Uno strumento per perfezionare uno dei momenti più pericolosi di un intervento chirurgico

Ogni giorno i chirurghi devono incidere la pelle prima di poter operare i pazienti, con il rischio di danneggiare gli organi interni. Grazie a questa presentazione affascinante potete scoprire come l'ingegnere meccanico Nikolai Begg usa la fisica per aggiornare un importante strumento medico, il trocar, migliorando in questo modo uno dei momenti più pericolosi di molti interventi chirurgici di routine.

La prima volta che mi trovai
in sala operatoria

e guardai un intervento dal vivo,

non avevo idea di che cosa aspettarmi.

Andavo all'università, studiavo ingegneria.

Pensavo che sarebbe stato
come si vede in televisione.

Musica triste in sottofondo,

gocce di sudore che scendono
sul volto del chirurgo.

Ma non è stato proprio così.

C'era sì la musica in sottofondo,

penso si trattasse dei successi
di Madonna. (Risate)

E i chirurghi parlavano un sacco
tra di loro,

non solo del battito cardiaco
del paziente,

ma anche di sport e dei progetti
per il fine settimana.

E da allora, più interventi guardavo,

più mi rendevo conto
di come funzionava quella realtà.

Sembra strano, ma è come
un giorno qualsiasi in ufficio.

Ma ogni tanto

la musica viene abbassata,

tutti smettono di parlare,

e fissano la stessa identica cosa.

Ed è in quell'istante che ti accorgi
che sta accadendo

qualcosa di davvero cruciale e pericoloso.

La prima volta che mi capitò

stavo assistendo a un tipo di intervento

chiamato laparoscopia.

Per chi di voi non sa
di che cosa si tratta,

la laparoscopia, invece

della grande incisione che siete abituati
a vedere in chirurgia,

in un intervento di laparoscopia
il chirurgo fa

tre o più piccole incisioni
al paziente.

E poi inserisce
questi strumenti lunghi e fini

e una fotocamera,

e svolge l'intervento praticamente
dentro al paziente.

È fantastico perché
si riduce il rischio di infezioni,

di dolore, la convalescenza
è più breve.

Ma c'è un compromesso,

perché queste incisioni
vengono praticate

con uno strumento lungo e appuntito

chiamato trocar.

E il modo in cui un chirurgo
usa questo strumento

è prenderlo

e premerlo nell'addome

fino a quando non lo buca.

E ora, il motivo per cui
tutti nella sala operatoria

guardavano quello strumento
quel giorno

era perché il chirurgo doveva stare
estremamente attento

a non fare troppa pressione

arrivando agli organi
e ai vasi sanguigni sottostanti.

Ma questo problema
sembra piuttosto noto a tutti voi

perché sono sicuro che lo avrete già visto
da un'altra parte.

(Risate)

Ve lo ricordate?

(Applausi)

Sapevate che da un momento all'altro

quella cannuccia avrebbe perforato
la superficie,

e non sapevate se sarebbe
finita dall'altra parte

e poi dritta nella vostra mano,

oppure se il succo
sarebbe finito dappertutto,

ma eravate spaventati. Giusto?

Ogni singola volta che l'avete fatto,

avete vissuto in prima persona
lo stesso fenomeno fisico

a cui ho assistito io quel giorno
in sala operatoria.

Ed è un grande problema davvero.

Nel 2003, l'FDA rilasciò una dichiarazione
e disse

che le incisioni trocar
potevano essere la pratica più pericolosa

nella chirurgia minimamente invasiva.

Ancora nel 2009,
un articolo affermava

che i trocar costituivano
più della metà

di tutte le principali complicazioni
nelle laparoscopie.

E, oh tra l'altro,

la situazione è rimasta la stessa
per 25 anni.

Perciò, quando sono andato
all'università,

era questo su cui volevo lavorare.

Cercavo di spiegare a un mio amico

a che cosa mi stavo dedicando,

e dissi:

"È come quando trapani una parete

per appendere qualcosa
nel tuo appartamento.

C'è quel momento in cui il trapano
fora la parete

e poi va fino in fondo. Giusto?"

E lui mi guardò
e mi disse:

"Vuoi dire quando trapanano
il cervello alla gente?"

E io gli dissi: "Come scusa?"
(Risate)

Mi documentai e il cervello
alla gente lo trapanano sul serio.

Molti interventi neurochirurgici

iniziano proprio con un'incisione
del cranio tramite un trapano.

E se il chirurgo non presta attenzione,

può arrivare fino al cervello.

Perciò questo è stato il momento
in cui ho iniziato a pensare:

"Ok, trapanazione del cranio,
laparoscopia,

perché non altri campi medici?"

Perché pensateci, quando è stata
l'ultima volta che siete andati dal medico

e non vi hanno infilato
qualcosa in corpo? Giusto?

Quindi, la verità è che

nella medicina tutto viene forato.

E qui riporto solo un paio
di interventi che ho trovato

che richiedono la foratura dei tessuti.

E se ne prendiamo solo tre --

laparoscopia, epidurale
e trapanazione del cranio --

questi interventi costituiscono
più di 30 mila complicazioni

ogni anno solo in questo Paese.

Io penso sia un problema
che va risolto.

Perciò, diamo un'occhiata
ad alcuni strumenti

che si utilizzano in questi tipi
di interventi.

Ho parlato dell'epidurale.
Questo è un ago per l'epidurale.

Viene usato per forare i legamenti
della spina dorsale

e fare da anestesia durante il parto.

Ecco un set di strumenti per la biopsia
del midollo spinale.

Questi vengono usati per scavare le ossa

e raccogliere il midollo osseo
o fare campioni delle lesioni ossee.

Ecco una baionetta della Guerra Civile.

(Risate)

Se vi avessi detto che si trattava
di uno strumento medico per le forature

probabilmente mi avreste creduto.

Perché qual è la differenza?

Quindi, più facevo questa ricerca

più pensavo che ci dovesse essere

un modo migliore di operare.

E per me la chiave di questo problema

è che questi diversi strumenti
di foratura

hanno in comune una serie
di caratteristiche fisiche.

E quali sono?

Torniamo all'esempio
del trapano nella parete.

Si applica una forza su un trapano
verso una parete.

E Newton dice che la parete
applicherà forza a sua volta,

uguale e opposta.

Perciò, quando si trapana una parete,

quelle forze si bilanciano.

Ma poi arriva un momento

in cui il trapano perfora completamente
la parete e finisce dall'altro lato,

e proprio in quel momento
non riusciamo più a tirarlo indietro.

Ma il cervello non ha reagito
a quel cambiamento di forze.

Perciò, per un millesimo di secondo,

o quale che sia il vostro tempo
di reazione, continuate a spingere,

e quella forza sbilanciata
causa un'accelerazione,

che si traduce nel perforamento completo.

Ma che cosa accadrebbe
se proprio al momento della perforazione

riusciste a estrarre la punta,

opponendovi all'accelerazione in avanti?

È questo quello che ho intenzione di fare.

Immaginate di avere uno strumento

che ha una punta affilata
per tagliare i tessuti.

Qual è il modo più semplice
per estrarre quella punta?

Io ho scelto una molla.

Così, quando tirate la molla,
estendete la punta

in modo che sia pronta
per forare il tessuto,

e la molla riporta indietro la punta.

Come si fa a mantenere ferma la punta

fino al momento della foratura?

Io ho usato questo meccanismo.

Quando la punta dello strumento
è premuta contro il tessuto,

il meccanismo si espande all'esterno
ed entra a forza nella parete.

E la frizione che si genera

la mantiene fissa e impedisce
che la molla ritragga la punta.

Ma proprio nel momento della foratura,

il tessuto non può più
respingere la punta.

Perciò il meccanismo si sblocca
e la molla ritrae la punta.

Lasciate che vi mostri
quello che accade a rallentatore.

Questi sono circa 2000
fotogrammi al secondo,

e vorrei che notaste la punta

che si trova giù in basso,
che sta per forare il tessuto.

E vedrete che proprio nel momento
della foratura,

proprio lì, il meccanismo si sblocca
e fa ritrarre la punta.

Voglio mostrarvelo di nuovo,
più da vicino.

Vedrete una punta a lama affilata,

e proprio quando fora
la membrana di gomma

sparirà in quella guaina bianca.

Proprio lì.

Questo accade in quattro centesimi
di secondo dopo la foratura.

E dato che questo strumento è progettato
per adattarsi alla fisica della foratura,

e non della trapanazione cranica,

o della laparoscopia,
o di altri interventi,

è applicabile a tutte
queste discipline mediche

e su lunghezze diverse.

Ma non ha sempre avuto questo aspetto.

Questo è il mio primo prototipo.

Sì, quelli sono gli steccolini
dei ghiaccioli,

e c'è un elastico di gomma all'estremità.

Mi ci sono voluti circa 30 minuti
per realizzarlo, ma ha funzionato.

E mi ha dimostrato
che la mia idea funzionava

e ha giustificato i successivi anni
di lavoro a questo progetto.

Ci ho lavorato perché

questo problema mi affascina molto.

Mi teneva sveglio la notte.

Ma penso che dovrebbe
affascinare anche voi

perché ho detto che le forature
sono ovunque.

Ciò significa che a un certo punto
diventerà anche un vostro problema.

Quel primo giorno in sala operatoria

non mi sarei mai aspettato di ritrovarmi
dall'altra parte del trocar.

Ma l'anno scorso, mi è venuta
l'appendicite mentre ero in Grecia.

Perciò mi hanno ricoverato ad Atene

e il chirurgo mi disse che

avrebbe seguito una laparoscopia.

Avrebbe rimosso la mia appendice
attraverso le incisioni,

e mi parlò di che cosa aspettarmi
nel periodo di convalescenza,

e che cosa sarebbe successo.

Mi disse: "Ha qualche domanda?"
E io rispose: "Solo una dottore.

Che tipo di trocar usa?"

Perciò la mia frase preferita
sulle laparoscopie

viene dal Dottor H.C. Jacobaeus:

"È la foratura stessa
a comportare dei rischi".

E la mia frase preferita
perché H.C. Jacobaeus

è stata la prima persona a eseguire
una laparoscopia su un essere umano,

e scrisse quella frase nel 1912.

È un problema che ferisce le persone
e le uccide da più di un secolo.

Perciò è facile pensare
che per ogni grande problema del mondo

ci sia un team di esperti che lavora
giorno e notte per risolverlo.

La verità è che non è proprio così.

Dobbiamo diventare più bravi
a riconoscere quei problemi

e trovare delle soluzioni.

Quindi, se vi imbattete in un problema
che vi attanaglia,

lasciate pure
che vi tenga svegli di notte.

Permettete a voi stessi
di rimanere di stucco

perché ci sono ancora
tantissime vite da salvare.

(Applausi)