'เครื่องพิมพ์ 3 มิติ' สร้างอวัยวะใหม่ สั่งยาได้ดั่งใจ เพื่อชีวิตที่ดีกว่า

แม้ว่าประเทศไทยจะมีระบบหลักประกันสุขภาพถ้วนหน้า ครอบคลุมการรักษาฟรีให้แก่ผู้คนที่อยู่บนผืนแผ่นดินไทยเกือบ 100% หากแต่ก็ต้องยอมรับว่า ต้นทุนเพื่อรักษาความเจ็บป่วยเป็นอะไรที่สูงมาก

ไม่ใช่เพียงแต่ประเทศไทย ค่าใช้จ่ายทางการแพทย์ที่มีราคาสูงนี้ได้ทำให้คนจำนวนมากทั่วโลกเข้าไม่ถึงบริการ โดยเฉพาะการผ่าตัดเพื่อใส่วัสดุเทียม-อวัยวะเทียม ฯลฯ ที่ล้วนแต่มีราคาค่างวดที่เกินกว่าจะจินตนาการถึง

แต่ปัญหาเหล่านี้ กำลังจะได้รับการคลี่คลายลง เมื่อนวัตกรรม “เครื่องพิมพ์ 3 มิติ” ถูกนำมาใช้ในทางการแพทย์เป็นวงกว้างมากขึ้น

3D Printer จินตนาการที่จับต้องได้

เครื่องพิมพ์ 3 มิติ หรือ 3D Printer คือนวัตกรรมการพิมพ์แบบใหม่ ที่สามารถสร้างวัตถุด้วยวัสดุต่างๆ ที่ละชั้น (layer) ตามแนวตัดขวาง (Cross Section) ตามแบบจำลองในคอมพิวเตอร์ ซึ่งสามารถก่อร้างสร้างวัตถุนั้นๆ ขึ้นมาได้แบบไม่ผิดเพี้ยน

แนวคิดการสร้างเครื่องพิมพ์ 3 มิติ มีมาอย่างยาวนานแล้ว สามารถย้อนไปได้ถึงทศวรรษที่ 1940 เมื่อ “เมอเรย์ เลนิสเตอร์” ได้กล่าวถึงแนวคิดนี้ในเรื่องสั้น “Things Pass By” ว่า มีความเป็นไปได้ถึงการสร้างเครื่องจักรชิ้นหนึ่งที่สามารถใช้ Magnetronic plastics มาขึ้นรูปเป็นสิ่งของต่างๆ ได้ตามที่ออกแบบอย่างไม่มีผิดเพี้ยน ซึ่งจะต่างจากการหล่อแบบเดิมที่ต้องเป็นไปตามแม่พิมพ์

จนเวลาผ่านไปถึงปี 1980 “โคดามะ ฮิเดโอะ” จากสถาบันวิจัยอุตสาหกรรมเมืองนาโกย่า ก็สามารถคิดค้นวิธีการที่จะสามารถก่อรูปเทอร์โมเซตโพลีเมอร์โดยตรงจากเครื่องจักรแบบไม่ต้องใช้แม่พิมพ์ ตามวิธีสร้างพื้นผิวจากแกน XYZ

ทว่าแม้เขาจะทำสำเร็จ แต่ก็ยังไม่ได้รับความสนใจในวงกว้าง

ในที่สุด ปี1984 “บิล มาสเตอร์” ก็เอาองค์ความรู้จากงานวิจัยของฮิเดโอะมาทำการสร้าง Computer Automated Manufacturing Process and System ซึ่งถือว่าเป็นต้นแบบและเป็นเครื่องพิมพ์ 3 มิติ เครื่องแรกของโลก

นับจากนั้นเป็นต้นมา เครื่องพิมพ์ 3 มิติก็ถูกพัฒนามาโดยตลอด ถูกนำไปใช้ตั้งแต่การสร้างแบบจำลองวัตถุเพื่อการศึกษาวิจัย หรือนำมาใช้เชิงอุตสาหกรรมเช่นการผลิตสินค้าต่างๆ อาทิเช่น อะไหล่ของรถยนต์แบบตามสั่ง

ข้อดีที่สำคัญที่สุดของเครื่องพิมพ์ 3 มิติก็คือ ถึงแม้ว่าการลงทุนในตัวเครื่องจะมีราคาสูง และต้องใช้ความเชี่ยวชาญ แต่ต้นทุนของการผลิตวัตถุหนึ่งชิ้นออกมานั้นต่ำมาก และยังสามารถที่จะออกแบบได้ตามใจอีกด้วย ไม่ว่าจะเป็นรูปร่าง ขนาด น้ำหนัก หรือวัสดุอุปกรณ์ที่ใช้

ยุติความพิการด้วยอวัยวะพิมพ์

สำหรับทางการแพทย์ ตั้งแต่ต้นทศวรรษที่ 2010 เป็นต้นมา เครื่องพิมพ์ 3 มิติเริ่มถูกนำมาใช้ในการแพทย์มากขึ้นเรื่อยๆ ผสมผสานกับนวัตกรรมที่ก้าวกระโดด ไม่ว่าจะเป็นการผ่าตัดสมัยใหม่ หรือการใช้ปัญญาประดิษฐ์

หลักๆ แล้ว เครื่องพิมพ์ 3 มิติมักถูกนำมาใช้เรื่องของการสร้าง “อวัยวะเทียม” โดยในอดีต การปลูกถ่ายหรือทดแทนอวัยวะบางอย่างของร่างกายเป็นเรื่องยาก ทั้งความซับซ้อนของระบบร่างกายไปจนถึงต้นทุนอันมหาศาลของมัน และในบางครั้ง ชิ้นส่วนของร่างกายก็ไม่อาจจะถูดทดแทนได้ จึงนำไปสู่ความพิการต่างๆ

การนำเครื่องพิมพ์ 3 มิติมาใช้เริ่มแรกสุด คือการที่แพทย์ในเนเธอแลนด์ได้ทำการสร้าง “กระดูกคางและกรามล่าง” ขึ้นมาใหม่จากองค์ความรู้ในผลงานวิจัยของสถาบันวิจัยชีวเวช มหาวิทยาลัยเฮทเซลท์ ประเทศเบลเยี่ยม และได้ทำการนำกระดูกคางและกรามล่างที่ได้จากเครื่องพิมพ์ 3 มิตินี้ผ่าตัดเปลี่ยนให้กับหญิงชราวัย83ปี สำเร็จเป็นคนแรกในโลก

อย่างในปี 2018 บริษัทด้านเทคโนโลยีทางการแพทย์ “ออกาโนโว” ประสบความสำเร็จในการใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติในการสร้างตับและเนื้อเยื่อในช่องท้องสำเร็จ และจากการทดสอบก็พบว่ามันสามารถนำมาใช้ทดแทนส่วนที่เสียหายในร่างกายมนุษย์ได้เป็นอย่างดี มีการตอบสนองต่อเซลและเอนไซม์ต่างๆ ได้เหมือนตับและเนื้อเยื่อปกติ โดยทั้งหมดนั้นมีต้นทุนในการรักษถูกกว่าการปลูกถ่ายตับหรือผ่าตัดทั่วไปเป็นอย่างมาก

สถาบันเวคฟอเรสต์ จากรัฐนอร์ทแคโรไลนา ก็ประสบความสำเร็จในการใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติสร้างชิ้นส่วนในสมอง (Brian Organoid) ได้สำเร็จ และมันสามารถทำงานได้เหมือนกับชิ้นส่วนจริงๆ สามารถเข้ากันได้กับระบบเซลและระบบเส้นเลือดในสมองของมนุษย์

นี่จึงอาจจะเป็นหนทางในการรักษาโรคที่อ่อนไหวที่สุดของมนุษย์อย่างโรคทางสมองได้ นอกจากนี้สถาบันเวคฟอเรสต์ก็กำลังศึกษาวิจัยถึงความเป็นไปได้ในการใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติ มาสร้างผิวหนังของมนุษย์เพื่อใช้รักษาบาดแผลที่เกิดจากไฟไหม้

หรือหลักชัยสำคัญของการใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติในการรักษาผู้คน คือการที่แพทย์ชาวแอฟริกาใต้นาม “มาชูดู ชิฟูลาโร” ได้ใช้ปัญญาประดิษฐ์ผสมผสานกับเครื่องพิมพ์ 3 มิติในการสร้างกระดูก “ค้อน ทั่ง โกลน” จากไทเทเนียม และทำการผ่าตัดนำกระดูกใหม่นี้เข้าไปทดแทนกระดูกเดิมที่เสียหาย อันนำไปสู่การสามารถที่คนไข้ที่มีปัญหาทางการได้ยินสามารถที่จะกลับมาได้ยินเสียงต่างๆ อีกครั้ง

ประเทศไทยก็ไม่น้อยหน้า เพราะบริษัท Healthtech ของไทยอย่าง Meticuly ก็เป็นหนึ่งในบริษัทที่สร้างนวัตกรรมระดับโลกด้วยการสามารถสร้าง “กระดูกเทียม” เพื่อทดแทนกระดูกเดิมในผู้ป่วยที่กระดูกเกิดความเสียหาย จากการใช้เครื่องสแกน 3 มิติ แล้วนำผลการสแกนมาทำการสร้างกระดูกไทเทเนียมอันเหมาะสมทั้งรูปร่าง น้ำหนัก และการใช้งาน ตรงกับคนไข้แต่ละคนโดยเฉพาะด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ช่วยให้ผู้คนหลีกหนีความพิการและสามารถกลับมามีชีวิตปกติได้อย่างเคย

ผลิตยาแบบ 3 มิติ

นอกจากเรื่องของอวัยวะเทียมแล้ว เครื่องพิมพ์ 3 มิติยังสามารถไปได้ไกลถึงการ “ผลิตยา” อีกด้วย

“หลี่ ยาหนิง” จากมหาวิทยาลัยนิวแฮมป์เชียร์ ได้คิดค้นวิธีการนำเอาเทคโนโลยีเครื่องพิมพ์ 3 มิติมาใช้ในการผลิตยา ซึ่งจะสามารถทำให้ยาเหล่านั้นมีองค์ประกอบที่เหมาะสมในแต่ละคนไข้ที่ต่างกันออกไป

เช่น ยารักษามะเร็งของคนไข้ A อาจจะต้องมีส่วนประกอบบางอย่างมากกว่า หรือน้อยกว่า ยารักษามะเร็งที่หาซื้อได้ตามท้องตลาด เมื่อใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติผลิตแทนที่จะใช้ยาทั่วไป ยาจากเครื่องพิมพ์ 3 มิติก็สามารถที่จะมีส่วนผสมตรงกับอาการของคนไข้ A ได้

รวมถึงยังสามารถที่จะออกแบบกลไกการทำงานของยาให้ออกฤทธิ์ในส่วนของร่างกายตามที่ต้องการอีกด้วย ซึ่งนอกจากจะได้ยาตรงกับโรคของตัวเองแล้ว การใช้ยาจากเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ยังสามารถลดต้นทุนค่าใช้จ่ายของผู้ป่วยอีกด้วย

และไม่เพียงแค่การรักษา ในปัจจุบันเครื่องพิมพ์ 3 มิตินั้นยังถูกนำมาให้แพทย์ใช้สร้างแบบจำลองของอวัยวะหรือชิ้นส่วนต่างๆ ของผู้ป่วยเพื่อทำการวินิจฉัยโรคและเตรียมความพร้อมก่อนการผ่าตัดได้

อย่างไรก็ดี ทั้งหมดนี้เป็นเพียงส่วนหนึ่งของนวัตกรรมทางการแพทย์จากเครื่องพิมพ์ 3 มิติเท่านั้น ยังมีการใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติในการช่วยเหลือผู้คนอีกจำนวนมากทั่วโลก

และนี่ก็อาจจะเป็นอนาคตที่สำคัญของผู้คนทั่วโลกที่จะมีสุขภาพที่ดี ได้รับการรักษาอย่างทั่วถึงและมีราคาถูก ไม่ต้องทนเจ็บป่วยล้มตายจากสาเหตุเพียงความ “ไม่มี” อีกต่อไป

เพราะสุขภาพและชีวิตที่ดีเป็นสิ่งสำคัญ และนวัตกรรมใหม่เหล่านี้ ช่วยเราได้อ้างอิง
http://meticuly.com/products/
http://meticuly.com/technology/
http://medicaldevice-network.com/features/3d-printing-in-the-medical-field-applications/
https://www.pewtrusts.org/en/research-and-analysis/issue-briefs/2020/10/what-is-medical-3d-printing-and-how-is-it-regulated
https://www.sculpteo.com/en/3d-learning-hub/applications-of-3d-printing/medical-3d-printing/
https://www.bbc.com/news/technology-16907104
https://www.sculpteo.com/blog/2018/05/04/3d-printing-in-the-medical-industry-the-3d-printed-knee-replacement/
https://blog.spatial.com/the-future-of-3d-printing-in-the-medical-field
https://formlabs.com/asia/blog/3d-printing-in-medicine-healthcare/
https://medicalfuturist.com/3d-printing-in-medicine-and-healthcare/
https://3dprint.com/191717/sequential-cell-opening-mechanism/
https://3dprint.com/73753/drug-delivery-capsule-research/
https://www.unh.edu/unhtoday/2016/03/printing-future
https://3dprintingindustry.com/news/surgeons-in-south-africa-complete-landmark-ear-operation-using-3d-printed-implants-151145/