หุ่นยนต์จิ๋วสำหรับยืดและสร้างเนื้อเยื่อหลอดอาหาร
ดร.จินตมัย สุวรรณประทีป ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (เอ็มเทค)
โรค long-gap esophageal atresia นั้นเป็นโรคที่เกิดในทารกแรกคลอดที่มีส่วนของหลอดอาหารหายไปอันเนื่องจากการไม่ต่อกันของหลอดอาหารส่วนปลายบนและปลายล่าง แนวทางการรักษาปัจจุบันนั้นมีหลายวิธีด้วยกัน ตัวอย่างของวิธีการรักษาที่นิยมทั่วไปคือ การให้อาหารผ่านทางท่อแทนขณะที่รอให้หลอดอาหารเกิดการยืดยาวตามการเติบโตของทารก และต่อหลอดอาหารในภายหลังซึ่งอาจใช้เวลาประมาณ 3-6 เดือน แต่ในบางครั้งแพทย์อาจจะทำการผ่าตัดเพื่อการยืดหลอดอาหารให้ยาวขึ้นเพื่อต่อหลอดอาหารเข้าด้วยกันให้เร็วขึ้น เช่น ใช้เครื่องมือกระทุ้งปลายบนหลอดอาหาร การผ่าตัดโดยใช้เนื้อเยื่อจากอวัยวะอื่นมาทดแทนส่วนของหลอดอาหารที่หายไปไม่ว่าจะเป็นกระเพาะอาหารหรือลำไส้ใหญ่ รวมทั้งการดึงยืดหลอดอาหารโดยตรงแบบโฟเกอร์ (Foker technique) ซึ่งดำเนินการโดยแพทย์จะเย็บไหมเย็บแผลเข้ากับหลอดอาหารส่วนปลายบนและปลายล่าง โดยให้มีปมไหมโผล่อยู่ภายนอกร่างกาย จากนั้นทำการให้แรงดึงต่อไหมเย็บแผลดังกล่าวเพื่อให้เกิดแรงดึงแก่หลอดอาหารเป็นเวลาประมาณ 1-4 สัปดาห์ เพื่อให้เกิดการสร้างเนื้อเยื่อของหลอดอาหารอย่างช้า ๆ และเกิดการต่อกันในที่สุด ทั้งนี้ในระหว่างกระบวนการรักษาดังกล่าว ทารกจะต้องถูกวางยาสลบและอยู่ภายใต้การใช้เครื่องช่วยหายใจ เพื่อป้องกันการเกิดอาการแทรกซ้อนที่เป็นผลมาจากการเคลื่อนไหวของทารก เช่น การฉีกขาดของหลอดอาหาร เป็นต้น แต่การอยู่ภายใต้สภาวะดังกล่าวก็อาจส่งผลต่อการเกิดอาการแทรกซ้อนอื่นได้ เช่น การแตกของกระดูก หรือการอุดตันของหลอดเลือด เป็นต้น
การยืดและสร้างเนื้อเยื่อหลอดอาหารแบบโฟเกอร์[1]
ด้วยปัญหาดังกล่าว ทีมวิจัยที่ประกอบไปด้วยนักวิจัยจากหลายประเทศจึงได้ร่วมกันพัฒนาหุ่นยนต์ขนาดจิ๋วที่สามารถผ่าตัดฝังเข้าไปในร่างกายเพื่อทำหน้าที่ในการให้แรงดึงต่อหลอดอาหารโดยตรงด้วยระบบมอเตอร์เพื่อการสร้างเนื้อเยื่อของหลอดอาหาร และทำงานได้แม้แต่ในขณะที่ผู้ป่วยรู้สึกตัวดี ไม่จำเป็นต้องถูกทำให้อยู่ในภาวะสลบ เช่น การรักษาทั่วไป ทั้งนี้หุ่นยนต์ดังกล่าวจะประกอบไปด้วยมอเตอร์ขับเคลื่อนขนาดจิ๋วที่เชื่อมต่อเข้ากับวงแหวนโลหะซึ่งจะถูกยึดติดเข้ากับส่วนของหลอดอาหารที่ต้องการรักษาด้วยไหมเย็บแผล ส่วนพื้นผิวของหุ่นยนต์จะผลิตจากวัสดุมีสมบัติที่เข้ากันได้ทางชีวภาพและกันน้ำได้ โดยระบบควบคุมการทำงานของหุ่นยนต์นี้จะอยู่ภายนอกร่างกายเพื่อให้แพทย์สามารถกำหนดค่าของแรงดึงที่ให้แก่อวัยวะได้ตามที่ต้องการในแต่ละช่วงเวลา เพื่อเป็นการศึกษาประสิทธิภาพและความปลอดภัยในการทำงานของหุ่นยนต์นี้ ทีมวิจัยได้ดำเนินการทดลองผ่าตัดและฝังหุ่นยนต์เข้าในหมูทดลอง โดยติดตั้งเข้ากับส่วนของหลอดอาหาร จากนั้นให้แรงดึงเพื่อให้เกิดระยะห่างระหว่างวงแหวนโลหะของหุ่นยนต์มีค่าเพิ่มขึ้นประมาณ 2.5 มิลลิเมตรทุกวัน เป็นระยะเวลา 8-9 วัน หุ่นยนต์นี้ถูกออกแบบให้มีความฉลาดและปรับเปลี่ยนการทำงานได้ด้วยตนเอง โดยจะให้แรงดึงอัตโนมัติเมื่ออยู่ในสภาวะที่ปลอดภัยเท่านั้น ตัวอย่างเช่น เมื่อหมูทดลองกินอาหาร หุ่นยนต์จะหยุดทำงาน และจะกลับมาทำงานใหม่ภายหลังเมื่อหมูหยุดกินอาหารหรือในระหว่างพักผ่อน จากผลการศึกษาพบว่าหมูทดลองทุกตัวมีสุขภาพดี สามารถกินอาหารและดำเนินกิจกรรมต่าง ๆ ได้เป็นปกติ ไม่ได้แสดงอาการแทรกซ้อนหรือความไม่สบายจากการทำงานของหุ่นยนต์จิ๋วนี้แต่อย่างใด ทีมวิจัยพบว่าส่วนของหลอดทดลองที่ได้รับแรงดึงดังกล่าวมีความยาวเพิ่มขึ้นได้ถึง 77 เปอร์เซ็นต์ และจากการตรวจวิเคราะห์ชิ้นเนื้อพบว่าความยาวที่เพิ่มขึ้นไม่ได้เกิดจากการยืดตัวของหลอดอาหาร แต่พบว่ามีการเจริญและสร้างใหม่ของเซลล์และเนื้อเยื่อ รวมทั้งพบว่าไม่มีการเปลี่ยนแปลงของเส้นผ่านศูนย์กลางของหลอดอาหารอีกด้วย ซึ่งแสดงให้เห็นถึงแนวโน้มที่ดีของหุ่นยนต์จิ๋วนี้ในการทำหน้าที่ดังกล่าว
ภาพแสดงหุ่นยนต์จิ๋วสำหรับการสร้างเนื้อเยื่อหลอดอาหาร[3]
หมูทดลองยังคงกินอาหารได้ตามปกติในระหว่างการทำงานของหุ่นยนต์จิ๋ว[4]
การทำงานของหุ่นยนต์จิ๋วในหมูทดลอง[4]
ภาพแสดงส่วนของหลอดอาหารที่เกิดการสร้างขึ้นใหม่ระหว่างวงแหวนทั้งสองด้านที่เชื่อมต่อกับหุ่นยนต์จิ๋วภายหลังจากการทำงานของหุ่นยนต์เป็นเวลา 8-9 วัน[4]
อย่างไรก็ตาม ทีมวิจัยยังคงทำการทดลองเพิ่มเติมเพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพและความปลอดภัยของหุ่นยนต์จิ๋วนี้หากจะนำมาใช้งานจริงในผู้ป่วย นอกจากการใช้งานสำหรับหลอดอาหารแล้ว นอกจากนี้ทีมวิจัยคาดว่าหุ่นยนต์จิ๋วนี้ยังสามารถใช้งานสำหรับการรักษาลำไส้ได้เช่นกัน ซึ่งเมื่อเทียบกับหลอดอาหารแล้ว กลุ่มผู้ป่วยที่มีปัญหากับลำไส้นั้นจะมีจำนวนที่มากกว่าและมีค่าใช้จ่ายในการรักษาที่สูง แต่เนื่องจากลำไส้มีหลายหน้าที่ในการทำงานและเป็นอวัยวะที่มีความซับซ้อนกว่าหลอดอาหาร ดังนั้น จึงต้องมีการศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับปัจจัยต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการสร้างเนื้อเยื่อด้วยหุ่นยนต์สำหรับลำไส้หรืออวัยวะอื่น ๆ ในอนาคต
การใช้งานของหุ่นยนต์จิ๋วสำหรับการยืดและสร้างเนื้อเยื่อของหลอดอาหารหรือลำไส้[5]
เอกสารอ้างอิง
- http://slideplayer.com/slide/11410088/
- D. D. Damian, et al. (2018), Sci. Robot., 3 (14), eaaq0018.
- https://vector.childrenshospital.org/2018/01/implanted-robot-could-help-grow-stunted-organs/
- https://techxplore.com/news/2018-01-robotic-implants-spur-tissue-regeneration.html.
- http://blogs.discovermagazine.com/d-brief/2018/01/10/robotic-implants-tissues/
