แพทย์ไทยผ่าตัดใส่กระดูกเทียมไทเทเนียมแทน "กระดูกนิ้วหัวแม่มือ" สำเร็จรายแรกของโลก

รพ.พระมงกุฏฯ ผนึกพลังวิศวฯ จุฬาฯ ผ่าตัดใส่กระดูกเทียมโลหะไทเทเนียม ทดแทนกระดูกนิ้วหัวแม่มือที่ถูกทำลายจากเนื้องอกกระดูกได้สำเร็จเป็นครั้งแรกของโลก

ทีมแพทย์กองออร์โธปิดิกส์ รพ.พระมงกุฎเกล้า ร่วมกับทีมวิจัยจากภาควิชาวิศวกรรมโลหการ คณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาฯ ประสบความสำเร็จในการสร้างและผ่าตัดใส่กระดูกเทียมผลิตจากโลหะไทเทเนียมที่ผลิตขึ้นเองในประเทศไทย เพื่อใส่ทดแทนกระดูกนิ้วหัวแม่มือที่ถูกทำลายจนหมดจากเนื้องอกกระดูกเป็นรายแรกของโลก นับเป็นอีกก้าวแห่งพัฒนาการด้านวิศวกรรมทางการแพทย์ ของไทยที่จะช่วยยกระดับคุณภาพชีวิตของผู้ป่วยที่ด้อยโอกาสในเมืองไทยให้ได้เข้าถึงการรักษาไปอย่างทั่วถึง และเพื่อเป็นการขยายความร่วมมือด้านวิศวกรรมการแพทย์ วิศวฯ จุฬาฯ ยินดีที่จะร่วมมือกับโรงพยาบาลต่างๆ ทั่วประเทศ เพื่อวิจัยและคิดค้นในด้านดังกล่าวอย่างต่อเนื่อง

คณะแพทย์ที่ทำการผ่าตัด กองออร์โธปิดิกส์ รพ. พระมงกุฎเกล้า

1. พ.อ.ร.ศ.นพ.ทิพชาติ บุณยรัตพันธุ์ หัวหน้าคณะแพทย์

2. พ.ท.ร.ศ.นพ.สุริยา ลือนาม รองหัวหน้าคณะแพทย์

3. พ.ท.นพ.ภูวดล วีรพันธุ์

4. พ.ต.นพ.อรรคพัฐ โกสิยตระกูล

ทีมงานผลิตกระดูกโลหะไทเทเนียมโดยการพิมพ์สามมิติ หน่วยปฏิบัติการวิจัยนวัตกรรมโลหะ ภาควิชาวิศวกรรมโลหการ คณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

1. ผศ.บุญรัตน์ โล่ห์วงศ์วัฒน หัวหน้าโครงการ

2. นายเชษฐา พันธ์เครือบุตร รองหัวหน้าโครงการ

3. นส.อัจฉรา คำกองแก้ว

4. นายธนวัฒน์ เพชรรัตนรังสี

5. นายเตชวิทย์ หิริสัจจะ

6. นายปัญญ์ วิโรจน์

7. นายปรัชญา จารุคม

8. นายปกครอง จารุคม

โดยเบื้องหลังความสำเร็จในครั้งนี้ ทางทีมวิจัยจาก วิศวฯ จุฬาฯ ได้เปิดเผยเกี่ยวกับการวางแผนเตรียมสร้างกระดูกเทียมไทเทเนียมสั่งตัดให้ตรงตามสรีระเดิมของคนไข้ โดยใช้ความรู้ทางด้านวิศวกรรมคอมพิวเตอร์สร้างภาพสามมิติต้นแบบของกระดูกมือขวาจากมือซ้ายของคนไข้ที่เป็นปกติ และใช้เทคโนโลยีทางโลหะวิทยาด้านงานหล่อร่วมกับการพิมพ์สามมิติในการสร้างกระดูกเทียมโลหะไทเทเนียม โดยร่วมมือกับคณะอาจารย์แพทย์ จากกองออร์โธปิดิกส์ รพ.พระมงกุฎเกล้า ในการวางแผนผ่าตัดและเจาะรูในต้นแบบคอมพิวเตอร์ก่อนการผลิตจริง เพื่อปรับให้เหมาะสมกับการร้อยเอ็นให้คนไข้ หลังจากนั้นจึงสร้างกระดูกเทียมไทเทเนียม

ทั้งนี้ คณะแพทย์จากกองออร์โธปิดิกส์ รพ.พระมงกุฎเกล้า ได้วางแผนการผ่าตัดเอากระดูกที่เป็นเนื้องอกออกไปทั้งชิ้น และนำกระดูกเทียมไทเทเนียมที่เตรียมไว้มาใส่ทดแทน เย็บเส้นเอ็นของผู้ป่วยยึดตรึงกับกระดูกเทียมให้แข็งแรง ป้องกันการเคลื่อนหลุดจากตำแหน่งที่ต้องการ พร้อมทั้งใส่เฝือกช่วยพยุงชั่วคราวในช่วงแรก โดยปัจจุบัน ผลการผ่าตัดเป็นที่น่าพอใจ ไม่มีการติดเชื้อ หลังจากผ่าตัดไปแล้ว 2 เดือน คนไข้สามารถขยับมือ และกลับมาใช้งานได้ดังเดิม

การค้นพบและพัฒนากระดูกเทียมโลหะไทเทเนียมทดแทนกระดูกนิ้วหัวแม่มือในครั้งนี้ ถือเป็นอีกขั้นของความร่วมมือเพื่อให้เกิดคุณประโยชน์ทางการแพทย์ และยังช่วยลดค่าใช้จ่ายของประเทศในการนำเข้าวัสดุทางการแพทย์จากต่างประเทศอีกด้วย ทั้งนี้ หากหน่วยงานใดที่สนใจต้องการร่วมมือกับ วิศวฯ จุฬาฯ ในการพัฒนากระดูกเทียมโลหะไทเทเนียมสามารถติดต่อมาได้ที่ งานบริหารวิจัย คณะวิศวฯ จุฬาฯ โทรศัพท์ 0 2218 6354, 0 2218 6373, 0 2218 6347

ข้อมูลทั่วไปของการผลิตกระดูกเทียมจากโลหะไทเทเนียมโดยการพิมพ์สามมิติ

ปัญหาของการรักษาเนื้องอกกระดูกที่สำคัญประการหนึ่ง คือการหาวัสดุมาใส่ทดแทนกระดูกส่วนที่ถูกตัดทิ้งไปหลังการผ่าตัดเนื้องอกกระดูก โดยเฉพาะอย่างยิ่งกระดูกในบางตำแหน่งที่ไม่สามารถหาวัสดุอื่นมาใส่ทดแทนได้อย่างเหมาะสม จึงเป็นที่มาของการค้นคว้าหาทางผลิตกระดูกเทียมที่ทำจากโลหะไทเทเนียม โดยใช้เทคนิคการพิมพ์สามมิติ (3D Printing) ร่วมกับเทคโนโลยีการหล่อโลหะ ซึ่งจะได้กระดูกเทียมที่มีขนาดและรูปร่างเสมือนกระดูกปรกติเดิมของผู้ป่วยทุกประการ

ขั้นตอนการผลิตกระดูกเทียมจากโลหะไทเทเนียมโดยการพิมพ์สามมิติ

1. ใช้เครื่องเอ็กซเรย์คอมพิวเตอร์ (เครื่อง CT-scan) ทำการสแกนกระดูกต้นแบบของผู้ป่วย โดยจะใช้กระดูกปรกติชิ้นเดียวกันที่อยู่ฝั่งตรงข้ามกับด้านที่เป็นโรคมาเป็นต้นแบบ (เช่น กระดูกนิ้วชี้ด้านขวาเป็นเนื้องอก ถูกทำลายจนเสียรูปร่างไป ก็ใช้กระดูกนิ้วชี้ด้านซ้ายมาเป็นต้นแบบ)

2. นำข้อมูลที่ได้มาวิเคราะห์และประมวลผลด้วยคอมพิวเตอร์ เพื่อแยกเอาชิ้นกระดูกต้นแบบที่ต้องการออกจากเนื้อเยื่อและกระดูกชิ้นอื่นๆ ที่อยู่ติดกัน

3. นำข้อมูลกระดูกต้นแบบมาปรับแต่งกลับข้าง จากซ้ายเป็นขวา (mirror image) พร้อมทั้งใช้คอมพิวเตอร์ช่วยออกแบบเพื่อเจาะรูบนกระดูกต้นแบบที่กลับข้างแล้ว สำหรับใช้เย็บตรึงกับเส้นเอ็นของผู้ป่วย ขั้นตอนการออกแบบนี้จะทำร่วมกับคำแนะนำของคณะแพทย์เพื่อให้ได้ขนาดและตำแหน่งของรูที่เหมาะสม ประกอบการออกแบบทางวิศวกรรมให้ทนรับแรงกระทำทางกลได้

4. แปลงข้อมูลและป้อนเข้าเครื่องพิมพ์สามมิติ ทำการพิมพ์สามมิติกระดูกต้นแบบโดยใช้เรซิน (resin) จากนั้นตรวจสอบความถูกต้องสมบูรณ์

5. นำกระดูกต้นแบบเรซินที่ได้จากการพิมพ์สามมิติมาใช้เป็นต้นแบบเพื่อผลิตเป็นกระดูกเทียมโลหะ ด้วยเทคโนโลยีการหล่อโลหะแบบขี้ผึ้งหาย (Lost-wax casting) โดยใช้โลหะไทเทเนียมเป็นวัตถุดิบ

6. นำกระดูกเทียมโลหะไทเทเนียมที่ได้มาขัดผิว ทำความสะอาด และฆ่าเชื้อโรค

ข้อดีของการผลิตกระดูกเทียมจากโลหะไทเทเนียมโดยการพิมพ์สามมิติ

1. มีขนาดและรูปร่างเหมือนกระดูกปกติของผู้ป่วยคนนั้นๆ ทุกประการ

2. สามารถผลิตสำหรับใช้เฉพาะบุคคล เข้ากับสรีระกระดูก เหมือนกระดูกเดิมของผู้ป่วย

3. มีน้ำหนักเบา แข็งแรงทนทาน และมีความปลอดภัยสูงเนื่องจากเข้ากันได้กับเซลล์ของมนุษย์

4. ใช้ใส่ทดแทนกระดูกที่ถูกทำลายเสียหายจากสาเหตุต่างๆเช่น เนื้องอกกระดูก อุบัติเหตุ เป็นต้น

5. กระบวนการผลิตใช้ระยะเวลาไม่นาน ประมาณ 1 สัปดาห์

6. สามารถใช้ได้ในกระดูกที่ไม่สามารถหาวัสดุอื่นมาทดแทนได้

7. ราคาประหยัด

8. ผลิตได้ในประเทศไทย

ขั้นตอนการผ่าตัด

หลังจากได้เตรียมผลิตกระดูกเทียมจากโลหะไทเทเนียมไว้เรียบร้อยแล้ว จึงดำเนินการผ่าตัดตามขั้นตอน ดังนี้

1. ผ่าตัดเอากระดูกที่เป็นเนื้องอกหรือมะเร็งกระดูกออกทิ้งไปทั้งชิ้น

2. นำกระดูกเทียมไทเทเนียมที่เตรียมไว้มาใส่ทดแทน

3. เย็บเส้นเอ็นของผู้ป่วยยึดตรึงกับกระดูกเทียมให้แข็งแรง ป้องกันการเคลื่อนหลุดจากตำแหน่งที่ต้องการ

4. ใช้โลหะหรือลวดดามยึดไว้ชั่วคราว เพื่อให้เอ็นสมานตัวให้ดีก่อน ใส่เฝือกช่วยพยุงชั่วคราว

5. รอจนเอ็นและเนื้อเยื่อสมานตัวจนดีแล้ว จึงเอาลวดและเฝือกที่ดามออก ปกติใช้เวลา 4-6 สัปดาห์

6. เริ่มฝึกขยับและใช้งาน

หมายเหตุ: ในบางครั้งอาจจะทำการผ่าตัดเป็นสองขั้นตอน คือ ขั้นตอนที่หนึ่ง ผ่าตัดเอากระดูกที่เป็นเนื้องอกออกจนหมด ใส่ซีเมนต์ทางการแพทย์ไว้ชั่วคราว รอจนคิดว่าเนื้องอกหายดีไม่เกิดซ้ำอีก (รอประมาณ 6-12 เดือน) แล้วจึงทำการผ่าตัดครั้งที่สอง นำกระดูกเทียมมาใส่ทดแทน

 

ข้อมูลการรักษาของผู้ป่วยรายแรกของประเทศไทยและของโลก

ผู้ป่วย :   หญิงไทยอายุ 37 ปี

การวินิจฉัยโรค ป่วยเป็นเนื้องอกกระดูกชนิดเซลล์ยักษ์ (Giant cell tumor of bone) ที่กระดูกโคนนิ้วหัวแม่มือข้างขวา พบว่าเนื้องอกได้ทำลายเนื้อกระดูกมืออันที่หนึ่งจนเสียหายหมดทั้งชิ้น

การผ่าตัด

ผ่าตัดครั้งที่ 1 : เดือนมิถุนายน 2557

ทำการผ่าตัดเอากระดูกที่เป็นเนื้องอกออกทั้งชิ้น จำเป็นต้องตัดกระดูกออกทั้งหมด ใส่ซีเมนต์ทางการแพทย์ไว้แทนที่เป็นการชั่วคราว เพื่อรอให้มั่นใจว่าเนื้องอกไม่เกิดซ้ำอีก

ทำการติดตามผลการรักษาด้วย MRI เพื่อตรวจสอบหาการเกิดซ้ำของเนื้องอก เนื่องจากเป็นเนื้องอกที่มีการเกิดซ้ำที่เดิมได้บ่อย ผลการตรวจ ไม่พบการเกิดซ้ำ

หลังจากนั้น ได้ดำเนินการผลิตกระดูกเทียมจากโลหะไทเทเนียม โดยใช้กระดูกมือด้านซ้ายที่ปกติ เป็นต้นแบบ ตามขั้นตอน "3D printing custom made titanium prosthesis" โดยความร่วมมือของคณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย นำกระดูกเทียมมาทำการทดสอบการเข้ากันได้กับเซลล์ของมนุษย์ (biocompatible) และทดสอบการทำปราศจากเชื้อ (sterilization process) จากห้องปฎิบัติการ พบว่ามีความปลอดภัย สามารถนำมาใส่ในผู้ป่วยได้

ผ่าตัดครั้งที่ 2 : 28 กันยายน 2558

ทำการผ่าตัดเอาซีเมนต์ทางการแพทย์เดิมออก และใส่กระดูกเทียมโลหะไทเทเนียมทดแทน ทำการผ่าตัดนำเส้นเอ็นมาเย็บติดกับกระดูกของผู้ป่วย เพื่อให้เกิดความมั่นคง ไม่หลวมหลุด และสามารถเคลื่อนไหวได้ตามปรกติ

ผลการติดตามผู้ป่วยหลังผ่าตัด

คณะแพทย์ได้ตัดไหม หลังผ่าตัด 2 สัปดาห์ แผลผ่าตัดมีการหายเรียบร้อยดี ไม่พบการติดเชื้อ ผู้ป่วยมีอาการปวดบ้างเล็กน้อย ใส่เฝือกพยุงนาน 2 สัปดาห์ 

ติดตามผลการรักษาล่าสุด เมื่อครบ 4 เดือน หลังผ่าตัด ทำการตรวจด้วยการเอ็กซเรย์ พบว่า กระดูกเทียมโลหะไทเทเนียม อยู่ในตำแหน่งที่ดี ไม่เคลื่อนหลุด ไม่มีการติดเชื้อ ผู้ป่วยไม่มีอาการปวด ไม่มีอาการต่อต้านของร่างกายที่ปฏิเสธกระดูกเทียมไทเทเนียม (rejection) นอกจากนั้นคนไข้เริ่มขยับนิ้วมือได้ดีขึ้นกว่าเดิม