Пристрій, що допоможе уникнути одного з найнебезпечніших моментів у хірургії

Щодня хірурги мають проколювати шкіру пацієнтів перед операцією - і це само по собі становить ризик для хворого. Інженер-механік Ніколай Беґґ розповідає, як, використовуючи фізику, можна модернізувати важливий медичний інструмент трокар і вдосконалити один із найнебезпечніших моментів під час більшості оперативних втручань.

Коли я вперше опинився в операційній

і спостерігав за ходом операції,

я не знав чого очікувати.

Тоді я був студентом-інженером.

Я думав, що це буде як по телевізору.

На фоні звучить загрозлива музика,

з облич хірургів стікає піт.

Але насправді все взагалі було не так.

Музика справді грала,

але, якщо я не помиляюсь,
це був найпопулярніший хіт Мадонни. (Сміх)

Усі спілкувались,

не тільки про серцебиття пацієнта,

але також і про спорт,
і про плани на вихідні.

І відтоді,
що більше операцій я спостерігав,

то більше розумів
як усе відбувається.

Насправді, це як ще один день в офісі.

Але завжди, коли музика вимикалась,

усі припиняли розмови

і починали дивитись на одне й те саме.

У такі моменти ти розумієш,

що сталось щось критичне і небезпечне.

Уперше я став свідком цього

на операції,

що називається лапараскопічною.

Для тих, хто не знає,

у лапараскопічних операціях,
замість великої відкритої рани

робиться лише 3 чи більше
маленьких надрізи.

Потім вставляється довгий
тонкий інструмент

та камера,

і сама процедура проходить
всередині пацієнта.

Це добре, бо мінімізує
загрозу інфекції,

створює менше болю,
і пришвидшує відновлення.

Але це компроміс,

адже надрізи робляться

за допомогою довгого гострого пристрою,

що називається трокар.

І хірурги застосовують його таким чином,

що вони мають тиснути на черево

допоки не буде проколу.

Всі присутні в операційній

дивились на цей інструмент
в той день тому,

що хірург має бути
надзвичайно акуратним,

аби не натиснути занадто сильно

і не проколоти органи
та кровоносні судини.

Але вам всім повинна бути
знайомою ця ситуація,

адже я впевнен, що ви бачили
дещо схоже.

(Сміх)

Пам'ятаєте це?

(Оплески)

Ви знаєте, що будь-якої секунди

трубочка може проколоти упаковку,

і ви не знаєте, чи вона піде
крізь інший бік

і увіткнеться у вашу руку,

чи ви розіллєте сік усюди.

Але ви налякані. Правильно?

Кожного разу, коли ви це робите,

ви застосовуєте ту ж саму базову фізику,

що я спостерігав в операційній того дня.

І це перетворюється в спавжню проблему.

У 2003 ФДА назвало введення трокару

найнебезпечнішим моментом

у малоінвазивних операціях.

У 2009 році ми бачили статтю,
у якій зазначалось,

що він спричиняє
більше половини ускладнень

у лапараскопічній хірургії.

І, до речі,

ситуація не міняється вже
протягом 25 років.

Тож коли я закінчив навчання,

я захотів займатись цією проблемою.

Намагаючись пояснити своєму другу,

на що саме я витрачаю час,

я сказав:

"Це як ви бурите стінку,

щоб повісити щось у кімнаті.

Це той момент, коли дриль саме
проколов стінку

і починає різко занурюватись. Розумієш?"

Він подивився на мене і сказав:

"Ти маєш на увазі, коли вони
свердлять людські мізки?"

І я сказав: "Перепрошую?" (Сміх)

А потім я дізнався, що вони справді
свердлять людські мізки.

Багато нейрохірургічних операцій

починається з буріння отвору в черепі.

Якщо хірург не буде обережним,

то він зануриться прямісінько у мозок.

Саме в цей момент я подумав:

"Окей, сверління черепа,
лапароскопічна хірургія,

може є ще якісь напрями
в медицині?"

Адже майже завжди, коли ви
відвідуєте лікаря,

він щось вам проколює. Правильно?

Насправді пункції

є повсюду в медицині.

І це лише пара процедур,

що містять в собі етап проколювання.

Якщо ми візьмемо лише 3 з них:

лапарскопічну хірургію, епідуральну
анестезію і сверління черепа -

ці процедури налічують більше
30 000 ускладнень

кожного року лише в цій країні.

Я гадаю, що це проблема,
яку варто розв'язати.

Тож подивімось на інструментарій,

що використовується в цих випадках.

Я згадував епідуральну анестезію.
Це епідуральна голка.

Вона використовується для
проколювання зв'язок хребта

і доставки анестезії
під час пологів.

Це набір обладнання
для кісткової біопсії.

Ними проколюють кістку

і забирають кістковий мозок
або зразок укодженої тканини.

А це багнет часів Громадянської війни.

(Сміх)

Якби я сказав, що це медичний інструмент
для пункцій,

ви б, скоріше за все, мені повірили.

Адже де різниця?

Тож що більше я займався
цим дослідженням,

то більше переконувався,

що рішення має бути.

Для мене ключем до проблеми стало те,

що всі ці різноманітні
проколювальні пристрої

діють завдяки одному й тому ж
закону фізики.

Тож що це за закон?

Повернімося
до експерименту з дрилем.

Ви прикладаєте силу до дриля.

Але, як сказав Ньютон,
стінка рівносильно протидіє вашій силі.

Коли ви свердлите стіну,

ці сили знаходяться в балансі між собою.

Але в той момент,

коли дриль вийде з іншого боку стіни,

саме в цей момент
стіна вам більше не протидіє.

Але ваш мозок не зміг зреагувати
на зміну в силі.

Тож на мілісекунду

або скільки займає реагування,
ви продовжуєте тиснути.

А нерівність сил спричиняє прискорення

і швидке занурення.

Але що якщо саме в момент проколу

ви зможете перестати тиснути

і тим самим запобігти прискоренню?

Саме цим я й почав займатися.

Тож уявіть, що у вас є прилад,

і в нього є гострий кінець
для проколювання тканин.

Який найпростіший спосіб
витягнути наконечник назад?

Мій вибір упав на пружину.

Коли ви розтягнете пружину,
наконечник опиниться на відстані,

якраз достатній,
аби зробити пункцію,

а потім пружина потягне голку назад.

Але як втримати інструмент на місці,

допоки не відбудеться прокол?

Я використав цей механізм.

Коли кінчик пристрою тисне на тканину,

механізм розтягується,
і клини притискаються до стінок.

Зчеплення, яке виникає,

замикає його на місці і не дає
пружині розтягувати наконечник.

Але саме в момент проколу

тканина не може більше протидіяти.

Тож механізм разблоковується
і пружина втягує наконечник.

Ось як воно виглядає
у сповільненій зйомці.

Це близько 2000 кадрів на секунду,

Зверніть увагу на наконечник,

який знаходить над кнопкою,
що під тканиною.

І ви бачите,
що саме в момент проколу,

саме тут, механізм розблоковується,
і пружина втягується.

Я хочу показати вам це ще раз
трохи ближче.

Ви бачите гострий наконечник,

і тоді, коли він проколює
резинову мембрану,

він зникає в цій білій оболонці.

Саме тоді.

Це відбувається через соту секунди
після проколу.

Оскільки ми розробляли пристрій,
базуючись на фізиці проколювання,

а не розробляли його спеціально
для свердління черепа,

чи лапараскопічної операції,
чи іншої процедури,

він може використовуватись
скрізь в медицині.

Але він не завжди виглядає саме так.

Це мій перший прототип.

Так, це палички від ескімо

і гумка зверху.

Мені знадобилося 30 хвилин, що зробити,
але він працює.

Це довело мені, що моя ідея діє.

Знадобилося лише кілька наступних років,
щоб допрацювати цей проект.

Я працював над цим тому,

що ця проблема дійсно
захопила мене.

Вона змушувала мене
просинатись посеред ночі.

Я гадаю, що вас вона теж
повинна захопити,

адже, як я сказав, пункції є повсюди.

Це означає, що в якомусь сенсі,
це і ваша проблема теж.

Того першого дня в операційній

я не думав про те, що можу опинитися
з іншого боку від трокару.

Але торік у мене був апендицит,
коли я подорожував Грецією.

Тож я опинився в госпіталі в Афінах,

і хірург сказав мені,

що збирається зробити
лапароскопічну операцію.

Він збирався витягнути мій апендикс
через ці маленькі надрізи.

Потім він почав розповідати,
чого очікувати під час відновлення,

і як усе має проходити.

Він запитав, чи є у мене якісь запитання.
Я відповів: "Лише одне, док.

Який тип трокару ви використовуєте?"

Ось улюблена цитата
про лапароскопічну хірургію

її автор доктор Г. Х. Якобеус

"Пункція сама по собі є ризиком".

Це моя улюблена цитата тому
що Г. Х. Якобеус

був першим, хто провів
лапароскопічну операцію на людині,

і він написав це в 1912.

Це проблема, яка шкодить і навіть вбиває
вже протягом більше ніж 100 років.

Тож легко уявити,
що над кожною існуючою проблемою

працює команда експертів.

Але правда в тому, що так
буває не завжди.

Нам потрібно краще визначати проблеми

і знаходити шляхи їх розв'язання.

Тож якщо ви зайнялись проблемою,
що захопила вас,

дозволяйте їй будити вас посеред ночі.

Дозволяйте собі зачаровуватися,

адже можна врятувати ще стільки життів!

(Оплески)