Makalah Radiologi Kedokteran Gigi 2

Metode Baru untuk Mendeteksi Karies Sekunder pada Gigi yang Direstorasi

(A New Method to Secondary Caries Detection in Restored Teeth)

Disusun Oleh:

Nama : Resty Wahyu Veriani

NIM : 04121004065

Dosen Pembimbing :

drg. Shanty Chairani, M.Si

Program Studi Pendidikan Dokter Gigi

Fakultas Kedokteran

Universitas Sriwijaya

2013

Metode Baru untuk Mendeteksi Karies Sekunder pada Gigi

yang Direstorasi

Abstrak:

Karies pada gigi dapat berupa karies primer dan karies sekunder. Karies sekunder

terjadi di bawah gigi yang direstorasi dan tidak dapat terlihat dengan mata

telanjang. Oleh karena itu untuk mendiagnosis jenis karies, digunakan gambaran

radiografi gigi. Pada gambaran radiografi gigi, karies sekunder gigi yang

direstorasi terlihat seperti daerah radiolusen. Dalam penelitian ini, metode baru

untuk mendiagnosis karies sekunder pada gigi yang direstorasi di ajukan. Dalam

tulisan ini, setelah kualitas gambar diperbaiki dengan koreksi gamma, dengan

pemilihan threshold pada diagram frekuensi kumulatif, gigi dengan karies

sekunder didiagnosis. Karena keterbatasan teknis dalam instrumen radiografi,

perubahan piksel nonlinear dan perubahan ini direvisi dengan proses koreksi

gamma. Metode ini dilakukan pada 100 gambar radiografi gigi dan hasilnya

menunjukkan bahwa tingkat akurasi maksimum untuk karies sekunder diagnosis

adalah 82% dan tingkat kesalahan minimal adalah 18%.

Kata kunci: karies sekunder, radiografi gigi, daerah radiolusen, preprocessing,

koreksi gamma, diagram frekuensi kumulatif, mach band

1. Pendahuluan

Di dalam ilmu pengetahuan kedokteran gigi, untuk mendiagnosis karies sekunder

di gigi yang direstorasi dan tidak tampak oleh mata, gambar radiografi gigi

digunakan [1]

. Gambar karies sekunder terlihat sebagai daerah radiolusen.

Misalnya pada gambar 1 bidang A,B, dan C memiliki karies dan dilihat sebagai

radiolusen. Dalam gambar radiografi gigi, selain karies ada daerah lain yang

terlihat sebagai radiolusen yang sebenarnya tidak terdapat karies namun terkait

dengan ilusi optik yang disebut efek mach band [2]

. Jadi dokter gigi mungkin telah

salah mendiagnosis karies tersebut dan setelah membuka daerah terlihat bahwa

tidak ada karies dan telah keliru oleh efek mach band yang dalam hal ini

mengakibatkan kerusakan pada gigi pasien [3]

.

Keterbatasan teknis dalam instrumen yang digunakan untuk memproduksi,

mencetak atau menampilkan gambar menyebabkan mereka untuk memaksakan

perubahan piksel nonlinear gambar yang mengarah pada pengurangan kualitas

gambar. Artinya, ada eksponensial pada setiap tingkat keabuan piksel ke nomor

seperti ˠ. Selain itu, karena instrumen radiografi tidak dapat menampilkan warna,

kedalaman,dan jaringan objek yang tepat dalam gambar, sehingga gamma yang

diterapkan pada setiap piksel tidak sama di semua titik gambar. Oleh karena itu,

koreksi gamma adaptif yang telah ada di tulisan-tulisan terbaru [4][5]

, dengan

meningkatkan kualitas gambar dapat membantu dokter gigi dalam menafsirkan

gambar radiografi gigi. Disamping [6]

selain meninjau berbagai metode koreksi

gamma dalam gambar digital, ada metode baru untuk meningkatkan citra kualitas

berdasarkan muatan lokal gambar ( konteks daerah yang berbeda ). Dengan

melakukan metode ini pada gambar radiografi gigi, daerah radiolusen gigi

menjadi lebih jelas dan akan lebih mudah untuk mendiagnosa karies sekunder.

Dalam tulisan ini, setelah meningkatkan kejelasan daerah radiolusen dalam

gambar radiografi, konteks daerah radiolusen dianalisa untuk mendiagnosis karies

sekunder pada gigi yang direstorasi dan untuk memahami bahwa daerah ini

radiolusen karena karies sekunder atau karena ilusi optik . Jika daerah tingkat abu-

abu radiolusen ada pada gambar, itu bukan berarti terdapat karies sebaliknya

karena efek mach band. Jika daerah radiolusen adalah karena karies, efeknya akan

tercermin pada histogram gambar .

2. Persiapan Sebelum Pemrosesan

Seperti disebutkan sebelumnya, koreksi gamma dalam tulisan ini digunakan untuk

meningkatkan kualitas gambar dan agar mendiagnosis karies sekunder lebih

mudah pada gambar radiografi gigi. Berdasarkan kekuatan hukum, pencahayaan

piksel dengan tingkat keabuan dari r dalam gambar diproduksi oleh instrumen

akan berubah sebagai berikut [7]

yang tepat berbatasan dengan instrumen:

S=crˠ(1)

Dalam ( 1 ), c dan r diasumsikan sebagai konstan yang tergantung pada perangkat

gambar dan tampilan gambar. Investigasi menunjukkan bahwa posisi objek ke

perangkat gambar ( seperti jarak dan sudut dari setiap bagian dari objek) berefek

pada nilai ˠ. Dalam metode koreksi gamma adaptif, ˠ dihitung untuk setiap daerah

lokal. Jadi metode koreksi gamma begitu adaptif seperti meningkatkan kualitas

gambar secara signifikan[4],[5],[6]

.

Dalam Gambar 2 ada dua gambar yang pertama berkaitan dengan gambar asli dan

yang kedua menunjukkan gambar yang sama setelah peningkatan dengan metode

koreksi gamma adaptif [6]

. Seperti yang terlihat pada gambar 2b, setelah

menerapkan metode ini pada gambar radiografi gigi, daerah radiolusen yang

terkait dengan wilayah karies ( A,B,C ) lebih jelas, sedangkan daerah radiolusen

yang berhubungan dengan dengan efek mach band ( D ) dikurangi. Jadi dengan

menggunakan koreksi gamma adaptif memiliki dua karakteristik :

a. Membuat daerah radiolusen yang berhubungan dengan karies menjadi

semakin jelas

b. Mengurangi efek Mach band

Gambar 1. Gambar radiografi dengan karies pada A,B,C yang terlihat seperti

daerah radiolusen

Gambar 2. Efek koreksi gamma adaptif pada gambar 1

3. Metode yang Diusulkan

Karies pada gigi yang direstorasi terlihat sebagai daerah radiolusen disekitar area

yang direstorasi. Karena karies mengubah warna gigi, sementara tidak ada daerah

radiolusen tanpa karies. jadi daerah radiolusen pada gigi yang direstorasi

digunakan sebagai diagnosis karies. Sejak karies pada enamel mengakibatkan

perubahan kimia, perubahan ini juga mencerminkan secara fisik pada gambaran

radiografi (sebagai daerah radiolusen). Investigasi kami mengindikasikan bahwa

perubahan ini akan terlihat pada gambar histogram.

Pada histogram gigi yang direstorasi tanpa karies, hanya ada satu daerah pada

histogram yang puncaknya berhubungan dengan tingkat keabuan pada gigi yang

direstorasi. Sedangkan histogram pada gigi yang direstorasi dengan karies

mempunyai dua daerah dengan tingkat keabuan yang kecil yang dihubungkan

dengan karies dan daerah dengan tingkat keabuan yang lebih tinggi dibandingkan

dengan daerah yang direstorasi yang terlihat pada histogram di gambar 3.

Histogram ini menormalkan pembentukan histogram asli pada tingkat keabuan

latarnya dan daerah putih pada daerah yang direstorasi dihilangkan, karena

mereka terlihat sama di semua gambar dan tidak memiliki informasi yang

berguna.

(a)

(b)

Gambar 3. Karies pada gigi yang direstorasi (a) dan gigi yang direstorasi

tampak sehat (b) pada histogram.

(a)

(b)

Gambar 4. (a),(b) Histogram pada gambar 3a, 3b setelah koreksi gamma

(a)

(b)

Gambar 5. Diagram kumulatif pada gambar 4a, dan 4b

4. Kesimpulan

Dalam tulisan ini metode baru untuk mendiagnosis karies sekunder dalam gambar

radiografi gigi diusulkan. Dalam metode ini, pada awalnya kejelasan daerah

radiolusen dalam gambar radiografi meningkat dan kemudian gigi dengan karies

sekunder didiagnosis dengan menggunakan histogram kumulatif. Oleh karena itu

prosedur diagnosis karies sekunder pada gigi yang direstorasi adalah:

Untuk membahas metode tingkat akurasi yang diusulkan pada gigi yang

direstorasi yang didiagnosis terdapat karies, dua kriteria yang digunakan yang

disebut GDR (Good Detection Rate) dan FDR (False Detection Rate). GDR

menunjukkan metode tingkat akurasi yang diajukan dalam diagnosis karies

sekunder dan FDR menunjukkan tingkat kesalahan. Persamaan yang digunakan

adalah sebagai berikut:

Parameter yang digunakan dalam ( 2 ) dan ( 3 ) diperlihatkan sebagai berikut :

TP ( True Positive ) : Jumlah gigi karies yang didiagnosis dengan benar

FN ( False Negative) : Jumlah gigi sehat didiagnosis dengan karies

FP ( False Positive ) : Jumlah gigi karies yang didiagnosis sehat

TN ( True Negative) : Jumlah gigi sehat didiagnosis dengan benar

Metode yang diusulkan telah diterapkan pada 100 gambar gigi yang direstorasi

dan hasil tanpa preprocessing ditunjukkan pada Tabel 1 dan hasil dengan

menerapkan koreksi gamma ditunjukkan pada Tabel 2. Dengan memilih tingkat

keabuan dari 50 sebagai ambang batas dan 1 % sebagai ambang batas daerah,

metode yang diusulkan memiliki 82 % tingkat akurasi dalam diagnosis karies

sekunder. Dengan membandingkan Table1 dan Tabel 2 terlihat bahwa dalam

kasus preprocessing tingkat akurasi diagnosis meningkat relatif terhadap kasus

tanpa preprocessing. Proses koreksi gamma tidak hanya membuat daerah

radiolusen dengan gigi yang terdapat karies jelas, tetapi juga mengurangi efek

Mach band yang dapat dilihat dengan membandingkan daerah D di gambar 2a,

dan gambar 2b.

Tabel 1. GDR dan FDR pada diagnosis karies untuk treshold yang berbeda tanpa

preprocessing

Tabel 2. GDR dan FDR pada diagnosis karies untuk treshold yang berbeda

dengan koreksi gamma

Ucapan Terima Kasih

Penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada dokter maudi yang telah

membantu dalam aspek medis penelitian dan dokter Hassanpour yang telah

membantu dalam aspek rekayasa pada penelitian ini.

Daftar Pustaka

[1]S. Brent Dove , D.D.S and M.S, “Radiographic diagnosis of dental caries”,

Journal of Dental Education 2001; 65(10): 985

[2] R.H. Daffner, “Pseudofracture of the dens: Mach bands”, American Journal of

Roentgenol 1997; 128; 607-612

[3] H. Devlin, “Operative dentistry”, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2006

[4] I.Forosio , G.Ferrigno and A.Borghese, “Enhancing Digital Cephalic Radio-

graphy With Mixture Models and Local Gamma Correction”, IEEE Transac-tions

on Medical Imaging, Vol. 25, NO. 1, January 2006

[5] O. Sayadi and E. Fatemizadeh, “A Fast Algorithm for Enhancing Digital

Cephalic Radiography Using Mixture Models and Local Gamma Correction based

on the Gamma-map Contours”, ICBME, 2007, Tehran: Iran, pp. 76-84. [Persian]

[6] H.Hassanpour, S.Asadi,A.A.Pouyan, “Automatic Image Enhancement Based

on Local Gamma Correction”, CEIT ,2011, Hamedan: Iran. [Persian]

[7] R.C.Gonzalez and RE .Woods, “Digital image processing”.,2nd Edition

,Prentice-Hall 2002

Rangkuman

Karies sekunder yang terjadi pada gigi yang direstorasi tidak dapat dilihat

oleh mata telanjang. Oleh karena itu diperlukan pemeriksaan radiografi untuk

melihat seberapa besar karies sekunder yang terjadi. Jurnal ini membahas tentang

metode baru untuk mendeteksi karies sekunder pada gigi yang direstorasi. Karies

sekunder terlihat sebagai daerah radiolusen dibawah gigi yang direstorasi.

Para dokter gigi harus berhati-hati dalam mendeteksi karies sekunder,

karena selain karies ada daerah lain yang terlihat sebagai radiolusen yang

sebenarnya tidak terdapat karies namun terkait dengan ilusi optik yang disebut

efek Mach Band.

Metode yang digunakan untuk mendeteksi karies sekunder adalah koreksi

gamma adaptif. Metode ini digunakan dengan meningkatkan kualitas gambar

yang dapat membantu dokter gigi dalam menafsirkan gambar radiografi gigi.

Dengan melakukan metode ini pada gambar radiografi gigi, daerah radiolusen gigi

menjadi lebih jelas dan akan lebih mudah untuk mendiagnosa karies sekunder.

Setelah meningkatkan kejelasan daerah radiolusen dalam gambar radiografi,

konteks daerah radiolusen dianalisa untuk mendiagnosis karies sekunder pada gigi

yang direstorasi dan untuk memahami bahwa daerah ini radiolusen karena karies

sekunder atau karena ilusi optik. Jika daerah tingkat abu-abu radiolusen ada pada

gambar, itu bukan berarti terdapat karies sebaliknya karena efek mach band. Jika

daerah radiolusen adalah karena karies, efeknya akan tercermin pada histogram

gambar. Jadi dengan menggunakan koreksi gamma adaptif memiliki dua

karakteristik :

a. Membuat daerah radiolusen yang berhubungan dengan karies menjadi

semakin jelas

b. Mengurangi efek mach band