การพัฒนาและประเมินผลด้านชีวกลศาสตร์ชิ้นส่วนยึดตรึงกระดูกสำหรับสัตว์เล็ก

บทคัดย่อ

ในปัจจุบันสาเหตุหลักของอาการบาดเจ็บของสุนัขจากอุบัติเหตุ เช่น การได้รับบาดเจ็บจากการตกจากที่สูงถูกทุบตี หรือยิงโดยมนุษย์ ทาให้กระดูกได้รับความเสียหายจนไม่สามารถที่จะซ่อมแซมรักษาเองได้ จึงรักษาโดยอาศัยชิ้นส่วนยึดตรึงกระดูก เช่น แผ่นยึดตรึงกระดูก ซึ่งส่วนใหญ่ผลิตจากเหล็กกล้าไร้สนิมเกรด 316L และโลหะผสมไทเนียม อย่างไรก็ตามเนื่องจากโลหะมีความแข็งแรงมากกว่ากระดูก จึงอาจทาให้เกิดการแตกหักบริเวณที่ทาการรักษาได้และผลจากการผ่าตัดถึงสองครั้งเพื่อนาชิ้นส่วนดังกล่าวออกจากร่างกายของสุนัขก็อาจทาให้สุนัขเกิดการติดเชื้อได้ งานวิจัยนี้จึงมุ่งเน้นการพัฒนาแผ่นยึดตรึงกระดูกจากวัสดุชีวภาพเพื่อแก้ไขปัญหาดังกล่าว เนื่องจากวัสดุดังกล่าวมีคุณสมบัติในการช่วยส่งเสริมการรักษาและไม่เป็นพิษกับเนื้อเยื่อโดยรอบทาให้เกิดเสถียรภาพในการใช้งาน วัสดุชีวภาพที่งานวิจัยนี้ได้เลือกนามาสังเคราะห์ ประกอบด้วย พอลิเมอร์ชีวภาพ ได้แก่ พอลิแลคติคแอซิด และเซรามิกชีวภาพ ได้แก่ ไฮดรอกซีอะปาไทต์ งานวิจัยนี้ได้อาศัยหลักการออกแบบการทดลองแบบแฟคทอเรียลดีไซน์ในการพัฒนาแผ่นยึดตรึงกระดูก ซึ่งประกอบด้วย 3 ปัจจัยที่ทาการศึกษาคือ อัตราส่วนผสมของเซรามิกที่ 5 10 และ 15 เปอร์เซ็นต์โดยน้าหนักอุณหภูมิที่ใช้ในการขึ้นรูป 140 150 และ 160 องศาเซลเซียส และความดันที่ใช้ในการขึ้นรูป 3 5 และ 7 เมกกะปาสคาล จากนั้นทาการหาค่าที่เหมาะสมของแผ่นยึดตรึงกระดูกในด้านคุณสมบัติเชิงกล ได้แก่ ความแข็งดึง และความแข็งดัดโค้ง ด้วยเครื่อง Universal Testing Machine, คุณสมบัติเชิงชีวภาพ ได้แก่ ความย่อยสลายทางชีวภาพด้วยสารละลาย Phosphate Buffer Saline ร่วมกับเอนไซม์ Lysozyme เป็นเวลา 1 3 7 14 และ 50 วัน และความเข้าได้กับร่างกายสิ่งมีชีวิตด้วยเซลล์ Osteoblast, คุณสมบัติเชิงชีวกลศาสตร์ นาผลที่ได้มาวิเคราะห์ร่วมกับหลักการไฟไนต์เอลิเมนต์ด้วยโปรแกรม ANSYS รุ่นที่ 15 เพื่อประเมินพฤติกรรมของแผ่นยึดตรึงกระดูกเมื่อยึดบนกระดูกหน้าแข้งของสุนัข ผลการทดลองพบว่า ค่าความแข็งดึงและความแข็งดัดโค้งมีค่าสูงสุด ที่ 5 เปอร์เซ็นโดยน้าหนักของไฮดรอกซีอะปาไทต์ อุณหภูมิที่ใช้ในการขึ้นรูป 160 องศาเซลเซียส และความดัน 7 เมกกะปาสคาล การทดสอบย่อยสลายทางชีวภาพพบว่า แผ่นยึดตรึงกระดูกสามารถย่อยสลายทางชีวภาพได้อย่างสมบูรณ์ภายใน 5712 วัน หรือ ประมาณ 15 ปี การทดสอบความเข้ากันได้กับร่างกายสิ่งมีชีวิตพบว่า ปริมาณเซลล์รอดชีวิตหลังการทดสอบร้อย 88.97 การทดสอบชีวกลศาสตร์พบว่าเกิดค่าความเค้นเฉลี่ย 49.60 เมกกะปาสคาล บนแผ่นยึดตรึงกระดูก และเมื่อนาไปวิเคราะห์ร่วมกับโปรแกรม ANSYS โดยการเปรียบเทียบแบบจับคู่พบว่า ค่า p-value ที่ได้คือ 0.703 (>0.05) ที่ระดับความเชื่อมั่น 95 เปอร์เซ็นต์ แสดงว่าค่าชีวกลศาสตร์และค่าวิเคราะห์ไฟไนต์เอลิเมนต์มีค่าไม่แตกต่างกัน กล่าวคือแผ่นยึดตรึงกระดูกสามารถรองรับแรงบนกระดูกสุนัขส่วนหน้าแข้งที่มีการแตกหักได้

คำสำคัญ