34.3 C
Bangkok
หน้าแรก Biomaterial อิเล็กทรอนิคที่ยืดหยุ่น สู่หัวใจที่ยืนยาว

อิเล็กทรอนิคที่ยืดหยุ่น สู่หัวใจที่ยืนยาว

หลอดสอดสารพัดประโยชน์ที่รวมเอาอุปกรณ์กึ่งตัวนำเพื่อวินิจฉัยและรักษาเนื่อเยื่อที่เสียหาย

ส่วนประกอบที่สามารถช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการผ่าตัดหัวใจ รูปจาก Kevin Dowling
ส่วนประกอบที่สามารถช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการผ่าตัดหัวใจ รูปจาก Kevin Dowling

นักวิจัยได้พัฒนาหลอดสอดหัวใจ (catheter) ที่มีคุณสมบัติมากมาย โดยการใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิคที่ยืดหยุ่นได้ ซึ่งได้รวมเอาอุปกรณ์จำเป็นหลายๆ อย่างสำหรับการผ่าตัดหัวใจ อุปกรณ์กึ่งตัวนำชนิดนี้ สามารถช่วยย่นระยะเวลาการผ่าตัดหัวใจ เพิ่มความคมชัด และยังคงสร้างแผนภาพสมองได้ทันทีอีกด้วย

หลอดสอดหัวใจแบบปลายโป่งนี้ถูกใช้กันอย่าแพร่หลายในการผ่าตัดหัวใจเพื่อเปิดหลอดเลือดที่อุดตันอยู่ และสามารถสอดท่อต่างๆ เข้าไปได้ “แต่หลอดสอดหัวใจแบบปลายโป่งเหล่านี้ไม่ได้ช่วยอะไรในการผ่าตัดเลย”  John Rogers นักวิทยาศาสตร์เครื่องมือ กล่าว “มันเพียงแค่ช่วยขนอุปกรณ์เชิงกลอื่นๆ เข้าไป”
ระหว่างการผ่าตัดเปิดหัวใจ หลอดสวนหัวใจที่มีหลายๆ หน้าที่ต่างก็ถูกสอดเข้าไปในหัวใจตามลำดับ ซึ่งทำให้การผ่าตัดหัวใจเป็นการผ่าตัดที่ยาวนานและทรมานมาก เพื่อที่จะพัฒนาประสิทธิภาพของมัน Rogers และผู้ร่วมงานของเขา ได้เลือกเอาส่วนประกอบต่างๆ จากสารกึ่งตัวนำที่ยืดหยุ่นได้ มาประกอบกันบนปลายโป่งของของหลอดสอดหัวใจ โดยรายละเอียดก็คือ มันสามารถที่จะสังเกตลักษณะต่างๆ ได้ อาทิ อุณหภูมิ ความดัน การไหลของเลือดและคุณสมบัติทางไฟฟ้า และยังคงสามารถใช้กำจัดเนื้อเยื่อที่ถูกทำลายได้อีกด้วย ซึ่งรายงานของเขาได้ปรากฏในนิตยสาร Nature materials ในสัปดาห์นี้ [1]

นักวิจัยได้เผชิญหน้ากับความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ในการพัฒนา “อุปกรณ์อิเล็กทรอนิคที่ยืดหยุ่นได้” โดยสร้างจาก ซิลิคอน ที่โดยปกติแล้วมันทั้งแข็งและเปราะ โดยเอามารวมไว้บนผิวของหลอดสอดหัวใจปลายโป่งแบบปกติ Rogers กล่าว กุญแจสำคัญในการพัฒนานี้ก็คือ การที่ต้องทำให้ส่วนประกอบที่เป็น ซิลิคอน มีความหนาเพียงแค่ หนึ่งร้อยส่วนพันล้านส่วนของเมตร กล่าวคือ บางกว่าปกติถึงพันเท่า อีกอย่างหนึ่งก็คือ มันจะต้องเชื่อมต่อกันด้วยสายไฟที่รูปร่างคล้ายงู และมันตะต้องสามารถเปลี่ยนแปลงรูปร่างเมื่อปลายของท่อถูกทำให้โป่งขึ้นโดยไม่มีการแตกหัก เมื่อบอลลูนที่ปลายท่อถูกทำให้โป่ง อุปกรณ์อิเล็กทรอนิคก็จะถูกผลักให้ชิดกับหัวใจ

“จากคุณสมบัติสองอย่างนี้ คุณก็สามารถรวมเอาอุปกรณ์ต่างๆ เข้าด้วยกัน และสามารถยืดออกได้ถึง 300% จากตอนที่มันแบนจนมันมีรูปร่างกลม และสามารถเปลี่ยนแปลงกลับเป็นแบบเดิมได้อย่างสมบูรณ์” Rogers กล่าว

หลอดสอดหัวใจปลายโป่งที่มีหลายหน้าที่นี้ เป็นอุปกรณ์ในอุดมคติสำหรับการวินิจฉัยและรักษาสาเหตุของการเต้นของหัวใจที่ผิดปกติ Rogers กล่าว ณ ขณะนี้ ศัลยแพทย์หัวใจใช้หลอดสอดหัวใจหัวลูกศรที่มีอิเล็กโทรดเคลื่อนที่ไปรอบๆ หัวใจอย่างช้าๆ เพื่อที่จะสร้างแผนภาพเนื้อเยื่อของหัวใจ เมื่อเขาพบเนื่อเยื่อที่ก่อให้เกิดการเต้นของหัวใจแบบผิดปกติ เขาก็จะสอดหลอดสอดหัวใจอีกอันหนึ่งเพื่อที่จะไปตัดเนื้อเยื่อไม่ดีเหล่านั้นออก “คนไข้จำนวนมากต้องจบชีวิตลงระหว่างกระบวนการที่ใช้เวลานานแบบนี้” Rogers กล่าว

แผนภาพชีพจร

หลอดสอดหัวใจทรงบอลลูน
หลอดสอดหัวใจทรงบอลลูน

ในทางตรงกันข้าม หลอดสอดหัวใจปลายโป่งที่ได้รับการพัฒนามานี้ สามารถนำเอาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิคที่สัมผัสกับพื้นผิวของหัวใจที่มากขึ้น จากบริเวณที่โป่งของมัน ทำให้ เร็วขึ้น และสามารถสร้างแผนที่หัวใจได้อย่างชัดเจนมากยิ่งขึ้น Rogers กล่าว กลุ่มของเขาได้ใช้อุปกรณนี้ในการทำแผนที่การเต้นของหัวใจในกระต่าย และกำจัดเนื้อเยื่อที่ผิดปกติด้วยการปล่อยสัญญาณวิทยุสู่หัวใจและฆ่าเซลล์นั้นๆ “สำหรับการทดลองในคนโดยอุปกรณ์นี้ในเบื้องต้น (ไม่มีอุปกรณ์ทำลายเนื้อเยื่อโดยใช้ความร้อน) น่าจะได้เริ่มต้นศึกษาในต้นปีนี้” Rogers กล่าว
Christopher Ober นักวิทยาศาสตร์เครื่องมือ จากมหาวิทยาลัยคอร์แนลล์ อธิบายงานนี้ว่า “นี่เป็นเทคโนโลยีที่สุดยอด” “ในการพัฒนาอุปกรณ์ที่รวมเอาอุปกรณ์หลายๆ อย่างเข้าไว้ด้วยกันโดยที่มันยังยืดหยุ่นได้อย่างสมบูรณ์ในอัตราส่วนที่เล็กมากๆ มันช่างเป็นอะไรที่น่าประทับใจมาก” เขากล่าว เขายังเสริมอีกว่า อุปกรณ์ชิ้นนี้ สามารถที่จะปรับให้สามารถติดตั้งใว้ในร่างกายผู้ป่วยเพื่อที่จะเป็นการติดตามสุขภาพของอวัยวะนั้นๆ เป็นระยะเวลานานๆ อีกด้วย “แต่ก่อนอื่น กลุ่มนักวิจัยจะต้องทดสอบว่ามันสามารถเข้ากันได้กับร่างกายหรือไม่ สำหรับการติดตั้งเป็นระยะเวลานานๆ ก่อน”

 

ตอนนี้กลุ่มนักวิจัย ได้ติดตั้งส่วนประกอบที่ซับซ้อนมากยิ่งขึ้นไปอีก บนหลอดสอดหัวใจนี้ โดยสามารถที่จะปรับให้ใช้กับอวัยวะอื่นๆ ได้ “มันสามารถที่จะใช้กับกระเพาะปัสสาวะ เพื่อที่จะตรวจดูการไหล และความยืดหยุ่น หรือใช้กับปอด เพื่อตรวจดูความเสี่ยงที่จะเกิดโรคหอบหืด” Brian Litt นักประสาทวิทยา มหาวิทยาลัยเพนซิลวาเนีย กล่าว นักวิจัยยังได้เริ่มโครงการการสร้างแผนภาพทางไฟฟ้าของสมองระหว่างมีอาการลมบ้าหมู “หลอดสอดทรงบอลลูนเป็นเครื่องที่สามารถเป็นต้นแบบให้กับพื้นผิวของสมองที่ซับซ้อนและนำอิเล็กโทรนิคที่ผลิตจากซิลิคอนให้ไปสัมผัสโดยตรงกับเนื้อเยื่อนั้นๆ ได้โดยตรง” Litt กล่าว
อ้างอิง

[1] 1.  Kim D.-H. et al. Nature Materials advance online publication doi:10.1038/NMAT2971 (2011).

ที่มา: https://www.nature.com/news/2011/110307/full/news.2011.141.html

Stay Connected

16,985แฟนคลับชอบ
2,458ผู้ติดตามติดตาม

Press release

Advertorial

Related News

ทิ้งคำตอบไว้

Please enter your comment!
Please enter your name here

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.