Nástroj, který zajistí bezpečnost jednoho z nejnebezpečnějších chirurgických procesů

Každý den musí chirurgové před operací narušit lidskou kůži s rizikem poškození toho, co je pod ní. Mechanický inženýr Nikolai Begg vám odhalí, jak pomocí fyziky vylepšil důležitou lékařskou pomůcku – trokar, a zvýšil tak bezpečnost jednoho z nejnebezpečnějších procesů, který se provádí u mnoha běžných chirurgických zákroků.

Když jsem byl poprvé
na operačním sále

a viděl skutečnou operaci,

nevěděl jsem, co mohu očekávat.

Tehdy jsem studoval strojní inženýrství.

Myslel jsem si,
že to bude jako v televizi.

Zlověstná hudba na pozadí,

krůpěje potu řinoucí se
po chirurgově obličeji.

Ale vůbec tomu tak nebylo.

V ten den tam opravdu hrála hudba,

myslím, že to byly Madonniny největší hity.
(Smích)

Také se tam hodně mluvilo,

a to nejen o tepové frekvenci pacienta,

ale i o sportu a o plánech na víkend.

A od té doby, čím více operací jsem viděl,

více jsem si uvědomoval,
že to tak prostě chodí.

V podstatě je to jako další pracovní
den v kanceláři.

Ale jednou za čas

se vypla hudba,

všichni najednou přestali mluvit

a upřeli pohled na jednu a tu samou věc.

V tu chvíli víte,
že se děje něco vážného

a nebezpečného.

Když jsem to zažil poprvé,

pozoroval jsem typ zákroku,

který se nazývá laparoskopie.

Pro ty, kteří nejsou
příliš obeznámeni s tématem,

při laparoskopickém zákroku,
narozdíl od dlouhého

otevřeného řezu používaného při
obyčejném zákroku,

lékař pacientovi provede

tři nebo více malých řezů.

Poté do nich zasune
tyto dlouhé a tenké nástroje

spolu s kamerou

a vpodstatě provede celý proces
uvnitř pacienta.

Výhodou je,
že se sníží nebezpečí infekce,

bolest a také doba rekonvalescence.

Má to ale háček.

Řezy jsou provedeny

dlouhým zaostřeným nástrojem,

kterému se říká trokar.

Chirurg používá tento nástroj
následujícím způsobem.

Vezme ho

a vtlačí do dutiny břišní

dokud ji neproděraví.

Důvodem, proč v ten den
všichni na operačním sále

zírali na to zařízení,

bylo to, že lékař musel provést řezy
s absolutní opatrností,

aby nástroj nepronikl příliš hluboko

a nepoškodil vnitřní orgány a
krevní cévy pod nimi.

Tento problém by ale měl být
povědomý vám všem,

protože jsem si jistý,
že jste ho už viděli někde jinde.

(smích)

Pamatujete si na tohle?

(potlesk)

Věděli jste, že brčko každou chvíli
prorazí otvor

a nemohli jste si být jisti tím,
jestli se brčkem bodnete

přímo do vaší dlaně,

nebo se celí postříkáte džusem,

ale báli jste. Je to tak?

Pokaždé, když jste tohle udělali,

zažili jste ten stejný základní
fyzický jev,

který jsem v ten den pozoroval
na operačním sále.

A ukázalo se, že je to opravdu problém.

V roce 2003, FDA sdělila, že

řezy trokarem mohou být tím
nejnebezpečnějším krokem

v miniinvazivní chirurgii.

V roce 2009 se znovu objevil článek,
ve kterém stálo,

že trokary jsou zodpovědné za více než polovinu

všech hlavních komplikací
v laparoskopické chirurgii.

A mimochodem,

nic se na tom nezměnilo během celých 25-ti let.

Takže když jsem nastoupil na vysokou,

chtěl jsem na tom pracovat.

Snažil jsem se vysvětlit mému příteli,

čím přesně jsem trávil svůj čas,

a řekl jsem,

"je to jako když vrtáš díru do stěny,

abys mohl něco pověsit.

V jednu chvíli vrtačka provrtá stěnu

a pak následuje tenhle propad, že?

A on se na mě podíval a řekl,

"Ty myslíš jako když
vrtají lidem do mozku?"

A já na to, "Cože?" (smích)

A pak jsem si to vyhledal a opravdu
se lidem vrtá do mozku.

Spousta neurochirurgických zákroků

vlastně začínají tím,
že vyvrtají lebkou díru.

A když chirurg není opatrný,

může prorazit přímo do mozku.

Tehdy jsem nad tím začal přemýšlet,

dobrá, otevření lebky,
laparoskopická chirurgie,

proč ne další odvětví medicíny?

Vzpomeňte si, kdy jste
naposledy šli k lékaři

a nezasekli jste se s něčím? Je to tak?

Takže pravdou je,

že lékařská punkce je všude.

A tady vidíte pouze několik ze zákroků,
které jsem našel

a které zahrnují probodnutí
některé z tkání.

Když vybere pouze tři z nich -

laparoskopii, epidurální anestézii
a otevření lebky -

tyto zákroky, pouze v USA,
čítají přes 30 000 komplikací ročně.

Tento problém stojí za to vyřešit.

Pojďme se tedy podívat
na některé nástroje,

které se používají u těchto zákroků.

Zmínil jsem epidurální anestézii.
Toto je epidurální jehla.

Používá se k proniknutí vazy páteře

a k dopravení anestetika během porodu.

Zde můžete vidět sadu nástrojů
pro biopsii kostní dřeně.

Ponořují se do kosti

a schromažďují kostní dřeň
nebo kostní lézi.

A tady máme bajonet z občanské války.

(smích)

Kdybych vám řekl, že je to
nástroj k provedení lékařské punkce,

pravděpodobně byste mi uvěřili.

Protože, jaký je v tom rozdíl?

Čím déle jsem na tomto výzkumu pracoval,

tím pevněji jsem byl přesvědčen o tom,

že musí existovat nějaký lepší způsob.

A podle mého názoru,
klíčem k řešení tohoto problému je,

že všechny tyto nástroje

sdílejí stejnou sadu základních fyzických jevů.

Které jevy to tedy jsou?

Vraťme se opět k vrtání do stěny.

Při vrtání vyvíjíme sílu vrtákem
vůči stěně.

A podle Newtona, stěna vyvine zpětnou sílu

o stejné velikosti a opačného směru.

Takže během vrtání stěnou,

jsou tyto síly v rovnováze.

Ale poté nastane ta chvíle,

kdy vrták nejprve pronikne
druhou stranou zdi,

a právě tehdy už stěna nemůže
zpětnou sílu vyvinout.

Ale náš mozek nezareagoval na tuto
změnu síly.

Takže po tuto milisekundu,

nebo jakkoliv dlouho to trvá
než zareagujeme, stále tlačíme ne vrták

a tato nevyvážená síla způsobí zrychlení

a vrták se propadne.

Co kdybychom ale mohli
právě ve chvíli propadu

přitáhnout zpět špičku vrtáku,

právě opačným směrem zrychlení?

To je to, co jsem se rozhodl udělat.

Představte si, že máte nástroj

s nějakým ostrým hrotem,
který pronikne tkání.

Jaký je ten nejjednodušší způsob,
kterým byste ten hrot mohli zatáhnout zpět?

Já jsem vybral pružinu.

Když se pružina natáhne,
hrot se vysune ven,

takže je připraven k proniknutí tkání,

pružina chce zatáhnout hrot zpět.

Jak tedy dosáhnout toho,
aby hrot zůstal na místě

dokud tkáň není propíchnuta?

Použil jsem tento mechanismus.

Když je hrot zařízení vtlačován
do tkáně,

mechanismus se rozšiřuje směrem ven
a zaklíní se o stěnu.

Napětí, které vzniká

se ustálí na místě a zabrání zatáhnutí
hrotu zpět pružinou.

Ale při propíchnutí

tkáň už nemůže tlačit zpět na hrot.

Dojde tedy k odjištění mechanismu
a pružina zatáhne hrot zpět.

Ukážu vám, jak to funguje
v pomalém záběru.

Tohle je asi 2000 snímků za sekundu,

chci abyste si všimli hrotu,

který je právě tady dole,
těsně před propíchnutím tkáně.

Uvidíte, že právě ve chvíli spádu,

přímo tady, mechanismus se uvolní
a zatáhne hrot zpět.

Ukážu vám to znova, více z blízka.

Uvidíte ostrý hrot,

a právě když propíchne
gumovou membránu,

zmizí uvnitř tohoto tupého pouzdra.

Přímo tady.

To se stane do čtyř setin sekundy
po propíchnutí.

A protože je toto zařízení navrženo
na základě fyzických jevů propíchnutí

a ne vlastnostmi vrtání lebky,

nebo laparoskopické chirurgie,
ani jiného konkrétního postupu,

je aplikovatelný napříč těmito
různými lékařskými disciplínami

a napříč různými stupnicemi délky.

Ale takhle to nevypadalo vždy.

Tohle je můj první prototyp.

Ano, tohle jsou nanuková dřívka,

a nahoře je gumová páska.

Trvalo mi asi 30 minut než jsem
to vytvořil, ale fungovalo to.

A dokázalo mi to, že můj nápad funguje

a ospravedlnilo příštích několik let
práce na tomto projektu.

Pracoval jsem na tomhle, protože

jsem byl tímto problémem fascinován.

Nedalo mi to spát.

Ale myslím si,
že by to také mělo fascinovat vás,

protože, jak jsem řekl, punkce je všude.

To znamená, že nějakým způsobem
to bude také váš problém.

Ten první den, kdy jsem byl na operačním sále

bych nikdy nečekal, že bych se mohl
také já ocitnout na druhé straně trokaru.

Ale minulý rok v Řecku jsem měl
zánět slepého střeva.

Byl jsem v nemocnici v Aténách

a chirurg mi vysvětloval,

že provede laparoskopický zákrok.

Vyjme moje slepé střevo těmi malými řezy

a řekl mi, co mohu očekávat
během zotavování

a co se se mnou bude dál dít.

Zeptal se, "Máte nějaké otázky?"
a já jsem odpověděl, "Jenom jednu.

Jaký druh trokaru používáte?"

Můj oblíbený citát
o laparoskopické chirurgii

je od doktora H. C. Jacobeuse:

"Riziko spočívá v samotné punkci."

Je to můj oblíbený citát,
protože H. C. Jacobaeus

byl první člověk, který provedl
laparoskopii na člověku

a napsal to v roce 1912.

Tak tohle je problém,
který lidem způsobuje zranění

a někdy dokonce i smrt už více než 100 let.

Je jednoduché myslet si, že na
každý vážný problém

tady máme tým expertů, kteří
nepřetržitě pracují na jeho řešení.

Ve skutečnosti to tak vždy není.

Musíme se zlepšit v hledání
těchto problémů

a v hledání jejich řešení.

Až se někdy octnete tváří v tvář problému,
který upoutá vaši pozornost,

nechte ho, aby vás udržel vzhůru celou noc.

Nechte se fascinovat,

protože na světě je tolik životů,
které je třeba zachránit.

(Potlesk)