수술 중 가장 위험한 순간을 바꾸어 놓을 수 있는 도구

외과의사들은 매번 수술 직전에 사람의 피부에 구멍을 내야 합니다. - 피부 안쪽에 있는 장기에 손상을 입히는 위험을 감수하는 것이지요. 매력 넘치는 이 강연에서 기계공학자인 니콜라이 베그가 물리학을 이용하여 "투관침"이라고 불리는 중요한 의학 기구를 어떻게 현대화하며, 수많은 수술에서 가장 위험한 순간을 개선하는지 알아보세요.

제가 수술실에 들어가

실제 수술을 처음 참관했을 때,

저는 어떤 느낌일지
전혀 예상할 수 없었습니다.

저는 공대 학생이었습니다.

저는 수술이 TV 에서 보는 것과 같이

불길한 음악이 배경에 깔리고

의사의 얼굴에는 땀방울이
흘러내릴 것이라고 생각했죠.

그런데 전혀 그렇지 않았습니다.

그날 음악이 있긴 했는데

마돈나의 최고 인기곡이었어요.
(웃음)

많은 대화가 오갔지만

환자의 심장 박동에 대한 것이 아니라

스포츠와 주말 계획에 대한
이야기들이었습니다.

그 후로 제가
더 많은 수술을 참관할수록

점점 더 수술이 그렇다는 것을
알아가게 됩니다.

좀 이상하게 말하면, 일상적인
사무실의 분위기와 같아요.

그런데 가끔씩

음악 소리가 줄어들고

모든 사람들이 대화를 멈추고

모두 다 똑같은 것을 응시합니다.

그것이 바로
무언가 절대적으로 중요하고

위함한 일이 일어나고
있을 때라는 걸 알게 됩니다.

제가 그런걸 처음 봤을 때,

저는 복강경 수술이라는 과정을

참관하고 있었습니다.

잘 모르시는 분들을 위해서

복강경 수술이란

수술할 때 생각하는
커다란 절개 대신에

환자에게 3개 이상의

작은 절개부를 통해
하는 수술입니다.

구멍으로 이렇게 가늘고 긴 기구와

카메라를 넣고

실제로는 환자의 몸 안에서
작업을 진행합니다.

감염의 위험이 훨씬 적기 때문에
이건 정말 대단한 것이에요.

통증도 적고 회복 기간도
더 짧습니다.

하지만 댓가가 있습니다.

이런 절개를 하는데

투관침이라고 하는

길고 날카로운 도구를 사용하니까요.

의사는 이 기구를

가지고

복부에 밀어넣어

구멍을 냅니다.

수술실의 모든 사람들이

그날 이 기구를 응시했던 이유는

의사가 살갗 아래로

기구를 넣을 때

그 아래에 있는 장기와 혈관에 구멍을
내지 않도록 해야 했기 때문입니다.

이런 문제는 여러분들 대부분에게
아주 익숙하실 겁니다.

분명히 어디선가 보셨을 거에요.

(웃음)

이거 기억하시죠?

(박수)

어느 순간에든

저 빨대가 구멍을 낼거라는 것은
아시겠지만

그것이 반대 쪽으로 뚫고 나와

손을 찌르거나

사방에 쥬스를 튀게 할 지는
모르셨을 겁니다.

겁나시죠?

이걸 할 때마다

기본적인 물리학을,

그날 제가 수술실에서 경험했던
기본적인 물리학을 경험하셨을 겁니다.

정말 심각한 문제라는 것을
재빨리 알게 되죠.

실제로 2003년 미국 식약청이 나서
이렇게 말했습니다.

최소한의 외과적 수술에서는
투관침을 이용한 절개가

가장 위험한 단계일 수 있다.

2009년에 또 다시 우리는
이런 논문을 대하게 됩니다.

투관침이 복강경 수술에서 발생하는
모든 중요 합병증의 원인 가운데

반 이상을 차지한다.

아, 어쨋든

이런 상황은 25년 동안
변함이 없었습니다.

그래서 제가 학교를 졸업할 때,

이 분야에서 일하고 싶었습니다.

한번은 제 친구에게
제가 정확하게 어떤 일에

시간을 보내고 있는지 설명하면서

이렇게 말했습니다.

"그건 마치 아파트에 뭔가를 걸려고

벽을 뚫을 때와 비슷해."

드릴이 벽을 뚫고 나가는
그 순간 있잖아요.

쑥 들어가는 그 순간 말이에요.

그러자 그 친구는 저를 보며
이렇게 말했습니다.

"의사들이 사람 머리를 뚫는,
그런 걸 말하는거니?"

제가 다시 말했죠.
"뭐라구?" (웃음)

그리고나서 보니 의사들이 드릴로
머리에 구멍을 뚫더라니까요.

많은 신경외과적 과정은 사실

머리에 구멍을 내는 것으로
시작합니다.

의사가 조심하지 않으면

뇌 속으로 빠질 수도 있지요.

이 순간 저는 생각했습니다.

그렇지. 두개골에 구멍 뚫기,
복강경 수술 등이 있다면

다른 의료 분야는 어떨까? 라고요.

마지막으로 의사를
보러 갔던 때를 생각해보면

뭔가에 막히진 않으셨죠?

진실은

의료적인 구멍뚫기는
어디에나 있다는 점입니다.

이것은 제가 알아낸
몇 가지 과정입니다.

조직을 뚫어야 하는 과정을
포함하는 것들이죠.

그 중에 세 가지만 보면 --

복강경 수술, 경막외 마취,
그리고 두개골 뚫기 --

이런 과정들은 이 나라에서만
1년에 3만건 이상의

합병증을 유발합니다.

저는 그런 것을
해볼 만한 문제라고 합니다.

기구 몇 가지를 보실까요.

이런 과정에서
사용되는 기구들입니다.

경막외 마취를 말씀드렸는데요.
이것이 경막외 마취용 바늘입니다.

이것으로 등뼈 사이의
인대에 구멍을 내고

출산 중에 마취제를 투여하죠.

이것은 골수 채취용 기구에요.

이 기구는 정말로 뼈를 뚫고 들어가

골수나 뼈의 병변을 채취합니다.

이것은 남북전쟁 당시의
총검이에요.

(웃음)

제가 이것을 의학용 기구라고
말씀드렸다면

아마 그렇게 믿으셨겠죠.

별 차이가 없잖아요?

연구를 하면 할수록

이런걸 하는데 더 나은 방법이

있어야만 한다는
생각이 깊어갔습니다.

제게 있어서 이 문제의 열쇠는

이런 모두 다른 천공 기구들이

동일한 물리학의 기본 법칙을
따른다는 점이었습니다.

그 물리학의 기본 법칙은
무엇일까요?

벽을 뚫은 것으로 되돌아 가보죠.

벽을 향해 드릴에 힘을 가합니다.

뉴튼 법칙에 의하면 벽에
반작용의 힘이 작용합니다.

양 방향의 힘이 동일하게요.

그래서 벽을 뚫을 때는

그 두 힘이 평형을 이룹니다.

그런데 벽이 뚫리는 순간,

벽이 처음으로 반대편에
구멍을 내는 순간,

바로 그 순간에는 벽에서 오는
반작용의 힘이 없어집니다.

사람의 머리는 그런 힘의 변화에
반응하기 어렵습니다.

수천분의 1초,

혹은 얼마 동안이 됐든,
사람은 여전히 힘을 가하고 있죠.

그 불균형의 힘이
가속도를 내게 되고

그 때문에 푹! 들어가는 겁니다.

그런데 그렇게 구멍이 뚫리는 순간,

침을 뒤로 빼낼 수 있으면 어떨까요?

앞으로 나아가는 가속도에
반해서 말이죠.

그것이 제가 집중하기 시작한
부분입니다.

자 이제, 어떤 기구가 있어서

그 앞에 조직을 뚫는
날카로운 침이 있다고 해보죠.

그 침을 당길 수 있는
가장 간단한 방법이 무엇일까요?

저는 용수철을 선택했습니다.

저 용수철을 늘이면
침이 밖으로 나와서

조직에 구멍을 뚫을 준비가 되었다가

다시 침을 반대로
끌어당기려고 하죠.

그러면 어떻게
저 침이 구멍을 낼 때까지

제자리를 유지하도록 할까요?

저는 이런 기계적 방법을
사용했습니다.

기구의 침 끝이
조직을 누를 때,

기구가 밖으로 펼쳐지면서 경첩 부분이
벽을 향해 자리를 잡습니다.

벽에 닿은 부분이 만드는 마찰력이

자리를 잡으며 용수철이 침을
잡아당기는 것을 막는겁니다.

구멍이 뚫리는 순간,

조직은 더 이상 침을 통해
힘을 전달하지 않습니다.

그러면 장치가 풀리면서 용수철이
침을 잡아당기죠.

느린 영상으로 어떤 일이
일어나는지 보여드리겠습니다.

초당 약 2천 프레임인데

여러분들은 침을 봐주세요.

침은 바닥에 있으며 지금 막
조직에 구멍을 내려는 순간입니다.

보시다 시피
구멍이 뚫리는 바로 그 순간,

바로 이 순간에 장치가 풀리면서
침을 잡아당깁니다.

좀 더 가까이에서
다시 보여드리겠습니다.

날카로운 침의 날 부분이 보이고

고무 판으로 된 조직 모형에
구멍을 내는 바로 그 순간,

날 부분이 흰색
용기 속으로 사라집니다.

바로 이 순간이죠.

저런 움직임은 구멍이 뚫린 후,
4/100 초 안에 일어납니다.

이 기구는 천공이 일어나는
물리학을 반영하지만

두개골 천공이나

복강경 혹은 다른 과정에
특성화된 것이 아니라서

다양한 의료 영역에

다양한 크기로 적용할 수 있습니다.

그렇지만 항상 이런 모양을
갖고 있지는 않죠.

이것은 저의 첫 번째
시제품이었습니다.

네 저건 아이스크림 막대예요.

위로는 고무줄을 썼습니다.

이걸 만드는 데 30분 쯤 걸렸는데
잘 작동했습니다.

이 시제품이 제 아이디어가
작동한다는 것을 증명했습니다.

그리고 그 다음 한두해 동안의
제 프로젝트를 정당화시켜주었죠.

제가 여기 매달린 것은

이런 문제가 정말로
제 흥미를 끌었기 때문입니다.

제가 밤을 새게 만들었어요.

하지만 저는 여러분들도 흥미롭게
해드려야 한다고 생각했습니다.

즉, 어느 시점에는 저것이 여러분도
겪는 문제가 될 것이라는 점입니다.

왜냐하면 천공은 어디서나
사용되니까요.

수술실에서 보낸 그 첫 날,

저는 제가 투관침의 반대 편에
있게 되리라고는 상상도 못했습니다.

그런데 작년에 제가 그리스에 갔을 때
맹장염에 걸렸습니다.

그래서 아테네에 있는
병원에 입원했는데

의사가 제게 복강경 수술을 할거라고

말해 주었습니다.

이런 작은 절개를 통해
맹장을 제거하겠다고 하더군요.

그 분은 회복 기간에 대해
제게 말해 주었고

어떤 일이 일어날 것인지도
알려주었습니다.

그가 물었습니다. "질문있으세요?"
저는 "하나 있죠."라고 했고

"어떤 투관침을 쓰세요?"라고
물었습니다.

복강경 수술에 대해서
제가 가장 좋아하는 명언은

H.C. 제이코비어스 선생님에게서
나왔습니다.

"위험이 있다면 천공 뿐입니다."

그것은 제가 가장 좋아하는 명언이었는데

그 이유는 그 분이 인간에게 복강경 수술을
시도한 첫 번째 의사였기 때문이죠.

그분은 1912년에 그말을 남겼습니다.

그 기간 동안, 100년 이상 이 문제로
상처도 입고 사망자도 있었습니다.

세상에 있는 중요한 문제에 대해

항상 그걸 해결하려는 전문가 집단이
있다고 생각하기 쉽습니다.

진실은 항상 그렇지는 않다는 겁니다.

우리는 그런 문제를 더 잘 찾아내고

또 그걸 해결하는 방법도
찾아내야 합니다.

여러분을 붙잡는 문제와 마주치게 되면

그 일에 밤을 새보도록 하세요.

자기 자신이 스스로
흥미로워지도록 하세요.

세상에는 구해야 할 생명이
아주 많기 때문입니다.

(박수)