โรคกระดูกพรุน โรคที่พบบ่อยในผู้สูงอายุที่ต้องเฝ้าระวังเป็นอันดับต้น ๆ รองจากโรคสมอง และโรคหัวใจ โรคกระดูกพรุนเป็นภัยเงียบที่มองไม่เห็น เพราะหากกระดูกไม่หัก ส่วนใหญ่มักไม่มีอาการใด ๆ การตรวจคัดกรองความหนาแน่นของมวลกระดูกเป็นประจำจึงจำเป็นในการป้องกันโรคกระดูกพรุน แต่ปัจจุบันเครื่องวัดความหนาแน่นของมวลกระดูกเป็นเครื่องเอกซเรย์ที่มีขนาดใหญ่มีเฉพาะในโรงพยาบาลขนาดใหญ่ หรือโรงพยาบาลหัวเมืองเท่านั้น ทำให้ผู้ป่วยที่อยู่ห่างไกลขาดโอกาสในการเข้าถึง จึงเป็นที่มาของ “การพัฒนาเครื่องคัดกรองโรคกระดูกพรุน ด้วยการวัดความหนาแน่นของมวลกระดูกแบบพกพา ด้วยการเรียนรู้ผ่านปัญญาประดิษฐ์ (AI)” เป็นความร่วมระหว่าง ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.) และ มหาวิทยาลัยคานาซาวา (Kanazawa University) ประเทศญี่ปุ่น ซึ่งเป็น “นวัตกรรมเครื่องแรกของโลก”

รศ.ดร.อนรรฆ ขันธะชวนะ อาจารย์ประจำภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ มจธ. และหัวหน้าห้องปฏิบัติการวัสดุฉลาด (SMART LAB) เปิดเผยว่า หนึ่งในสาเหตุของกระดูกหักนั้น เกิดจากภาวะกระดูกพรุน หรือ กระดูกโปร่งบาง และส่วนใหญ่จะทราบว่ามีภาวะกระดูกโปร่งบาง ก็ต่อเมื่อประสบอุบัติเหตุจนกระดูกหัก และต้องเข้ารับการรักษา ซึ่งหากเป็นผู้สูงอายุจะไม่สามารถฟื้นฟูมวลกระดูกได้ และต้องดำเนินชีวิตต่อไปด้วยความเสี่ยงที่กระดูกเปราะและหักได้ง่าย ปัจจุบันคนไทยที่มีอายุ 60 ปีขึ้นไป ร้อยละ 25 เป็นโรคกระดูกพรุน โดยที่ตัวเองไม่รู้ตัว และหนึ่งในสี่ของผู้สูงอายุเป็นผู้หญิง และพบมากในแถบภาคอีสาน

“การตรวจวัดมวลกระดูก จึงจะทราบว่าแต่ละคนเสี่ยงต่อการมีภาวะกระดูกโปร่งบางหรือไม่ เพื่อเป็นการป้องกันและรักษา แต่ปัญหาคือ เครื่องวัดมวลกระดูกเป็นเครื่องที่ใช้รังสีเอกซ์ มีขนาดใหญ่ ราคาแพง จะมีอยู่เฉพาะในโรงพยาบาลขนาดใหญ่ ทำให้ผู้สูงอายุ และกลุ่มเสี่ยงที่มีฐานะยากจน หรือ อยู่ในพื้นที่ห่างไกล จะไม่สามารถเข้าถึงบริการเหล่านี้ได้” รศ.ดร.อนรรฆ กล่าว

“ทีมวิจัยเรามีเป้าหมายหลัก ที่ต้องการให้กระบวนการคัดกรองมวลกระดูกเป็นหนึ่งในการตรวจสุขภาพของคนไทยเหมือนกับการตรวจวัดความดัน จึงคิดค้นพัฒนาเครื่องคัดกรองมวลกระดูกเบื้องต้น ที่มีขนาดเล็ก ใช้งานง่าย โดยไม่อันตรายต่อสุขภาพและราคาถูก เพื่อลดต้นทุนและค่าใช้จ่ายให้กับโรงพยาบาล และสามารถกระจายโอกาสการคัดกรองได้ทั่วประเทศ”

รศ.ดร.อนรรฆ กล่าวต่อว่า จุดเริ่มต้นของงานวิจัย เริ่มจากการศึกษาเรื่องแสง พบว่า แสง LED ที่มีความยาวคลื่นเฉพาะทางและมีลักษณะพิเศษที่สามารถแทรกซึมเข้าสู่กระดูกของมนุษย์ได้ เป็นคลื่นที่มีความยาวไม่มากนัก และเป็นแสงที่มองไม่เห็นด้วยตาเปล่า เมื่อฉายหรือยิงแสงเข้าไปในกระดูก ก็จะมีส่วนหนึ่งสะท้อนออกมาตามหลักแสงทางฟิสิกส์ ทำให้เราสามารถนำค่าที่ได้ไปเทียบกับเครื่องมาตรฐาน และทราบระดับความหนาแน่นของมวลกระดูก หรือปริมาณแคลเซียมสูงหรือต่ำได้ เนื่องจากการดูดซับแสง หรือดูจากการสะท้อนของแสงที่ยิงผ่านกระดูกที่มีความหนาแน่นไม่เท่ากัน จะมีความแตกต่างกัน จากนั้น ก็ทำการออกแบบการเปลี่ยนแปลงของระยะทางการยิงของแสง และศึกษาเรื่องการดูดซับของแสง หรือ ค่าของการสะท้อนของแสงในขณะที่ระยะการยิงแสงนั้นเปลี่ยนไป จนสามารถหาความสัมพันธ์ของข้อมูลที่ได้เปรียบเทียบกับค่ามาตรฐาน จนเกิดเป็นทฤษฎีใหม่ที่เราได้เก็บข้อมูลไว้

โดยงานวิจัยนี้ ได้รับความอนุเคราะห์จากโรงพยาบาลจุฬาภรณ์ ในการจัดเก็บข้อมูลผู้ป่วยโรคกระดูกพรุน จำนวนกว่า 300 คน โดยนำมาเปรียบเทียบกับค่ามาตรฐาน เป็นข้อมูลทั้งที่ได้จากการวัดจริง และข้อมูลที่วัดจากเครื่องที่พัฒนาขึ้น พบว่า สามารถคัดครองความหนาแน่นของกระดูกเบื้องต้นได้อย่างแม่นยำถึงร้อยละ 71 ตามหลักเกณฑ์ของเครื่องมือแพทย์ นับว่า “เครื่องคัดกรองโรคกระดูกพรุน ด้วยการวัดความหนาแน่นของมวลกระดูกแบบพกพาด้วยการเรียนรู้ผ่านปัญญาประดิษฐ์ (AI)” ที่พัฒนาขึ้นนี้ เป็น “เครื่องตรวจคัดกรองเครื่องแรกของโลก” ยังไม่เคยมีที่ใดทำมาก่อน มีระดับความน่าเชื่อถือที่ยอมรับได้สำหรับการคัดกรองเบื้องต้น โดยไม่ต้องอาศัยเครื่องเอกซเรย์ขนาดใหญ่ที่ใช้กันอยู่ แต่มีราคาถูกกว่า น้ำหนักเบา เคลื่อนที่สะดวก ง่ายต่อการใช้งาน ทุกคนสามารถใช้ได้ ไม่อันตราย ระบบแสงพลังงานต่ำที่ปลอดภัย และไม่ต้องมีนักรังสีเทคนิค

สำหรับวิธีการใช้งานของเครื่องเป็นการแสดงผลออกมาเป็นแถบสี โดยนำเข้าข้อมูลผู้รับการรักษา คือ อายุ เพศ น้ำหนัก และส่วนสูง จากนั้นฉายแสงเข้าบริเวณข้อแขน ใช้เวลาเพียง 1 นาที ก็จะได้ผลตรวจออกมา แบ่งเป็น 3 ระดับ ได้แก่ แถบสีเขียว หมายถึง มวลกระดูกอยู่ในภาวะปกติ, แถบสีเหลือง หมายถึง กระดูกบาง มีความเสี่ยงต้องระวัง และ แถบสีแดง หมายถึง มวลกระดูกมีความหนาแน่นในระดับที่เสี่ยงต่อภาวะกระดูกพรุน

ทั้งนี้ เนื่องจากเครื่องที่พัฒนาขึ้นยังอยู่ในระดับงานวิจัย โดยปัจจุบันทำการผลิตเครื่องต้นแบบ 5 เครื่อง หากผลิตจำนวนมากต้นทุนจะถูกลง คาดว่า จะมีราคาเครื่องละ 7-8 หมื่นบาท ปัจจุบันอยู่ระหว่างการพัฒนาต่อยอดให้มีระบบการใช้งานที่ง่าย สามารถให้ข้อมูลที่เป็นประโยชน์ต่อผู้มาใช้งาน หรือ ส่งต่อข้อมูลได้ ล่าสุด เครื่องคัดกรองโรคกระดูกพรุน ด้วยการวัดความหนาแน่นของมวลกระดูกแบบพกพา ด้วยการเรียนรู้ผ่านปัญญาประดิษฐ์ (AI) นี้ ได้รับรางวัลนวัตกรรมแห่งชาติประจำปี 2565 ด้านสังคมและสิ่งแวดล้อม รางวัลรองชนะเลิศอันดับ 1 ประเภทหน่วยงานภาครัฐ นอกจากนี้ ยังได้รับรางวัลเหรียญทอง เวที International Trade Fair Ideas Innovation New Products (iENA) สหพันธ์สาธารณรัฐเยอรมนี และได้รับความสนใจอย่างมากในหลายประเทศ

อย่างไรก็ตาม เป้าหมายสุดท้ายของการพัฒนา รศ.ดร.อนรรฆ ย้ำว่า “เครื่องมือนี้สามารถใช้งานเป็นการแพทย์ทางไกล ที่จะถูกนำไปใช้ในโรงพยาบาลตามต่างจังหวัดที่ห่างไกล หรือ รพ.สต. ในพื้นที่ที่มีอินเทอร์เน็ต สามารถใช้งานได้ง่าย ซึ่งจะเป็นการเปิดโอกาสให้คนที่ไม่เคยรู้ตัวเองว่า มีความเสี่ยงเรื่องกระดูกพรุนหรือไม่นั้น จะมีโอกาสเข้าถึงการตรวจวัดมวลกระดูกได้มากยิ่งขึ้น และเตรียมพร้อมที่จะรักษาได้รวดเร็ว ยกระดับคุณภาพชีวิตของผู้สูงอายุได้”