สุดล้ำ! กรมส่งเสริมคุณภาพสิ่งแวดล้อม ภูมิใจเสนอ “จมูกอัจฉริยะ” ตรวจจับสารจากลมหายใจ เพื่อนำไปวิเคราะห์และจำแนกผู้ป่วยมะเร็งปอด ทำงานร่วมกับ AI ประมวลผลเพียง 20 วินาที รู้แนวโน้มทันที
วันที่ 18 ส.ค.63 กรมส่งเสริมคุณภาพสิ่งแวดล้อม รายงานว่า ศูนย์วิจัยและฝึกอบรมด้านสิ่งแวดล้อม (ศวฝ.) ได้นำผลงาน “อุปกรณ์คัดกรองมะเร็งปอดด้วยลมหายใจและปัญญาประดิษฐ์” ส่งเข้าประกวดในโครงการพัฒนาศูนย์กลางการเรียนรู้ผ่านเทคโนโลยีดิจิทัล ประจำปี 2563 ซึ่งจัดโดยมหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ
และผลงานชิ้นนี้ได้รับรางวัลชนะเลิศ “สิ่งประดิษฐ์ IoT และวิทยาการข้อมูล (Data Science)” ประเภทที่ 3 บุคคลทั่วไป โดยงานวิจัยดังกล่าว เป็นผลงาน ดร.วรรณา เลาวกุล นักวิชาการสิ่งแวดล้อมชำนาญการพิเศษ กลุ่มอากาศ เสียงและความสั่นสะเทือน ศูนย์วิจัยและฝึกอบรมฯ ร่วมกับ ดร.ทศพร เฟื่องรอด และ ผศ.นพ.วิสุทธิ์ ล้ำเลิศธน คณะแพทยศาสตร์และการสาธารณสุข วิทยาลัยวิทยาศาสตร์การแพทย์ เจ้าฟ้าจุฬาภรณ์ ราชวิทยาลัยจุฬาภรณ์
สำหรับที่มาของการคิดค้นอุปกรณ์ในครั้งนี้ เนื่องจากคนไทยเป็นมะเร็งอันดับ 1 ของประชากร ข้อมูลกระทรวงสาธารณสุข ระบุว่าคนไทยเสียชีวิตจากโรคมะเร็งปอดเฉลี่ยวันละ 38 คน ส่วนใหญ่เข้ารับการรักษาช้าในระยะที่ 3-4 โอกาสรอดชีวิตจึงต่ำ ทั้งที่ควรตรวจพบในระยะเริ่มต้น ขณะที่ระบบการคัดกรองโรคมะเร็งปอดปัจจุบันใช้ CT Scan หรือ Computerized Tomography Scan ซึ่งมีค่าใช้จ่ายสูงและเสี่ยงกับการสัมผัสรังสี จึงเป็นที่มาของการคิดค้นวิธีคัดกรองมะเร็งปอดในเบื้องต้น (Pre-screening)
ประกอบกับข้อมูลทางการแพทย์พบว่าในร่างกายมนุษย์มีสารเมตาบอลิซึมอยู่ในร่างกาย ตัวสารก่อมะเร็งสร้างสารที่มีกลิ่นเฉพาะตัวขึ้นมา สมมุติฐานดังกล่าว คือ ลมหายใจของคนที่เป็นโรคมะเร็งปอดกับคนปกติ ลมหายใจที่ปล่อยออกมามีสารเคมีบางอย่างที่แตกต่างกัน หากมีอุปกรณ์ตรวจจับสารจากลมหายใจ เพื่อนำไปวิเคราะห์และจำแนกผู้ป่วยมะเร็งปอด และคนปกติได้จะช่วยค้นหาโรคมะเร็งตั้งแต่ระยะเริ่มแรก จะเพิ่มโอกาสการรักษาให้หายขาดและมีโอกาสรอดชีวิตได้มากขึ้น
ขณะเดียวกันทางกรมส่งเสริมคุณภาพสิ่งแวดล้อมได้เคยศึกษาวิจัยเกี่ยวกับมลพิษทางอากาศจากการจราจร เขตนิคมอุตสาหกรรม การเผาขยะ การเผาซากวัสดุการเกษตร พบว่าเป็นแหล่งกำเนิดของปัญหาฝุ่นละอองขนาดเล็กไม่เกิน 2.5 ไมครอน หรือ PM2.5 และสารก่อมะเร็งหลายชนิดหากสูดดมเข้าไปอาจมีโอกาสเป็นโรคมะเร็งปอด
จึงได้บูรณาการวิจัยร่วมกันกับราชวิทยาลัยจุฬาภรณ์เพื่อพัฒนาอุปกรณ์ “จมูกอิเล็กทรอนิกส์” กับปัญญาประดิษฐ์ (Artificial Intelligence) โดยศึกษาสารประกอบอินทรีย์ระเหย หรือ วีโอซี (Volatile Organic Compounds) จากผู้ป่วยโรคมะเร็งปอด พัฒนาเครื่องต้นแบบ หรือ Prototype จำแนกผู้ป่วยและต่อยอดผลิตเป็นอุปกรณ์ใช้งานจริงที่มีต้นทุนต่ำและเข้าถึงง่าย
ระบบการทำงานของอุปกรณ์ คือ การวิเคราะห์สารประกอบอินทรีย์ระเหย หรือ วีโอซี หาความเชื่อมโยงด้วยเซนเซอร์ 10 ตัว เพื่อตรวจเปรียบเทียบสารประกอบอินทรีย์ระเหย 66 ตัว จากลมหายใจของกลุ่มตัวอย่าง โดยเซนเซอร์จะเลือกตรวจจับเฉพาะสารที่ไวต่อกลุ่มผู้ป่วยมะเร็งปอดเท่านั้น ด้วยวิธี Feature Selection โดยใช้อัลกอริทึม (Algorithm) เป็นตัวช่วยคัดเลือก
โครงสร้างการทำงานตัวเครื่องแบ่งได้ 4 ขั้น ชั้นบนสุด คือ Air flow management การบริหารจัดการลมหายใจไปสู่เซนเซอร์ ขั้นต่อมาเป็นเซนเซอร์มี 2 ชุด คือ Gas sensors และ Monitor sensors โดยจะปล่อยสัญญาณอนาล็อกผ่านตัวแปลงไปเป็นสัญญาณดิจิทัล ส่งข้อมูลมาที่ Controller จากนั้นปัญญาประดิษฐ์ที่เป็นแพลตฟอร์มขนาดเล็กมีอัลกอริทึมเป็นตัวช่วยจะประมวลผลการวิเคราะห์ส่งไปยังสมาร์ทโฟน หรือหน้าจอคอมพิวเตอร์ ผลการทดลองกลุ่มตัวอย่างที่เป็นมะเร็งปอด 32 คน กับ คนปกติ 70 คน พบว่าประสิทธิภาพของอุปกรณ์ดังกล่าวมีความแม่นยำสูงกว่า 75%
อุปกรณ์ที่คิดค้นขึ้นนี้ใช้งานง่าย เพียงเป่าลมหายใจเข้าไปในเครื่อง และใช้เวลาประมวลผลเพียง 20 วินาทีก็จะรู้ผลออกมาเป็นเปอร์เซ็นต์ว่ามีแนวโน้มควรเข้ารับการรักษาโรคมะเร็งปอดหรือไม่
อย่างไรก็ตาม ดร.วรรณา จากกรมส่งเสริมคุณภาพสิ่งแวดล้อม ระบุว่า ในก้าวต่อไปของการพัฒนาและต่อยอดนวัตกรรมที่เป็นเครื่องต้นแบบ ล่าสุดได้รับความร่วมมือและสนับสนุนจากวิทยาลัยวิทยาศาสตร์การแพทย์เจ้าฟ้าจุฬาภรณ์ ราชวิทยาลัยจุฬาภรณ์ นำไปเก็บตัวอย่างลมหายใจจากอาสาสมัครกลุ่มเป้าหมายที่เข้ารักษาตัวที่โรงพยาบาลจุฬาภรณ์มากขึ้น เพื่อนำมาสอนระบบปัญญาประดิษฐ์ให้มีความแม่นยำ และนำไปใช้คัดกรองผู้ป่วยโรคมะเร็งปอดในโรงพยาบาล รวมทั้งพัฒนาสำหรับคัดกรองมะเร็งชนิดอื่นต่อไป และจะพัฒนาให้มีขนาดเล็กลง พกพาได้สะดวก รวมถึงการแสดงผลผ่านสมาร์ทโฟนได้
ข่าวที่น่าสนใจ
XFiltra เครื่องซักผ้า “รักษ์โลก” กรองไมโครไฟเบอร์ ไม่ให้ไปเป็นขยะในทะเล
