You are here

สร้างสรรค์นวัตกรรมทางการแพทย์ด้วย 3D Printing

สร้างสรรค์นวัตกรรมทางการแพทย์ด้วย 3D Printing

สร้างสรรค์นวัตกรรมทางการแพทย์ด้วย 3D Printing

สร้างสรรค์นวัตกรรมทางการแพทย์ด้วย 3D Printing

การสร้างนวัตกรรมถือเป็นหนึ่งในสิ่งที่สำคัญไปแล้วในปัจจุบัน  เพราะการสร้างผลงานที่เป็นนวัตกรรมจะช่วยสร้างและต่อเติมความสำเร็จในด้านผลงาน ทั้งยังช่วยต่อยอดผลสำเร็จทางธุรกิจที่ดีผ่านการใช้เทคโนโลยีที่เหมาะสมให้เกิดขึ้น  ..คณะแพทยศาสตร์โรงพยาบาลรามาธิบดี  มหาวิทยาลัยมหิดล  ก็เป็นองค์กรที่มุ่งให้ความสำคัญกับการต่อยอดพัฒนาผลงานให้เกิดขึ้นผ่านการสร้างงานทางด้านนวัตกรรม

การจัดตั้งศูนย์พัฒนานวัตกรรมทางการแพทย์  หรือ Mind Center จะทำให้การพัฒนาผลงานทางนวัตกรรมด้านการแพทย์นั้นเป็นไปได้ตามรูปแบบและขั้นตอนที่มุ่งผลสำเร็จได้ชัดเจน การทำงานของศูนย์พัฒนานวัตกรรมทางการแพทย์ที่ผ่านมา มีหลากหลายผลงานที่ได้นำมาพัฒนา ต่อยอด สร้างขึ้น  จนเกิดเป็นความร่วมมือที่สำคัญร่วมกันระหว่าง คณะวิทยาศาสตร์  มหาวิทยาลัยมหิดล  คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล  และคณะแพทยศาสตร์โรงพยาบาลรามาธิบดี มหาวิทยาลัยมหิดล ด้วยความร่วมมือระหว่างกัน ผสานความรู้ความเชี่ยวชาญเฉพาะทั้งในด้านการแพทย์ ด้านวิทยาศาสตร์ และด้านวิศวกรรม ส่งผลให้เกิดผลงานนวัตกรรมที่ใช้กับผู้ป่วยได้เป็นอย่างดี  ทั้งในด้านการวินิจฉัย  การรักษา และการทดลองวิจัยในคน

คอลัมน์ Research Focus ฉบับนี้ มีหนึ่งในผลงานอันโดดเด่นของศูนย์พัฒนานวัตกรรมทางการแพทย์  คือ 3D Printing มาแนะนำ

สร้างสรรค์นวัตกรรมทางการแพทย์ด้วย 3D Printing

เครื่อง 3D Printing คืออะไร

3D printing คือ เครื่องพิมพ์ 3 มิติ ที่สามารถพิมพ์สิ่งของจาก idea ให้ออกมาเป็นต้นแบบ 3 มิติ เช่น การสร้างผลิตภัณฑ์ต้นแบบ (Prototype) เนื่องจาก 3D Printer สามารถช่วยในการสร้างชิ้นงานที่มีความละเอียดซับซ้อนโดยไม่ต้องใช้เครื่องจักรราคาแพงและไม่ต้องทำแม่พิมพ์ การปรับเปลี่ยนดีไซน์ของผลิตภัณฑ์ทำได้ง่ายดายและมีต้นทุนต่ำ เทียบกับการทำแม่พิมพ์ ซึ่งมีค่าใช้จ่ายสูงและใช้เวลานาน  สามารถผลิตอุปกรณ์ที่มีขนาดและรูปร่างเฉพาะสำหรับแต่ละบุคคลได้ เช่น แขนเทียมและขาเทียมสำหรับผู้พิการส้นรองเท้าที่เข้ากับรูปเท้าได้พอดี พิมพ์อวัยวะมนุษย์ได้ เช่น กระดูกเทียมทำจากไทเทเนียม

สร้างสรรค์นวัตกรรมทางการแพทย์ด้วย 3D Printing

รูปแบบการทำงานของเครื่อง

ก่อนที่จะพิมพ์งาน 3 มิติ ต้องมีการสร้างข้อมูล 3 มิติในรูปแบบของดิจิตอล ที่สามารถนำไปใช้งานกับเครื่องพิมพ์ 3 มิติ จากการออกแบบร่วมกับการใช้ซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์ช่วยการออกแบบ (Computer Aided Design, CAD) นอกจากจะใช้คอมพิวเตอร์ช่วยในการออกแบบแล้ว  ยังสามารถใช้ Scanner 3 มิติ ในการสร้างข้อมูลโดยการอ่านแบบวัตถุจริงที่นำมาทำสำนา 3 มิติได้ ไฟล์ดิจิตอลที่สามารถนำไปใช้งานกับเครื่องพิมพ์ 3 มิติโดยทั่วไป คือ ไฟล์ STL

เมื่อได้แบบจำลองหรือชิ้นงาน  3  มิติ  ในรูปของไฟล์ดิจิตอลแล้ว ซอฟต์แวร์ของการพิมพ์ก็จะนำไฟล์นั้นไปทำการตัดออกมาให้เป็นชั้นในลักษณะแผ่นงาน  2  มิติ  จำนวนชั้นหรือแผ่นงานขึ้นกับความละเอียดในการพิมพ์  เพื่อที่จะสั่งให้เครื่องพิมพ์พิมพ์ชุดแผ่นงานทับต่อกันเป็นชั้น  ๆ  จนเกิดเป็นวัตถุ  3  มิติขึ้นมา  หากยังนึกไม่ออกลองนึกถึงก้อนขนมปังก้อนยาว  ๆ  แล้วถูกหั่นเป็นแผ่นบาง  ๆ  ซึ่งถ้าเราเอาแผ่นบาง ๆ มาวางเรียงซ้อนกันแล้วทาแยม ลงระหว่างแผ่นขนมปัง ก็จะทำให้เกิดเป็นขนมปังก้อนยาวก้อนเดียว  ซึ่งตัวแยมนั้น ก็เปรียบเสมือนกาวที่เอาไว้ยึดระว่างแผ่นขนมปัง

หลังการพิมพ์จะมีการตกแต่งผิวงาน  ซึ่งหากการพิมพ์มีความละเอียดสูงหรือลักษณะการนำงานพิมพ์ 3 มิติไปใช้อย่างเรียบง่าย อาจไม่มีความจำเป็นต้องตกแต่งผิวงาน แต่ทั้งนี้ในการพิมพ์ระบบฉีดเส้นวัสดุบางครั้งมีการใช้วัสดุรองรับ (support  material)  เพื่อรับน้ำหนักวัสดุพิมพ์ที่ยื่นออกมาในลักษณะนั่งร้าน  ซึ่งจำเป็นต้องขจัดวัสดุรองรับออกก่อนการนำงานพิมพ์ไปใช้งาน  ซึ่งวัสดุรองรับนั้นส่วนใหญ่จะเป็นวัสดุเดียวกันกับวัสดุที่ใช้พิมพ์  แต่มีเครื่องพิมพ์  3  มิติบางรุ่นที่ใช้วัสดุอื่น ๆ เพื่อเพิ่มความสามารถในการพิมพ์ให้ได้รูปร่างหลากหลายและสมบูรณ์ยิ่งขึ้น

หลักการทำงานเครื่องพิมพ์ 3 มิติ (3D Printer) ในปัจจุบันมี 2 รูปแบบคือ

  1. การพิมพ์ 2 มิติ เรียงซ้อนกันเป็นชั้น ๆ
    ใช้หลักการเดียวกับการพิมพ์ 2 มิติ ในแนวนอน แล้วนำมาต่อซ้อนกันเป็นชั้น ๆ แต่ละชั้นที่พิมพ์คือภาพตัดขวาง (cross section)  ของวัตถุนั้น  เมื่อพิมพ์เสร็จในสองมิติในชั้นแรกแล้วเครื่องพิมพ์จะเลื่อนแท่นรับงานพิมพ์ขึ้นหรือลงในแนวตั้ง  เพื่อพิมพ์ชั้นถัดไป  จากนั้นการพิมพ์ซ้อนและเลื่อนแท่นรับงานลงในแนวตั้งที่ละชั้นอย่างต่อเนื่องจนออกมาเป็นรูปร่าง 3 มิติ
  2. การพิมพ์ 3 มิติ โดยตรง
    แบบเครื่องบินจากปากกา 3 มิติ การพิมพ์ที่ไม่อาศัยการพิมพ์ซ้อนกันชั้น ๆ อาจเป็นลักษณะการวาดขึ้นรูปวัสดุสามมิติด้วยมืออย่างอิสระ (3D pen) (ที่มา https://th.wikipedia.org/wiki/การพิมพ์_3_มิติ)
สร้างสรรค์นวัตกรรมทางการแพทย์ด้วย 3D Printing

จุดเด่นสำคัญของเครื่อง

เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ ทั้งแบบวัสดุสังเคราะห์ (3D printing) และแบบวัสดุชีวภาพ (3D Bio printing) จะเป็นอุปกรณ์ที่มีส่วนช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการรักษา  ลดระยะเวลาในการรักษา และ สร้างนวัตกรรมการรักษาในรูปแบบใหม่ ซึ่งเป็นการลดค่าใช้จ่ายในการนำเข้าเครื่องมือแพทย์  ลดค่าใช้จ่ายในการรักษา ลดเวลาในการอยู่โรงพยาบาลของผู้ป่วย ลดชั่วโมงการทำงานของบุคลากรทางการแพทย์

สร้างสรรค์นวัตกรรมทางการแพทย์ด้วย 3D Printing

ประโยชน์ในทางการแพทย์

  • ช่วยในการวางแผนการรักษา เช่น การพิมพ์รูปทรง 3 มิติ พยาธิสภาพของโรคทางออร์โธปิดิกส์ โรคทางหัวใจและหลอดเลือด และโรคมะเร็ง 
  • การพิมพ์รูปทรง 3 มิติ จะทำให้แพทย์สามารถออกแบบการรักษาได้ดีขึ้น ลดเวลาในการผ่าตัด และ ลดความเสี่ยง เนื่องจากแพทย์สามารถทดสอบการผ่าตัดเบื้องต้น
  • การนำไปใช้เพื่อการสร้างอุปกรณ์ช่วยในการรักษา เช่น การสร้างตัวนำทางในการตัดกระดูกเพื่อใส่ข้อเขาเทียม  การสร้างเผือกหรืออุปกรณ์ช่วยพยุงในผู้ป่วยที่มีกระดูกหักซับซ้อน ซึ่งจะทำให้แพทย์สามารถทำการรักษาได้มีความแม่นยำมากขึ้น
  • การนำไปใช้เพื่อการสร้างอวัยวะเพื่อทดแทน โดยใช้วัสดุสังเคราะห์ที่ไม่เหมือนอวัยวะจริง
  • เพิ่มประสิทธิภาพในการรักษา ลดระยะเวลาในการรักษา
  • สร้างนวัตกรรมการรักษาในรูปแบบใหม่  ซึ่งเป็นการลดค่าใช้จ่ายในการนำเข้าเครื่องมือแพทย์ ลดค่าใช้จ่ายในการรักษา ลดเวลาในการอยู่โรงพยาบาลของผู้ป่วย ลดชั่วโมงการทำงานของบุคลากรทางการแพทย์ เนื่องจากการรักษามีประสิทธิภาพมากขึ้น

ความก้าวหน้าในอนาคตกับการใช้เครื่อง 3D Printing

คณะแพทยศาสตร์โรงพยาบาลรามาธิบดี มีเป้าหมายจะพัฒนาศูนย์พัฒนานวัตกรรมทางการแพทย์  ให้เป็นศูนย์นวัตกรรมและบริการการพิมพ์  3  มิติ  ทางการแพทย์  ที่มีมาตรฐานการผลิตเครื่องมือแพทย์แบบสากล  ISO13485 Medical devices -- Quality management system ในการผลิตนวัตกรรมทางการแพทย์จากเทคโนโลยีเครื่องพิมพ์ 3 มิติ (3D  printing ) และเทคโนโลยีเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ทางชีวภาพ (3D  Bio-  printing)  นอกจากมาตรฐานการผลิต  รวมทั้งจะพัฒนาทีมผู้วิจัยในการศึกษาและพัฒนาวิธีการผลิตนวัตกรรมทางการแพทย์    ทั้งที่ใช้ภายนอก และจำพวกฝังในร่างกาย ประเภทอวัยวะประดิษฐ์ชีวภาพ (Bio-artificial Organs) แผ่นปิดกะโหลก กระดูกประดิษฐ์ชีวภาพ และ หลอดเลือดประดิษฐ์ชีวภาพ ที่ได้มาตรฐาน ISO10993 Biological evaluation of medical devices ซึ่งโครงการพัฒนาศูนย์นวัตกรรมและบริการการพิมพ์ 3 มิติ ทางการแพทย์ จะต้องมีการศึกษาวิจัยเพื่อให้สามารถผลิตนวัตกรรมทางการแพทย์และบริการการพิมพ์  3  มิติ  ทางการแพทย์  ที่ได้มาตรฐานสากล  เพื่อพัฒนาระบบการรักษาพยาบาลของประเทศไทยและสามารถนำไปต่อยอดในต่างประเทศ

สร้างสรรค์นวัตกรรมทางการแพทย์ด้วย 3D Printing

ความร่วมมือในการใช้งานแบบสหสาขาวิชาชีพ

ศูนย์พัฒนานวัตกรรมทางการแพทย์  (MIND  Center)  คณะแพทยศาสตร์โรงพยาบาลรามาธิบดี มหาวิทยาลัยมหิดล เป็นศูนย์ความร่วมมือระหว่าง  คณะแพทยศาสตร์โรงพยาบาลรามาธิบดี  คณะวิทยาศาสตร์  มหาวิทยาลัยมหิดล  และคณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล นอกจากนี้ศูนย์ฯ ยังมีความร่วมมือกับคณะ สถาบันอื่น ๆ ได้แก่ 

  1. คณะวิศวกรรมศาสตร์  มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง
  2. สถาบันบริหารจัดการเทคโนโลยีและนวัตกรรม (Innotech)  มหาวิทยาลัยมหิดล  ซึ่งมีความชำนาญทางด้านการบริหารจัดการสิทธิบัตรและภาคธุรกิจและคำแนะนำในการเริ่ม Start-up 
  3. มีร่วมมือทางด้านวิชาการกับมหาวิทยาลัยเครือข่าย (Spoke network) เพื่อเป็นการกระจายความรู้และร่วมกันพัฒนานวัตกรรม
  4. เป็นศูนย์กลางในการพัฒนาบริการด้านนวัตกรรมทางการแพทย์ย่านโยธี (Yothi Medical Innovation District: YMID) 
  5. ทำงานร่วมกับเขตบริการทางสาธารณสุขในการทดสอบผลิตภัณฑ์ทางการแพทย์ใหม่ๆ  และช่วยฝึกฝนแพทย์และบุคลากรทางการแพทย์ในการใช้เครื่องมือแพทย์หรือเครื่องมือชนิดใหม่  ๆ  เพื่อสนับสนุนผลิตภัณฑ์ทางการแพทย์ที่ได้รับการพัฒนาขึ้นให้กับเขตสุขภาพต่าง ๆ
สร้างสรรค์นวัตกรรมทางการแพทย์ด้วย 3D Printing
ผู้เขียน :  เรื่อง: ดนัย อังควัฒนวิทย์ ภาพ: เมธี บัวจู

ติดตามข้อมูลสุขภาพเพิ่มเติมได้ที่นี่

นิตยสารวาไรตี้เพื่อสุขภาพ @Rama ฉบับที่ 34 คลิก

AtRama.mahidol.ac.th