หุ่นยนต์ผ่าตัดหัวใจ

หุ่นยนต์ผ่าตัดหัวใจ
(CardioArm)

ผมได้เขียนบทความเทคนิค อธิบายทำงานของเอนโดสโคปแบบใหม่ ลงในหนังสือ Computer Integrated Surgery, Technology and Clinical Application, จัดพิมพ์โดยสำนักพิมพ์ของสถาบันเทคโนโลยีแห่งมลรัฐแมสซาซูเซตท์ หรือ MIT Press.  สำหรับอุปกรณ์นี้ผมได้ใช้หลักการทางเทคโนโลยีหุ่นยนต์ในการออกแบบ และเนื่องจากเป็นความคิดแปลกใหม่ งานประดิษฐ์ชิ้นนี้จึงได้รับ US Patent ด้วย 

นายแพทย์อาศัยเอนโดสโคปในการสำรวจการก่อตัวมะเร็งของระบบทางเดินอาหารในระยะเริ่มต้น มะเร็งลำไส้ใหญ่จัดเป็นโรคร้ายรุนแรงที่คร่าชีวิตคนไทย อาหารที่ไม่สะอาดที่มีเชื้อรา ไวรัส และสารเคมี ปนเปื้อนเป็นต้นเหตุสำคัญทำให้เกิดมะเร็งดังกล่าว รายงานล่าสุดพบว่าพริกป่นที่เรานิยมใช้ปรุงก๋วยเตี๋ยวนั้นมีเชื้ออัลฟาท็อกซินอยู่ค่อนข้างมาก  นอกเหนือจากนั้นการรับประทานอาหารที่มีไขมันสูงและมีกากอาหารน้อย เพิ่มโอกาสเป็นมะเร็งในลำไส้ใหญ่ ซึ่งโดยเฉลี่ยจะถูกตรวจพบหลังจากคนไข้มีสภาวะเข้าสู่ขั้นอันตรายแล้ว ดังนั้นเพื่อรับรู้สุขภาพลำไส้ใหญ่ของเราจึงมีการแนะนำให้ไปหาหมอตรวจทุกปีเมื่ออายุครบ 35 ปี

กรรไกขนาดเล็กและอุปกรณ์ช่วยการผ่าตัดขั้นเริ่มต้น สามารถสอดใส่ผ่านเอนโดสโคป เพื่อทำการ “ตัด” เนื้องอกที่ลักษณะคล้าย หูด (Polyps) หรือดอกกระหล่ำ โดยมิต้องทำการเปิดช่องท้องของ ผู้ป่วยแต่ประการใด ทำให้โอกาสติดเชื้อและเสียโลหิตน้อยลงมาก มีผลให้ความเจ็บปวดและระยะพักฟื้นน้อยลงไปด้วยหลักการผ่าตัดที่เปิดแผลน้อยที่สุดหรือแทบไม่มีเลย (Minimal Invasive Surgery) นี้ กำลังได้รับความนิยมอย่างสูง โรงพยาบาลชั้นนำของไทยส่วนใหญ่มีมาตรฐานบริการสูงจนชาวต่างชาติแห่กันมารับการรักษาพยาบาล ก็ได้นำเทคนิคและอุปกรณ์แพทย์อันทันสมัยด้านนี้มา

 The snakelike CardioArm moves around inside the membrane

 encasing a pig’s heart. Credit: Amir Degani

ให้บริการตรวจเช็คและผ่าตัด ด้านระบบการหายใจ คุณภาพโลหิตในประจำเดือนของคุณสุภาพสตรี กระดูกและข้อต่อต่างๆ ไต ตลอดจนการศัลยกรรมพาสติก  และที่น่าสนใจไม่น้อยคือการผ่าตัดหัวใจ

เทคโนโลยีหุ่นยนต์มีบทบาทสำคัญในอุปกรณ์แพทย์ด้าน Minimal Invasive Surgery  ล่าสุด มีความร่วมมือระหว่าง ดร. โฮวี่ โชว์เซต นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยคาร์เนกี้เมลลอน ผู้ออกแบบหุ่นยนต์งู TR 35 และ ศาสตราด้านศัลยกรรม มาโคร ซีนาติ แห่งมหาวิทยาลัยพิตส์เบิร์กส์ ดำเนินการโครงการ CardioArm สำหรับการผ่าตัดหัวใจขึ้นมา  CardioArm มีโครงสร้างทางกลคล้ายๆกับงู กล่าวคือประกอบด้วยข้อต่อและปล้องมากมายถึง 102 องศาอิสระ ซึ่งทำให้ CardioArm นี้ทำงานได้ละเอียดกว่า อุปกรณ์เอนโดสโคปมาตรฐานทั่วไป  โดยมีสมองกลคอยควบคุมการทำงานให้เคลื่อนที่ไปในทิศทางที่ต้องการ  ผ่านการสั่งการของจอยสติกส์  สำหรับผู้ที่ศึกษาทางด้านกลไกย่อมทราบได้ทันที สมการการเคลื่อนคิเนแมติกส์มีความยุ่งยากเป็นทวีคูณตามจำนวนองศาอิสระ   วิธีเลี่ยงความยุ่งยากนี้ทางผู้วิจัยได้เลือกควบคุมที่ละสามองศาอิสระ แนวความคิดนี้ใกล้เคียงกับสิ่งประดิษฐ์ที่ผมออกแบบสำหรับการตรวจหามะเร็งในลำไส้ใหญ่ที่ควบคุมที่ละหนึ่งองศาอิสระ (โปรดอ่านบทความของผมก่อนหน้านี้)

ข้อต่อของ CardioArm มีขนาดเล็กมาก ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 1.2 ซม. ความยาว 3.0 ซม. จำเป็นต้องควบคุมมิให้อุปกรณ์สัมผัสกับเนื้อเยื่อของหัวใจ เพราะทำให้เกิดการบอบช้ำและภาวะ Trauma จนมีเลือดไหลออกภายใน  การควบคุมแรง(Force Control)จักต้องทำด้วยความระมัดระวังเพราะกลไกและสภาวะแวดล้อมมีความยืดหยุ่นน้อย (Stiff) ทำให้มีโอกาสขาดเสถียรภาพสูง (Unstable) ผลก็คืออุปกรณ์จะเคลื่อนอย่างรวดเร็ว รุนแรง อย่างไร้ทิศทาง ซึ่งถือว่าอันตรายมาก       

นักวิจัยทั้งสองได้ร่วมกันตั้งบริษัท Cardiorobotics บริษัทได้ทดลองใช้อุปกรณ์นี้กับสุกรไปแล้วเก้าตัว คาดว่าจะทดลองใช้กับมนุษย์ภายในสิ้นปีนี้  เพื่อเป็นการติดตามและศึกษาเทคโนโลยีด้านนี้ ทางสถาบันวิทยาการหุ่นยนต์ภาคสนาม (ฟีโบ้)จะส่งบัณฑิตศึกษาภายใต้โครงการทุนของสำนักงานอุดมศึกษาแห่งชาติ ไปที่มหาวิทยาลัยคาร์เนกี้เมลลอนร่วมวิจัยกับดร. ดร. โฮวี่ โชว์เซต ประมาณแปดเดือนครับ

ท่านผู้อ่านสามารถส่งข้อคิดเห็น/เสนอแนะมาที่ผู้เขียนที่ djitt@fibo.kmutt.ac.th

——————————————————————————————

ข้อมูลจำเพาะของผู้เขียน

     ดร. ชิต เหล่าวัฒนา จบปริญญาตรีวิศวกรรมศาสตร์ (เกียรตินิยม) จากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้า ธนบุรี ไดัรับทุนมอนบูโช รัฐบาลญี่ปุ่นไปศึกษาและทำวิจัยด้านหุ่นยนต์ที่มหาวิทยาลัยเกียวโต ประเทศญี่ปุ่น เข้าศึกษาต่อระดับปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัยคาร์เนกี้เมลลอน สหรัฐอเมริกา ด้วยทุนฟุลไบรท์ และจากบริษัท AT&T ได้รับประกาศนียบัตรด้านการจัดการเทคโนโลยีจากสถาบันเทคโนโลยีแห่งมลรัฐแมสซาชูเซสต์ (เอ็มไอที) สหรัฐอเมริกา

     ภายหลังจบการศึกษา ดร. ชิต ได้กลับมาเป็นอาจารย์สอนที่มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้า ธนบุรี และเป็นผู้ก่อตั้งสถาบันวิทยาการหุ่นยนต์ภาคสนาม หรือที่คนทั่วไปรู้จักในนาม “ฟีโบ้ (FIBO)” เป็นหน่วยงานหนึ่งในมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้า ธนบุรี เพื่อทำงานวิจัยพื้นฐาน และประยุกต์ด้านเทคโนโลยีหุ่นยนต์ ตลอดจนให้คำปรึกษาหน่วยงานรัฐบาล เอกชน และบริษัทข้ามชาติ (Multi-national companies) ในประเทศไทยด้านการลงทุนทางเทคโนโลยี  การใช้งานเทคโนโลยีอัตโนมัติชั้นสูง และการจัดการเทคโนโลยีสารสนเทศอย่างมีประสิทธิภาพ