ศูนย์พัฒนาถ่ายทอดนวัตกรรมเท้าไบโอนิกในการรักษาผู้พิการขาขาดด้วยเทคโนโลยีชีวกลศาสตร์ทางการแพทย์

บทคัดย่อ

ขาเทียมในปัจจุบันนั้นมีปัญหาด้านของการใช้งาน เช่น ขาเทียมสวมใส่ลำบาก ขาเทียมมีน้ำหนักเยอะทำให้ใส่แล้วเคลื่อนไหวไม่สะดวก และสิ่งที่เป็นปัญหาสำคัญที่สุดคือ ขาเทียมตรงส่วนของเท้าและข้อเท้าไม่สามารถขยับได้ ทำให้ผู้พิการที่ใส่ขาเทียมนั้นไม่สามารถเคลื่อนไหวได้ตามที่ใจต้องการ ปัจจุบันได้มีการนำเทคโนโลยีต่างๆ มาใช้เพื่อนำมาพัฒนาและปรับปรุงขาเทียม ให้ขาเทียมธรรมดาเป็นขาเทียมกลที่สามารถขยับตรงส่วนของเท้าและข้อเท้าได้ ทำให้ขาเทียมกลสามารถ สนับสนุนกิจกรรมการเคลื่อนไหวต่างๆของมนุษย์ได้ดีมากยิ่งขึ้น เทคโนโลยีที่นิยมนำมาพัฒนาขาเทียมกล คือ เทคโนโลยีในแขนงของวิทยาการปัญญาประดิษฐ์ เนื่องจากเป็นเทคโนโลยีที่สามารถฝึกฝนคอมพิวเตอร์ ให้เรียนรู้ชุดข้อมูล จดจำ และทำนายผลในสิ่งต่างๆที่ผู้ใช้ป้อนเข้าไปได้ โครงการวิจัยนี้ได้นำเสนอการนำวิทยาการปัญญาประดิษฐ์ kNN (k-Nearest Neighbor) มาใช้ในการตรวจจับเฟสการเดินของมนุษย์แบบเรียลไทม์ โดยใช้ควบคู่กับเซนเซอร์รับแรงกดที่ติดตั้งอยู่บริเวณแผ่นพื้นรองเท้า เพื่อทำการพัฒนาขาเทียมของผู้ที่ถูกตัดขาผ่านกระดูกหน้าแข้ง ให้ขาเทียมมีความสามารถในการรองรับกิจกรรมการเคลื่อนไหวต่างๆของผู้ที่สวมใส่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และช่วยให้ผู้ที่สวมใส่ขาเทียมสามารถเดินได้สะดวกมากยิ่งขึ้น การทำนายเฟสของการเดินเพื่อควบคุมขาเทียมให้มีการขยับส่วนของเท้าและข้อเท้าได้จะช่วยพัฒนาคุณภาพของการเดินแก่ผู้พิการได้ จากการศึกษาในโครงการวิจัยนี้พบว่างานที่ได้นำเสนอมีความแม่นยำ 81.43% ในการทำนายเฟสของการเดินและสามารถควบคุมขาเทียมได้อย่างมีประสิทธิภาพเมื่อความเร็วของการเดินไม่เกิน 5 km/h. นอกจากนี้อุปกรณ์ที่พัฒนาขึ้นนี้ยังมีขนาดเล็ก น้ำหนักเบา และไม่มีผลกระทบต่อผู้ใช้งาน ทำให้เหมาะสมต่อการพัฒนาขาเทียมในอนาคต การถ่ายทอดองค์ความรู้การใช้เท้าเทียมและการดูแล โดยใช้เวชศาสตร์ฟื้นฟูในผู้ป่วยตัดแขนขาและกายอุปกรณ์เทียม (Rehabilitation in amputee and orthosis) องค์ความรู้ประกอบด้วย 1). แผลผ่าตัดหาย 2). การเตรียมตอขาให้พร้อมสำหรับการใส่ขาเทียม 3). พิสัยการเคลื่อนไหวของข้อต่าง ๆ เป็นปกติ 4). ผู้ป่วยสามารถเคลื่อนย้ายตัวเองและประกอบกิจวัตรประจำวันได้ 5). ผู้ป่วยเข้าใจถึงการใช้ขาเทียมและการดูแลรักษา โดยผู้เข้าร่วมอบรมได้เนื้อหาความรู้ความเข้าใจ และสามารถนำไปเผยแพร่ได้อยู่ในระดับดี วิทยาการมีความรู้ ความสามารถในการถ่ายทอดองค์ความรู้และเนื้อหาที่น่าสนใจและจัดทำโครงสร้างพื้นฐานในการผลิตชิ้นงานวิจัยทางการแพทย์ตามมาตรฐาน เพื่อยกระดับชิ้นงานวิจัยทางการแพทย์ให้ได้มาตรฐาน เพิ่มความน่าเชื่อระดับสากล มาตรฐานการแพทย์ที่เกี่ยวข้องคือ 1). มาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม มอก.17025 (ISO/IEC 17025) 2).ระบบการบริการคุณภาพการผลติเครื่องมือแพทย์ISO 13485 : 200326 3).สถานที่ผลิตเครื่องมือแพทย์ เพื่อพัฒนาต้นแบบเท้าเทียมที่มีกลไกของข้อเท้าและเลียนแบบการเคลื่อนไหวมนุษย์เสมือนจริงได้ โดยมีแนวคิดในการออกแบบคือ มีน้ำหนักของขาเทียมต้องใกล้เคียงกับน้ำหนักที่หายไปของขามนุษย์โดยจะออกแบบไม่ให้เกิน 2.5 กิโลกรัม มีความแข็งแรงสามารถรองรับน้ำหนักของผู้พิการได้ มีกำลังและแรงบิดมากพอที่จะสามารถทำให้ผู้พิการเคลื่อนที่ได้โดยที่กลไกไม่เสียหาย สามารถเคลื่อนไหวได้ 2 องศาอิสระเพื่อให้สามารทรงตัวในพื้นผิวเรียบและพื้นผิวขรุขระได้ และขนาดใกล้เคียงกับขนาดของขาจริง จากการออกแบบพบว่า Model ที่3 (Model ล่าสุดที่ได้ทำการปรับปรุงการออกแบบ) ตามหลักชีวกลศาสตร์ เท้าเทียมสามารถหมุนในระนาบข้างและระนาบหน้าหลังโดยที่มีมุมในการงอฝ่าเท้าขึ้นเท่ากับ 15.18 องศา มุมในการงอฝ่าเท้าลงเท่ากับ 27.53 องศาและมุมการหมุนฝ่าเท้าเข้าหาด้านในซึ่งเท่ากับหมุนฝ่าเท้าออกไปทางด้านนอกคือเท่ากับ 20.85 องศา ซึ่งสามารถทำให้การเดินบนพื้นราบหรือพื้นขรุขระทรงตัวดีและเป็นธรรมชาติ

คำสำคัญ