Narzędzie, które zmniejszy ryzyko zabiegów chirurgicznych

Codziennie, przed różnymi zabiegami, chirurg nacina ludzką skórę i ryzykuje, że uszkodzi tkanki i narządy. Inżynier mechanik, Nikolai Begg, w fascynujący sposób opowiada, jak wykorzystał podstawowe prawa fizyki do ulepszenia jednego z ważniejszych narzędzi chirurgicznych – trokaru. Urządzenie zaprojektowane przez Begga może zmniejszyć ryzyko wykonywania wielu powszechnych zabiegów.

Kiedy byłem pierwszy raz
na sali operacyjnej,

oglądając operację na żywo,

nie wiedziałem, czego się spodziewać.

Studiowałem wtedy inżynierię.

Myślałem, że będzie jak w telewizji:

złowieszcza muzyka w tle,

kropelki potu na czole chirurga.

Było zupełnie inaczej.

Owszem, w tle leciała muzyka...

chyba największe hity Madonny.

(Śmiech).

Lekarze sporo rozmawiali,

nie tylko o akcji serca pacjenta,

tylko o sporcie i planach na weekend.

Widziałem później więcej operacji
i zdałem sobie sprawę,

że właśnie tak to wygląda:
dzień jak co dzień.

Jednak od czasu do czasu muzyka cichła,

wszyscy przestawali rozmawiać

i patrzyli w to samo miejsce.

Następował przełomowy moment,
działo się coś ryzykownego.

Po raz pierwszy zauważyłem to,

oglądając zabieg zwany laparoskopią.

Dla tych z was, którzy nie wiedzą,

laparoskopia nie wykorzystuje
pojedynczego, dużego nacięcia.

Podczas laparoskopii

chirurg tworzy
co najmniej trzy drobne nacięcia.

Umieszcza w ciele pacjenta
długie, cienkie rurki

i kamerę,

a zabieg odbywa się wewnątrz ciała.

To świetna metoda,
bo ryzyko infekcji jest mniejsze,

pacjent mniej cierpi
i szybciej dochodzi do zdrowia.

Jednak metoda ta ma pewną wadę.

Nacięcia wykonuje się przy użyciu
długiego, ostrego narzędzia -

trokaru.

Chirurg bierze trokar
i przyciska do brzucha,

dopóki nie powstanie nacięcie.

Wtedy, na sali operacyjnej,

wszyscy patrzyli na trokar,

bo lekarz używający go
musiał być maksymalnie ostrożny -

żeby nie wpadł do środka

i nie uszkodził naczyń
i narządów wewnętrznych.

Znacie ten problem,

na pewno z czymś wam się kojarzy.

(Śmiech)

Pamiętacie to?

(Brawa)

W jednej chwili

słomka mogła gwałtownie
wbić się w opakowanie.

Mogła przejść na wylot,

i zranić was w rękę albo pochlapać sokiem.

To było straszne.

Robiąc to,

doświadczaliście tych samych praw fizyki,

które widziałem wtedy na sali operacyjnej.

Okazało się, że stanowi to problem.

W 2003 Agencja Żywności i Leków

ujawniła, że nacinanie trokarem
może być najbardziej ryzykownym etapem

chirurgii małoinwazyjnej.

W 2009 roku można było przeczytać,

że nacinanie trokarem podczas laparoskopii

jest przyczyną
ponad połowy poważnych komplikacji.

To się nie zmieniło od 25 lat.

Kiedy zacząłem studia magisterskie,
właśnie nad tym chciałem pracować.

Próbowałem wyjaśnić koledze,
czym konkretnie się zajmuję.

Powiedziałem:

"To jak z wierceniem dziury w ścianie,

gdy chcesz powiesić obrazek".

Jest taka chwila,
że wiertło wbija się w ścianę,

a potem gwałtownie w nią wchodzi.

Popatrzył na mnie i powiedział:

"Tak samo jak z wierceniem
dziury w głowie?"

Ja na to: "Co, proszę?"

(Śmiech)

Sprawdziłem to: rzeczywiście
wierci się dziury w głowie.

Wiele zabiegów neurochirurgicznych

zaczyna się
od wywiercenia dziury w czaszce.

Jeżeli chirurg jest nieostrożny,

przebije się do mózgu.

W tym momencie zacząłem się zastanawiać:

trepanacja, laparoskopia.

Inne dziedziny medycyny chyba też?

Przecież gdy idziecie do lekarza,

za każdym razem coś wam wbija.

Prawdę mówiąc:

nakłuwanie jest w medycynie wszechobecne.

To tylko niektóre z przykładów zabiegów,

w których wykorzystuje się
różnego rodzaju nakłucia.

Weźmy trzy z nich:

laparoskopia, trepanacja
i znieczulenie zewnątrzoponowe.

Pociągają za sobą 30 000
przypadków komplikacji rocznie

i to tylko w USA.

Trzeba rozwiązać ten problem.

Przyjrzyjmy się niektórym narzędziom
wykorzystywanym do tych zabiegów.

Oto igła do znieczulenia
zewnątrzoponowego.

Lekarz przebija nią więzadła,
dostaje się do kręgosłupa

i znieczula rodzącą kobietę.

To narzędzia do biopsji szpiku kostnego.

Grzebie się nimi w kości

i pobiera szpik
i wycinki zmian patologicznych.

A to bagnet z czasów wojny secesyjnej.

(Śmiech)

Gdybym wam powiedział,
że tym się nakłuwa pacjentów,

pewnie byście uwierzyli.

Niczym się nie różnią.

Im dłużej to badałem,
tym bardziej się przekonywałem,

że musi być lepszy sposób.

Problemem jest to,

że te wszystkie narzędzia do nakłuwania

opierają się na tych samych
prawach fizyki.

Jakich? Cofnijmy się
do wiercenia w ścianie.

Wiertło działa na ścianę
siłą do niej prostopadłą.

Newton udowodnił,

że ściana będzie się opierać
i odpowie siłą

o takiej samej wartości.

Gdy wiercicie w ścianie,
siły się równoważą.

Ale przychodzi moment,

że wiertło przebija się
na drugą stronę ściany

i ściana przestaje stawiać opór.

Wasz mózg nie zdąży zareagować
na zmianę układu sił

i przez ułamek sekundy wciąż pchacie.

Niezrównoważona siła
powoduje przyspieszenie

i wiertło wpada.

A gdybyście mogli wycofać wiertło
w tym krytycznym momencie

i zapobiec przyspieszeniu?

Nad tym właśnie pracowałem.

Macie narzędzie z ostrym końcem
do nacinania tkanek.

Jak najłatwiej wycofać taki koniec?

Według mnie, za pomocą sprężyny.

Rozciągając sprężynę,
wysuwamy ostry koniec

i możemy nacinać.

Sprężyna ciągnie koniec do tyłu.

Jak utrzymać go w miejscu
do momentu nakłucia?

Zastosowałem taki mechanizm.

Gdy koniec urządzenia dotyka
nacinanej tkanki,

mechanizm rozkłada się
i klinuje w ścianach.

Wytworzone tarcie

zaczepia ramiona
i zapobiega cofaniu się końca.

W chwili powstawania nacięcia
tkanka nie stawia już oporu.

Mechanizm odblokowuje się,
a sprężyna cofa ostry koniec.

Oto ten proces w zwolnionym tempie.

Około 2000 klatek na sekundę.

Spójrzcie na ostry koniec,
który zaraz zacznie tworzyć nacięcie.

Zobaczcie, że gdy powstaje nacięcie,

mechanizm odblokowuje się, a koniec cofa.

Popatrzcie raz jeszcze, w zbliżeniu.

Spójrzcie na ostry koniec:

od razu po nacięciu gumowej błony

cofa się i znika w białej osłonie.

Teraz.

Dzieje się to w ciągu 0,04 sekundy
od momentu nacięcia.

Ponieważ to urządzenie opiera się
na prawach fizyki,

a nie specyfice trepanacji,
laparoskopii czy innego zabiegu,

można go używać
w różnych dziedzinach medycyny

i w różnej skali.

Nie zawsze tak to wyglądało.

To mój pierwszy prototyp.

Tak, to patyczki po lodach
i gumki recepturki.

Zrobiłem go w 30 minut, ale zadziałał.

Mój pomysł zadziałał.

Okazało się, że warto nad tym pracować.

Zajmowałem się tym,
bo problem mnie fascynował.

Myślałem o nim dniami i nocami.

Wy też powinniście o tym pomyśleć,
bo nakłuwanie jest wszędzie.

W pewnym momencie
każdy będzie miał z nimi styczność.

Wtedy, po raz pierwszy na sali operacyjnej

nie sądziłem, że kiedyś będę
po drugiej stronie trokara.

Jednak w zeszłym roku w Grecji
dostałem zapalenia wyrostka.

W szpitalu w Atenach lekarz tłumaczył,

że zamierzają przeprowadzić laparoskopię.

Mieli usunąć wyrostek,
wykonując małe nacięcia.

Lekarz opowiadał jak szybko wyzdrowieję

i jak będzie wyglądał zabieg.

Zapytał, czy mam jakieś pytania.

Miałem jedno:
jakiego trokaru będzie używał?

Mój ulubiony cytat na temat laparoskopii
pochodzi od doktora H.C. Jacobaeusa:

"Samo nakłucie stanowi zagrożenie".

To mój ulubiony cytat,
bo Jacobaeus był pierwszym lekarzem,

który kiedykolwiek
przeprowadził laparoskopię.

Napisał to w 1912 roku.

Nakłucia ranią,
a nawet prowadzą do śmierci ludzi

od ponad stu lat.

Łatwo myśleć,

że nad rozwiązaniem
każdego poważnego problemu

pracuje stale zespół naukowców.

Nie zawsze tak jest.

Musimy bardziej się starać
znajdować te problemy

i szukać rozwiązań.

Gdy natkniecie się na problem,
który was pochłonie -

myślcie o nim dniami i nocami.

Nie walczcie z fascynacją,
bo jest wiele istnień do uratowania.

(Brawa)