มั่นใจมากกว่า ด้วยซอฟต์แวร์คอมพ์จำลองเลเซอร์ยิงก้อนมะเร็ง

โดย...วรธาร

การประกวดนวัตกรรมนานาชาติ Seoul International Invention Fair 2016 (SIIF 2016) ณ กรุงโซล ประเทศเกาหลีใต้ เมื่อต้นเดือน ธ.ค. 2559 ที่ผ่านมา มีผลงานของนักวิจัยและนักประดิษฐ์จากทั่วโลกส่งเข้าประกวดจำนวนมากกว่า 600 ผลงาน จาก 31 ประเทศ หนึ่งในนั้นมีประเทศไทยของเราด้วย และเป็นที่น่ายินดีเมื่อนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์สามารถคว้ารางวัลมาได้มากถึง 11 รางวัล

โดยมีสองผลงานได้รับรางวัลเหรียญทอง (Gold Prize) ซึ่งหนึ่งในนั้นคือผลงานของ “คุกกี้” พัชราภรณ์ วงศ์ชาดากุล อดีตดาวคณะและเชียร์ลีดเดอร์ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ นักศึกษาปริญญาเอก สาขาวิศวกรรมทางการแพทย์ คณะวิศวกรรมศาสตร์ และ ศ.ดร.ผดุงศักดิ์ รัตนเดโช ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ ซึ่งผลงานดังกล่าวยังได้รับการตีพิมพ์ในวารสารวิจัยชั้นนำระดับโลกอีกด้วย

ผลงานนวัตกรรมชิ้นนี้ได้แก่ “การจำลองทางคอมพิวเตอร์สำหรับการรักษาก้อนมะเร็งด้วยเลเซอร์” เป็นซอฟต์แวร์ที่จำลองการกำจัดก้อนมะเร็งด้วยความร้อนจากพลังงานเลเซอร์ เทคนิคนี้ไม่มีผลข้างเคียงจากการรักษามากเหมือนวิธีรักษาแบบดั้งเดิมและไม่ทำลายเนื้อเยื่อข้างเคียง โดยสามารถเลือกทำให้เกิดความร้อนขึ้นเฉพาะจุดภายในก้อนมะเร็งด้วยการเติมอนุภาคนาโนหรือนาโนพาติเคิล เพื่อเพิ่มศักยภาพการดูดซับพลังงานเลเซอร์

เบื้องหลังแนวคิดของนวัตกรรมซอฟต์แวร์นี้ คือความสามารถในการคาดการณ์การกระจายตัวความร้อนในชั้นผิวหนังและก้อนมะเร็งที่ถูกทำลายจากการรักษาที่สภาวะทดสอบต่างๆ ได้ โดยไม่จำเป็นต้องลองผิดลองถูกจากการรักษาจริงในร่างกายผู้ป่วย จึงถือเป็นผลงานชิ้นโบแดงและนวัตกรรมในการรักษาโรคมะเร็งผิวหนังและก้อนมะเร็งที่ฝังภายในที่ไม่เคยมีในเมืองไทย

พัชราภรณ์ เจ้าของผลงานวิจัย เล่าที่มาของการคิดค้นและพัฒนานวัตกรรมดังกล่าวว่า ปกติเธอสนใจเรื่องความสวยความงามเป็นพิเศษอยู่แล้ว โดยเฉพาะเกี่ยวกับเลเซอร์มีความสนใจมานาน และพยายามศึกษาหาความรู้อยู่ตลอด ซึ่งผลงานแรกที่เธอได้พัฒนาขึ้นมาก็เป็นการจำลองทางคอมพิวเตอร์เหมือนกัน แต่เป็นในส่วนของการใช้เลเซอร์เพื่อความงาม

“ทีนี้พอมาถึงชิ้นงานที่สอง ก็อยากทำในส่วนที่เป็นการรักษาโรคมะเร็ง เพราะเห็นว่าทุกวันนี้คนไทยเป็นมะเร็งกันเยอะ และมะเร็งผิวหนังก็เริ่มเป็นกันมาก ซึ่งเมื่อมองไปที่วิธีการรักษามะเร็ง ในปัจจุบันจะเห็นว่าใช้การผ่าตัดและการรักษาด้วยคีโมหรือเคมีบำบัด (Chemotherapy) เป็นหลัก แต่การผ่าตัดต่างก็ทราบดีว่าค่อนข้างเสี่ยงเหมือนกัน เช่น เสียเลือดเยอะ ติดเชื้อง่าย ส่วนคีโมก็มีผลข้างเคียงไม่น้อย คุกกี้เลยมองว่าการใช้เลเซอร์น่าจะตอบโจทย์การรักษามะเร็งมากกว่า โดยเฉพาะในมะเร็งผิวหนัง หรือก้อนมะเร็งที่ฝังลึกใต้ผิวหนัง เพราะไม่เป็นแผลและค่อนข้างปลอดภัย เลเซอร์สามารถเลือกสร้างจุดร้อนได้ หากสามารถเลือกสภาวะที่เหมาะสม จึงหันมาพัฒนานวัตกรรมการจำลองทางคอมพิวเตอร์สำหรับการรักษาก้อนมะเร็งด้วยเลเซอร์นี้ เพื่อเป็นเครื่องมือช่วยให้แพทย์สามารถวางแผนก่อนการรักษาได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยไม่จำเป็นต้องลองผิดลองถูกจากการรักษาจริงในผู้ป่วย” พัชราภรณ์ เล่าที่มาของผลงาน

เธอกล่าวถึงประสิทธิภาพในการใช้ประโยชน์ของเลเซอร์ในการกำจัดก้อนมะเร็งว่า สามารถเลือกกำจัดก้อนมะเร็งด้วยความร้อนจากพลังงานเลเซอร์โดยที่ไม่ทำลายเนื้อเยื่อข้างเคียง โดยใช้ร่วมกับสารอนุภาคนาโนเพื่อให้ความร้อนเกิดขึ้นเฉพาะจุดหรือภายในก้อนมะเร็ง แต่ว่าเวลาใช้เลเซอร์ค่อนข้างควบคุมยาก เพราะบางครั้งฉายเข้าไปโดยที่ไม่รู้ว่าต้องใช้พลังงานเท่าใดจึงจะทำให้เกิดพลังงานความร้อนที่เหมาะสมในการรักษากับคนไข้นั้นๆ รวมถึงความยาวคลื่น ความเข้มของแสงเลเซอร์ และระยะเวลาในการยิงเลเซอร์

“ต้องเข้าใจว่าเลเซอร์นั้นจะมีค่าจำเพาะหลายอย่าง เช่น มีความยาวคลื่นหลายช่วงมาก แต่ละความยาวคลื่นจะมีลักษณะที่ไม่เหมือนกัน ความยาวคลื่นบางช่วงก็ทำให้เกิดความร้อนที่ผิวมาก บางช่วงก็อาจจะทำให้เกิดความร้อนน้อยที่ผิวแต่สามารถทะลุเข้าไปข้างในผิวหนังได้เยอะกว่า ส่วนความเข้มของแสงเลเซอร์ยิ่งเข้มมากยิ่งทำให้เกิดความร้อนมาก ฉะนั้นถ้ายิงเลเซอร์ไปโดยที่ไม่รู้ว่าต้องใช้พลังงานเท่าไร ความยาวคลื่นขนาดไหน หรือระยะเวลาเท่าไร ก็จะทำให้การรักษาไม่เกิดประสิทธิผลที่ดี ฉะนั้นจึงจำเป็นต้องใช้การจำลองทางคอมพิวเตอร์เข้ามาช่วยแพทย์ในการวางแผนก่อนการรักษาเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการรักษา รวมทั้งป้องกันการเกิดความเสียหายของเนื้อดีบริเวณรอบข้างและการบาดเจ็บจากความร้อนส่วนเกินเป็นต้นอีกด้วย” พัชราภรณ์ อธิบาย

เธออธิบายต่อว่า การจำลองทางคอมพิวเตอร์ทั้งความยาวคลื่น ความเข้มของแสงเลเซอร์ และความเข้มข้นของสารอนุภาคนาโนจะถูกนำมาจำลองในสถานการณ์ที่หลากหลาย เพื่อที่จะหาระดับของพลังงานที่เหมาะสมกับคนไข้มากที่สุด เนื่องจากลักษณะของโรคในแต่ละบุคคลนั้นต่างกัน อีกทั้งเรื่องสีผิวของคนไข้ก็มีผลกับการรักษาด้วย ซึ่งการจำลองทางคอมพิวเตอร์จะช่วยตอบเรื่องเหล่านี้ได้หมดและช่วยให้คุณหมอวางแผนการรักษาได้

พัชราภรณ์ กล่าวอีกว่า ทุกวันนี้ในการรักษาโรคมะเร็งผิวหนังโดยใช้พลังงานแสงเลเซอร์ ประสิทธิผลของการรักษานั้นขึ้นอยู่กับประสบการณ์ในการรักษาของแพทย์ด้วย รวมถึงความเชี่ยวชาญในการใช้เครื่องมือ ซึ่งถ้าหากไม่ชำนาญพอ อาจทำให้ประสิทธิผลในการรักษาน้อยลง ดังนั้นการจำลองทางคอมพิวเตอร์สามารถช่วยแพทย์ในการวางแผนรักษาได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น และเกิดความผิดพลาดน้อยลง อย่างไรก็ตามเทคนิคนี้เหมาะกับผู้ป่วยที่เป็นมะเร็งระยะที่ยังไม่แพร่กระจาย หากมีการแพร่กระจายแล้วการรักษาร่วมกับเทคนิคอื่นก็ยังมีความจำเป็นอยู่

ด้าน ศ.ดร.ผดุงศักดิ์ รัตนเดโช นักวิจัยดีเด่นแห่งชาติ และเมธีวิจัยอาวุโส สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย (สกว.) กล่าวว่า ซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์นี้เท่าที่ทราบยังไม่มีใครทำมาก่อน จึงถือเป็นผลงานชิ้นแรกในเมืองไทยและเป็นผลงานนำร่องและสามารถใช้ร่วมกับภาคปฏิบัติจริงในอนาคต ต่อไปจะต้องพัฒนาตัวแบบจำลองให้ฉลาดและมีความแม่นยำมากขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งปัจจุบันก็ถือว่าเกือบถึงขั้นสุดยอดแล้ว โดยเฉพาะตัวเทคนิค พัฒนาอีกหน่อยจะได้ใช้งานได้ง่ายขึ้น สำหรับการตรวจสอบความถูกต้องในการคำนวณนั้น ก็เป็นไปตามหลักการทำวิจัยสากลที่ต้องกระทำอย่างเข้มงวด ผลงานนวัตกรรมนี้ก็ผ่านกระบวนการนี้แล้วเพื่อความมั่นใจของผู้ใช้งาน