แนวคิดเครื่องกระตุ้นหัวใจรุ่นใหม่ไม่ต้องใช้ไฟฟ้า
ปัจจุบันเราทราบกันดีว่าเครื่องกระตุ้นหัวใจคืออุปกรณ์สำคัญทางการแพทย์ ใช้กู้ชีพฉุกเฉินและช่วยเหลือผู้ป่วยโรคหัวใจโดยการช็อตไฟฟ้า ล่าสุดอุปกรณ์นี้กำลังจะได้รับการพัฒนาอีกครั้ง เมื่อมีการพัฒนาเครื่องกระตุ้นหัวใจที่ไม่ต้องใช้ไฟฟ้า
ผู้อ่านทุกท่านคงรู้จักหรือเคยเห็นการใช้งานเครื่องกระตุ้นหัวใจกันมาบ้าง หนึ่งในอุปกรณ์ช่วยชีวิตสามารถพบเห็นได้ทั่วไป เราต่างคุ้นเคยกันดีว่าอุปกรณ์ชนิดนี้ใช้การกระตุ้นจากกระแสไฟฟ้า ช่วยให้กล้ามเนื้อหัวใจกลับมาทำงานตามปกติ และปัจจุบันก็เริ่มมีแนวคิดพัฒนาเครื่องกระตุ้นหัวใจที่ไม่ต้องใช้กระแสไฟฟ้า
แต่คงต้องพูดถึงความสำคัญของเครื่องกระตุ้นหัวใจในปัจจุบันกันสักนิดว่าเป็นอย่างไรบ้าง
เครื่องกระตุ้นไฟฟ้าหัวใจ อุปกรณ์สำคัญในยการรักษาชีวิตคนไข้
แนวคิดเครื่องกระตุ้นไฟฟ้าหัวใจ หรือที่เรารู้จักกันในชื่อ เครื่องกระตุ้นหัวใจ ถือเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ชิ้นสำคัญทางการแพทย์ ถูกใช้งานเพื่อแก้ไขอัตราการเต้นผิดจังหวะให้กลับมาทำงานได้ตามปกติ ด้วยการส่งสัญญาณไฟฟ้าหรือกระแสไฟฟ้าเข้าสู่หัวใจ เพื่อกระตุ้นส่วนผิดปกตินั้นให้กลับมาทำงานได้ดังเดิม
อาการหัวใจเต้นผิดจังหวะถือเป็นอาการทั่วไปที่สามารถเกิดขึ้นแก่ผู้ป่วยโรคหัวใจ ในประเทศไทยผู้ป่วยโรคหัวใจเต้นผิดจังหวะมีมากถึง 1.5 ล้านราย อีกทั้งแนวโน้มผู้ป่วยก็ยิ่งทวีจำนวนมากขึ้นเมื่อไทยเข้าสู่สังคมผู้สูงอายุ และคาดว่าจำนวนผู้ป่วยอาจสูงขึ้นไปถึง 1 ใน 5 ของประชากรอายุ 70 ปีขึ้นไป
จากสถิติข้อมูลคนไข้ในประเทศไทยพบว่า อัตราการเสียชีวิตของผู้ป่วยโรคหัวใจเต้นผิดจังหวะสูงกว่ามะเร็งบางชนิดเสียอีก โดยอัตราการเสียชีวิตหลังตรวจพบในปีแรกมีอยู่ราว 18% และหลังตรวจพบ 5 ปีมีอัตราการเสียชีวิตของผู้ป่วยเพิ่มสูงถึง 44% นี่จึงเป็นสาเหตุให้อุปกรณ์ชนิดนี้ทวีความสำคัญ
รูปแบบของเครื่องกระตุ้นหัวใจมีหลากหลาย ตั้งแต่เครื่องกระตุ้นไฟฟ้าหัวใจเพื่อรักษาชีพจรคนไข้ที่เห็นตามสื่อต่างๆ, เครื่องกระตุ้นไฟฟ้าหัวใจแบบใช้งานภายใน หรือการผ่าตัดฝังเครื่องกระตุ้นไฟฟ้าหัวใจไว้ภายในร่างกายโดยตรง เพื่อให้ผู้ป่วยได้รับการดูแลเรื่องอัตราการเต้นหัวใจอย่างต่อเนื่องและกลับไปใช้ชีวิตประจำวันได้อีกครั้ง
แต่ใช่ว่าเครื่องกระตุ้นไฟฟ้าหัวใจนี้จะไม่มีข้อจำกัดและข้อเสียในการใช้งานเช่นกัน
ข้อจำกัดของเครื่องกระตุ้นไฟฟ้าหัวใจในปัจจุบัน
การใช้งานเครื่องกระตุ้นไฟฟ้าหัวใจโดยการผ่าตัดฝังไว้ในร่างกาย ถือเป็นทางแก้อาการภาวะหัวใจเต้นช้าหรือกล้ามเนื้อหัวใจตาย ช่วยให้กล้ามเนื้อหัวใจกลับมาทำงานสูบฉีดโลหิตในร่างกายได้ดังเดิม แต่ด้วยการใช้สัญญาณไฟฟ้ากระตุ้นหัวใจก็ยังมีข้อเสีย โดยเฉพาะเมื่อทำการผ่าตัดฝังเครื่องมือชนิดนี้ไว้ในร่างกาย
เริ่มจากการใช้งานเครื่องกระตุ้นไฟฟ้าหัวใจในแต่ละครั้งจะเกิดสัญญาณไฟฟ้า หรือให้เจาะจงรายละเอียดคือ เมื่อผู้ป่วยเกิดอาการหัวใจเต้นผิดจังหวะหรือความผิดปกติหัวใจจะถูกช็อตไฟฟ้าเพื่อกระตุ้นการทำงาน แต่นั่นก็สร้างความเจ็บปวดให้แก่ผู้ป่วยจนกลายเป็นรบกวนการใช้ชีวิตได้เช่นกัน
อันดับต่อมาคือข้อจำกัดในด้านพลังงาน ดังที่บอกไปข้างต้นว่าเครื่องกระตุ้นไฟฟ้าหัวใจต้องใช้สัญญาณไฟฟ้า จึงจำเป็นต้องใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ แต่เมื่อมีการใช้งานไประยะเวลาหนึ่งจนพลังงานสะสมในเครื่องหมดลง ผู้ป่วยจำเป็นต้องเข้ารับการผ่าตัดเพื่อเปลี่ยนเครื่องใหม่แทน ซึ่งสร้างภาระให้แก่ผู้ป่วยเป็นอย่างมากจากความเสี่ยงในการเกิดผลข้างเคียง โดยเฉพาะในกลุ่มผู้สูงอายุ
อีกหนึ่งข้อจำกัดของเครื่องกระตุ้นไฟฟ้าหัวใจคือ อุปกรณ์มีกลไกการทำงานด้วยสัญญญาณไฟฟ้าและถูกตั้งค่าการใช้งานอย่างละเอียดอ่อน เครื่องกระตุ้นไฟฟ้าหัวใจจึงมีโอกาสทำงานผิดพลาดเมื่อถูกรบกวนจากอุปกรณ์บางชนิด เช่นโทรศัพท์มือถือ, เดรื่องสแกน MRI, อุปกรณ์ช่าง, หม้อแปลงไฟฟ้า, อุปกรณ์ส่งสัญญาณ ฯลฯ จนอาจทำให้ผู้ป่วยถึงแก่ชีวิต
นี่จึงเป็นเหตุผลให้แม้มีการฝังเครื่องกระตุ้นไฟฟ้าหัวใจไว้ในร่างกาย เพื่อให้สามารถทำงานตลอดเวลาพร้อมรับมือเมื่อมีอาการผิดปกติ ผลักดันให้ผู้ป่วยสามารถใช้ชีวิตประจำวันก็ยังไม่เพียงพอ เมื่อมีข้อจำกัดและอุปกรณ์มากมายซึ่งหลีกเลี่ยงได้ยากขึ้นเรื่อยๆ ในยุคปัจจุบัน
แต่ทุกอย่างอาจเปลี่ยนไปเมื่อเริ่มมีการพัฒนาเครื่องกระตุ้นหัวใจที่ไม่ต้องอาศัยสัญญาณไฟฟ้าอีกต่อไป
นวัตกรรมเปลี่ยนโลก เมื่อเราไม่ต้องกระตุ้นหัวใจด้วยไฟฟ้า
ผลงานนี้เป็นของทีมวิจัยแห่ง University of Arizona และ Northwestern University ในการคิดค้นเครื่องกระตุ้นหัวใจรุ่นใหม่ที่ไม่ต้องกระตุ้นกล้ามเนื้อด้วยสัญญาณไฟฟ้า แต่เปลี่ยนมาเป็นการนำวัสดุคล้ายฟิล์มมาห่อหุ้มบริเวณหัวใจ แล้วอาศัยแสง LED ที่ติดตั้งบนอุปกรณ์เพื่อกระตุ้นการทำงานของเซลล์ให้กลับเป็นปกติ
อุปกรณ์ชนิดนี้อาศัยกระบวนการ Optogenetics กระบวนการทางชีววิทยารูปแบบใหม่ ที่อาศัยแสงเข้าไปปิดกั้นหรือกระตุ้นการทำงานของเซลล์ประสาทภายในร่างกาย ทำให้นักวิจัยเกิดแนวคิดอาศัยกระบวนการนี้กระตุ้นการทำงานของกล้ามเนื้อหัวใจแทนสัญญาณไฟฟ้า เพื่อให้ทำการรักษาได้แม่นยำและลดความเจ็บปวดให้แก่ผู้ป่วย
ข้อดีของอุปกรณ์นี้คือการลดภาระและผลกระทบแก่ผู้ป่วย ไม่ใช่เพียงลดความเจ็บปวดเมื่อเกิดการกระตุ้นกล้ามเนื้อหัวใจ ขั้นตอนการติดตั้งงอุปกรณ์ชนิดนี้ไม่จำเป็นต้องฝังปลายสายไว้ภายในร่างกาย แต่เป็นเพียงการห่อหุ้มหัวใจด้วยเยื่อบางๆ ลดการรุกล้ำและสร้างความเสียหายในขั้นตอนการติดตั้งทำให้ลดผลแทรกซ้อนลงได้มาก
ประการต่อมาคือพลังงาน ปริมาณพลังงานที่อุปกรณ์นี้ใช้น้อยกว่าการส่งสัญญาณไฟฟ้ามาก ทำให้ไม่จำเป็นต้องเข้ารับการผ่าตัดใหม่เพื่อเปลี่ยนอุปกรณ์ตามเวลาที่กำหนด ทางผู้วิจัยได้ออกแบบให้อุปกรณ์นี้ใช้งานร่วมกับเทคโนโลยีชาร์จไร้สายผ่านเก้าอี้หรือที่นอน เพื่อให้สามารถใช้งานได้ยาวนานโดยไม่ต้องเปลี่ยนอุปกรณ์อีก
อีกหนึ่งจุดเด่นของอุปกรณ์นี้คือสามารถบันทึกอาการผิดปกติที่เกิดขึ้นกับผู้ป่วยแบบเรียลไทม์ เมื่อเทียบกับเครื่องกระตุ้นไฟฟ้าหัวใจที่เป็นรุ่นเก่า เมื่อเกิดอาการผิดปกติการส่งสัญญาณไฟฟ้าจะรบกวนการบันทึกข้อมูล อาจทำให้ข้อมูลอาการเกิดความคลาดเคลื่อนได้ แตกต่างจากเครื่องกระตุ้นหัวใจรุ่นนี้ที่ฟังก์ชั่นน้อยกว่าจึงทำหน้าที่ได้แม่นยำ
ประการสุดท้ายคือข้อจำกัดของอุปกรณ์ที่น้อยกว่า เมื่อกระบวนการทำงานลดความซับซ้อนเหลือเพียงหลอดไฟและแผ่นฟิล์ม โอกาสในการรวนหรือได้รับผลกระทบจากคลื่นไฟฟ้าและแม่เหล็กภายนอกก็น้อยลง ช่วยให้ชีวิตของผู้ใช้งานปลอดภัยสามารถทำกิจกรรมโดยไม่ต้องระวังได้มากขึ้น ถือเป็นการเพิ่มคุณภาพชีวิตผู้ป่วยเพิ่มขึ้นอีกทาง
จึงไม่น่าแปลกใจว่าเหตุใดนี่จึงเป็นนวัตกรรมแห่งอนาคตที่อาจพลิกโฉมเครื่องกระตุ้นหัวใจได้เลยทีเดียว
น่าเสียดายที่ในปัจจุบันอุปกรณ์ชนิดนี้ยังไม่เคยทดลองใช้งานกับมนุษย์มาก่อน จำเป็นต้องมีข้อมูลการวิจัยและทดสอบอีกมากจึงสามารถนำมาใช้งานจริง การจะได้เห็นอุปกรณ์นี้จึงต้องใช้เวลาอีกพักใหญ่ แต่หากเครื่องกระตุ้นหัวใจนี้ผ่านการทดสอบและนำมาใช้งานจริงได้สำเร็จ อาจช่วยให้ผู้ป่วยหัวใจเต้นผิดจังหวะสบายขึ้นมาก
คงต้องรอดูต่อไปว่าเครื่องกระตุ้นหัวใจชนิดใหม่นี้จะถูกพัฒนาออกมาใช้จริงเมื่อใด
ที่มา
https://www.bangkokbiznews.com/social/852765
https://www.siphhospital.com/th/news/article/share/pacemaker
https://www.salika.co/2019/07/01/optogenetics-technology/
https://interestingengineering.com/health/wireless-battery-free-pacemaker
https://newatlas.com/medical/optogenetic-pacemaker-light-defibrillation/
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abq7469