นักวิจัย มจธ.ใช้เทคโนโลยีกระบวนการ Fine Shot Peening ออกแบบอุปกรณ์ดามกระดูก

นักวิจัย มจธ.ใช้เทคโนโลยีกระบวนการ Fine Shot Peening ออกแบบอุปกรณ์ดามกระดูกและสกรู เพิ่มความแข็งแรง ทนทาน น้ำหนักเบา และราคาถูก นวัตกรรมจากฝีมือคนไทย

FB Bone plate FINAL

ปัจจุบันกระบวนการ Fine Shot Peening (FSP) ถูกนำมาใช้ในการปรับปรุงประสิทธิภาพของวัสดุฝังในทางการแพทย์มากขึ้น เช่น สกรู และแผ่นดามกระดูก ถือเป็นผลงานโดดเด่นของ รศ. ดร.อนรรฆ ขันธะชวนะ อาจารย์ประจำภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ หัวหน้าห้องปฏิบัติการวัสดุฉลาด มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.) และทีมวิจัย ซึ่งเทคโนโลยีดังกล่าวจะทำให้คุณสมบัติของวัสดุมีความแข็งแรงทนทานต่อการเปลี่ยนรูปมากขึ้น ลดแรงเสียดทาน ทำให้เราสามารถผลิตวัสดุดามกระดูกที่มีขนาดบางและน้ำหนักเบาลง ช่วยให้แพทย์ผู้ผ่าตัดใช้งานได้ง่าย ผู้ป่วยรู้สึกไม่รำคาญ และแก้ไขปัญหาอุปกรณ์หลุดหรือหลวมและหักในผู้ป่วยได้

โดย “แผ่นดามกระดูกและสกรูประสิทธิภาพสูงด้วยกระบวนการ Fine Shot Peening” เป็นผลงานที่ได้รับรางวัลประกาศเกียรติคุณ สาขาวิศวกรรมศาสตร์และอุตสาหกรรมวิจัย จากสำนักงานการวิจัยแห่งชาติ เมื่อปีที่ผ่านมา

รศ. ดร.อนรรฆ กล่าวว่า “ทีมวิจัยทำงานกับแพทย์ออกแบบอุปกรณ์ที่ฝังในร่างกายเพื่อใช้รักษากระดูกที่หักในบริเวณที่เข้าเฝือกไม่ได้ ต้องใช้แผ่นโลหะไทเทเนียมเข้าไปยึดต่อกระดูกให้เข้ากัน” แผ่นโลหะไทเทเนียมที่ยึดหรือดามกระดูกในร่างกายบริเวณที่มีการลงน้ำหนักมาก เช่น บริเวณกระดูกสันหลัง สะโพก หรือต้นขา ทำให้แผ่นโลหะหัก ซึ่งเป็นกรณีที่พบได้บ่อย และด้วยขนาดแผ่นโลหะไทเทเนียมที่ออกแบบมาไม่เหมาะกับสรีระของชาวเอเชีย เนื่องจากผู้ผลิตอุปกรณ์ส่วนใหญ่กว่า 95% มาจากต่างประเทศ การออกแบบเหมาะกับชาวยุโรป จึงเป็นที่มาของแนวคิดในการนำกระบวนการพ่นยิงด้วยอนุภาคละเอียด หรือ Fine shot peening ซึ่งเป็นกระบวนการปรับผิววัสดุให้มีคุณสมบัติแข็งแรงสูง ทนต่อการดัด งอระหว่างการรับน้ำหนัก แต่มีขนาดที่บาง และน้ำหนักเบา นำมาประยุกต์ใช้กับวัสดุโลหะไทเทเนียมที่ฝังในร่างกายผู้ป่วย โดยได้ทำการทดลองค่าความแข็งแรงของวัสดุ ความทนทานต่อความล้าและการเปลี่ยนรูป แรงเสียดทาน ในแบบจำลองในคอมพิวเตอร์ก่อนนำไปทดสอบในกระดูกเทียม และกระดูกอาจารย์ใหญ่ พบว่าวัสดุ มีความแข็งแรงมากกว่าเดิมถึง 43% และทนแรงดัดได้มากขึ้นกว่า 40%

ชิ้นส่วนอุปกรณ์ดามกระดูก - สกรู

ชิ้นส่วนอุปกรณ์ดามกระดูกแบบยาว

อุปกรณ์ดามกระดูก

ตัวอย่างอุปกรณ์ที่ใช้กระบวนการ Fine Shot Peening ที่นำไปใช้กับผู้ป่วยแล้ว เช่น สกรูขันกระดูกที่มีความสามารถในการยึด (Pullout Strength) สูงขึ้นอีก 70% โดยมีผู้ป่วยจำนวนกว่า 40 ราย ที่ได้รับการผ่าตัดพบว่าได้ผลดี ทำให้สามารถใช้งานในร่างกายได้นานขึ้น แก้ปัญหาสกรูที่ยึดกับกระดูกหลวมที่มักจะพบในผู้สูงอายุที่จำเป็นจะต้องเอาสกรูเดิมออกและใส่ใหม่

อุปกรณ์ดามกระดูกในบริเวณที่ไม่สามารถเข้าเฝือกได้ อุปกรณ์ดามกระดูกไหปลาร้า แผ่น Clavicle plate version 1 (Dumbbell Plate) ที่มีขนาดเล็กและบางมีความแข็งแรงสูง ช่วยให้แพทย์เปิดแผลในการผ่าตัดเล็กลง ลดขั้นตอนในการยึดติดอุปกรณ์และเวลาการผ่าตัด ด้วยอุปกรณ์มีขนาดเล็กและบางช่วยให้ผู้ป่วยลดความรู้สึกถึงอุปกรณ์ที่อยู่ในร่างกาย อุปกรณ์ชิ้นนี้ได้ออกแบบร่วมกับ พ.ต.ต. นพ. วิชาญ กาญจนถวัลย์ จากโรงพยาบาลเลิดสิน โดยได้รับทุนสนับสนุนการวิจัยจากสำนักงานการวิจัยแห่งชาติ และโครงการสนับสนุนเร่งการเติบโตของธุรกิจนวัตกรรมรายใหม่ในอุตสาหกรรมเป้าหมาย หรือ Research Gap Fund สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) โดยได้นำไปใช้จริงแล้วกับผู้ป่วยกว่า 20 ราย พบว่าได้ผลดี และยึดติดกระดูกได้ดี ลดปัญหาการหักภายในร่างกาย

รศ. ดร.อนรรฆ กล่าวว่า อุปกรณ์ที่พัฒนานี้นอกจากจะเป็นการออกแบบนวัตกรรมการรักษาแบบใหม่แล้ว ยังมีราคาถูกกว่าการนำเข้าจากต่างประเทศกว่าครึ่ง อนาคตจึงคาดหวังอยากให้อุปกรณ์ได้รับเลือกในการบรรจุเข้าไปในรายการสำนักงานหลักประกันสุขภาพแห่งชาติ (สปสช.) เพื่อประชาชนสามารถใช้สิทธิ์ได้กับระบบประกันสุขภาพเพื่อการรักษากระดูกไหปลาร้าโดยไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายส่วนต่าง

ปัจจุบันมีผลิตภัณฑ์อุปกรณ์ที่ใช้ “กระบวนการ fine shot peeing เพื่อเพิ่มความแข็งแรงของโลหะไทเทเนียม” เพื่อใช้ทางการแพทย์ จำนวน 6 อุปกรณ์ ได้แก่  Bone Plate and Screw with FSP, Spinal rod & Screw with FSP, Maxillofacial plate with FSP, Clavicle plate version 1 (Dumbbell Plate), Clavicle plate version 2 (Fish Bone Plate) และ Track distractor plate ซึ่งอุปกรณ์ทั้งหมดได้รับการจดสิทธิบัตรแล้ว และมีการวางแผนนำไปใช้กับอุปกรณ์ข้อเข่า ข้อสะโพกเทียม อุปกรณ์ตัวล็อคไทเทเนียมสำหรับยึดกระดูกสันหลังในการรักษาผู้ป่วยโรคหมอนรองกระดูกเสื่อมต่อไป