Instrument koji rješava jedan od najopasnijih trenutaka u kirurgiji

Svaki dan kirurzi su primorani probijati kožu ljudima prije zahvata - riskirajući tako ozljedu tkiva s druge stane. U fascinantnom govoru, otkrijte kako student strojarstva Nikolai Begg koristi fiziku kako bi unaprijedio važan medicinski instrument, trokar, i kako bi poboljšao jedan od najopasnijih trenutaka u mnogim uobičajenim operacijama.

Prvi puta kada sam se nalazio
u operacijskoj sali

i promatrao pravu operaciju,

nisam imao pojma što mogu očekivati.

Studirao sam strojarstvo,

mislio sam da će biti kao na televiziji.

Zlokobna glazba u pozadini,

grašci znoja kako klize
niz kirurgovo lice.

No, uopće nije bilo tako.

Taj dan svirala je glazba,

mislim da su bili Madonnini
najveći hitovi. (Smijeh)

I puno se razgovaralo,

ne samo o pacijentovu radu srca,

već i o sportu i planovima za vikend.

I otada, što sam više operacija promatao,

to sam više shvaćao
da to upravo tako izgleda.

Na neki čudan način, to je kao
uobičajen dan u uredu.

Ali svako malo

glazba utihne,

razgovor prestane,

a napeti pogledi su svima jednaki.

Tada znate da se nešto jako kritično

i opasno događa.

Prvi puta kada sam to vidio

promatrao sam

laparoskopsku operaciju.

Za vas koji niste upućeni,

laparoskopska operacija,
za razliku od velikog

otvorenog zahvata koji vjerojatno
vežete uz operaciju,

zahvat je kod kojeg kirurg napravi

tri ili više malih rezova na pacijentu.

Onda ugura dugačke tanke instrumente

i kameru,

i obavi operaciju unutar pacijenta.

Ovo je odlično jer postoji
mnogo manji rizik od infekcije,

manje boli i kraći je oporavak.

No, tome ima i druga strana,

budući da se ovi rezovi rade

dugačkim zašiljenim instrumentom

koji se zove trokar.

Kirurg koristi ovaj instrument

tako da ga uzme

i pritisne u trbuh

sve dok ga ne probuši.

Razlog zašto su svi u operacijskoj sali

zurili u taj instrument tog dana

bio je što je kirurg morao
neizmjerno paziti

da njime

ne ošteti organe i žile.

Ovaj problem bi svima vama
trebao biti poznat

jer sam siguran da ste ga
već negdje imali.

(Smijeh)

Sjećate li se ovoga?

(Pljesak)

Znali ste da će svakog trenutka

slamka probiti opnu,

i niste znali hoće li izići na drugi kraj

i ravno u vašu ruku,

ili ćete sve zaliti sokom,

no bili ste prestravljeni, zar ne?

Svaki put kada ste to radili,

iskusili ste istu temeljnu fiziku

koju sam ja promatrao u sali taj dan.

I to zaista jest problem.

Američka agencija za hranu i lijekove
2003. godine izjavila je

da su rezovi trokarom
vjerojatno najopasniji korak

u najmanje invazivnoj operaciji.

U 2009. mogli smo vidjeti rad
u kojem se tvrdilo

da su trokari odgovorni za preko polovicu

svih velikih komplikacija
u laparoskopskoj kururgiji.

I, usput rečeno,

to se nije promijenilo u 25 godina.

I kada sam diplomirao,

želio sam se baviti time.

Pokušavao sam objasniti prijatelju

na čemu sam točno radio,

i rekao sam,

"To je kao kada bušiš zid

kako bi objesio nešto u stanu.

To je trenutak kada bušilica
prvo probuši zid

i potom nastupa onaj uron, zar ne?"

Pogledao me i rekao,

"Misliš, kao kad buše ljudima u mozak?"

I uzvratio sam, "Molim?" (Smijeh)

Zatim sam provjerio i otkrio
da zaista buše ljudima mozak.

Mnogo neurokirurških zahvata

zapravo započinju bušenjem kroz lubanju.

Ako kirurg nije oprezan,

može pogoditi ravno u mozak.

Tog trena počeo sam razmišljati,

"uredu, bušenje lubanje,
laparoskopska kirurgija,

zašto ne i druga područja medicine?"

Razmislite, kada ste zadnji put
otišli liječniku

i niste zapeli s nečime? Zar ne?

Istina je da

u medicini ubod znači sve.

Ovdje je samo nekoliko zahvata
koje sam pronašao

koji uključuju prodiranje kroz tkivo.

Ako uzmemo samo tri -

laparoskopska kirurgija,
epiduralna injekcija i bušenje lubanje -

ovi zahvati odgovorni su za
preko 30.000 komplikacija

svake godine samo u ovoj zemlji.

Smatram da je to problem
koji treba riješiti.

Pogledajmo neke od instrumenata

koji se koriste kod ovih zahvata.

Spomenuo sam epiduralnu injekciju.
Ovo je epiduralna igla.

Koristi se za ubod kroz
ligamente u kralježnici

i daje anesteziju tijekom poroda.

Ovdje vidimo instrumente
za biopsiju koštane srži.

Koriste se kako bi se zarilo u kost

i prikupilo koštanu srž
ili uzorak koštanih lezija.

Ovo je bajuneta iz
Američkog građanskog rata.

(Smijeh)

Da sam vam rekao da je to
medicinski instrument za punkciju

vjerojatno biste mi povjerovali.

Jer, u čemu je razlika?

I što sam više to istraživao

to sam više vjerovao da treba postojati

bolji način da se to napravi.

Za mene je ključno rješenje problema

da svi ovi različiti
instrumenti za punkciju

dijele zajednički skup temeljne fizike.

Kakva je to fizika?

Vratimo se bušenju kroz zid.

Primijenjujete silu
na bušilicu prema zidu.

A Newton kaže da će i zid
zauzvrat primijeniti silu,

jednaku i suprotnu.

I kako bušite kroz zid,

te sile postižu ravnotežu.

No onda se događa onaj trenutak

kada bušilica po prvi puta
probija drugu stranu zida,

i u tom trenutku zid
više ne može odolijevati.

No vaš mozak ne reagira
na tu promjenu u sili.

Tako da u toj milisekundi,

ili koliko god vam treba da reagirate,
još uvijek gurate,

i ta neuravnotežena sila
uzrokuje akceleraciju,

i to je taj uron.

A što ako biste u tom trenutku probijanja

mogli povući vrh bušilice unatrag,

suprotno od akceleracije prema naprijed?

Upravo to sam krenuo napraviti.

Zamislite da imate uređaj

koji ima oštri vrh za probijanje tkiva.

Koji bi bio najjednostavniji način
da taj vrh povučete unazad?

Ja sam odabrao oprugu.

Kada proširite tu oprugu,
izučete van i taj vrh

tako da može probiti tkivo,

a opruga ga želi povući unazad.

Kako da zadržimo vrh na mjestu

do trenutka punkcije?

Ja koristim ovaj mehanizam.

Kada vrh uređaja pritišće tkivo,

mehanizam se širi prema van
i uglavljuje na mjestu uza zid.

A trenje koje pritom nastaje

uglavljuje ga na mjestu i sprečava oprugu
da povuče vrh unazad.

No točno u trenutku punkcije,

tkivo više ne može odolijevati vrhu.

Tako se mehanizam otvara i
opruga povlači vrh unazad.

Pokazat ću vam to u usporenoj snimci.

Ovo je oko 2.000 sličica u sekundi,

primijetite vrh

točno ovdje na dnu, neposredno prije
nego što će probiti tkivo.

Vidjet ćete da točno u trenutko punkcije,

točno ovdje, mehanizam se otvara
i povlači vrh unazad,

Želim vam to ponovo pokazati izbliza.

Vidjet ćete naoštreni vrh,

i točno kada probuši tu gumenu opnu

nestat će u svojoj tupoj bijeloj futroli.

Točno ovdje.

To se događa unutar 4 stotinke sekunde
poslije punkcije.

Budući da je ovaj instrument napravljen
da odgovara fizikalnim zakonima punkcije

a ne pojedinostima bušenja lubanje

ili laparoskopskoj operaciji,
ili nekom drugom zahvatu,

primijenjiv je u različitim
medicinskim disciplinama

i u različitim mjerama duljine.

No nije uvijek ovako izgledao.

Ovo je bio moj prvi prototip.

Da, ono su štapići sladoleda,

a na vrhu je gumena traka.

Trebalo je oko 30 minuta
da se to napravi, ali je djelovalo.

Dokazalo je da moja ideja funkcionira

i opravdalo je sljedećih nekoliko godina
rada na ovom projektu.

Radio sam na tome

jer me ovaj problem zaista fascinirao.

Nisam mogao spavati zbog njega.

No, mislim da bi trebao fascinirati i vas,

jer sam već rekao da bušenja ima svugdje.

To znači da će u jednom trenutku
to biti i vaš problem.

Onaj prvi dan u operacijskoj sali

nisam očekivao da ću se naći
s druge stane trokara.

No, prošle godine tijekom posjeta Grčkoj
dobio sam upalu slijepog crijeva.

Bio sam u bolnici u Ateni,

i kirurg mi je objašnjavao

da će napraviti laparoskopski zahvat.

Uklonit će mi slijepo crijevo kroz sitne rezove,

i pričao je što mogu očekivati od oporavka

i što će se dogoditi.

Rekao je, "Imate li ikakvih pitanja?"
A ja sam odgovorio, "Samo jedno, doktore."

Kakav trokar koristite?

Moj najomiljeniji citat o laparoskopiji

je onaj doktora H. C. Jacobaeusa,

"Sama punkcija izaziva rizik."

To mi je najdraži citat jer
je H. C. Jacobaeus

bio prva osoba koja je izvela
laparoskopski zahvat na ljudima,

a to je napisao 1912.

Ovo je problem koji je ozljeđivao
i čak ubijao ljude već 100 godina.

Lako je vjerovati da
za svaki veliki problem

postoji tim stručnjaka
koji neprestano radi kako bi ga riješili.

Prava istina je da to nije uvijek tako.

Moramo biti uspješniji u
nalaženju tih problema

i otkrivanju njihovih rješenja.

Ako naiđete na problem
koji vas je zaintrigirao,

zbog kojeg ne spavate noću,

dopustite si da vas fascinira,

jer toliko života treba biti spašeno.

(Pljesak)