讓手術關鍵時刻更安全的工具

每一天，外科醫生都得在手術前，對病患體表進行穿刺──每次穿刺，都潛在損傷體內組織器官的風險。在這引人入勝的演講中，我們將看到機械工程師尼古拉利用物理原理，改良一種重要的手術器械──穿刺套針，以改善許多常見手術中危險性極高的穿刺步驟。

我第一次進手術室

觀摩實際手術時，

沒預料會看到什麼。

我當時是工科大學生。

我以為會像電視上演的一樣，

播著緊張的背景音樂，

豆大的汗珠由外科醫生臉上滑落。

但根本不是那樣。

當天的確有播音樂，

我想是瑪丹娜的金曲選輯。
（笑聲）

當時還有許多交談，

話題除了病人心率外，

還有運動跟週末計劃。

我手術看得越多，

就越懂那是怎麼回事。

從某個古怪角度來看，
這跟在辦公室沒兩樣。

但有時，

音樂聲會被轉小，

所有人停止說話，

眼睛盯著同樣的東西。

那時你就知道，有很重要、

很危險的事情正在進行。

首次遇到那狀況時，

我正在觀摩腹腔鏡手術。

為不熟悉的人說明一下，

腹腔鏡手術不像

傳統大切口的手術，

腹腔鏡手術中，外科醫生

在病人身上開三個以上的切口。

接著插入這些細長、

附攝影機的器材，

並透過它在病患體內進行手術。

這很不錯，因為感染風險低、

較少疼痛，恢復時間也更短。

但這其中有著取捨，

因為開這些切口

用的是個尖長的器械，

叫做穿刺套針。

而外科醫生用這器械的方法

是他抓著這東西，

然後壓在你的腹部，

直到它穿進去。

這就是為何在手術室的所有人

在當時都盯著那東西看，

因為他必須非常小心

不要穿太過，

以免刺穿下面的臟器和血管。

但這問題大家都很熟，

因為你們八成在其他地方看過了。

（笑聲）

記得這個吧？

（掌聲）

你很清楚在某個時間點，

吸管會刺穿，

而你不知是否會穿透，

戳到你的手，

或把果汁噴得到處是。

你怕死了。對吧？

每次你做這件事，

所體驗到的物理原理，

都和我那天在手術室經歷的一樣。

這顯然是個大問題。

2003 年，FDA 甚至出面表示：

套針穿刺或許是在微創手術中

最危險的步驟。

2009 年，我們又看到一篇論文說：

腹腔鏡手術的主要併發症

有半數以上和穿刺套針有關。

噢！除此之外，

這件事已經 25 年沒變了。

所以我上研究所時，

就想做這東西。

我試著跟朋友解釋

我到底在忙什麼，

我說：

「這就像你為了掛東西

鑽牆壁那樣。

鑽子在鑽穿牆壁那個瞬間

會爆衝一下。對吧？」

然後他看著我說：

「你是說，
像他們鑽人腦袋那樣？」

然後我說：「啥？！」
（笑聲）

我後來查了一下，
發現他們真會這麼做。

很多的神經外科手術

第一步就是在你顱骨上鑽個洞。

如果外科醫生不謹慎，

他有可能會直接戳到腦部。

從那時候我開始思考，

好，顱骨鑽孔、腹腔鏡手術，

那其他醫學領域呢？

你想想，哪次你去看醫生

沒被塞點什麼，是吧？

事實就是，

在醫學上，穿刺無所不在。

而這只是我查到的幾種手術，

其中有組織穿刺的步驟。

如果我們只看其中三種──

腹腔鏡手術、硬膜外麻醉、
顱骨鑽孔──

而這些手術引發了
超過三萬起的併發症，

而這只是這個國家一年的數字。

我認為這是個值得解決的問題。

讓我們來看一些

用在這類手術的器械。

我提過硬膜外麻醉。
這是硬膜外套針。

他用來穿刺脊椎韌帶，

在分娩時注射麻醉藥。

這是組骨髓切片取樣工具，

用來做骨骼穿孔，

並收集骨髓，
或做骨骼病變的取樣。

這是南北戰爭的刺刀。

（笑聲）

若我告訴你這是醫學穿刺器材，

你說不定真會相信我。

因為這沒什麼不同嘛！

我越深入研究，

越是覺得

一定有更好的做法。

對我來說，問題的關鍵在於

所有的這些穿刺器材

都遵循同一套物理原理。

什麼原理呢？

讓我們回到鑽牆壁。

你透過鑽子對牆施加壓力，

牛頓告訴我們，
牆壁會給我們反作用力，

等量且反向。

當你正在鑽的時候，

兩力平衡。

但在某個瞬間，

牆壁會被鑽穿，

牆壁將無法再提供反作用力。

但你的大腦還來不及
對變化作出反應，

有幾毫秒時間

──依你的反應速度而定，
你還在施加壓力。

而不平衡的力造成加速度，

導致爆衝。

但如果在刺穿瞬間，

你能夠將針尖

往加速的反方向縮回呢？

那就是我要做的。

想像你有種器材，

它有用來刺穿組織的針尖。

把針尖縮回的最簡單方法是什麼？

我選擇了彈簧。

當彈簧拉伸，針尖便伸出，

就能穿刺組織。

彈簧會想拉回針尖。

你如何在穿透前，

固定住針尖呢？

我採用這機械結構。

當針尖受到組織的反作用力，

這機構會向外撐向內壁。

而其產生的摩擦力

會鎖定針尖，阻止彈簧將它縮回。

但在穿透瞬間，

組織不再提供反作用力。

所以機構解鎖，彈簧將針尖縮回。

看一下慢動作。

這大約每秒 2,000 畫格。

注意針尖的部分，

在畫面下方，即將刺穿組織。

你會發現在刺穿的瞬間，

在這，機構解鎖，針尖縮回。

我們拉近點再看一次。

你會看到那尖銳的針尖，

在它刺穿橡膠膜的瞬間，

會縮進那個鈍邊白色套管。

在這。

這一切都在百分之四秒內發生。

而且因為這項設計是
遵循穿刺的物理原理

而非針對顱骨鑽孔、

腹腔鏡手術或其他手術，

其適用範圍涵蓋醫學各領域，

以及各種不同規模。

但它不見得長這樣。

這是我作品的原型。

對，那是冰棒棍，

頂部那是橡皮筋。

做這只花 30 分鐘，但成品就有用了。

它證明我的想法可行，

並讓我接下來幾年的
付出有所憑據。

我投入其中，

因為這問題讓我著迷，

甚至使我夜不能眠。

但我想這也該吸引你，

因為穿刺無所不在。

意味著在某個時刻，
那也將成為你的問題。

進手術室第一天，

我沒料到有天
穿刺套針會用在我身上。

但去年，我在希臘時
患上闌尾炎。

我在雅典的醫院，

外科醫生告知我

他將進行腹腔鏡手術。

他將透過那些小切口切除闌尾，

接著他告訴我預期的康復狀況、

接下來會做什麼。

他說：「你有什麼問題嗎？」
我說：「只有一個。

你們用的是哪種穿刺套針？」

關於腹腔鏡手術，我最愛的引語

出自雅各貝烏斯醫師：

「造成風險的，是穿刺本身。」

這是我最愛的引語，
因為雅各貝烏斯

是在人體進行
腹腔鏡手術的第一人。

而他在 1912 年寫下這句話。

這問題傷害人們，
甚至致人於死已超過百年之久。

你可以安逸地想說，重要問題

已有一群專家不眠不休致力解決。

真相是，事情並非總如此。

我們得找到這樣的問題，

並找方法解決。

所以若你遇到那種
「刺眼」的問題，

讓自己夜以繼日地投入吧！

讓自己為其著迷，

因為有太多的生命，正待幫助。

（掌聲）