นวัตกรรมใหม่การผ่าตัดข้อเข่าเทียมด้วยระบบคอมพิวเตอร์

คุณสมบัติที่โดดเด่นของคอมพิวเตอร์ช่วยการผ่าตัดข้อเข่าเทียม (CAS)

1. ยืดอายุการใช้งานยาวนานที่สุด
2. มีประสิทธิภาพและได้ผลดีที่สุด

การผ่าตัดข้อเข่าเทียมด้วยระบบคอมพิวเตอร์
          การผ่าตัดข้อเข่าเทียม (Total Knee Arthroplasty) คือ การผ่าตัดที่ใช้ในการรักษาภาวะข้อเข่าเสื่อมขั้นรุนแรง โดยการนำผิวข้อเข่าที่เสื่อมออกไป และทดแทนด้วยผิวข้อเข่าเทียม ได้รับความนิยม และเป็นที่ยอมรับอย่างมาก เนื่องจากการรักษาได้ผลดีเยี่ยม และจัดว่าเป็นการผ่าตัดที่ได้ผลดีที่สุดอย่างหนึ่ง ในสหรัฐอเมริกามีผู้ป่วยที่ได้รับการผ่าตัดผิวข้อเข่าเทียมถึงปีละ 2-3 แสนราย จึงมีความพยายามที่จะพัฒนาคุณภาพการผ่าตัดใหดียิ่งขึ้น อย่างไรก็ตาม ปัญหาหนึ่งที่มีความพยายามในการหาวิธีแก้ไข คือ ผิวข้อเข่าเทียมอาจมีการสึกหรอ การผ่าตัดผิวข้อเทียมจะมีอายุการใช้งานและต้องทำการผ่าตัดแก้ไขใหม่ ซึ่งทำได้ยาก และมีค่าใช้จ่ายในการผ่าตัดสูง
ดังนั้นจึงแนะนำให้ทำการผ่าตัดเฉพาะในผู้สูงอายุ แต่ปัจจุบัน ความคาดหวังของผู้ป่วยมีมากขึ้น ไม่เพียงแต่จะทำให้หายทุกข์ทรมานจากความเจ็บปวดที่เกิดขึ้นจากภาวะข้อเข่าเสื่อมเดินได้ แต่ยังต้องการให้การผ่าตัดนั้นสามารถใช้งานได้ตลอดโดยไม่ต้องทำการผ่าตัดแก้ไขอีก ในอดีต ความคาดหวังที่จะมีอายุการใช้งานได้เพียง 5-10 ปี แต่ปัจจุบันต้องการให้มีอายุการใช้งานได้ 15-20 ปี หรืออาจถึง 30 ปี และสามารถทำการผ่าตัดผิวข้อเข่าเทียมในผู้ป่วยที่มีอายุน้อยลงได้
สาเหตุสำคัญที่มีผลต่ออายุการใช้งานของผิวข้อเข่าเทียม มีหลายปัจจัย และที่สำคัญที่สุด คือการวางตำแหน่งผิวข้อเข่าเทียมได้อย่างถูกต้อง จัดความสมดุลของกล้ามเนื้อ และเส้นเอ็นบริเวณรอบข้อให้เหมาะสม ซึ่งต้องอาศัยความชำนาญของแพทย์ผู้ทำการผ่าตัด จากการศึกษาพบว่าแม้แพทย์ที่มีความชำนาญแล้ว ก็เกิดคลาดเคลื่อนในการวางตำแหน่งของผิวข้อเข่าได้ มีผลทำให้อายุการใช้งานน้อยลง โดยเฉพาะแพทย์ที่มีความชำนาญน้อย ความผิดพลาดและความคลาดเคลื่อนดังกล่าวก็มีโอกาสเกิดขึ้นได้มากขึ้น ดังนั้นจึงได้มีการพัฒนาโดยนำเทคโนโลยีด้านคอมพิวเตอร์มาประยุกต์ใช้ เพื่อช่วยให้ข้อมูลแก่แพทย์ระหว่างทำการผ่าตัด มีความแม่นยำสูงสุด เพื่อให้มีอายุการใช้งานนานที่สุด

การผ่าตัดโดยใช้ระบบคอมพิวเตอร์คืออะไร
          หลักการผ่าตัดโดยใช้ระบบคอมพิวเตอร์ช่วยในการผ่าตัด (Computer Assisted Surgery) หรือเรียกว่า CAS คือการนำระบบคอมพิวเตอร์ช่วยในการสร้างภาพ 3 มิติของบริเวณข้อเข่าที่จะผ่าตัด โดยการป้อนข้อมูลให้แก่คอมพิวเตอร์ในขณะทำการผ่าตัดให้ได้ภาพ Digital model ที่มีลักษณะเฉพาะเหมือนผู้ป่วยแต่ละราย ซึ่งอาจมีลักษณะที่แตกต่างกันได้ในผู้ป่วแต่ละรายโดยไม่ต้องพึ่งเอกซเรย์ หรือ CT scan ช่วยให้ผู้ป่วยไม่ต้องโดนรังสีเอกซเรย์โดยไม่จำเป็น ภาพที่ได้จะมีการเคลื่อนไหวไปพร้อมกับการเคลื่อนไหวของข้อเข่าตามจริงตลอดเวลา โดยอาศัยเทคโนโลยีการส่งข้อมูลจากบริเวณข้อเข่าผู้ป่วยไปยังระบบคอมพิวเตอร์ผ่านทางระบบอินฟราเรด
ระบบคอมพิวเตอร์จะมี software ช่วยประมวลข้อมูลที่ได้รับในการสร้างภาพตามจริงตลอดเวลา โดยมีความละเอียดถึง 0.1 มิลลิเมตร และ 0.1 องศา ดังนั้น แพทย์จะสามารถได้ข้อมูลอย่างละเอียดเพื่อช่วยในการตัดสินใจระหว่างทำการผ่าตัด ตลอดจนสามารถตรวจสอบความถูกต้องและแม่นยำได้ทันทีในขณะทำการผ่าตัด หากมีความผิดพลาดเกิดขึ้น สามารถทำการแก้ไขได้ทันที ซึ่งต่างจากเทคนิคการผ่าตัดที่ใช้ทั่วไป ที่จะต้องรอประเมินโดยใช้เอกซเรย์หลังผ่าตัด หากพบว่ามีความคลาดเคลื่อนเกิดขึ้น จะทำการแก้ไขได้ยากเพราะต้องผ่าตัดใหม่ เสียค่าใช้จ่ายมากขึ้น และเสี่ยงในการเกิดภาวะแทรกซ้อนจากการผ่าตัด ดังนั้นแม้จะพบว่ามีความผิดพลาดเกิดขึ้น ก็มักจะต้องยอมรับกับสภาพดังกล่าว ทำให้มีผลทั้งอายุการใช้งานของผิวข้อเข่าเทียม และการใช้งานหลังการผ่าตัด

การวางตำแหน่งผิวข้อเข่าเทียม มีความสำคัญอย่างไร
          แพทย์ผู้ทำการผ่าตัด เปรียบเสมือนช่างก่อสร้างบ้าน หากต้องการให้ได้บ้านที่มีความมั่นคงแข็งแรง และสามารถใช้งานได้นาน ช่างจำเป็นจะต้องจัดวางตำแหน่งเสาที่รับน้ำหนักของบ้านได้อย่างถูกต้อง แต่หากช่างผู้ทำการก่องสร้างตั้งเสาบ้านเอียง อาจจะทรุดหรือล้มได้ ซึ่งต้องอาศัยความชำนาญและความละเอียดของช่างผู้ทำการก่อสร้าง ตลอดจนต้องมีอุปกรณ์ช่วยในการก่อสร้างที่เหมาะสม การผ่าตัดผิวข้อเข่าเทียมก็เช่นเดียวกัน แพทย์จะต้องมีการตัดเอาผิวข้อเข่าที่เสื่อมแล้วออก และแต่งผิวกระดูกดังกล่าวเพื่อเตรียมวางผิวข้อเทียม หากแพทย์สามารถวางตำแหน่งผิวข้อเทียมได้อย่างถูกต้อง (Proper rotational alignment of prosthetic component) ก็จะช่วยให้มีอายุได้นานที่สุด
มีการศึกษาพิสูจน์ชัดเจนว่าการวางตำแหน่งผิวข้อเข่าไม่ถูกต้อง (Malalignment) จะทำให้เกิดความไม่สมดุลระหว่างการใช้งานข้อเข่า ทำให้เกิดอาการปวด ใช้งานได้ไม่ดี เกิดการสึกหรอของผิวข้อเข่าเทียมเร็วกว่าปกติ (accelerated wear) เกิดการหลวมของผิวข้อเข่าเทียม (Component loosening) มีผู้ศึกษาพบว่าความคลาดเคลื่อนของตำแหน่งผิวข้อเข่าเทียมไปเพียง 3 องศา จะทำให้เพิ่มโอกาสการเกิดปัญหาการหลวมของข้อเทียมจาก 3 % ใน 8 ปี เพิ่มขึ้นเป็น 24% ต้องทำการผ่าตัดแก้ไขใหม่ แพทย์ผู้เชี่ยวชาญด้านการผ่าตัดผิวข้อเข่าเทียมทุกท่านจึงให้ความสำคัญมากในการวางตำแหน่งของผิวข้อเข่าเทียม
ในอดีตที่ผ่านมาจึงมีการพัฒนาเครื่องมือเพื่อช่วยในการผ่าตัด แต่อย่างไรก็ตามก็ยังพบปัญหาการวางตำแหน่งที่ไม่เหมาะสม แพทย์ที่มีความชำนาญน้อยก็จะมีโอกาสเกิดปัญหาดังกล่าวได้มากกว่าแพทย์ที่มีความชำนาญสูง ดังนั้นจึงมีความพยายามที่จะพัฒนาเครื่องมือและอุปกรณ์ช่วยในการผ่าตัดเพื่อช่วยแก้ปัญหาดังกล่าว

การผ่าตัดโดยใช้ระบบคอมพิวเตอร์นั้น ทำงานอย่างไร
          ในการผ่าตัดโดยใช้ระบบคอมพิวเตอร์ จะทำหน้าที่เสมือนระบบนำร่อง (Navigation system) ที่ใช้ในสายการบิน เพื่อช่วยให้เกิดความปลอดภัยในการบิน หรือระบบดาวเทียม เพื่อช่วยบอกตำแหน่งได้อย่างถูกต้องแม่นยำตลอดเวลาแบบ real time ดังนั้นจึงต้องใช้คอมพิวเตอร์ที่มีเทคโนโลยีความเร็วสูง เพื่อช่วยให้การประมวลข้อมูลอย่างรวดเร็ว มีระบบการส่งข้อมูลจากบริเวณที่ทำการผ่าตัดไปยังคอมพิวเตอร์ที่มีการป้อนข้อมูลข้อเข่าของผู้ป่วยให้กับคอมพิวเตอร์ในขณะทำผ่าตัด (registration) โดยอาศัย tracking technology ซึ่งประกอบด้วยตัวส่งข้อมูลที่ยึดติดกับข้อเข่าผู้ป่วย (sensing devices) และระบบรับข้อมูล ซึ่งจะรับข้อมูลที่ได้ส่งไปยังคอมพิวเตอร์ ระบบประมวลผลข้อมูลในคอมพิวเตอร์จะสร้างภาพดิจิตอล (Digital model) ข้อเข่าของผุ้ป่วย คอมพิวเตอร์จะมีข้อมูลของผิวข้อเข่าเทียมชนิดที่จะใช้ในการผ่าตัด ซึ่งปัจจุบันมีให้เลือกหลายชนิด โดยแต่ละชนิดจะมีข้อมูล ขนาด และรูปร่างที่แตกต่างกัน (Dimension of prosthesis) และคอมพิวเตอร์จะให้ข้อมูลแก่แพทย์ผู้ทำการผ่าตัดในการเตรียมผิวกระดูกของข้อเข่าที่ดีที่สุดสำหรับผิวข้อเทียมชนิดนั้น ๆ รวมทั้งเลือกขนาดของผิวข้อเข่าเทียมที่เหมาะสมที่สุดสำหรับผู้ป่วย เมื่อแพทยืได้ข้อมูลดังกล่าวก็จะช่วยให้สามารถแต่งผิวกระดูกที่จะรองรับผิวข้อเทียมได้อย่างถูกต้อง และยังสามารถตรวจสอบความถูกต้องได้ หากยังมีความคลาดเคลื่อนเกิดขึ้นก็สามารถแก้ไขได้ทันที ปัจจุบันยังมีการพัฒนา software เพื่อช่วยในการประเมินความสมดุลของกล้ามเนื้อและความตึงของเส้นเอ็นบริเวณข้อเข้าเพื่อสามารถใช้งานได้ดีที่สุด

การผ่าตัดโดยอาศัยเทคนิค Minimal Invasive Surgery ร่วมกับเทคนิคการผ่าตัดด้วยระบบคอมพิวเตอร์ (MIS & CAS)
          ปัจจุบันมีการพัฒนาเทคนิคการผ่าตัดชนิดใหม่ เพื่อให้บาดแผลผ่าตัดมีขนาดเล็กลงที่เรียกว่า Minimal Invasive Surgery ซึ่งกำลังได้รับความสนใจอย่างมาก เนื่องจากแผลผ่าตัดมีขนาดเล็ก สวยกว่า กลับไปใช้งานได้เร็วกว่า แต่ต่อมาพบว่ามีปัญหาเกิดขึ้นหลายประการ เนื่องจากแผลผ่าตัดมีขนาดเล้ก ทำให้แพทย์ไม่สามารถมองเห็นบริเวณที่ทำการผ่าตัดได้ชัดเจน จึงมีโอกาสเกิดความผิดพลาดในการวางตำแหน่งของผิวข้อเทียมง่าย ทำให้เกิดผิวข้อเทียมหลวมและสึกหรอเร็วกว่าที่ควร แม้แพทย์จะมีความชำนาญและประสบการณ์สูงแล้วก็ตาม ก็มีโอกาสเกิดความผิดพลาดได้สูง

          ดังนั้น ด้วยระบบการผ่าตัดโดยใช้คอมพิวเตอร์ (CAS) จึงได้ถุกนำมาประยุกต์ใช้ร่วมกับการผ่าตัดด้วยเทคนิค Minimal Invasive Surgery เพื่อช่วยให้แพทย์มีข้อมูลในระหว่างทำการผ่าตัดมากขึ้น แม้จะมองเห็นไม่ชัดเจน แต่จะสามารถมองภาพจากจอคอมพิวเตอร์ ทำให้สามารถทำการผ่าตัดได้แม่นยำยิ่งขึ้น ปลอดภัยมากขึ้น โดยลดปัญหาการวางตำแหน่งผิวข้อเข่าเทียมที่ไม่เหมาะสม จึงมีความเชื่อกันว่าการผ่าตัดโดยเทคนิค Minimal Invasive ร่วมกับ Computer-assisted surgery จะเป็นการผ่าตัดสำหรับอนาคต