การตรวจจับเนื้องอกด้วยวิธีการสั่นของหยดน้ำ

          เนื้องอก หรือ ภาษาอังกฤษเรียกว่า Tumor คือส่วนที่ผิดปกติในร่างกายมนุษย์ที่แทรกขึ้นมาของเนื้อที่ปกติ  ซึ่งจะตรวจพบด้วยการบริการทางการแพทย์ไม่ว่าจะเป็น การเอ็กซ์เรย์(X-ray) การทำMRI หรือ การทำอัลตร้าซาวน์(Ultrsound) แต่ถ้าเนื้องอกนั้นไม่ได้ส่งผลร้ายต่อร่างกายคนเรา อาจจะไม่จำเป็นต้องรักษาไรมากมาย แต่ถ้าเนื้องอกนั้นเริ่มกลายที่จะเป็นเนื้อร้ายและส่งผลเสียต่อระบบภายในร่างกายนั้น จำเป็นจะต้องรักษาอย่างรวดเร็วทันที


          ในปัจจุบันนี้ วิทยาศาสตร์ทางการแพทย์นั้นได้ก้าวไกลเป็นอย่างมาก ไม่ว่าจะเป็นเทคนิคต่างๆที่ได้กล่าวไปในตอนบทนำ แต่นักวิจัยจากทั่วทุกมุมโลกก็ยังไม่หยุดการคิดค้นศึกษาและวิจัยทางวิทยาศาสตร์การแพทย์ที่เป็นทางเลือกในการตรวจหาความผิดปกติในร่างกายมนุษย์ ยกตัวอย่างสั้นๆ การใช้คลื่นเอ็กซ์เรย์(X-ray) เข้าอุโมงค์เพื่อตรวจหาความผิดปกติของร่างกาย หรือ ที่เราคุ้นหูกันดีในชื่อ CT-SCAN แต่ได้มีงานวิจัยชิ้นนึง ที่น่าสนใจเป็นอย่างมากเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์ทางการแพทย์ ได้มีนักวิจัยจาก University of Twente ได้ทำการตรวจจับเนื้องอกโดยการนำหยดน้ำขนาดเล็กทำให้เกิดการสั่นของเสียง(Acoustic) จนเกิดการระเหยหยดน้ำ เพื่อศึกษาการเกิดความถี่ของการสั่นพ้อง (Resonance Frequency) ของหยดน้ำ ที่ใช้สำหรับการตรวจจับเนื้องอกและทำการรักษาเฉพาะจุดของโรคได้อย่างแม่นยำมากขึ้น โดยที่งานวิจัยชิ้นนี้ได้ถูกตีพิมพ์ใน วรสารวิชาการที่มีชื่อว่า Physical Review Letters


          ในส่วนของการทดลองนั้น นักวิจัยได้ทำการนำตัวอย่างนิวเคลียสของเซลล์มาทำการส่องแสงของหลอดไฟที่มีส่วนประกอบของซีนอน โดยที่ใต้ตัวอย่างชิ้นงานที่นำมาทดลองนั้นจะถูกรองด้วย cover glass ที่อัดแน่นไปด้วยน้ำ โดยที่จะมีขั้วอิเล็กโทรดที่เป็นตัวนำไฟฟ้า ทำการปล่อยกระแสไฟฟ้าให้เกิดการสั่นพ้องของน้ำภายใต้ cover glass เพื่อทดสอบดูการจับตัวของน้ำ กับ นิวเคลียส ตัวอย่างที่นำมาทดสอบซึ่งแสดงให้เห็นภาพการทดลองคร่าวๆดั่งรูปที่2

          จากผลการทดลอง นักวิจัยสามารถสรุปได้ว่า เกิดการสั่นพ้อง (Resonance Frequency) ของหยดน้ำเกาะอยู่บนตัวอย่างของนิวเคลียส โดยที่ระดับความถี่ของการสั่นพ้องนั้นจะช่วยทำให้โมเลกุลของน้ำนั้นเกิดการสั่นแล้วจึงเกิดการระเหยของน้ำขึ้นสู่ตัวอย่างที่นำมาทดสอบด้านบนทำให้มีการเกาะของหยดน้ำจับตัวรวมกันกับนิวเคลียสที่นำมาทดสอบซึ่งได้จากการบันทึกภาพจากกล้องbrandaris 128 ซึ่งประสิทธิภาพในการสั่นพ้องของน้ำนั้นขึ้นอยู่กับขนาดรัศมีของหยดน้ำด้วย ยิ่งรัศมีของหยดน้ำนั้นน้อยมากเท่าไหร่ ยิ่งทำให้การสั่นพ้องของโมเลกุลของน้ำนั้นยิ่งเพิ่มมากขึ้น และยิ่งทำให้เกิดการระเหยกลายเป็นไอนั้นทำได้ดีมากขึ้นอีกด้วย ดั่งภาพกราฟในตัวอย่างที่3

              ในท้ายที่สุดแล้ว ทางทีมวิจัยยังได้กล่าวทิ้งท้ายไว้ว่า การทดสอบด้วยการตรวจจับเนื้องอกนั้นด้วยการส่งคลื่นเสียงทำให้เกิดการระเหยของน้ำนั้น ยังมีขั้นตอนที่ยากมากๆในการควบคุมการระเหยของน้ำซึ่งจะต้องควบคุมที่สภาพแวดล้อมความดันต่ำ และ อีกทั้งการสั่นพ้องนั้นยังขึ้นอยู่กับความแตกต่างของความเร็วของเสียงที่เดินทางผ่านไปด้วย ทำให้ยากต่อการควบคุมสภาวะแวดล้อมภายนอกให้พอเหมาะต่อการทดลอง แต่ยังเป็นนิมิตรหมายที่ดี เพราะ จากผลการทดลองนั้นสามารถนำไปต่อยอดโดยการทดลองกับยาได้ในอนาคต ทำให้สามารถรักษาได้ตรงจุด โดยที่ไม่เกิดผลข้างเคียงต่อระบบร่างกายของมนุษย์เรานั้น ซึ่งอยู่ในช่วงระยะเวลาทดลองต่อไปในอนาคต เราอาจจะได้เห็นการรักษาทางการแพทย์ที่ทันสมัยกว่านี้อีกเป็นไปได้
            พอท่านผู้อ่านทุกท่าน อ่านกันมาถึงตรงนี้แล้ว อาจจะนึกสงสัยว่า การสั่นพ้อง หรือ ภาษาอังกฤษที่เราเรียกกันว่า Resonance Frequency นั้นคืออะไร มาตามผมมากัน การสั่นพ้อง (Resonance) จะเกิดเมื่อวัตถุถูกกระทำด้วยแรง หรือ สัญญาณที่ความถี่นั้นใกล้เคียงกับความถี่ธรรมชาติของวัตถุธรรมชาติ โดยที่การสั่นพ้องนั้นจะเกิดขึ้นได้2แบบ สามารถแบ่งได้ตามนี้


          1.การสั่นพ้องด้วยแรง คือ การที่มีแรงๆนึงมากระทำต่อวัตถุเป็นจังหวะๆที่ทำให้มีความถี่เท่ากับความถี่ธรรมชาติของวัตถุนั้นๆเป็นเวลานาน

          2.การสั่นพ้องด้วยคลื่น คือ การสั่นพ้องโดยที่ส่งคลื่นความถี่เท่ากับความถี่ธรรมชาตินั้นๆเลย โดยที่ไม่ต้องออกแรงให้กระทำต่อวัตถุนั้นๆที่มาทดสอบ แบบการสั่นพ้องด้วยแรง


          จากการสั่นพ้องของคลื่นนั้นจะสามารถพรรณได้สมการพื้นฐานการเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย ได้ดังนี้

   
    

ที่มา 

• https://phys.org/news/2021-02-vibrating-nanodroplets-invade-tumor.html
• https://medicalxpress.com/news/2020-09-chemotherapy-drug-effective-combined-microbubbles.html
• https://sciencing.com/resonant-frequencies-7569469.html
• https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.126.034501