สร้างอุปกรณ์ป้องกันหน้าอกตามสรีระผู้ป่วย ด้วยเทคโนโลยีสแกนและปริ้น3มิติ

สร้างอุปกรณ์ป้องกันหน้าอกตามสรีระผู้ป่วย ด้วยเทคโนโลยีสแกนและปริ้น3มิติ

กรณีนี้เกิดขึ้นกับชายวัย 28 ปีที่ป่วยเป็น มะเร็งซาร์โคมาแบบแพร่กระจาย ซึ่งเป็นเนื้องอกมะเร็งที่สามารถลุกลามไปยังส่วนอื่น ๆ ของร่างกายได้ ระหว่างการผ่าตัดเอาเนื้องอกออก ศัลยแพทย์ต้องตัดผนังหน้าอกด้านขวาของเขาออกไปเป็นบริเวณกว้าง ส่งผลให้เขามีอาการเจ็บปวดอย่างรุนแรงจนแทบขยับตัวไม่ได้ ทำให้การใช้ชีวิตประจำวันเป็นไปอย่างยากลำบาก เขาเล่าว่าแม้แต่การโดยสารขนส่งสาธารณะก็เป็นเรื่องทรมาน เพียงแค่มีอะไรมาสัมผัสหน้าอกโดยไม่ได้ตั้งใจก็ทำให้เขาเจ็บปวดอย่างมาก

ผู้ป่วยจึงเข้ารับการรักษาที่ ศูนย์การแพทย์ราบิน (Rabin Medical Center – RMC) ซึ่งเป็นหนึ่งในศูนย์การแพทย์ที่ใหญ่ที่สุดในอิสราเอล นอกจากนี้ยังเป็นที่ตั้งของ Innovation Lab หรือที่เรียกว่า RMC Innovation ซึ่งเป็นทีมเล็ก ๆ ที่เน้นการแก้ไขปัญหาทางการแพทย์ที่ซับซ้อน
ยาร์เดน มอร์ (Yarden Mor) หัวหน้าฝ่ายการพิมพ์ 3 มิติและการออกแบบของ RMC Innovation ได้รับมอบหมายให้แก้ไขปัญหาความเจ็บปวดที่ผนังหน้าอกของผู้ป่วยโดย ดร. อินบาร์ นาร์ดิ อักมอน (Dr. Inbar Nardi Agmon) ซึ่งเป็นแพทย์ผู้เชี่ยวชาญด้านอายุรศาสตร์และโรคหัวใจ ด้วยประสบการณ์ในการทำงานกับบริษัทที่พัฒนาผลิตภัณฑ์ทางการแพทย์ด้วยเทคโนโลยี 3D Printing เธอมีความเชี่ยวชาญในการปรับใช้เทคโนโลยีให้เข้ากับการออกแบบในวงการแพทย์

พวกเขาได้ปรึกษากับศัลยแพทย์ทรวงอกและค้นหาผลิตภัณฑ์ที่เหมาะสมกับอาการป่วย ทางออนไลน์ แต่กลับพบว่าไม่มีอุปกรณ์ใดที่ตรงกับความต้องการของผู้ป่วย ตัวเลือกที่พบมีเพียง:
• สายรัดซี่โครงสำหรับผู้ที่กระดูกหัก
• เกราะป้องกันหน้าอกสำหรับกีฬาที่มีการปะทะสูง
อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์ทั้งสองประเภทนี้ ออกแบบมาเป็นสายรัดแบบแข็ง และ ไม่สามารถปรับให้เข้ากับรูปทรงหน้าอกที่ผิดปกติของผู้ป่วยได้
อีกทางเลือกหนึ่งที่เคยพิจารณาคือ การปลูกถ่ายกระดูกซี่โครงไทเทเนียมที่พิมพ์ 3 มิติ แต่แนวทางนี้ เป็นการผ่าตัดที่ล้ำหน้ามาก และ ไม่เหมาะกับผู้ป่วยที่มีเนื้องอกมะเร็งในทรวงอก อีกทั้งยังมีค่าใช้จ่ายสูงมาก

RMC Innovation พบว่าแนวทางที่ดีที่สุด คือการสร้าง เกราะป้องกันหน้าอกแบบเฉพาะบุคคล ซึ่งสามารถปกป้องผนังหน้าอกของผู้ป่วย โดยไม่ก่อให้เกิดความเจ็บปวด พวกเขาจำเป็นต้องออกแบบ แผ่นป้องกันที่สามารถครอบคลุมบริเวณที่มีรูปร่างเฉพาะของผู้ป่วยได้อย่างสมบูรณ์แบบ
ขั้นตอนแรก ของกระบวนการนี้คือ การสร้างแบบจำลอง 3 มิติของหน้าอกผู้ป่วย โดยทางทีมงานใช้ EinScan H ซึ่งเป็น เครื่องสแกน 3 มิติแบบมือถือ ที่เหมาะสำหรับการสแกนร่างกายโดยเฉพาะ

• แหล่งกำเนิดแสงอินฟราเรด ช่วยจับรายละเอียดที่ซับซ้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ
• ไม่ก่อให้เกิดความรู้สึกไม่สบายตา เนื่องจากใช้แสงอินฟราเรดที่มองไม่เห็น
• ไม่ต้องสัมผัสร่างกายของผู้ป่วยโดยตรง
  ทีมงาน 3D Lab สามารถ สแกนผนังหน้าอกที่บอบบางของผู้ป่วยได้ภายในไม่กี่นาที โดย ไม่ต้องสัมผัสตัวผู้ป่วยเลยแม้แต่น้อย

เมื่อได้ข้อมูลจากการสแกน ทีมออกแบบจึงสามารถใช้เทคนิควิศวกรรมย้อนกลับ (Reverse Engineering) เพื่อสร้าง เกราะป้องกันหน้าอกที่ปรับให้เหมาะกับผู้ป่วยโดยเฉพาะ พวกเขาได้ พิมพ์แบบจำลองทรวงอกของผู้ป่วยในขนาดที่เล็กลง เพื่อทดลองออกแบบหลาย ๆ รูปแบบและค้นหาตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุด
เป้าหมายของพวกเขา คือการพัฒนาเกราะป้องกันที่ มีน้ำหนักเบา สวมใส่สบาย และแข็งแรง โดยได้ทดลอง ตั้งค่าการพิมพ์ 3 มิติในรูปแบบต่าง ๆ เช่น

• รูปแบบการพิมพ์ (Printing patterns)
• ความหนาแน่นของวัสดุ (Material densities) เพื่อค้นหาการออกแบบที่ให้ สมดุลระหว่างความแข็งแรงและความยืดหยุ่นสูงสุด

แบบจำลองที่เลือกได้รับการพิมพ์ใหม่ในขนาดจริงและหุ้มด้วย วัสดุรองรับที่นุ่ม เพื่อป้องกันการเสียดสีที่ผิวหนัง สุดท้ายก็ได้ติดตั้ง สายรัด ให้กับเกราะป้องกันหน้าอก ผู้ป่วยมีส่วนร่วมอย่าง เต็มที่ตลอดกระบวนการติดตั้งและปรับแต่ง จนกระทั่งได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด

ปัญหาทางการแพทย์ทั่วไปมักมีทางแก้ไขที่สามารถใช้ได้อย่างแพร่หลาย แต่ในกรณีที่มีความเฉพาะเจาะจงเช่นนี้ ผู้ป่วยมักจะไม่มีทางเลือกอื่นนอกจากต้องยอมรับอาการที่เกิดขึ้น
ผู้ป่วยไม่สามารถหาวิธีแก้ไขที่ทำให้เขาปกป้องแผลของเขาได้โดยไม่รู้สึกเจ็บปวด แต่ด้วยการใช้ การสแกน 3 มิติ ที่ทั้งสะดวกและมีประสิทธิภาพ การออกแบบด้วย CAD (การออกแบบด้วยคอมพิวเตอร์) และการพิมพ์ 3 มิติ ทีมงานสามารถสร้าง เกราะป้องกันหน้าอกที่ปรับให้พอดีกับผู้ป่วย ได้
ไม่เพียงแค่พอดีเป๊ะ แต่ยัง ประหยัดค่าใช้จ่าย อีกด้วย นี่เป็นอีกตัวอย่างหนึ่งที่แสดงให้เห็นถึงการใช้งานระหว่าง การสแกน 3 มิติ และ การพิมพ์ 3 มิติ ซึ่งเมื่อใช้รวมกันแล้ว เทคโนโลยีทั้งสองนี้สามารถเปิดโอกาสให้ผู้ป่วยหลายคนที่ต้องการ การแก้ไขปัญหาที่ออกแบบเฉพาะตัว ได้รับการแก้ไขปัญหาที่ไม่ได้รับการตอบสนองทางการแพทย์ทั่วไป