“พลาสมา” กับวิทยาการทางการแพทย์

ในปัจจุบัน ผู้ป่วยแผลเรื้อรังส่วนใหญ่ยังคงประสบปัญหาในการรักษา เช่น การดื้อยา แผลติดเชื้อ หรือแผลหายช้ากว่าปกติ ซึ่งการรักษาปกติให้ผลได้ไม่ดีนัก แต่ปัญหานี้กำลังจะหมดไป ด้วยการนำเทคโนโลยี “พลาสมา” มาประยุกต์กับวิทยาการทางการแพทย์

ก่อนจะพูดถึงเทคโนโลยีพลาสมา เรามาทำความรู้จักกับพลาสมากันก่อนดีกว่า

พลาสมา (plasma) เป็นอีกหนึ่งสถานะของสสาร (สถานะที่ 4 ของสสาร) ซึ่งก็คือ แก๊สที่มีสภาพเป็นไอออน หรือแก็สมีประจุ โดยเมื่อปี ค.ศ. 1879 เซอร์ วิลเลียม ครูกส์ (Sir William Crookes) นักเคมีและนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ ได้มีการกล่าวถึงสถานะนี้เป็นครั้งแรก และในปี ค.ศ. 1928 เออร์วิง แลงเมียร์ (Irving Langmuir) นักเคมีและนักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน เป็นคนแรกที่เรียกสถานะของสสารนี้ว่า พลาสมา เนื่องจากเขานึกถึงพลาสมาของเลือด

การทำให้เกิดสถานะพลาสมา ทำได้โดยให้สนามแม่เหล็กไฟฟ้าความเข้มสูงกับแก๊สที่เป็นกลางทางไฟฟ้าที่อุณหภูมิสูง ซึ่งอิเล็กตรอนอิสระที่ได้รับพลังงานสูงจะวิ่งเข้าชนกับอะตอมของแก๊ส ทำให้อิเล็กตรอนของอะตอมแก๊สหลุดออกมา ซึ่งเป็นกระบวนการแตกตัวเป็นไอออน (ionization) อะตอมของแก๊สที่สูญเสียอิเล็กตรอนก็จะมีสภาพเป็นไอออน หรือมีสถานะเป็นพลาสมานั่นเอง

เทคโนโลยีพลาสมาถูกนำมาใช้ในด้านการแพทย์ครั้งแรกในประเทศไทยเมื่อปี พ.ศ. 2556 โดยความร่วมมือของ นายแพทย์ชาญชัย ฉัตรศิริมงคล และศูนย์ความเป็นเลิศด้านฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ โดยการสนับสนุนของศูนย์ความเป็นเลิศด้านชีววิทยาศาสตร์ (TCELS) ในขณะนั้น นายแพทย์ชาญชัยและทีมงาน ได้ร่วมวิจัยและผลิตเครื่องพลาสม่าเย็น ที่เรียกว่าพลาสมาเย็นเนื่องจากในขั้นตอนการผลิตพลาสมาจำเป็นต้องใช้อุณหภูมิที่สูงมาก เครื่องผลิตพลาสมาจึงต้องผ่านกระบวนการลดอุณหภูมิก่อน เพื่อให้ใช้ได้กับผิวหนังของมนุษย์ในอุณหภูมิปกติ

รูปแสดงลักษณะของเครื่องพลาสมาเย็น

(ภาพจากห้องวิจัย คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่)

โดยเครื่องพลาสมาเย็นจะใช้แก๊สฮีเลียมเป็นแหล่งกำเนิดพลาสมา และมีการใช้รังสีอัลตราไวโอเลตประกอบ กระตุ้นโดยการให้กระแสไฟฟ้าพลังงานสูง ทำให้เกิดพลาสมาเป็นลำแสงสีฟ้าผ่านหัวจ่าย ดังรูป

รูปแสดงการทำงานของเครื่องพลาสมา

เครื่องพลาสมาเย็นมีด้วยกัน 2 ระบบ คือ ระบบพลาสมาเย็นแบบสัมผัสและระบบเจ็ทพลาสมา โดยระบบพลาสมาเย็นแบบสัมผัส หัวจ่ายพลาสมาเป็นแบบลูกกลิ้ง เพื่อใช้ด้านสุขภาพผิวและความงาม ดังรูป

เครื่องพลาสมาเย็นแบบสัมผัสจะช่วยทำความสะอาดผิวหน้า ฆ่าเชื้อที่เป็นสาเหตุของการเกิดสิว รวมถึงกระตุ้นให้เกิดเนื้อเยื่อภายในผิวหนังที่แข็งแรงกว่าเดิม ซึ่งหลังจากใช้เครื่องพลาสมาเย็นกับใบหน้าเพียง 20 นาที ก็จะทำให้หน้าใสขึ้นอย่างเห็นได้ชัดเจน

ส่วนระบบเจ็ทพลาสมา หัวจ่ายพลาสมาจะเป็นท่อทรงกระบอก ที่ส่วนปลายของหัวจ่ายเป็นท่อแก้วสำหรับจ่ายพลาสมา ดังรูป

ระบบเจ็ทพลาสมาถูกนำไปใช้ในทางการแพทย์เพื่อรักษาแผลเรื้อรังและแผลผ่าตัด ซึ่งวิจัยและพัฒนาโดยทีมแพทย์ศัลยกรรมตกแต่ง คณะแพทย์ศาสตร์ โรงพยาบาลศิริราช วิธีการใช้งานเครื่องพลาสมาเย็นนี้ ทำได้โดยการนำหัวจ่ายพลาสมาวนด้านบนของแผล โดยให้มีระยะห่างจากแผลประมาณ 1 มิลลิเมตร ติดต่อกันเป็นเวลา 10 นาที เพื่อช่วยในการฆ่าเชื้อบริเวณแผล และสามารถผลัดเนื้อที่ติดเชื้อออกได้ด้วย การใช้เครื่องพลาสมาเย็นกับผู้ป่วยแผลเรื้อรัง ร่วมกับการรักษาแบบปกติ พบว่า ทำให้แผลของผู้ป่วยดีขึ้น แม้ว่าเครื่องพลาสมาเย็นจะยังอยู่ช่วงการวิจัย และยังไม่ได้นำมาใช้กับผู้ป่วยแผลเรื้อรังทั่วไป เพราะทีมแพทย์ยังต้องวิจัยกับผิวของมนุษย์เพื่อศึกษาผลกระทบ และอาจจะต้องรอไปอีก 1 ถึง 2 ปี แต่นี้ถือเป็นนวัตกรรมใหม่ที่จะเป็นความหวังให้ผู้ป่วยแผลเรื้อรังและผู้ป่วยแผลผ่าตัดได้

เครื่องพลาสมาเย็นทั้ง 2 ระบบที่นำมาใช้นี้มีมาตรฐานความปลอดภัย ดังนี้

1.ความปลอดภัยด้านไฟฟ้า

มีการติดตั้ง isolation transformer 220–220 โวลต์ 50 เฮิรตซ์ ตามมาตรฐานเครื่องมือแพทย์ ด้านเทคนิค IEC60601–1 คลาส I ชนิด B มีกระแสรั่วไฟสลับไม่เกิน 100 ไมโครแอมป์

2.ความปลอดภัยด้านพลังงาน

พลังงานที่ถ่ายจากพลาสมาเย็นลงสู่พื้นผิวชีวภาพ เช่น ผิวหนัง มีค่าระหว่าง 8–11 ไมโครจูล เทียบเท่าได้น้อยกว่า 100 เท่าของมาตรฐานแสงเลเซอร์ ANSI Z136.1–1993

3.ความปลอดภัยจากแสงยูวี

ปริมาณโดสของ UVB และ UVC รวมกันมีค่าน้อยกว่า 5 ไมโครวัตต์/ตารางเซนติเมตร ซึ่งต่ำกว่า 10 เท่าของค่ามาตรฐาน WHO-ICNIRP ซึ่งกำหนดไว้ที่ 50 ไมโครวัตต์/ตารางเซนติเมตร

ในปัจจุบันเทคโนโลยีพลาสมาเย็นได้เป็นที่นิยมในสถานเสริมความงาม เพราะนอกจากจะช่วยปรับสภาพผิวหน้าให้กระจ่างใสขึ้นแล้ว ยังมีการพัฒนาเครื่องมือในการศัลยกรรมตกแต่งใบหน้าอีกด้วย เช่น เครื่องมือในการทำตาสองชั้น แก้ปัญหาหนังตาตก ซึ่งใช้เทคโนโลยีพลาสมาเย็น แทนการผ่าตัด หรือการทำเลเซอร์ การใช้เครื่องมือนี้จะทำให้ไม่เกิดรอยดำหรือแผลเป็น ซึ่งให้ผลดีกว่าการผ่าตัด หรือการใช้เลเซอร์

นอกจากนี้ประเทศไทยได้มีการส่งออกเครื่องพลาสมาเย็นไปยังหลายประเทศ เช่น กัมพูชา พม่า อินเดีย ฮ่องกง สิงค์โปร์ และดูไบ เป็นต้น

เรียบเรียงโดย

นราภรณ์ ตั้งหทัยทิพย์

ขอขอบคุณข้อมูลจาก รองศาสตราจารย์ ดร. ธีรวรรณ บุญญวรรณ
อาจารย์ประจำภาควิชาฟิสิกส์-วัสดุศาสตร์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่

อ้างอิง

http://tetronics.com/our-technology/what-is-plasma/

http://www.tnamcot.com/content/428669

http://www.bangkokbiznews.com/news/detail/517072

C. Chutsirimongkol,D. Boonyawan,N. Polnikorn,W. Techawatthanawisan,& T. Kundilokchai. Non-Thermal Plasma for Acne Treatment and Aesthetic Skin Improvement. Plasma Medicine 4(1–4): 79–88 (2014)