## EFEK PERUBAHAN TEGANGAN (kV) DAN ARUS FILAMEN (mA) PADA TEKSTUR CITRA MIKRO RADIOGRAFI DIGITAL
Gede A. Wiguna a dan Ramacos Fardela b,c
a Pendidikan Informatika, STKIP Citra Bina Nusantara, NTT 85111
b Prodi Teknik Komputer, STT Payakumbuh, Sumatera Barat, 26227
c Mahasiswa Pasca Sarjana FMIPA, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta, 55281
a gede.arya@cbn.ac.id, b ramacos.f@mail.ugm.ac.id

## A BSTRAK
Teknik  radiografi  didasarkan  pada  perbedaan  koefisien  atenuasi  antara  jaringan  biologis  yang membentuk tubuh atau organ tertentu. Pengetahuan yang akurat tentang sifat atenuasi tersebut sangat penting  untuk mengoptimalkan kualitas  gambar, dan pada saat yang  sama meminimalkan dosis yang diserap  pada  pasien.  Oleh  karenanya  maka  penting  untuk  mengetahui  bagaimana  perubahan  tekstur citra  terhadap  perubahan  tegangan  (kV)  dan  arus  filamen  (mA)  tabung  sinar-X.  Metode  yang digunakan  untuk  menentukan  tekstur  citra  adalah Gray  Level  Cooccurrence  Matrix  ( GLCM)  yang merupakan  metode  yang  paling  populer  dan  banyak  digunakan  untuk  ekstraksi  fitur  tekstur  gambar dalam  berbagai  jenis  aplikasi.  Hasil  menunjukkan  bahwa  perubahan  tekstur  citra  terlihat  jelas  pada perubahan  tegangan  (kV)    sedangkan  pada  perubahan  arus  filmaen  (mA)  perubahan  nilai  matrik GLCM hanya terjadi pada tegangan 25 kV. Dari hasil juga diketahui bahwa terdapat perubahan tekstur citra  pada  perubahan  tegangan  (kV)  dan  arus  filamen  (mA)  walaupun  perubahannya  tidak  terlalu signifikan.
Kata kunci : Tekstur citra, kV, mA, mikro radiografi digital
1. PENDAHULUAN
Sinar-X merupakan gelombang elektromagnetik  yang  memiliki  panjang gelombang  0,02-10  angstom.  Sinar  X memiliki  kemampuan  untuk  menembus bahan  yang  sangat  besar.  Pencitraan menggunakan  sinar-X  saat  ini  merupakan alat  standar  di  banyak  bidang  dan  disiplin yang  beragam,  mulai  dari  ilmu  medis hingga  bahan  ( Endrizzi,  2018) .  Pada bidang  industri  sinar-X  digunakan  untuk uji tak rusak ( Non Destructive Test ) (EPA, 2012)  dan  bidang  kedokteran  untuk  terapi dan diagnostik.
Penggunaan  sinar-X  dalam  bidang medis guna membantu dokter menegakkan diagnosis  untuk  mendapatkan  deskripsi visual  yang  akurat  dari  suatu  organ (Garala,  2018).  Hal  ini  dimungkinkan karena  sinar-X  memiliki  kemampuan menembus tubuh manusia yang pertamakali  diujikan  pada  tangan  istri Rontgen  (Carroll,  2011).    Teknik  ini disebut  dengan  radiografi  atau  foto
Rontgen.  Teknik  radiografi  memanfaatkan sinar-X  terusan  dan  di  tangkap  oleh detektor.  Detektor  yang  digunakan  dapat berupa film atau pun detektor digital. Film radiografi  akan  menghasilkan  radiografi konvensional,  yang  umum  digunakan. Pada  saat  ini  telah  banyak  dikembangkan detektor  digital  yang  menghasilkan  citra radiografi digital dan memiliki keunggulan dalam  biaya  operasional  maupun  untuk meningkatkan  kualitas  gambar  secara substansial ( Spahn, 2013 ) . Pada saat ini Gray Level Cooccurrence  Matrix  ( GLCM)  merupakan metode  yang  paling  populer  dan  banyak digunakan  untuk  ekstraksi  fitur  tekstur gambar  dalam  berbagai  jenis  aplikasi ( Thakare,  2014). GLCM  adalah  suatu metode yang digunakan untuk menganalisis tekstur citra orde dua. GLCM berisikan  matrik  sepasang  piksel  yang memiliki intensitas tertentu dengan hubungan  jarak  dan  arah  tertentu.  Matriks kookurensi  didefiniskan  sebagai  matriks
yang  menyatakan  distribusi  spasial  antara dua  piksel  yang  bertetangga  dan  memiliki intensitas  serta  memiliki  jarak r diantara keduanya.  Suatu  piksel  bertetangga  yang memiliki  jarak r diantara  keduanya,  dapat memiliki  arah  0,  45,  90,  dan  135  derajat yang  berlainan  seperti  ditunjukkan  pada Gambar 1. Dari matriks  GLCM,  fitur citra yang  dipresentasikan  yaitu  berupa  Kontras (σ),  entropi  (e),  energi  (E),  homogenitas (H) dan korelasi (K).
Gambar 1. Ilustrasi Geometri pada pengukuran GLCM pixel ber tetangga
Teknik  radiografi  didasarkan  pada perbedaan koefisien atenuasi antara jaringan  biologis  yang  membentuk  tubuh atau  organ  tertentu.  Oleh  karena  itu, pengetahuan  yang  akurat  tentang  sifat atenuasi  tersebut  sangat  penting  untuk mengoptimalkan kualitas gambar, dan pada saat  yang  sama  meminimalkan  dosis  yang diserap  pada  pasien  ( Geraldelli,  2013) . Pada  penelitian  ini  akan  dibahas  tentang tekstur  citra  dan  nilai  koefisisen  atenuasi linear  berdasarkan  perubahan  tegangan (kV) dan arus filament (mA).

## 2. METODE PENELITIAN
Penelitian dilakukan di Laboratorium Atom  &  Inti  FMIPA  UGM  Yogyakarta.
Tahap penelitian dimulai dengan perancangan phantom  stepwadge yang terbuat dari bahan akrilik berbentuk seperti pada gambar 2.
Gambar 2. Phantom Obyek Penelitian Stepwadge Tahapan selanjutnya yaitu pengambilan citra mikro radiografi digital. adapun skema pengambilan citra radiografi digital ditunjukan pada gambar berikut.
Gambar 3. Skema pengambilan data citra radiografi digital.
Ket :
1. Sumber Sinar-X
2. Obyek
3. Detektor
4. Sistem Kamera Digital
5. Komputer Citra digital yang diperoleh kemudian diolah dan dianalisis menggunakan software Image-J dan
Matlab  untuk  memperoleh  nilai  koefisien atenuasi dan tekstur citra.

## Perhitungan  Nilai  Koefisien  Atenuasi Linier
Ketika  sinar-X  mengenai  suatu  bahan, maka  sinar-X  akan  berinteraksi  dengan materi  bahan  tersebut.  Proses  interkasi  ini menyebabkan  hilangnya  sebagian  intensitas sinar-X.  Besarnya  intensitas  radiasi  terusan
menurun secara eksponensial terhadap ketebalan  bahan.  Sinar-X  dengan  intensitas awal I 0 dan setelah  menembus bahan setebal x , intensitasnya akan berubah sesuai persamaan Lambert-Beer ,
x x e I I    0 (1)
dengan μ adalah koefisein atenuasi linier.
Perhitungan  nilai  koefisien  atenuasi  linier dilustrasikan  sesuai  dengan  gambar  di bawah ini.
Gambar  4.  Ilustrasi  perhitungan  nilai intensitas sinar-X
Sinar-X yang tidak menembus bahan digunakan  sebagai  intensitas  awal  ( I 0 ), sedangkan intensitas sinar-X yang
menembus  bahan  merupakan  intensitas terusan.  Dari  gambar  juga  dapat  dilihat bahwa intensitas terusan dibedakan menjadi Ix 1 ,  Ix 2 ,  Ix 3 dan Ix 4 yang merupakan  intensitas  terusan  sinar-X berdasarkan ketebalannya. dengan mengasumsikan  bahan  bersifat  homogen dan  koefisien  atenuasi  linier  bernilai konstan maka persamaan 1 dapat dituliskan sebagai berikut
x I I x         0 ln (2)
dengan  melakukan  ploting  nilai  ln  ( I 0 /I x ) dan  ketebalan  ( x ),  maka  gradien  grafik tersebut adalah nilai μ .

## Perhitungan Nilai Tekstur Citra GLCM
Ekstraksi  fitur  citra  menggunakan GLCM  terdiri  dari  14  fitur,  namun  pada penelitian  ini  hanya  menggunakan  4  ciri statistik yaitu Kontras, korelasi, energi dan homogenitas.  Penggunaan  fitur  4  fitur tersebut  berdasarkan  yang  ada  pada
program  MATLAB  yaitu graycoprops . Adapun  fungsi  dari  jenis  tekstur  tersebut adalah sebagai berikut :

## a. Kontras
Kontras  digunakan  untuk  mengukur variasi lokal tingkat derajat keabuan dalam matriks  co-occurrence.  Secara  visual  nilai kontras adalah ukuran variasi antar derajat keabuan suatu daerah citra. Hasil perhitungan  kontras  berkaitan  dengan jumlah  keberagaman  intensitas  derajat keabuan dalam citra.
       i j j i C j i , 2  (3)

## b. Korelasi
Korelasi  digunakan  untuk  mengukur ketergantungan linier sebuah keabuan citra sehingga diperoleh petunjuk adanya struktur linear dalam citra
        i j j i j i j i C j i K     , ) ( (4)
c. Energi
Nilai energi bertolak belakang dengan  nilai  entropi.  Semakin  tinggi  nilai entropi  maka  nilai  energi  akan  semakin rendah.  Hal  ini  dikarenakan,  nilai  energi menggambarkan  keteraturan  penyebaran derajat  keabuan  suatu  citra.  Nilai  energi dapat  dihitung  menggunakan  persamaan berikut:
    i j j i C E , 2 (5)
d. Homogenitas
Homogenitas digunakan untuk
mengukur  kedekatan  distribusi  elemen dalam matriks GLCM.
    i j j i j i C H 1 ) , ( (6)

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
a. Variasi Tegangan (kV)
Citra  mikro  radiograf    digital  variasi tegangan (kV) yang diperoleh di tunjukkan pada gambar berikut.
a b c
Gambar  5.  Citra  radiografi  variasi  kV dengan  Arus  Filamen  20  mA  (a)  20  kV,  (b) 25 kV, (c) 30 kV.
Gambar 5.  merupakan citra  radiografi dengan variasi  tegangan  (kV)  pada  arus  filamen  20 mA.
a b c
Gambar  6.  Citra  radiografi  variasi  kV dengan mA 30 mA (a) 20 kV, (b) 25 kV, (c) 30 kV.
Gambar  6. adalah  citra  radiografi dengan  variasi  tegangan  (kV)  pada  arus filamen  30  mA.  Dari  kedua  hasil  diatas diperoleh bahwa semakin tinggi kV menghasilkan citra radiografi semakin terang.
Hasil  perhitungan  koefisien  atenuasi linier pada variasi tegangan (kV) pada arus filamen  20 mA  &  30  mA  ditunjukan  pada Tabel  1  dan  ditampilan  dalam  grafik  pada Gambar 7.
Tabel 1. Data pengukuran koefisien
atenuasi  linier  variasi  kV  dengan  arus filamen 20 mA & 30 mA Tegangan (kV) Koefisien atenuasi linier (mm -1 ) 20 mA 30 mA 20 0,28 ± 0,01 0.28 ± 0,01 25 0.19 ± 0,01 0.16 ± 0,01 30 0.12 ± 0,01 0.079 ± 0,005
Gambar  7.  Hubungan  koefisien  atenuasi linier dengan tegangan (kV)
Dari  gambar  diperoleh  informasi bahwa  semakin  tinggi  tegangan,  nilai koefisien  atenuasi  semakin  kecil.  Hal  ini dikarenakan  semakin  tinggi  kV  maka energi sinar-X juga semakin tinggi. Hal ini menyebabkan  interaksi  antara  sinar-X dengan materi dalam suatu bahan semakin sedikit  sehingga  lebih  banyak  intensitas yang diloloskan. Hasil ekstraksi tekstur citra
radiografi  pada  perubahan  tegangan  (kV) ditunjukkan sebagai berikut.

## KONTRAS
Hasil  perhitungan  nilai  kontras  pada matrik  GLCM  di  tampilkan  pada  Tabel  2. dan Gambar 8.
Tabel  2.  Nilai  Kontras  GLCM  terhadap perubahan Tegangan (kV)
Tegangan (kV) Nilai Kontras GLCM 20 mA 30 mA 20 0.008024 0.010393 25 0.020339 0.027025 30 0.020353 0.015435
Gambar  8.  Hubungan  nilai  kontras  matrik GLCM terhadap perubahan tegangan (kV)
Dari  hasil  yang  ditampilkan  diatas diperoleh bahwa semakin tinggi tegangan nilai kontras  citra  semakin  meningkat.  Dari  gambar juga  diperoleh  bahwa  kontras  yang  dihasilkan pada  arus  filamen  30  mA  lebih  tinggi
dibandingkan dengan arus filamen 20 mA pada tegangan  (kV)  yang  sama.  Tapi  pada  arus filamen  30  mA  kontras  menurun.  Hal  tersebut berarti  bahwa dengan  semakin  tingginya energi  (kV  dan  mA)  tidak  serta  merta meningkatkan nilai kontras.

## KORELASI
Hasil perhitungan nilai korelasi pada matrik  GLCM  di  tampilkan  pada  Tabel  3. dan Gambar 9.
Tabel  3.  Nilai  Korelasi  GLCM  terhadap perubahan Tegangan Tegangan (kV) Nilai Korelasi GLCM 20 mA 30 mA 20 0.99254 0.99464 25 0.99079 0.99239 30 0.99268 0.99189
Gambar  9.  Hubungan  nilai  korelasi  matrik GLCM terhadap perubahan tegangan (kV)
Dari  grafik  diperoleh  bahwa  nilai korelasi  citra  semakin  menurun  yang berarti  bahwa  ketergantungan  linier  yang dihasilkan  dari  meningkatnya  tegangan semakin  menurun.  Namun  pada  arus filamen 20 mA nilai korelasi GLCM  naik pada tegangan 30 kV.

## ENERGI
Hasil  perhitungan  nilai  energi  pada matrik  GLCM  di  tampilkan  pada  Tabel  4. dan Gambar10.
Tabel  4.  Nilai  Energi  GLCM  terhadap perubahan Tegangan
Tegangan (kV) Nilai Energi GLCM 20 mA 30 mA 20 0.35906 0.28431 25 0.24539 0.19531 30 0.23027 0.26084
Gambar  10.  Hubungan  nilai  energi  matrik GLCM terhadap perubahan tegangan (kV)
Dari  grafik  diperoleh  bahwa  nilai energi  memiliki  kecenderungan  semakin menurun  yang  berarti  bahwa  keteraturan penyebaran  nilai  deraja  keabuan  semakin menurun. Namun pada arus filamen 30 mA nilai  korelasi  GLCM    naik  pada  tegangan 30 kV.

## HOMOGENITAS
Hasil  perhitungan  nilai  homogenitas pada  matrik  GLCM  di  tampilkan  pada Tabel 5. dan Gambar 11. Tabel 5. Nilai Homogenitas GLCM terhadap perubahan Tegangan Tegangan (kV) Nilai Homogenitas GLCM 20 mA 30 mA 20 0.99599 0.9948 25 0.98983 0.98649 30 0.98982 0.99134
Gambar  11.  nilai  homogenitas  terhadap perubahan tegangan (kV)
Dari  grafik  diperoleh  bahwa  nilai homogenitas memiliki kecenderungan semakin  menurun  yang  berarti  bahwa kedekatan distribusi elemen dalam matriks GLCM  semakin  menurun.  Namun  pada arus  filamen  30  mA  nilai  homogenitas GLCM  naik pada tegangan 30 kV.
b. Variasi Arus Filamen (mA)
Citra  mikro  radiograf    digital  variasi tegangan  (kV)  yang  diperoleh  di    tunjukkan pada gambar berikut.
a b c d
Gambar  12.  Citra  radiografi  variasi  mA dengan kV 25 kV (a) 15 mA, (b) 20 mA, (c) 25 mA, (d) 30 mA.
Gambar 11. merupakan citra radiografi  dengan  variasi  arus  filamen (mA) pada tegangan tabung 25 kV.
a b c d
Gambar  13.  Citra  radiografi  variasi  mA dengan kV 30 kV (a) 15 mA, (b) 20 mA, (c) 25 mA, (d) 30 mA.
Gambar 12. merupakan citra radiografi  dengan  variasi  arus  filamen (mA) pada tegangan tabung 30 kV.
Hasil  perhitungan  koefisien  atenuasi linier  pada variasi arus filamen (mA) pada tegangan  tabung  25  kV  &  30  kV ditunjukan pada Tabel 6 dan Gambar 14.
Tabel 6. Data pengukuran koefisien atenuasi  linier  variasi  mA  dengan  Teganan 25 kV & 30 kV Arus Filamen (mA) Koefisien atenuasi linier (mm -1 ) 25 kV 30 kV 15 0.2057 0.1333 20 0.2017 0.1108 25 0.1856 0.0939 30 0.1704 0.0808
Gambar  14.  Hubungan  koefisien  atenuasi linier dengan arus filament (mA)
Dari  gambar  diperoleh  informasi bahwa  semakin  tinggi  arus  filamen  (mA), nilai  koefisien  atenuasi  semakin  kecil.  Hal ini  dikarenkan  bahwa  arus  filamen  juga menyumbang dalam energi sinar-X. Hasil ekstraksi tekstur citra radiografi  pada  perubahan  arus  filamen (mA) ditunjukkan sebagai berikut.

## KONTRAS
Hasil  perhitungan  nilai  kontras  pada matrik  GLCM  di  tampilkan  pada  Tabel  7. dan Gambar 15.
Tabel  7.  Nilai  Kontras  GLCM  terhadap perubahan arus filamen (mA). Arus Filamen (mA) Nilai Kontras GLCM 25 kV 30 kV 15 0.033264 0.022073 20 0.020907 0.017749 25 0.019295 0.025087 30 0.030459 0.017318
Gambar 15. Hubungan nilai kontras matrik GLCM  terhadap  perubahan  arus  filamen (mA).
Dari  hasil  yang  ditampilkan  diatas diperoleh  bahwa  semakin  tinggi  arus filamen nilai kontras pada tegangan 25 kV cenderung  mengalami  penurunan.  Namun pada  arus  filamen  30  mA  nilai  kontrasnya
naik. Sedangkan pada tegangan 30 kV nilai kontras  matrik  GLCM  tidak  menunjukan kecenderungan naik ataupun turun.

## KORELASI
Hasil perhitungan nilai korelasi pada matrik  GLCM  di  tampilkan  pada  Tabel  8. dan Gambar 16.
Tabel  8.  Nilai  Korelasi  GLCM  terhadap perubahan arus filamen (mA).
Arus Filamen (mA) Nilai Korelasi GLCM 25 kV 30 kV 15 0.97692 0.99132 20 0.99048 0.99276 25 0.9945 0.98996 30 0.9915 0.99189
Gambar 16. Hubungan nilai korelasi matrik GLCM terhadap perubahan arus (mA).
Dari hasil yang diperoleh bahwa nilai korelasi  matrik  GLCM  pada  tegangan  20 kV  mengalami  kenaikan  walaupun  pada mA  30  mengalami  penurunan.  Sedangkan pada  teganan  30  kV  nilai  korelasinya cenderung sama.

## ENERGI
Hasil  perhitungan  nilai  energi  pada matrik  GLCM  di  tampilkan  pada  Tabel  9. dan Gambar 17.
Tabel  9.  Nilai  Energi  GLCM  terhadap perubahan arus filamen (mA).
Arus Filamen (mA) Nilai Energi GLCM 25 kV 30 kV 15 0.3169 0.24292 20 0.24565 0.24661 25 0.19843 0.23962 30 0.19671 0.26084
Gambar  17.  Hubungan  nilai  energi  matrik GLCM  terhadap  perubahan  arus  filamen (mA).
Dari hasil yang diperoleh bahwa nilai energi matrik GLCM pada tegangan 20 kV memiliki kecendrungan menurun. Sedangkan  pada  teganan  30  kV  nilai energinya cenderung sama.

## HOMOGENITAS
Hasil  perhitungan  nilai  homogenitas pada  matrik  GLCM  di  tampilkan  pada Tabel 10. dan Gambar 18.
Arus Filamen (mA) Nilai Homogenitas GLCM 25 kV 30 kV 15 0.98337 0.98896 20 0.98955 0.99113 25 0.99035 0.98746 30 0.98477 0.99134
Gambar  18.  Hubungan  nilai  homogenitas matrik  GLCM  terhadap  perubahan  arus filamen (mA).
Dari hasil yang diperoleh bahwa nilai homogenitas matrik GLCM pada tegangan 20  kV  memiliki  kecenderungan  naik walaupun pada mA 30 mengalami penurunan. Sedangkan pada teganan 30 kV tidak memiliki pola kecenderungan.

## 4. KESIMPULAN
Dari  hasil  diperoleh  dapat  disimpulkan bahwa :
a. Nilai koefisien atenuasi linier menurun seiring dengan meningkatnya  tegangan  (kV)  dan Arus Filamen (mA)
b. Tekstur citra pada kenaikan tegangan (kV)  yaitu  nilai  kontras  naik, korelasi,  energi  dan  homogenitas cenderung  menurun  baik  pada  arus filamen 20 mA & 30 mA.
c. Tekstur  citra  pada  kenaikan  arus filamen (mA)  yaitu nilai kontras dan nilai  energi  matrik  GLCM  memiliki kecenderungan menurun pada tegangan  25  kV,  sedangkan  nilai korelasi  dan  homogenitas  matrik GLCM memiliki kecenderungan naiki  pada  tegangan  25  kv,  pada tegangan  30  kV  nilai  matrik  GLCM tidak  memiliki  kecenderungan  naik aatupun turun.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terima kasih di tujukan kepada Dr. Gede  Bayu  Suparta  yang  membantu  dan memberikan  ijin  dalam  pengambilan  data. Laboran  Laboratorium  Atom  &  Inti FMIPA  UGM  yang  telah  memfasilitasi sarana dan prasarana pengambilan data.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Carroll,  Q.  B.  2011. Radiography in  the  digital  age .  Charles  C
Thomas.
[2]  Endrizzi,  M.  2018.  X-ray  phase- contrast imaging. Nuclear
Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment , 878 , 88-98.
[3]  EPA.  2012  (April).  Radiation  : Facts,  Risks  and  Realities. United States Enviromental Protection
Agency .
[4]  Garala,  K.,  &  Patil,  S.  2018. Radiography, anatomy and imaging in  pelvic  fractures. Orthopaedics and Trauma .
[5]  Geraldelli,  W.,  Tomal,  A.,  &
Poletti, M. E. 2013. Characterization of tissue- equivalent materials through measurements of the linear attenuation coefficient and scattering  profiles  obtained  with polyenergetic beams. IEEE Transactions on Nuclear Science , 60 (2), 566-571.
[6]  Spahn, M. 2013. X-ray detectors in medical imaging. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated
Equipment , 731 , 57-63.
[7]  Thakare, V. S., & Patil, N. N. 2014, (January).  Classification  of  texture using  gray  level  co-occurrence matrix  and  self-organizing  map.
In Electronic Systems, Signal Processing and Computing Technologies (ICESC), 2014 International  Conference  on (pp.
350-355). IEEE