ล้ำ! วิศวกรรมทางการแพทย์ แขนกล-ข้อเทียม-กระดูกเทียม-ชุดตรวจไตวาย

เมื่อวันอังคารที่ ๗ กรกฎาคม ๒๕๕๘ ณ ห้อง ๒๐๒ อาคารจามจุรี ๔ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ศ.นพ.ภิรมย์ กมลรัตนกุล อธิการบดีจุฬาฯ เป็นประธานในงานแถลงข่าวเรื่อง “นวัตกรรม สหสาขาวิชา : วิศวกรรมทางการแพทย์”  ซึ่งเป็นความร่วมมือในลักษณะสหสาขาวิชาทางการวิจัยระหว่างคณะแพทยศาสตร์ และคณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาฯ  ในการค้นคว้าวิจัยเพื่อร่วมกันพัฒนาต่อยอดงานวิจัยและนวัตกรรมที่จะสรรค์สร้างอรรถประโยชน์ให้แก่สังคมและช่วยเหลือผู้ป่วย ผู้ร่วมแถลงข่าวประกอบด้วย รศ.นพ.โศภณ นภาธร คณบดีคณะแพทยศาสตร์ จุฬาฯ ศ.ดร.บัณฑิต เอื้ออาภรณ์ คณบดีคณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาฯ ศ.นพ.อนันต์ ศรีเกียรติขจร รองคณบดีฝ่ายวิจัย คณะแพทยศาสตร์ อ.นพ.วสุวัฒน์ กิติสมประยูรกุล ภาควิชาเวชศาสตร์ฟื้นฟู  คณะแพทยศาสตร์ ศ.ดร.วิบูลย์  แสงวีระพันธุ์ศิริ  ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ อ.นพ.ไตรรักษ์ พิสิษฐ์กุล ฝ่ายวิจัย คณะแพทยศาสตร์ ผศ.ดร.ไพรัช ตั้งพรประเสริฐ ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ อ.ดร.บุญรัตน์ โล่ห์วงศ์วัฒน ภาควิชาวิศวกรรมโลหการ คณะวิศวกรรมศาสตร์

ภายหลังการแถลงข่าว มีการการสาธิตเครื่องมือและอุปกรณ์ต่างๆ ซึ่งเป็นผลงานนวัตกรรมจากความร่วมมือศึกษาวิจัยด้าน “วิศวกรรมทางการแพทย์” อาทิ “แขนหุ่นยนต์” ที่ควบคุมด้วยคลื่นสัญญาณสมองและที่ควบคุมด้วยเครื่องกล ในการฝึกร่วมกับระบบเกมเสมือนจริง เพื่อการฟื้นฟูสมรรถภาพผู้ป่วยโรคหลอดเลือดสมอง  “เท้าเทียมคาร์บอนไฟเบอร์ ” สำหรับผู้พิการขาขาด“กระดูกเทียม” สั่งตัดวันเดียวเสร็จ “ชุดตรวจไตวายฉับพลัน” ระยะเริ่มต้น ด้วยชิปเคมีไฟฟ้าอิมมูโนเซนเซอร์ เป็นต้น

ศ.นพ.ภิรมย์ กมลรัตนกุล อธิการบดีจุฬาฯ กล่าวว่า  จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยมีวิสัยทัศน์ในการเป็น “เสาหลักของแผ่นดิน”  ในปี ๒๕๖๐ จุฬาฯจะครบรอบ ๑๐๐ ปีแห่งการสถาปนา   เกือบหนึ่งศตวรรษที่ผ่านมา จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยมุ่งมั่นที่จะสืบสานพระราชปณิธานของสมเด็จพระปิยมหาราช พระผู้พระราชทานกำเนิดจุฬาฯ และสมเด็จพระมหาธีรราชเจ้า พระผู้ทรงสถาปนามหาวิทยาลัย  เพื่อให้เป็นหลักเฉลิมพระนครแห่งกรุงสยาม   ผลงาน “นวัตกรรมทางด้านวิศวกรรมทางการแพทย์ ” ที่นำมาแสดงในงานแถลงข่าวครั้งนี้ เป็นตัวอย่างหนึ่งในการสืบสานพระราชปณิธานของล้นเกล้าฯทั้งสองพระองค์   วิศวกรรมทางการแพทย์  (Medical Engineering) เกิดจากการบูรณาการของศาสตร์ทางด้านการแพทย์กับศาสตร์ทางด้านวิศวกรรมศาสตร์ซึ่งกำลังเป็นที่สนใจของทั่วโลกอยู่ในปัจจุบัน  เนื่องจากผลที่เกิดจากการค้นคว้าวิจัยก่อให้เกิดคุณูปการมหาศาลต่อการแพทย์และผุ้ด้อยโอกาส ส่งผลให้คุณภาพชีวิตของผู้ป่วยและประชาชนทั่วไปดีขึ้น  ความสำเร็จจากการทำงานร่วมกันของทั้งสองคณะในครั้งนี้ทำให้เกิดนวัตกรรมอันน่าภาคภูมิใจที่ได้นำมาจัดแสดงในงานแถลงข่าวครั้งนี้

รศ.นพ.โศภณ นภาธร คณบดีคณะแพทยศาสตร์ จุฬาฯ กล่าวว่า  การวิจัยและพัฒนานวัตกรรม นับเป็นพันธกิจที่สำคัญของสถาบันอุดมศึกษา  จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย มีวิสัยทัศน์ที่มุ่งดำเนินการให้เป็น “มหาวิทยาลัยวิจัย” ที่มีความสมบูรณ์ สามารถสร้างงานวิจัยที่ตอบโจทย์ของประเทศและของโลก มุ่งมั่นที่จะพัฒนานวัตกรรมที่เป็นประโยชน์ สามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้อย่างเป็นรูปธรรม ตลอดจนสามารถต่อยอดได้ในเชิงพาณิชย์ คณะแพทยศาสตร์ จุฬาฯได้สร้างสรรค์งานวิจัยที่เป็นประโยชน์มาอย่างต่อเนื่อง และเพื่อตอบรับกับการเปลี่ยนแปลงของศาสตร์ทางการแพทย์ในปัจจุบัน ซึ่งเน้นการบูรณาการความรู้จากศาสตร์หลากหลายสาขา คณะแพทยศาสตร์ จึงได้ร่วมมือกับคณะวิศวกรรมศาสตร์ และหน่วยงานอื่นๆ ในการพัฒนา และประยุกต์ความรู้ด้านต่างๆ เพื่อสร้างสรรค์นวัตกรรมอันเป็นประโยชน์แก่ผู้ป่วย หวังเป็นอย่างยิ่งว่า นวัตกรรมเหล่านี้จะได้รับการต่อยอด และนำไปใช้ประโยชน์อย่างจริงจัง

ศ.ดร.บัณฑิต เอื้ออาภรณ์ คณบดีคณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาฯ กล่าวว่า โครงการวิจัยจากความร่วมมือกันระหว่างคณะแพทยศาสตร์และคณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาฯ ในการพัฒนาอุปกรณ์ทางการแพทย์  มุ่งเน้นการนำมาใช้ให้เกิดประโยชน์จริง และสร้างพื้นฐานการพัฒนาร่วมกันของทั้งสองคณะอย่างยั่งยืน การวิจัยและพัฒนาในลักษณะนี้ถือเป็นเป้าหมายสำคัญในการพัฒนางานวิจัยเพื่อให้เกิดประโยชน์แก่สาธารณชนเป็นหลัก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเพื่อประโยชน์ทางด้านการแพทย์   นอกเหนือจากงานวิจัยดังกล่าวที่นำมาจัดแสดงในงานแถลงข่าวครั้งนี้แล้วยังมีงานวิจัยอื่นๆ ที่กำลังดำเนินการร่วมกัน  คณะผู้วิจัยจากทั้งสองคณะกำลังดำเนินการพัฒนาความหลากหลายที่เกี่ยวข้องกับรูปแบบของระบบควบคุมการทำงานของแขนหุ่นยนต์ ในลักษณะของการบูรณาการการทำงานของแขนหุ่นยนต์ กับกิจกรรมการฟื้นฟูสมรรถภาพ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการฟื้นฟูสมรรถภาพของผู้ป่วย หรือผู้ที่ได้รับการรักษา ซึ่งจะเป็นการส่งเสริมเทคโนโลยีทางวิศวกรรมการแพทย์ของประเทศไทย ให้ทัดเทียมกับระดับนานาชาติ และทำให้ผู้ป่วยในประเทศไทยมีโอกาสเข้าถึงบริการทางการฟื้นฟูสมรรถภาพด้วยหุ่นยนต์มากขึ้น

 “กระดูกเทียมสั่งตัดวันเดียวเสร็จ”

อ.ดร.บุญรัตน์ โล่ห์วงศ์วัฒน ภาควิชาวิศวกรรมโลหการ คณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาฯ  เปิดเผยว่า โครงการวิจัยนี้มีระยะการดำเนินโครงการ ๕ ระยะหลัก ได้แก่ การวิจัยในขั้นพื้นฐาน การผลิตชิ้นงาน การทดสอบในห้องปฏิบัติการ การวิจัยเชิงนำไปใช้ประโยชน์ และการนำไปใช้จริง การสร้างชิ้นงานกระดูกเทียมสั่งตัดวันเดียวเสร็จ   ขั้นตอนต่างๆเริ่มจากศัลยแพทย์ ตรวจวินิจฉัยผู้ป่วย สร้างไฟล์ภาพสามมิติ จากเครื่อง CT scan กระดูกส่วนที่เสียหายของผู้ป่วย ส่งภาพนั้นมาที่ห้องปฏิบัติการ เพื่อสร้างเป็นชิ้นงานต้นแบบขึ้ผึ้ง จากกระบวนการพิมพ์ขี้ผึ้งสามมิติ อาศัยต้นแบบขี้ผึ้งในการหล่อชิ้นงานกระดูกไทเทเนียมจริง และส่งชิ้นงานจริงกลับไปที่ศัลยแพทย์ เพื่อเข้าสู่ กระบวนการผ่าตัด ต่อไป กระบวนการทั้งหมดตั้งแต่กระบวนการต้นจนถึงกระบวนการสุดท้าย ใช้เวลาไม่เกิน ๒๔ ชั่วโมง ส่งผลให้การผ่าตัดมีความรวดเร็ว       มีประสิทธิผลเพิ่มมากขึ้น และเป็นเครื่องมือชิ้นหนึ่งที่สนับสนุนการทำงานของศัลยแพทย์ให้สามารถคุณประโยชน์สูงสุดกับชีวิตและทรัพย์สินของผู้ป่วย

“ขาเทียม – เท้าเทียม – สะโพกเทียม”

ผศ.ดร.ไพรัช ตั้งพรประเสริฐ และ ผศ.ดร.ชัญญาพันธ์ วิรุฬห์ศรี และทีมวิจัยจากห้องปฏิบัติการวิจัย Biomechanical Design and Manufacturing Laboratory ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาฯ ได้ทำการวิจัยพัฒนา “ ข้อเข่าเทียมและเท้าเทียมสำหรับผู้พิการขาขาด ” ซึ่งจะช่วยให้ผู้พิการขาขาดได้มีขาเทียมที่มีคุณภาพดีไว้ใช้งาน ในต้นทุนที่เหมาะสม สามารถผลิตใช้ได้เองภายในประเทศ ลดการการนำเข้ากายอุปกรณ์จากต่างประเทศที่มีราคาแพงมาก นอกจากนี้ การรักษาโดยใส่สิ่งปลูกฝังมีราคาสูงมาก และไม่มีการผลิตในประเทศ จึงต้องนำเข้าจากต่างประเทศ ๑๐๐% ซึ่งเป็นภาระต่อผู้ป่วย และภาครัฐอย่างต่อเนื่อง

นอกจากนี้ ผศ.ดร.ไพรัช ตั้งพรประเสริฐ และ ผศ.ดร.ชัญญาพันธ์ วิรุฬห์ศรี ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาฯ ร่วมกับ ศ.นพ.พิบูลย์ อิทธิระวิวงศ์ ภาควิชา    ออร์โธปิดิกส์ คณะแพทยศาสตร์ จุฬาฯ ได้ทำการวิจัยพัฒนา “ชุดข้อสะโพกเทียม” สำหรับการผลิตใช้ได้เองในประเทศ ซึ่งจะทำให้สามารถลดการนำเข้าข้อเทียมปลูกฝัง รวมทั้งยังทำให้ผู้ป่วยอีกจำนวนมากที่ไม่สามารถเข้าถึงการรักษาจะได้รับการรักษามากขึ้น  เนื่องจากต้นทุนในการผลิตเองภายในประเทศที่ถูกลงมาก

“ชุดตรวจไตวายฉับพลันระยะเริ่มต้น ด้วยชิปเคมีไฟฟ้าอิมมูโนเซนเซอร์”

อ.นพ.ไตรรักษ์ พิสิษฐ์กุล ฝ่ายวิจัย คณะแพทยศาสตร์ จุฬาฯ  เปิดเผยว่า ปัจจุบันวิธีการวินิจฉัยภาวะไตวายฉับพลัน ทำได้โดยการวัดปริมาณ สารครีเอตินิน ( Creatinine ) ในเลือด ซึ่งเป็นตัวบ่งชี้ถึง“ค่าการทำงานของไต” คือเมื่อไตมีการทำงานผิดปกติจะส่งผลให้มีปริมาณครีเอตินินในเลือดเพิ่มสูงขึ้น ที่ผ่านมาพบว่าครีเอตินินนั้นเป็นตัวบ่งชี้ที่ไม่ไวมากนัก เนื่องจากความเข้มข้นของครีเอตินินในเลือดจะไม่มีการเปลี่ยนแปลงจนกระทั่งเมื่อไตสูญเสียการทำงานไปแล้วถึง ๕๐% ดังนั้นจึงได้มีการศึกษาค้นคว้าเพื่อหาตัวบ่งชี้ทางชีวภาพชนิดใหม่ที่มีความไวมากขึ้นต่อภาวะนี้ จากผลการศึกษาได้พบตัวบ่งชี้ชนิดใหม่ ซึ่งเป็นสารโปรตีน ชื่อ “NGAL” ที่สามารถถูกตรวจพบได้ทั้งในเลือดและปัสสาวะว่ามีปริมาณเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วหลังจากมีภาวะไตวายฉับพลัน ก่อนการเพิ่มขึ้นของครีเอตินินในเลือด ดั้งนั้น NGAL จึงเป็นตัวบ่งชี้ที่มีความเหมาะสมกับการวินิจฉัยภาวะไตวายฉับพลัน ตั้งแต่ในระยะเริ่มต้น

การตรวจวิเคราะห์ปริมาณ NGAL ในเลือดหรือในปัสสาวะ โดยปกติจะใช้เทคนิค “ELISA” แต่เทคนิคดังกล่าวนี้มีข้อเสียคือ มีค่าใช้จ่ายในการตรวจสูง การวิเคราะห์ต้องใช้เครื่องมือในห้องปฏิบัติการซึ่งมีความยุ่งยากซับซ้อนและต้องใช้เวลานาน ดังนั้นคณะผู้วิจัยจึงได้ประยุกต์ใช้เทคนิคทางเคมีไฟฟ้าร่วมกับการพัฒนาชิปสำหรับตรวจจับด้วยแอนติบอดี หรือที่เรียกว่า “ชิปเคมีไฟฟ้าอิมมูโนเซนเซอร์ ” เพื่อใช้ในการตรวจวิเคราะห์ปริมาณ NGAL ซึ่งเทคนิคการวิเคราะห์ทางเคมีไฟฟ้านั้น เป็นเทคนิคที่มีความไวสูงและมีค่าใช้จ่ายต่ำ เมื่อเทียบกับเทคนิคอื่น อีกทั้งอุปกรณ์ที่ใช้ในการตรวจวิเคราะห์ยังมีขนาดเล็ก สามารถพกพาได้สะดวก

การพัฒนา“ชุดตรวจไตวายฉับพลันระยะเริ่มต้น ด้วยชิปเคมีไฟฟ้าอิมมูโนเซนเซอร์” เกิดจากความร่วมมือของคณะผู้วิจัยจากคณะแพทยศาสตร์ จุฬาฯ  สถาบันวิจัยโลหะและวัสดุ จุฬาฯ และคณะวิศวกรรมศาสตร์           จุฬาฯ  ถือเป็นการสร้างผลงานนวัตกรรมที่สำคัญอีกชิ้นหนึ่งให้แก่วงการแพทย์

“เทคโนโลยีหุ่นยนต์ทางการแพทย์  เพื่อการฟื้นฟูสมรรถภาพผู้ป่วยโรคหลอดเลือดสมอง”

ศ.ดร.วิบูลย์  แสงวีระพันธุ์ศิริ ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล   คณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาฯ เปิดเผยว่าโครงการวิจัยและพัฒนานี้เป็นโครงการเพื่อพัฒนาต้นแบบเทคโนโลยีหุ่นยนต์ทางการแพทย์ ที่มีลักษณะเป็นแขนกลแบบสวมใส่ เพื่อใช้ในการฟื้นฟูสมรรถภาพของผู้ป่วยโรคหลอดเลือดที่มีปัญหาทางด้านการเคลื่อนไหว เช่น ปัญหาการเคลื่อนไหวของแขนท่อนบน ให้บรรลุผลการฟื้นฟูสมรรถภาพสูงสุด โดยการบูรณาการของหุ่นยนต์ที่ควบคุมการทำงานด้วยคอมพิวเตอร์ ในกิจกรรมการฟื้นฟูสมรรถภาพได้อย่างต่อเนื่อง องค์ประกอบหลักของแขนหุ่นยนต์แบบสวมใส่ที่พัฒนาขึ้น ประกอบด้วยตัวแขนหุ่นยนต์แบบสวมใส่ ที่มีลักษณะการเคลื่อนที่คล้ายกับการเคลื่อนที่ของแขนของคนปกติ โดยใช้มอเตอร์ร่วมกับระบบควบคุมการทำงานที่พัฒนาขึ้น ในส่วนของแขนท่อนบน จะประกอบด้วยข้อต่อจำนวน ๔ ข้อต่อ ระบบควบคุมการทำงานของแขนหุ่นยนต์ Mode ของการควบคุมแบบต่างๆ เพื่อใช้ในการสร้างกิจกรรมการฟื้นฟู รวมถึงเกมที่จะช่วยในการเพิ่มขีดความสามารถในการฟื้นฟู จอภาพขนาดใหญ่ที่ใช้สามารถแสดงข้อมูลต่างๆ ที่จำเป็นสำหรับการฟื้นฟู อุปกรณ์สวมใส่ที่ศีรษะ สำหรับตรวจจับสัญญาคลื่นสมอง  จากประสบการณ์ที่ใช้กับคนไข้จริง ได้ทำการปรับปรุงแขนกล  เพื่อให้มีการใช้งานที่สะดวกขึ้น  สามารถโปรแกรมเส้นทางการเคลื่อนที่ เพื่อให้เหมาะสมกับการรักษา หรือการฝึกกายภาพบำบัดของคนไข้แต่ละคน ซึ่งอาจจะมีปัญหาทางด้านการเคลื่อนไหวที่ไม่เหมือนกัน  การปรับขนาดของแรงในกิจกรรรมการฟื้นฟู  เส้นทางที่ผู้รับการฟื้นฟูกำลังเคลื่อนแขนตัวเอง ตามเส้นทางที่กำหนดนั้น สามารถสังเกตหรือเห็นได้จากจอภาพขนาดใหญ่ และสามารถแสดงผลเป็นภาพแบบ ๓ มิติได้ด้วย เป็นการเพิ่มปฏิสัมพันธ์ระหว่างผู้รับการฟื้นฟูและหุ่นยนต์

ข้อมูลโดย chula.ac.th