Robotic nanotechnology
หุ่นยนต์ผ่าตัด/ดร.ชิต เหล่าวัฒนา
ทราบข่าวมาว่า โรงพยาบาลศิริราชมีระบบหุ่นยนต์ช่วยในการผ่าตัดต่อมลูกหมาก นับว่าวงการแพทย์ไทยติดอันดับโลกทั้งด้านคุณหมอเก่งมีความสามารถสูง และอุปกรณ์ที่ทันสมัย เรื่องนี้ทำให้ผมนึกถึงช่วงที่ผมยังอยู่ที่สหรัฐอเมริกาทุ่มเทพัฒนาอุปกรณ์หุ่นยนต์ผ่าตัดมะเร็งในลำไส้อยู่นั้น ก็ได้ยินความคิดเห็นจากคุณหมอฝรั่งที่โน่นว่า การที่บรรดาคุณหมอใช้เครื่องมืออัตโนมัติทุ่นแรงมากเกินไปมีผลทำให้ความชำนิชำนาญด้านการเคลื่อนไหวการเคลื่อนที่ของมือและนิ้ว (Motor Skill) ลดลง และให้สังเกตว่าหมอผ่าตัดรุ่นใหม่ๆแม้จะได้รับข้อมูลมากมายเกี่ยวกับสภาพอาการป่วยของคนไข้ จนการตัดสินใจเฉพาะหน้าดีขึ้น แต่ความประณีตในการผ่าตัดจะสู้หมอรุ่นเก่าๆไม่ได้เลย จริงเท็จประการใดต้องขอให้ผู้ที่รู้จริงในวงการให้ความเห็นเองนะครับ
นอกจากนี้การเกิดขึ้นมาของหุ่นยนต์แพทย์ (RoboDoc) นั้นได้สร้างความกังวลว่าคุณหมอจะถูกแยกตัวออกมาไม่ต้องไปดูแลรักษาคนไข้อย่างใกล้ชิดจนความรู้สึกเอื้ออาทรของคุณหมอจะค่อยๆจางหายไปด้วย เรื่องคลุกคลีดูแลคนไข้ในลักษณะ “ปฏิบัติแล้วเก่ง” นี้แพทย์ไทยมีชื่อเสียงมาก โดยเห็นได้จากการที่หลายท่านประสบความสำเร็จในการผ่าตัดยากๆ และรักษาอาการของโรคที่ซับซ้อนได้ เมื่อผนวกกับการดูแลเอาใจใส่ของพยาบาลไทยมืออาชีพแล้ว อาจถือว่าเรื่องการดูแลรักษาสุขภาพ (HealthCare) เป็น “จุดแข็ง” (Niches) ของประเทศได้ ผมเห็นว่าหากมีการจัดการระดับประเทศอย่างจริงจังจากรัฐบาลและภาคเอกชน ประเทศไทยจะผงาดขึ้นเป็นผู้นำอุตสาหกรรมงานบริการสุขภาพได้อย่างแน่นอน
ดร.ชวินทน์ ธัมมนันกุล ผู้เชี่ยวชาญด้านสร้างความสามารถในการแข่งขันระดับประเทศเคยปรารภว่า ประเทศไทยมีศักยภาพเป็นศูนย์กลางด้าน Caring Technology ตำแหน่งยุทธศาสตร์นี้สามารถบูรณาการ รากหญ้า รากแก้ว วัฒนธรรมไทย นักวิชาการ และนักธุรกิจเข้าด้วยกันได้ และไม่ต้องไปแข่งขันกับประเทศอื่นๆที่ประกาศตัวเองเป็น Digital Country, Knowledge Based Society และอื่นๆอีกมากมาย ประเทศเหล่านี้ก็ไม่สามารถมาแข็งขันกับไทยได้ในเรื่อง “การเอาใจเขามาใส่ใจเรา” (Caring) อันเป็นจุดแข็งของคนไทยเรา กลับมาเรื่องเทคนิค ในการพัฒนาเรื่องหุ่นยนต์ผ่าตัดตลอด 20 ปีที่ผ่านมา ปัญหาสำคัญอยู่ที่เราต้องออกแบบระบบควบคุม “แรง” และ “ตำแหน่ง” ที่อยู่ในทิศทางเดียวกันพร้อมๆกัน ตัววัดแรงนั้นอาศัยการยุบและตัวของวัสดุที่นำมาใช้ ขอให้ท่านผู้อ่านนึกถึงสปริง แนวแรงกดและดึงเกิดขึ้นในทิศทางเดียวกันกับระยะหดและยืดตัวของสปริง ดังนั้นความสัมพันธ์ระหว่างตำแหน่งกับแรงจึงมีค่าคงที่เสมอ เราไปแยกควบคุมไม่ได้เลย เลือกควบคุมตัวใดจะได้อีกตัวหนึ่งแถมมาด้วย อย่างไรก็ตามอวัยวะต่างๆในร่างกายมนุษย์ประกอบด้วยเนื้อเยื่อที่มีความแข็งและยืดตัวไม่เท่ากัน เมื่อคุณหมอลงมีดผ่าตัดความสัมพันธ์ของแรงและตำแหน่งจึงไม่คงที่ และนี่คือมูลเหตุที่นักวิจัยหุ่นยนต์ผ่าตัดต้องมาคิดหาวิธีควบคุมเสียใหม่ เพื่อให้หุ่นยนต์สามารถทำงานใกล้เคียงกับคุณหมอได้ ทางแก้ไขแบบง่ายที่สุดคือจัดแนวแรงและทิศทางการเคลื่อนที่ให้ตั้งฉากซึ่งกันและกัน แล้วทำการควบคุมแบบแยกส่วนกัน เราประยุกต์วิธีการลูกผสมนี้ (Hybrid Control) เพื่อให้หุ่นยนต์ทำงานมาแล้วหลายประเภท เช่น หุ่นยนต์เช็ดกระจกของอาคารสูง หุ่นยนต์ประกอบชิ้นงานละเอียดสูงในอุตสาหกรรม เป็นต้น ทางแก้ไขนี้ทำให้หุ่นยนต์มีความสามารถมากขึ้นเมื่อต้องทำงานที่ต้องออกแรงกับชิ้นงาน แต่ต้องถือว่าฝีมือยังห่างไกลจากมนุษย์มากเลยครับ เมื่อวานรถผมไปเสียกลางทาง เกิดจากคันเร่งตึงสายพานหัก ต้องเรียกช่างมาเปลี่ยนตอนค่ำๆแล้วแสงไม่ค่อยมีแล้วครับ ผมสังเกตว่านิ้วทั้งห้าของช่างนั้นแคล่วคล่องมาก ทั้ง ล้วง คลำ ออกแรง และจัดตำแหน่งตัวล็อคต่างๆ ไปพร้อมๆ กัน ในห้องเครื่องที่คับแคบมากๆ หุ่นยนต์ปัจจุบันทำงานเช่นนี้ไม่ได้หรอกครับ
ปัจจัยหลักที่สมองของช่างสามารถสั่งการให้นิ้วทั้งห้าทำงานได้อย่างสอดคล้องกันคือ ข้อมูลคุณสมบัติทางกลของนิ้ว เช่น ความแข็ง ความยืดหยุ่น มวล แรงเสียดทาน และอื่นๆ ถูกนำไปประกอบในการตัดสินใจของสมอง นั่นคือสัญญาณทำงานที่ส่งมาจากสมองมนุษย์จะสอดคล้องกับสภาวะและคุณสมบัติของอวัยวะที่ใช้งานด้วย นักวิจัยหุ่นยนต์จึงได้ทำการปรับปรุงสมองกลของหุ่นยนต์ให้ทราบถึงคุณสมบัติของกลไกมือหุ่นยนต์เพื่อทำงานให้มีประสิทธิภาพดีขึ้น ท่านที่สนใจในรายละเอียดเรื่องนี้แวะมาคุยกับผมได้ที่สถาบันวิทยาการหุ่นยนต์ภาคสนาม (ฟีโบ้) มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรีครับ หมอผ่าตัดมือดีส่วนใหญ่จะไม่ดื่มแอลกอฮอล์ เพราะท่านเกรงว่ามือสั่นการผ่าตัดจะอันตรายมากทำนองเดียวกันหุ่นยนต์เลเซอร์ผ่าตัดเรตินา เราไม่ยอมให้การตอบสนอง (Response) นั้นแกว่งไปมา (Overshoot) ซึ่งอาจทำให้หุ่นยนต์เคลื่อนที่ช้าไปบ้าง ดีกว่าหุ่นยนต์เคลื่อนที่เปะปะทำให้ตาเราบอดได้การล็อคตัวคนไข้ (Fixturing) เพื่อให้หุ่นยนต์รู้ตำแหน่งที่ชัดเจนก็มีส่วนสำคัญทำให้การผ่าตัดโดยหุ่นยนต์สำเร็จจนได้ผลลัพธ์ดี
เทคโนโลยีหุ่นยนต์มาสู่วงการแพทย์มากขึ้นอย่างแน่นอนในอนาคตอันใกล้นี้ครับ ในขณะที่เราต้องมีเทคโนโลยีเพื่อการแพทย์ แต่ผมขออวยพรให้ท่านผู้อ่านทุกท่านมีสุขภาพแข็งแรง จนไม่มีโอกาสไปใช้บริการหุ่นยนต์เหล่านี้ เหมือนกับถุงลมนิรภัยในรถยนต์ ที่ผมต้องมีไว้ แต่ไม่เคยอยากอยู่ในสถานการณ์ที่ใช้งานอุปกรณ์นี้เลยครับ
————————————————————————-
หุ่นยนต์ผ่าตัดมะเร็งลำไส้
รศ.ดร. ชิต เหล่าวัฒนา
มะเร็งจัดเป็นความเจ็บป่วยอันดับหนึ่งที่คร่าชีวิตคนไทย อาหารที่ไม่สะอาดที่มีเชื้อรา ไวรัส และสารเคมี ปนเปื้อนเป็นต้นเหตุสำคัญทำให้เกิดมะเร็งตับและอื่นๆในระบบทางเดินอาหาร นอกเหนือจากนั้นการรับประทานอาหารที่มีไขมันสูงและมีกากอาหารน้อย เพิ่มโอกาสเป็นมะเร็งในลำไส้ใหญ่ ซึ่งโดยเฉลี่ยจะถูกตรวจพบหลังจากคนไข้มีสภาวะเข้าสู่ขั้นอันตรายแล้ว สถิติคนอเมริกันมีอัตราเสี่ยงต่อการเป็นโรคนี้ถึง 6% ผมเดาว่าสำหรับพวกเราคนไทยสถิติคงใกล้เคียงกัน แม้ว่าอาหารไทยมีกากมากกว่าแต่ก็มีอย่างอื่นที่ไม่พึงปรารถนาเป็น “ของแถม” มาให้ด้วย เพื่อนผมคนหนึ่งซื้อปูทะเลที่ชายหาดแล้วลืมทิ้งไว้หลังรถถึงสามวัน ปูยังไม่เน่าเลย คงจะอุดมไปด้วยสารฟอร์มาลีนที่ใช้ดองศพนั่นเอง ดังนั้นเพื่อรับรู้สุขภาพลำไส้ใหญ่ของเรา จึงมีการแนะนำให้ไปหาหมอตรวจทุกปีเมื่ออายุครบ 35 ปี
การแก้ไขที่ต้นเหตุนั้นต้องกวดขันและให้ความรู้เรื่องนี้ต่อผู้ประกอบการอาหารให้มีความรับผิดชอบอย่างต่อเนื่อง อีกทั้งบทลงโทษเป็นเรื่องสำคัญ ผมสังเกตว่าเมื่อเจ้าหน้าที่รัฐเข้มงวดเรื่องนี้เมื่อใด ประชาชนก็อุ่นใจแซ่ซ้องสรรเสริญ จึงหวังว่าความเข้มงวดยังคงอยู่ไม่แผ่วหย่อนยานไป นักอุตสาหกรรมไทยที่ไปลงทุนที่ประเทศจีนบอกผมว่า รัฐบาลบ้านเมืองเขาเอาจริงเอาจังเรื่องนี้มาก เห็นอยู่บ่อยครั้งที่ทางการ สั่ง “ปิดตาย” อย่างถาวร ภัตตาคาร ร้านอาหาร ที่มีเชื้อโรคและสารเคมีปนเปื้อน
นักเทคโนโลยีหุ่นยนต์อย่างผมไม่รู้เรื่องอาหารและเชื้อโรคอย่างลึกซึ้งพอที่สามารถไปแก้ที่ต้นเหตุ จึงขอประยุกต์ใช้เทคโนโลยีช่วยตรวจสอบระยะเริ่มต้นของมะเร็งลำไส้ใหญ่ พร้อมใช้หุ่นยนต์ไปผ่าตัดเนื้อร้ายออกมาจนผู้ป่วยปลอดภัย
อันที่จริงโอกาสเข้าช่วยเหลือชีวิตมนุษย์สร้างบุญกุศลครั้งนี้ของผม เกิดขึ้นเนื่องจากทุนการศึกษาฟุลไบรท์ที่ผมได้รับไม่พอกับค่าใช้จ่ายที่มหาวิทยาลัยคาร์เนกี้เมลลอน เพราะค่าลงทะเบียนของมหาวิทยาลัยนี้แพงที่สุดในสหรัฐอเมริกา ผมจึงต้องหารายได้เพิ่มเติมจาก “ทุนผู้ช่วยวิจัย” มหาวิทยาลัยชั้นนำของอเมริกาจะมีทุนประเภทนี้ค่อนข้างเยอะ ไม่ทราบว่าด้วยเหตุผลใด โครงงานวิจัยสร้างหุ่นยนต์ผ่าตัดมะเร็งลำไส้ใหญ่นี้ ไม่มีนักศึกษาคนใดต้องการทำเลย อาจเป็นเพราะว่าอุปกรณ์หุ่นยนต์นี้ต้องผ่านช่องทาง “อวัยวะ” ที่เป็นคำสบถ ที่เขาใช้ด่ากันก็เป็นได้
ผมเดินทางไปเก็บข้อมูลหน้างาน ที่โรงพยาบาลเชดดี้ไซด์ เมืองพิตส์เบิกรก์ อยู่เกือบสองเดือน เรื่องเก็บข้อมูลหน้างานนี้ถือเป็นขั้นตอนที่จำเป็นอย่างยิ่ง ผมจะย้ำแก่ลูกศิษย์ผมเสมอว่า วิศวกรและนักเทคโนโลยีที่ดี อย่ามัวเพ้อเจ้อใช้เวลาใหญ่อยู่กับคอมพิวเตอร์ แล้วใช้ ”จิตปรุงแต่ง” จนหลุดขาดจากสภาวะความเป็นจริงไป สิ่งที่ผมได้เห็นนั้น น่าเวทนายิ่งนัก เพราะเพียงแค่ใช้อุปกรณ์มาตรฐาน:เอ็นโดสโครป ในการตรวจสอบเบื้องต้นเพื่อค้นหา เนื้องอกระยะเริ่มต้นที่ลักษณะคล้ายหูด คนไข้ก็ทรมานมากแล้ว ลำไส้นั้นเป็นสิ่งมีชีวิต มีอาการตอบสนองแบบลูกคลื่น พยายามผลักดันอุปกรณ์แปลกปลอมนี้ออกไป อาการตอบสนองลักษณะคล้ายๆ กันนี้ ช่วยให้อาหารที่เรากลืนเข้าไปเคลื่อนสู่กระเพาะได้แม้ว่าเราตีลังกากลับหัวก็ตาม แต่ผมแนะนำว่าน้องๆ อย่าไปทดลองนะครับเดี๋ยวพลาดแล้วอาหารติดช่องลมจะอันตราย
นอกจากการตอบสนองดังกล่าวแล้ว บางครั้งลำไส้ก็จะรัดอุปกรณ์นั้นไว้แน่น ไม่ให้คุณหมอขยับเขยื้อนเอ็นโดสโครปได้เลย ผมเห็นคนไข้บางคนมีอุปกรณ์นี้ติดคาไว้ที่ช่องทวารหนัก ต้องนอนรอถึง 2 ชั่วโมง จนลำไส้เลิกพยศ คุณหมอจึงดึงอุปกรณ์ออกมาได้ ผลข้างเคียงจากธรรมชาติของลำไส้นี้ ยังทำให้เกิดการระคายเคืองของผนังลำไส้จนอาจอักเสบมีเลือดไหลภายในได้
จากข้อมูลข้างต้นนี้ ผมจึงมีแนวความคิดที่แตกต่างจากนักวิจัยท่านอื่นๆ ที่เชื่อว่าหุ่นยนต์งูประกอบด้วยข้อปล้องมากๆ สามารถเลื้อยเข้าไปในลำไส้ใหญ่เพื่อตรวจหาและผ่าเอาเนื้องอกออกมาได้ หุ่นยนต์งูลักษณะนี้มีความแข็ง และความยืดหยุ่นใกล้เคียงกับท่อยางของเอ็นโดสโครป อาการ “รัดรึงและผลักดัน” สลับกันไป ก็ยังคงมีอยู่ เมื่อผนวกกับการควบคุมแบบแอคตีฟ จะทำให้หุ่นยนต์งูขาดเสถียรภาพในการเคลื่อนไหว เหวี่ยงตัวไปมาทำอันตรายต่อผนังลำไส้หนักขึ้นไปอีก
แทนที่จะเป็นหุ่นยนต์งู เหมือนกับนักวิจัยอาวุโสชั้นนำของโลกหลายท่าน ผมได้ออกแบบ “หุ่นยนต์ไส้เดือน” ลดความซับซ้อนด้านการควบคุมจาก 18 ปล้อง มาเป็นเพียงแค่ สององศาอิสระ กล่าวคือได้ออกแบบโครงสร้างภายในเป็นกล้ามเนื้อหลัก สามารถทำให้แข็งและอ่อนได้ด้วยการดึงลวดเพียงเส้นเดียว เมื่ออยู่ในสภาวะแข็งปลอกยางภายนอก จะเคลื่อนที่สไลด์บนกล้ามเนื้อตามทิศทางที่มองผ่านกล้องไฟเบอร์ออฟติก ที่ปลาย Distal End. จนเคลื่อนที่ไปได้ระยะสั้นๆ 1-2 ซ.ม.จึงหยุด จากนั้นระบบจะลดแรงตึงของลวดทำให้กล้ามเนื้อหลักอ่อนตัวลง ปลอกยางก็จะวางตัวแนบชิดกลับผนังลำไส้ เป็นการก๊อปปี้รูปร่างของลำไส้อย่างอัตโนมัติ ต่อมากล้ามเนื้อหลักจะเคลื่อนตัวเอง 1-2 ซ.ม. เพื่อเทียบระยะตำแหน่งของปลอกยาง เป็นอันจบหนึ่งรอบของการทำงานแล้วจึงเริ่มใหม่ซ้ำๆ กันไป การเคลื่อนที่จึงมีลักษณะแบบไส้เดือนที่เราพบเห็นกันอยู่ ในกรณีที่ลำไส้ โดยเฉพาะ ส่วนของ Traverse Colon พยศอาละวาด ระบบจะปลดแรงตึงทันที ทุกส่วนของหุ่นยนต์ก็เคลื่อนไหว “เต้น” ไปตามลำไส้ จนลำไส้เขาเหนื่อย หุ่นยนต์จึงเริ่มทำงานต่อไป หลักการ “นิ่งสงบการเคลื่อนไหว” นี้ ผมยืมมาจากเคล็ดวิชา “ไทเก็ก” นั่นเอง เมื่อเจอตำแหน่งเนื้องอก คุณหมอก็จะสอดกรรไกรหรือมีดผ่าตัดขนาดจิ๋วผ่านเข้าไปปฏิบัติการ เช่นเดียวกันกับอุปกรณ์เอ็นโดสโครปมาตรฐานทั่วๆไป
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น