Инструмент, който да се справи с един от най-опасните моменти при операция

Всекидневно се налага на хирурзите да извършват пункция на човешката кожа преди процедури -- с риск да се увреди това, което е от другата страна. В завладяваща лекци, открийте как инженерът по механика Николай Бег използва физиката, за да обнови важно медицинско устройство, наречено троакар и да се справи в един от най-опасните моменти в много стандартни операции.

Първият път, когато
стоях в операционната

и наблюдавах истинска операция,

нямах идея какво да очаквам.

Бях в колежа и учех инженерство,

мислех си, че ще е като по телевизията.

Зловеща музика звучаща като фон,

капки пот по лицето на хирурга.

Но въобще не беше така.

Звучеше музика този ден,

мисля че бяха най-добрите хитове
на Мадона. (Смях)

Имаше доста разговори,

не само за сърдечния ритъм на пациента,

а и за спорт и планове за уикенда.

И от тогава,
колкото повече операции наблюдавах,

толкова повече разбирах
как точно стоят нещата.

По някакъв странен начин,
беше просто обикновен ден в офиса.

Но понякога,

музиката се намалява,

всички спират да говорят

и се взират в едно и също нещо.

И тогава знаете,
че нещо много сериозно

и застрашаващо се случва.

Първият път, когато видях това,

гледах вид операция,

наречена лапароскопия.

За тези от вас, които не знаят,

лапароскопията, вместо големият

отворен разрез, с които може би
сте свикнали при операциите,

при лапароскопията
хирургът прави

три или повече малки
разреза върху пациента.

След това вкарва тези
дълги, тънки инструменти

и камера,

и всъщност извършва процедурата
вътре в пациента.

Това е страхотно, защото има
много по-малък риск от инфекция,

много по-малко болка,
по-кратък период на възстановяване.

Но има и отрицателни страни,

тъй като тези разрези се правят

с дълго остро устройство,

наречено троакар.

Начинът, по който хирургът
използва устройството

е да го вземе

и да го притисне в коремната област

докато пробие.

Причината, поради която
всички в операционната

наблюдаваха устройството този ден

беше, защото трябваше
да бъде изключително внимателен

да не влезе през корема

и да пробие органите и
кръвоносните съдове отдолу.

Но този проблем сигурно ви е познат,

защото съм сигурен,
че сте го виждали и другаде.

(Смях)

Помните ли това?

(Аплодисменти)

Знаете, че всеки момент

тази сламка ще пробие

и не знаете дали ще отиде
от другата страна

и направо в ръката ви

или ще разлеете сок навсякъде,

но бяхте ужасени. Нали?

Всеки път, когато правехте това,

чувствахте същите фундаментални
закони на физиката,

които аз наблюдавах в операционната
този ден.

И излиза, че това наистина е проблем.

През 2003, Администрацията по храните
и лекарствата заяви,

че този разрез с троакар може би
е най-опасната стъпка

в минимално инвазивната хирургия.

Отново през 2009, виждаме статия,
която заявява,

че троакарите са причина
за над половината

от всички сериозни усложнения
при лапароскопията.

И, о, между другото,

това не се е променило
в продължение на 25 години.

Така че, когато започнах магистратура,

реших, че искам да работя върху това.

Опитвах се да обясня на един мой приятел

какво точно правех

и му казах,

"Все едно пробиваш стена,

за да закачиш нещо в апартамента си.

Има момент, когато дрелката
първо пробива стената

и след това потъва. Нали?

И той ме погледна и каза,

"Искаш да кажеш както,
когато пробиват в мозъците на хората?"

И аз казах, "Моля?" (Смях)

И тогава го проверих и
наистина пробиват мозъците на хората.

Много неврохирургични процедури

всъщност започват с пробиване
на разрез в черепа.

И ако хирургът не е внимателен,

може да навлезе директно в мозъка.

Това беше моментът,
когато започнах да си мисля,

окей, черепно пробиване,
лапароскопия,

защо не други сфери на медицината?

Защото, помислете, кога беше последният
път, когато отидохте на лекар

и той не ви убоде с нещо? Нали?

Истината е,

че в медицината пункцията е навсякъде.

И ето няколко
от процедурите, които открих,

които включват
някакво пробиване на тъканта.

И ако вземем само три от тях --

лапароскопия,
епидурални упойки и черепно пробиване --

тези процедури водят
до над 30 000 усложнения

всяка година, само в тази страна.

Смятам, че това е проблем,
който си заслужава да бъде решен.

Нека да погледнем някои от устройствата,

които се използват
в тези видове процедури.

Споменах епидуралната анестезия.
Това е епидурална игла.

Използва се за пункция
на сухожилията на гръбнака,

за да се постави анестезия
по време на раждане.

Ето комплект от инструменти за биопсия
на костен мозък.

Тези всъщност се използват,
за да се навлезе в костта

и да се извлече костен мозък
или да се направи проба на костни лезии.

Ето байонет от Гражданската война.

(Смях)

Ако ви бях казал, че е
медицински инструмент за пункция,

сигурно щяхте да ми повярвате.

Защото каква е разликата?

Ами, колкото повече се занимавах
с това проучване,

толкова повече считах,
че трябва да се намери

по-добър начин да се прави това.

И за мен ключът към решението

е, че всички тези различни
устройства за пункция

споделят обща група от
фундаментални закони на физиката.

Кои са те?

Нека да се върнем
към пробиването на стена.

Прилагате сила върху дрелката
към стената.

И Нютон казва, че стената
ще отговори със същата сила,

равна и с противоположна посока.

И така, докато пробивате стената,

тези сили се балансират.

Но идва този момент,

когато дрелката излиза
през другия край на стената

и точно в този момент стената не може
да се противопоставя повече.

Но мозъкът ви не реагира
на тази промяна в силата.

Така че за тази хилядна от секундата,

или колкото ви е нужно да реагирате,
вие продължавате да натискате

и тази небалансирана сила
предизвиква ускорение

и това е потъването.

Какво ще стане, ако в момента на пункция,

когато извадите този връх,

има противовес на предното ускоряване?

Това реших да направя.

Представете си, че имате устройство

и то има остър връх,
който да прорязва през тъканта.

Какъв би бил най-простия начин
да издърпате този връх?

Избрах пружина.

Когато дръпнете пружината,
изтегляте върха,

така че е в готовност да направи
пункция на тъканта,

пружината иска
да дръпне обратно върха.

Как ще задържите върха на място

до момента на пункция?

Използвах този механизъм.

Когато върхът на устройството
се натисне върху тъканта,

механизмът се изтегля навън
и се застопорява на място към стената.

Фрикцията, която се генерира,

го държи на място и спира
пружината от това да издърпа обратно върха.

Но точно в момента на пункцията,

тъканта не може вече
да даде ответна реакция на върха.

Механизмът се отключва
и пружината изтегля върха.

Нека да ви покажа
как става това на забавен кадър.

Това са около 2000 кадъра в секунда

и искам да видите върха,

който е точно тук долу,
точно пункция на тъканта.

И ще видите, че
точно в момента на пункция,

точно тук, механизмът се отключва
и издърпва обратно върха.

Искам да ви го покажа отново,
малко по-отблизо.

Ще видите това
острие на върха

и точно по време на пункцията,
тази гумена мембрана

ще изчезне
в този бял калъф.

Точно тук.

Това се случва за четири стотни
от секундата след пункцията.

И понеже това устройство е създадено,
за да се занимае с физиката на пункцията,

а не със спецификата на
черепното пробиване

или лапароскопия,
или друга процедура,

то е приложимо в тези
различни медицински дисциплини

и в различни мащаби.

Но не винаги е изглеждало така.

Това беше първият ми прототип.

Да това са клечки от близалки,

а това е ластик за коса отгоре.

Отне ми около 30 минути
да направя това, но проработи.

И доказах, че идеята ми работи

и обоснова следващите няколко
години работа върху този проект.

Работих върху това, защото

този проблем наистина ме завладя.

Караше ме да стоя по цели нощи.

Но мисля, че би трябвало
да впечатли и вас,

защото както казах
пункцията е навсякъде.

Това означава, че в някой момент,
това ще бъде и ваш проблем.

Този първи ден в операционната

не очаквах, че ще се озова
от другия край на троакар.

Но миналата година, получих апендисит,
докато бях в Гърция.

Бях в болницата в Атина

и хирургът ми казваше,

че ще ми направи лапароскопия.

Щеше да отстрани апендикса ми
чрез тези малки разрези

и той казваше какво мога
да очаквам от възстановяването

и какво щеше да се случи.

Той каза, "Имате ли някакви въпроси?"
И аз отговорих, "Само един, докторе.

Какъв троакар използвате?"

Любимият ми цитат
за лапароскопията

е на д-р Х. К. Джакобиъс:

"Пункцията сама по себе си
е причина за риска."

Това е любимият ми цитат,
защото Х. К. Джакобиъс

е първият, който извършва
лапароскопия на хора

и той пише това през 1912.

Това е проблем, който е увреждал и
убивал хора повече от 100 години.

Така, че е лесно да се счита,
че зад всеки значим проблем

има група от експерти,
работещи неуморно, за да го разрешат.

Истината е, че не винаги е така.

Трябва да станем по-добри
в намирането на тези проблеми

и откриването на решения за тях.

Така че ако срещнете проблем,
който да ви заинтригува,

оставете го да ви държи цяла нощ.

Оставете се да ви грабне,

защото има толкова много животи,
които да бъдат спасени.

(Аплодисменти)