เบื่อไหมกับสายระโยงระยาง? พบกับ ‘Origami Heart Belt’ นวัตกรรม 3D Printing ดูแลผู้ป่วยโรคหัวใจ ไร้สาย ไม่ใช้เจล รู้ผลทันทีด้วยพลัง AI

ในยุคที่จำนวนประชากรผู้สูงอายุเพิ่มสูงขึ้นสวนทางกับความสามารถในการรองรับผู้ป่วยของโรงพยาบาลที่แออัด อัตราการเกิดปัญหาจังหวะการเต้นของหัวใจที่เพิ่มขึ้นกลายเป็นความท้าทายสำคัญของวงการแพทย์ ปัจจุบัน ผู้คนจำนวนมากยังคงต้องพึ่งพาเครื่องติดตามสัญญาณชีพที่มีขนาดเทอะทะและแผ่นแปะแบบใช้แล้วทิ้งที่สร้างความรำคาญ แต่ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Simon Fraser (SFU) เชื่อว่าสิ่งเหล่านี้กำลังจะเปลี่ยนไป ด้วยนวัตกรรมเข็มขัดรัดหน้าอกแบบนุ่มที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ซึ่งทำงานร่วมกับระบบปัญญาประดิษฐ์เพื่ออ่านค่าสัญญาณชีพแบบเรียลไทม์

สัมผัสที่นุ่มนวลกว่าด้วยวิศวกรรมกระดาษพับ

ทีมนักวิจัยจากคณะวิศวกรรมระบบเมคคาทรอนิกส์ของ SFU ได้พัฒนาระบบตรวจวัดหัวใจรูปแบบใหม่ที่มีลักษณะเป็นสายรัดยืดหยุ่นโอบรอบหน้าอก แทนที่จะใช้แผ่นแปะที่เย็นและเหนียวเหนอะหนะ เข็มขัดนี้ติดตั้งถ้วยขนาดเล็กที่ผลิตจากเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ โดยออกแบบให้มีรูปทรงพับแบบ 'โอริกามิ' (Origami) ซึ่งยึดเกาะกับผิวหนังด้วยแรงดูดสุญญากาศอย่างอ่อนโยน

ถ้วยเหล่านี้ทำหน้าที่เป็น 'ขั้วไฟฟ้าแบบแห้ง' โดยใช้น้ำหมึกที่มีส่วนผสมของคาร์บอนพิมพ์ลงบนพลาสติกโดยตรงเพื่อนำสัญญาณไฟฟ้าจากผิวหนังไปยังอุปกรณ์สวมใส่ขนาดกะทัดรัด นวัตกรรมนี้ขจัดความจำเป็นในการใช้เจลนำไฟฟ้าและการลอกแผ่นแปะทิ้งหลังใช้งาน Woo Soo Kim ศาสตราจารย์จาก SFU อธิบายว่า การตรวจคลื่นไฟฟ้าหัวใจ (ECG) ในปัจจุบันต้องพึ่งพาแผ่นแปะและเจลที่มักจะแห้งและหลุดออกง่าย แต่ขั้วไฟฟ้าแบบแห้งของทีมวิจัยนั้นให้ความแม่นยำเทียบเท่าเซนเซอร์แบบเจล อีกทั้งยังมอบความสบายที่เหนือกว่าและใช้งานง่ายกว่าสำหรับผู้ป่วย

แก้ปัญหาความยุ่งยากจากเครื่องมือวัดคลื่นหัวใจแบบดั้งเดิม

ผู้ที่เคยผ่านการตรวจ ECG ในโรงพยาบาลหรือต้องติดเครื่อง Holter monitor ย่อมคุ้นเคยกับขั้นตอนที่ยุ่งยาก พยาบาลต้องโกนขนหรือทำความสะอาดจุดเล็กๆ บนหน้าอก ติดแผ่นกาว ทาเจล และเชื่อมต่อสายไฟ เมื่อเวลาผ่านไปหลายชั่วโมงหรือหลายวัน แผ่นแปะอาจก่อให้เกิดอาการคัน เคลื่อนที่ หรือหลุดออก เจลที่แห้งกรังทำให้เจ้าหน้าที่ต้องคอยเปลี่ยนอุปกรณ์ และผู้ป่วยต้องมานั่งเช็ดคราบกาวเหนียวเหนอะหนะออกจากผิวหนังในภายหลัง

การทดสอบแต่ละครั้งยังสร้างขยะทางการแพทย์จำนวนมากจากแผ่นแปะ เจล และกระดาษรองหลังที่ใช้ครั้งเดียวทิ้ง นอกจากนี้ แพทย์ยังต้องเสียเวลาตรวจสอบข้อมูลทีละบรรทัด ซึ่งเป็นการเพิ่มภาระให้กับระบบสาธารณสุขที่ตึงตัวอยู่แล้ว เข็มขัดของ SFU จึงถูกออกแบบมาเพื่อขจัดปัญหาเหล่านี้ เนื่องจากขั้วไฟฟ้าแบบแห้งไม่ต้องใช้เจล พยาบาลและผู้ป่วยจึงไม่ต้องกังวลเรื่องความสกปรก หากถ้วยดูดหลุดจากการสัมผัส ผู้ป่วยเพียงแค่กดลงไปใหม่เพื่อให้เกิดแรงดูดอีกครั้ง ที่สำคัญคือขั้วไฟฟ้านี้สามารถทำความสะอาดและนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ซึ่งช่วยลดทั้งต้นทุนและปริมาณขยะ

การวินิจฉัยรวดเร็วด้วยปัญญาประดิษฐ์

นอกเหนือจากฮาร์ดแวร์รูปแบบใหม่ ทีมวิจัยได้เสริมความอัจฉริยะด้วยปัญญาประดิษฐ์ (AI) อุปกรณ์สวมใส่ที่เชื่อมต่อกับเข็มขัดจะรันซอฟต์แวร์ภายในที่สามารถวินิจฉัยเบื้องต้นสำหรับภาวะหัวใจเต้นผิดจังหวะ ทั่วไปได้ถึง 10 ประเภท ศาสตราจารย์ Kim เน้นย้ำว่า อัลกอริทึม AI จะช่วยให้แพทย์วินิจฉัยได้รวดเร็วและแม่นยำยิ่งขึ้น ผลการตรวจสามารถส่งทางอิเล็กทรอนิกส์ไปยังแพทย์เพื่อยืนยันผล แทนที่จะต้องรอการตรวจสอบจากแผ่นพิมพ์กระดาษแบบเดิม

ความเร็วในการวินิจฉัยมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับผู้ป่วย ข้อมูลจากสมาคมจังหวะการเต้นของหัวใจแห่งยุโรประบุว่า ประชากรโลก 1 ใน 3 จะมีภาวะหัวใจเต้นผิดจังหวะ โดยภาวะหัวใจห้องบนสั่นพลิ้ว (Atrial Fibrillation) ซึ่งเป็นความผิดปกติที่พบบ่อยที่สุด มีแนวโน้มจะเพิ่มขึ้นกว่า 60% ทั่วโลกภายในปี 2050 การตรวจพบตั้งแต่เนิ่นๆ จะช่วยลดความเสี่ยงของโรคหลอดเลือดสมอง ภาวะหัวใจล้มเหลว และการเข้าห้องฉุกเฉินได้

เสียงสะท้อนจากการใช้งานจริง

เพื่อทดสอบประสิทธิภาพการทำงานในคลินิกจริง นักวิจัยได้ร่วมมือกับพยาบาลจากหน่วยติดตามหัวใจของโรงพยาบาล Vancouver General Hospital ในการศึกษาที่นำโดย Yiting Chen นักวิจัยหลังปริญญาเอกของ SFU ซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร Biosensors and Bioelectronics ทีมงานได้ทดสอบขั้วไฟฟ้าแบบแห้งและการออกแบบเข็มขัดในสภาพแวดล้อมจริง พยาบาลรายงานว่าเข็มขัดนี้ช่วยเพิ่มความสบายและการให้ความร่วมมือของผู้ป่วยได้อย่างมาก โดยเฉพาะในการติดตามผลระยะยาว

ในปัจจุบัน ผู้ป่วยจำนวนมากต้องกลับบ้านพร้อมกับเครื่อง Holter monitor ที่ห้อยด้วยสายสะพาย มีสายไฟระโยงระยาง และมักเกี่ยวกับเสื้อผ้า แผ่นแปะอาจหลุดออกระหว่างนอนหลับหรืออาบน้ำ ทำให้ผู้ป่วยต้องติดใหม่หรือบางครั้งต้องเริ่มการทดสอบใหม่ทั้งหมด แต่ด้วยถ้วยทรงโอริกามิ เจ้าหน้าที่ไม่ต้องวุ่นวายกับการเปลี่ยนแผ่นแปะและทาเจลใหม่เมื่อมีชิ้นส่วนหลุด เพียงแค่กดเบาๆ ก็สร้างแรงดูดได้อีกครั้ง การเปลี่ยนแปลงเล็กๆ นี้ช่วยให้ผู้ป่วยหรือผู้ดูแลจัดการอุปกรณ์ด้วยตนเองได้ง่ายขึ้นมากตลอดระยะเวลาการใช้งาน

ความหวังใหม่สำหรับพื้นที่ห่างไกลและทิศทางในอนาคต

ศาสตราจารย์ Kim และคณะมองว่าระบบนี้เป็นมากกว่าต้นแบบงานวิจัย แต่วาดภาพให้เป็นเครื่องมือที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและใช้งานง่ายสำหรับสถานที่หลากหลาย ตั้งแต่ห้องฉุกเฉินที่วุ่นวายไปจนถึงบ้านพักคนชราที่เงียบสงบ เข็มขัดและอุปกรณ์นี้ยังเปรียบเสมือนเส้นเลือดใหญ่สำหรับชุมชนชนบทหรือพื้นที่ห่างไกลที่การเข้าถึงแพทย์เฉพาะทางด้านหัวใจมีจำกัด โดยมีเป้าหมายหนึ่งคือการนำเทคโนโลยีนี้ไปใช้ในชุมชนชนเผ่าพื้นเมืองและพื้นที่ห่างไกล เพื่อให้เครื่องมือวินิจฉัยโรคมีราคาที่จับต้องได้และเข้าถึงง่าย

ในบริบทดังกล่าว ผู้ที่ต้องการการติดตามอาการสามารถสวมเข็มขัดที่บ้านและตรวจวัดค่าด้วยตนเอง ซอฟต์แวร์ AI จะวิเคราะห์จังหวะการเต้นของหัวใจและแจ้งเตือนหากพบปัญหา การประเมินเบื้องต้นนี้จะถูกส่งไปยังแพทย์ในพื้นที่อื่นเพื่อการวินิจฉัยเต็มรูปแบบ ซึ่งช่วยประหยัดเวลาการเดินทางไกลสำหรับการตรวจเช็คทั่วไป และช่วยให้พบสัญญาณอันตรายได้เร็วขึ้น ปัจจุบัน ทีมงาน SFU กำลังเร่งปรับปรุงความฉลาดของอุปกรณ์และลดขนาดฮาร์ดแวร์ลง โดยตั้งเป้าที่จะเพิ่มความแม่นยำของอัลกอริทึมในการแยกแยะจังหวะการเต้นที่ผิดปกติแบบไม่อันตรายออกจากแบบที่ต้องการการดูแลเร่งด่วน รวมถึงความพยายามของวิศวกรในการลดความสูงของขั้วไฟฟ้าโอริกามิลงเหลือประมาณหนึ่งในสามของขนาดปัจจุบัน เพื่อให้เข็มขัดแนบเนียนไปกับเสื้อผ้าและสวมใส่สบายยิ่งขึ้น

ศาสตราจารย์ Kim เชื่อมั่นว่าการผสมผสานระหว่างวัสดุที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ และ AI นี้ คือทิศทางใหม่ของการติดตามสุขภาพหัวใจแบบเฉพาะบุคคล ที่ซึ่งเราสามารถตรวจสอบสุขภาพหัวใจได้ในทุกที่ ไม่จำกัดอยู่เพียงแค่บนเตียงผู้ป่วยในโรงพยาบาลอีกต่อไป

ที่มา: The Brightside News