Implementasi Artificial Neural Network (ANN) Dalam Dunia Medis

 

Nurcahya Pradana Taufik Prakisya (2015)

Bagian ini akan mengulas tentang implementasi Artificial Neural Network (ANN) dalam dunia medis. Penelitian ini dilakukan oleh Nurcahya Pradana pada tahun 2017 lalu, yang menjadi latar belakang pada penelitian ini adalah leukemia atau yang sering disebut juga sebagai kanker darah merupakan sebuah penyakit kanker yang menyerang sel-sel darah putih yang terbentuk di dalam sumsum tulang. 

Pada kondisi normal, sel-sel darah putih akan berkembang secara teratur di saat tubuh membutuhkannya untuk memberantas infeksi yang muncul. Hal ini bebeda dengan penderita leukemia. Sumsum tulang memproduksi sel-sel darah putih yang tidak normal secara berlebihan. 

Jumlah produksi sel darah putih yang berlebihan mengakibatkan penumpukan dalam sumsum tulang sehingga sel-sel darah yang sehat akan berkurang.

Penelitian tersebut akan mengklasifikasikan leukemia AML : M1, M2, dan M3 dengan menggabungkan proses segmentasiactive contour without edgeuntuk sel darah putih dalam citra mikroskopik darah dan artificial neural networkdengan algoritma momentum backpropagationberdasarkan morfologi sel darah putih.

Data yang digunakan diambil dari pasien penderita AML subtipe M1, M2 dan M3 dari Rumah Sakit Sardjito Yogyakarta. Akuisisi data dilakukan dengan melakukan pengamatan preparat menggunakan mikroskop cahaya binokuler dan dilakukan pemotretan citra melalui lensa okuler. Berikut ini merupakan ilustrasi dari perbedaan darah yang sehat dengan yang terkena leukimia.

Gambar 1. Ilustrasi perbedaan darah yang sehat dengan yang terkena leukimia

Tahap-tahap yang dilakukan sebelum dilakukan klasifikasi adalah segmentasi, berikut ini merupakan tahap-tahap yang dilakukan dalam segmentasi yaitu :

Active Contour Without Edge

Thresholding

Operasi morfologi

Filtering

Watershed distance transform

Hasil yang didapat setelah melewati tahap ditas dilakukan pelatihan dan pengujian menggunakan dengan algoritma momentum backpropagation artificial neural network dengan selapis hidden layer.

Setelah dilakukan beberapa kali percobaan dengan masing-masing perelangan 1000, 5000 ,dan 10000 didapatkan hasil Active contour without edge yang digabungkan dengan operasi morfologi, filtering dan watershed distance transform dapat digunakan untuk memisahkan objek sel darah putih dengan background. 

Proses segmentasi citra tersebut menghasilkan total persentase keberhasilan sebesar 83,789%. Persentase data objek tersegmentasi benar berbanding keseluruhan data dari masing-masing preparat AML M1, M2 dan M3 berturut-turut adalah 88,189%, 75,757% dan 87,692%. Pengukuran derajat kebenaran segmentasi citra oleh pakar dinilai berdasarkan tipe sel, ketepatan bentuk segmentasi dengan objek asli dan letak sel pada citra.

Ektraksi fitur dapat dilakukan dengan baik pada seluruh objek sel hasil segmentasi untuk mendapatkan enam buah nilai fitur, yakni: luas area sel, tepi sel, kebundaran, rasio nukleus, mean dan standar deviasi. Dari jumlah total 876 objek sel hasil segmentasi, 734 rangkaian data fitur digunakan sebagai data input pelatihan. Sebanyak 142 objek sel darah tidak diikutsertakan dalam klasifikasi karena merupakan sel erythroid atau sel rusak.

Algoritma momentum backpropagation dapat digunakan untuk mengidentifikasi subtipe AML M1, M2 dan M3. Hal ini dibuktikan dengan didapatkannya kombinasi parameter terbaik hasil pelatihan dan pengujian data, yakni learning rate 0,1, hidden layer 8 neuron dan momentum 0,1. Nilai predictive analysis yang diperoleh dari hasil kalibrasi lima kali pengujian dengan pola tersebut antara lain: rata-rata presisi 84,754%, rata-rata sensitivitas 75,887%, rata-rata spesifisitas 95,090% dan rata-rata akurasi 93,569%.

 

Disusun Oleh: Muhammad Dzulfikar F.

Oleh : Aditya Yanuar R

Referensi:

[1]MIPA UGM

[2]P.T Pradana Nurcahya “Klasifikasi Subtipe Penyakit Acute Myeloid Leukemia M1, M2 Dan M3 Dengan Segmentasi Active Contour Without Edge Dan Momentum Backpropagation Artificial Neural Network” Thesis, Universitas Gadjah Mada, 2017.

[3]Leukemia & Lymphoma Society. 2012. The AML Guide Information for Patients and Caregivers Acute Myeloid Leukemia. 1311 Mamaroneck Avenue, Suite 310, Whute Plains, NY 10605.