1

SEGMENTASI NODUL PADA CITRA

COMPUTED TOMOGRAPHY PARU-PARU

MENGGUNAKAN MAX-TREE DAN

ATTRIBUTE FILTERS

Ananda (2209 206 804)

Program Magister

Bidang Keahlian Telematika

Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Teknologi Industri

Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Surabaya, 2012

Presentasi Sidang Tesis

2

Agenda Presentasi

Pendahuluan

Kajian Pustaka

Dasar Teori

Metodologi Penelitian

Hasil dan Pembahasan

Kesimpulan dan Saran

Acknowledgments

3

Lung Cancer Related

Facts and Figures

4

Sumber : http://info.cancerresearchuk.org/cancerstats/types/lung/mortality/

0

100

200

300

400

500

600

0

500

1,000

1,500

2,000

2,500

3,000

3,500

4,000 0-

4 5-

9 10

-14

15-1

9 20

-24

25-2

9 30

-34

35-3

9 40

-44

45-4

9 50

-54

55-5

9 60

-64

65-6

9 70

-74

75-7

9 80

-84

85+

Rate

per

100,0

00 p

op

ula

tio

n

Nu

mb

er

of

dea

ths

Age at death

Male deaths Female deaths Male rates Female rates

Number of deaths and age-specific mortality rates, lung

cancer, by sex, UK, 2008

Lung Cancer Related

Facts and Figures

5

Stages of the worldwide tobacco epidemic

Sumber : http://info.cancerresearchuk.org/cancerstats/types/lung/smoking/

Lung Cancer Related

Facts and Figures

6

0 0

3

5

10

4

0 0

4

8

14

6

0 0

3

6

12

5

0

2

4

6

8

10

12

14

16

11 12 13 14 15 11-15

% s

mo

kin

g

Age

Percentage of children smoking regularly by age, England, 2010

Boys Girls Children

Sumber : http://info.cancerresearchuk.org/cancerstats/types/lung/smoking/

Existing Medical Treatments

• Lung Biopsy (seperti Bronchoscopy, Mediastinoscopy)

7

Sumber : National Cancer Institute

Sumber : http://www.raneyzusman.com/lung-surgery/lung-biopsy.html

Existing Medical Treatments

8

Sumber : http://www.touchrespiratory.com/articles/idiopathic-pulmonary-fibrosis-recent-advances

Treatment with minimal human

interventions

9

Rontgen

(X-ray)

CT-Scan

Masalah selesai ???

• Data

10

Original CT Lung Image (DICOM file)

Dengan konversi dan pemrosesan citra

Problems (cont..)

• Nodules in the lung are patches scattered throughout the area of lung with random position, diverse forms and sizes that are not defined

11

Rumusan Masalah (cont..)

• Proses perbaikan dan segmentasi otomatis oleh komputer perlu dilakukan.

• Bagaimana Proses perbaikan dan segmentasi dengan menggunakan metode MaxTree dan Attribute Filters dapat menghasilkan objek nodule tampak dibanding dengan bagian lain pada Citra CT Scan Paru paru.

• Attribute filters yang akan dijadikan parameter adalah intensitas dan ukuran dari nodule

12

Tujuan dan Manfaat Penelitian

• Menerapkan proses segmentasi nodule paru paru pada citra CT Scan dengan menggunakan metode Max Tree dan Attribute Filters

• Diharapkan memberi alternatif dalam bidang segmentasi citra medis

13

Kontribusi dan Originalitas

• Pengembangan masih sangat luas terutama metode attribute filters connected component

• Kontribusi sebagai metode alternatif dalam bidang segmentasi citra CT Scan Paru paru.

• Segmentasi untuk kasus Nodule pada CT Scan Paru paru sepanjang penelusuran belum ada yang mempublikasikan di jurnal ilmiah.

14

15

16

Penelitian-Penelitian Terkait

• Yang Yu, Hong Zhao. (2006), “a Texture-based Morphologic Enhacenment Filter in Two-dimensional Thoracic CT scans”, Proceedings of the 2006 IEEE International Conference on Networking, Sensing, and Control – texture-based morphological filters

Penelitian-Penelitian Terkait

• Dehmeshki,J., Amin,H., Valdivieso,M., dan Xujiong Ye. (2008), ”Segmentation of Pulmonary Nodules in Thoracic CT Scans : A Region Growing Approach”, IEEE Transactions on Medical Imaging, Vol.27, No.4 – Segmentasi dengan algoritma region growth dengan

teknik fuzzy connecting map.

17

Original

Hasil

Penelitian-Penelitian Terkait

• Fan Li-nan, Li Dao-jing, Sun Shen-shen, dan Chang Chao-hai. (2010) , “Applied research on the automatic detection of lung nodules ROI based on Top-hat and Gabor Filter”, Third International Symposium on

Information Processing (ISIP) – Menggunakan operasi morfologi TopHat dan Filter

Gabor untuk ektraksi nodule paru paru citra CT Scan.

18

Asli TopHat Gabor Hasil Gabor+Tophat +experd

19

Paru-Paru

20

21

Max Tree dan Attribute Filters

• Max-Tree merupakan sebuah tree/pohon yang terbentuk dari node node yang direpsentasikan sebagai sehimpunan zona datar

• Tree merupakan sekumpulan piksel dengan intensitas rendah dan Leaf merupakan sekumpulan piksel dengan intensitas tertinggi dalam citra

• Pertama kali diperkenalkan oleh Salembier, P., Garrido, L. (1998) dalam paper berjudul “Anti-extensive connected operators fro image and sequence processing”

Node

• Use of data linkages between nodes as a tool to see

where nodules from CT images can be used.

22

node

node

node node

node

Max Tree

• Max Tree creation

23

• Tree Pruning and Image Reconstruction steps

24

25

Blok Diagram Penelitian

26

Preprocessing ProsesPembangkitan Max-Tree

Proses Attribute Filtering

Citra CT Scan Paru-Paru masukan

Citra HasilValidasi MetodePerhitungan Akurasi

Materials

• Materi Citra dari Lung TIME – Kependekan dari

• The Lung Test Images from Motol Environtment – Disertai manual annotations dari radiologist – Bekerjasama dengan Czech Technical University di

Prague , Republik Ceko. – Penelitian ini menggunakan dataset Lung Time 2.

• Material perangkat lunak menggunakan SDC Morphology Toolbox for Matlab dari SDC Information Systems

27

Metode Validasi

28

TP

TN

FP

FN

FP

FN

Model Potongan Citra Referensi / Ground Truth

Model Potongan Citra Hasil Segmentasi

Citra Perpotongan Ground Truth dengan Citra

Segmentasi

piksel (x,y)

29

Hasil dan Pembahasan

• Publikasi : Bagian Penelitian ini telah dipublikasikan pada Proceedings of the 2011 International Conference

on Instrumentation, Communication, Information

Technology and Biomedical Engineering (ICICI-BME) di ITB Bandung , 8 s/d 9 November 2011.

• Penelitian dilakukan pada Dataset Lung TIME 2, sebanyak 93 data uji

• Data uji disesuaikan dengan jumlah anotasi yang disertakan oleh Radiologist data Lung TIME 2,

• Citra Ground Truth berasal dari data anotasi yang diberikan oleh Dataset.

30

Hasil dan Pembahasan

31

Asli

GT

Hasil

Enhanced

Hasil dan Pembahasan

32

Perbandingan hasil dengan metode lain (Otsu dan Adaptif Thresholding Equalization)

33

ATE

MAT

Halangan-halangan Penelitian

• Pada beberapa kasus citra CT nodul berada pada tempat tempat yang sangat samar, seperti di batang trachea, batas rongga dada (thorax),selaput bronchus

34

35

Kesimpulan

• Penelitian ini dilakukan berdasarkan kepada metode yang dinamakan sebagai MaxTree dan Attribute Filters pada citra CT-Scan Paru-paru.

• Hasil segmentasi berhasil pada citra citra yang kondisi nodul berada pada bagian yang tidak terlalu dekat dengan lapisan rongga dada, bagian trachea dan bagian yang tersamar dengan organ organ seperti alveoli dan bronchus.

• Rata-rata akurasi yang didapatkan adalah sebesar 84.93 % dengan jumlah citra uji sebanyak 74 citra uji.

36

Kesimpulan (cont..)

• Penelitian ini merupakan pendekatan baru dalam kasus segmentasi citra CT-scan paru-paru.

• Perbandingan hasil citra dilakukan dengan menggunakan mencobakan metode contrast limited

adaptive histogram equalizations hanya menghasilkan rata-rata akurasi sebesar 37% , sehingga metode MaxTree dan Attribute Filters lebih baik dalam melakukan proses segmentasi CT paru-paru.

37

Saran / Future Works

• Masih sangat besar peluang untuk pengembangan lebih lanjut terutama metode Attribute Filters masih terus berkembang berbasiskan kepada keterhubungan antar node node pada citra yang terkait dengan aturan-aturan tertentu seperti pada Kanker Payudara, Kanker Kulit dan Citra Dental Panoramic.

• Penelitian terhadap kaitan antar irisan citra pada kasus nodule dapat menjadi kajian penelitian selanjutnya terutama untuk bidang visualisasi cerdas medis.

38

39

Acknowledgements

• Dosen dosen Kelas magister telematika , teknik elektronika ITS

• Tesis Advisor : Pak Ketut Eddy dan Pak Mauridhy • Rekan-rekan dan Dosen dosen di Telematics Lab- B 201

Teknik Elektro, ITS • Rekan rekan seperjuangan di Magister Telematika ITS

kelas Politeknik Caltex Riau. • Lung TIMES untuk dukungan citra CT scan Paru-Paru

(Dolejsi dkk, 2009).

40

Thank You

41