  dan pengadaan  dataset  citra  USG  janin  untuk  keberlangsungan penelitian  ini.  Semoga  semua  bantuan  yang  telah  dokter berikan  senantiasa  menjadi keberkahan  yang  selalu  menaungi setiap  langkah  dokter  dalam  memberikan  keselamatan  bagi masyarakat.

## VII. DAFTAR PUSTAKA
[1]  Unicef Indonesia,“Kesehatan Ibu dan Anak”, Ringkasan Kajian Kesehatan, Hal. 2,  Oktober, 2012.
[2]  Kementrian Kesehatan Republik Indonesia, Rencana Strategis Kementrian Kesehatan Tahun 2015-2019, Keputusan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor HK.02.02/MENKES/52/2015, Hal. 18, 2015.
[3] Kementrian Kesehatan Republik, Ibu Selamat Anak Sehat, Buku Panduan Hari Kesehatan Nasional Ke-48 . Indonesia: Kementrian Kesehatan Republik, 2012.
[4] Gustavo  Carneiro,  "Detection  and  Measurement  of  Fetal Anatomies  from  Ultrasound  Images  using  a  Constrained Probabilistic  Boosting  Tree,"  in IEEE  Transactions  On
Medical Imaging , 2008, pp. vol. 27, No. 9.
[5] Joohnsen S.L., Rasmussen S., Sollien R. and Kiserud T., 2005, Fetal age assessment based on femur length at 10 25 weeks of gestation, and reference ranges for FL to HC ratios, Acta Obstet Gynecol Scand., 84 (8), 725-733.
[6] Schwarzler  P.,  Bland  J.M,  Holden  D,  Campbell  S.  and  Y Ville, 2004, Sex-specific antenatal reference growth charts for  uncomplicated  singleton  pregnancies  at  15–40  weeks of gestation, Ultrasound Obstet Gynecol., 23 (1), 23–29.
[7] Vibhakar Shrimali, "Improved Segmentation of Ultrasound  Images  for  Fetal  Biometry,"  in IEEE  EMBS , Minnesota, USA, 2009, pp. 459-467.