การใช้แบบจำลองคอมพิวเตอร์เพื่อช่วยการวินิจฉัยโรคหลอดเลือดแดงใหญ่ บริเวณหน้าท้องโป่งแบบจำเพาะบุคคลด้วยเทคนิคภาพถ่ายเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ร่วมกับการคำนวณด้านพลศาสตร์ของไหล

Abstract

โรคระบบหลอดเลือดและหัวใจจัดเป็นกลุ่มโรคไม่ติดต่อ (non-communicable diseases) ที่เป็นอันตรายและมีแนวโน้มที่เพิ่มสูงขึ้นในปัจจุบัน ซึ่งโรคกลุ่มนี้เป็นโรคที่เกี่ยวกับพฤติกรรมการดำเนินชีวิต มักจะค่อยๆ สะสมอาการ ค่อยๆ เกิด และมีความรุนแรงมากขึ้นหากไม่ได้รับการรักษาที่ถูกต้องและทันเวลา โรคหลอดเลือดแดงใหญ่บริเวณหน้าท้องโป่งพองเป็นโรคที่อันตรายและทำให้ผู้ป่วยเสียชีวิตได้อย่างกะทันหันหากมีการแตก โครงการวิจัยนี้จึงนำแบบจำลองคอมพิวเตอร์ด้านพลศาสตร์ของไหลที่ใช้ในงานด้านวิศวกรรมมาประยุกต์ใช้ทางการแพทย์ โดยได้นำภาพถ่ายเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ของผู้ป่วยหลอดเลือดแดงใหญ่บริเวณหน้าท้องโป่งพองมาสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์ เพื่อทำการคำนวณทางวิศวกรรมเกี่ยวกับพลศาสตร์ของไหล (computational fluid dynamic: CFD) โดยโครงการวิจัยได้มีภาพถ่ายเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ของผู้ป่วย จำนวน 12 ราย ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่ 3 เซนติเมตรขึ้นไป และมีการกำหนดคุณสมบัติของเลือดและเงื่อนไขการคำนวณที่ใช้ในแบบจำลอง ผลการศึกษาของงานวิจัยนี้พบว่า ส่วนที่โป่งพองของหลอดเลือดมีการไหลหมุนวนและปั่นป่วนมากเมื่อหัวใจเริ่มการคลายตัว (diastole) และเมื่อขนาดของการโป่งพองเพิ่มขึ้นจะมีการไหลที่ปั่นป่วนเพิ่มขึ้น ซึ่งจะพบการไหลดังกล่าวในขณะที่หัวใจบีบตัวสูงสุด (peak systole) ด้วย สำหรับค่าความเค้นเฉือนบริเวณผนังหลอดเลือดจะมีค่าสูง ณ เวลาที่หัวใจบีบตัวสูงสุดและในช่วงหัวใจคลายตัว ความเค้นเฉือนบริเวณผนังหลอดเลือดจะมีค่าสูงที่ส่วนโป่งพองของหลอดเลือดมากกว่าส่วนอื่นของหลอดเลือด นอกจากนี้เมื่อพิจารณาค่าดัชนีความเค้นเฉือนแบบแกว่ง (oscillating shear index: OSI) พบว่า บริเวณที่โป่งพองมีค่าสูงกว่าบริเวณอื่น ซึ่งอาจจะนำไปสู่จุดที่มีความเสี่ยงต่อการแตกของหลอดเลือด อย่างไรก็ตามผลการคำนวณไม่สามารถนำมาเปรียบเทียบกันในผู้ป่วยที่อยู่ในกลุ่มเดียวกันอย่างตรงไปตรงมาได้ เนื่องจากในแต่ละผู้ป่วยมีรูปร่างของการโป่งพองและการขดงอของหลอดเลือดที่แตกต่างกัน ดังนั้น การคำนวณลักษณะนี้จะเป็นแบบจำเพาะบุคคล (personalized model) นอกจากนี้โครงการวิจัยได้ขึ้นรูปโมเดลหลอดเลือดแดงใหญ่บริเวณหน้าท้องโป่งพองด้วยการพิมพ์ 3 มิติ เพื่อนำไปสร้างเป็นชุดทดสอบการไหลสำหรับหลอดเลือดโป่งพอง อย่างไรก็ตามพบว่า วัสดุที่นำมาใช้สร้างโมเดลหลอดเลือดยังไม่สามารถขึ้นรูปให้มีความใสและยืดหยุ่น เพื่อให้สามารถมองเห็นการไหลในหลอดเลือดและจำลองการบีบตัวคลายตัวของหลอดเลือดได้ จึงจำเป็นต้องมีการศึกษาเพิ่มเติมเพื่อให้สามารถหาวัสดุที่เหมาะสมต่อการสร้างโมเดลหลอดเลือด เพื่อการทดสอบการไหลจริง