Liv å redde: Et nytt kirurgisk redskap innen medisinske punksjoner

Hver dag kreves det av kirurger at de må punktere menneskelig vev før inngrep - med risiko for å skade det på innsiden. I dette fascinerende foredraget kan du finne ut hvordan Mekanikkingeniøren Nikolai Begg bruker fysikk for å oppgradere et viktig medisinsk redskap kalt en "trokar", og forbedre en av de farligste øyeblikkene i mange vanlige operasjoner.

Første gangen jeg stod i en operasjonssal

og så på en ekte operasjon,

ante jeg ikke hva som ventet meg.

Jeg var collegestudent på ingeniørstudiet.

Jeg trodde det skulle være som på TV.

Stemningssettende musikk i bakgrunnen,

svetteperler som rant nedover kirurgens ansikt.

Men det var ikke slik i det hele tatt.

Det var musikk som spilte på denne dagen,

jeg tror det var "Madonna's greatest hits".
(latter i salen)

Og det var mye prat,

ikke bare om pasientens hjertefrekvens,

men om sport og helgeplaner.

Og siden da, jo flere operasjoner jeg har sett,

jo mer har jeg forstått at det er sånn det er.

På en merkelig måte er det bare en dag på kontoret.

Men nå og da

blir musikken skrudd ned,

alle slutter å prate,

og begynner å stirre på nøyaktig det samme.

Og det er da du forstår at noe helt kritisk

og farlig hender.

Første gangen jeg så det

så jeg på en type operasjon som

kalles laparoskopisk operasjon.

Og for de som ikke er kjent med

laparoskopisk inngrep; i stedet for det store

åpne såret man kanskje er vant med innen kirurgi,

er laparoskopi når kirurgen lager

tre eller flere små sår i pasienten.

Og så settes det inn lange, tynne instrumenter

og et kamera,

og så gjøres inngrepet inne i pasienten.

Dette er flott, fordi det er mye mindre fare for infeksjon,

mye mindre smerte, kortere rehabiliteringstid.

Men det er en bakside,

fordi disse små sårene lages

med et langt og spisst redskap

kalt en "trokar".

Og måten kirurgen bruker dette verktøyet på

er at han tar det

og dytter det inn i magen

til det trenger gjennom.

Og årsaken til at alle i operasjonssalen

stirret på det redskapet den dagen

var fordi han måtte være veldig forsiktig

og ikke skyve det gjennom

og punktere det inn i organer og blodkar innenfor.

Men dette problemet er bør være ganske kjent for dere alle

for jeg er ganske sikker på at dere har sett det et annet sted.

(latter i salen)

Husker dere dette?

(applaus i salen)

Du visste at når som helst

kom sugerøret til å punktere gjennom,

og du ante ikke om det ville komme ut på andre siden

og rett inn i hånden din,

eller om du kom til å få juice overalt,

men du var ganske skremt. Sant?

Hver eneste gang du gjorde dette,

opplevde du den samme fundamentale fysikken

som jeg så i operasjonssalen den dagen.

Og det viser seg at det faktisk er et problem.

I 2003 stod FDA frem og sa

at trokar-snitt kan være det farligste steget

innenfor minimale inngrep.

Igjen i 2009 får vi se et skriv som sier

at trokarer står for mer enn halvparten

av alle komplikasjoner innen laparoskopisk kirurgi.

Og, åh forresten,

dette har ikke endret seg på 25 år.

Så når jeg begynte på masterstudiet,

er dette hva jeg ønsket å jobbe med.

Jeg forsøkte å forklare for en venn av meg

hva jeg egentlig brukte tiden min på,

og jeg sa:

"Det er som når du driller et hull i en vegg

for å henge opp noe i leiligheten.

Det er det øyeblikket når drillen først går gjennom veggen

også er det et plump. Sant?"

Og han så på meg og sa:

"Mener du som når de driller inn i folks hjerner?"

Og jeg sa: "Unnskyld meg?"
(latter i salen)

Og så lette jeg det opp, og de driller faktisk inn i folks hjerner.

Mange nevrologiske prosedyrer

starter faktisk med å drille snitt i skallen.

Og om kirurgen ikke er forsiktig,

kan han plumpe rett inn i hjernen.

Så dette er øyeblikket da jeg startet å tenke,

okay, kraniedrilling, laparoskopisk kirurgi,

hvorfor ikke andre områder av medisin?

For, tenk gjennom det, når var sist du gikk til legen

og du ikke satt igjen med noe? Sant?

Så sannheten er

at i medisinen er det punksjon overalt.

Og her er bare et par av prosedyrene jeg har funnet

som involverer vevspunksjon.

Og om vi tar bare tre av de

- laparoskopisk kirurgi, epiduralpunksjon og kraniedrilling -

står disse prosedyrene for over 30.000 komplikasjoner

hvert år i dette landet alene.

Jeg kaller det et problem verdt å løse.

Så la oss se på noen av redskapene

som benyttes i disse typene prosedyrer.

Jeg nevnte epiduraler. Dette er en epiduralkanyle.

Den benyttes for å stikke gjennom ligamentene i ryggraden

og gi bedøvelse under fødsel.

Her er et set verktøy for benmargsbiopsi.

Disse er faktisk brukt til å stikke inn i benvevet

og samle benmarg eller ta prøver av benlesjoner.

Her er en bajonett fra Borgerkrigen.

(latter i salen)

Hvis jeg hadde fortalt dere at det var et
medisinsk punksjonsredskap

ville dere sannsynligvis trodd meg.

For hva er forskjellen?

Så, jo mer jeg forsket

jo mer tenkte jeg at det må være

en bedre måte å gjøre dette på.

Og, for meg er nøkkelen til dette problemet

at alle disse forskjellige punksjonsredskapene

deler et felles sett av fundamental fysikk.

Så hvilken fysikk er det?

La oss gå tilbake til å drille gjennom en vegg.

Man utøver kraft på drillen mot veggen.

Og Newton sier at veggen vil utøve kraft tilbake,

likestilt og motsatt.

Så, mens du driller gjennom veggen,

vil de kreftene utlignes.

Men så er det øyeblikket

når drillen trenger gjennom på andre siden av veggen,

og akkurat i det øyeblikket kan ikke
veggen dytte tilbake lenger.

Men hjernen din har ikke reagert på kraftforskjellen.

Så, for det millisekundet,

eller hvor enn lang tid det tar å reagere, dytter du fortsatt,

og den ubalanserte kraften skaper en akselerasjon,

og det er plumpet.

Men hva om, akkurat i det man trenger gjennom,

kunne man trekke spissen tilbake,

og motvirke akselerasjonen fremover?

Det er det jeg gikk inn for å gjøre.

Så forestill deg at du har et redskap

og det har en slags hard ende for å skjære gjennom vev.

Hva er de enkleste måtene man kan dra enden tilbake på?

Jeg valgte en springfjær.

Så, når du forlenger fjæren - når du dytter enden ut

så den er klar til å punktere vev,

vil fjæren trekke enden tilbake.

Hvordan holder du tuppen på plass

inntil gjennomtrengningsøyeblikket?

Jeg brukte denne mekanismen.

Når tuppen av redskapen presses mot vevet,

utvides mekanismen utover og griper fast i sideveggen.

Og friksjonen som skapes

låser den på plass og forhindrer fjæren i å
trekke enden tilbake.

Men akkurat i det man trenger gjennom,

kan ikke vevet presse tilbake mot tuppen lenger.

Så mekanismen låses opp og fjæren trekker tuppen tilbake.

La meg vise dere i sakte film.

Dette er omtrent 2.000 bilder per sekund,

og jeg vil dere skal legge merke til tuppen

som er der på bunnen, like ved å trenge gjennom vevet.

Og så vil dere se at akkurat i det den trenger gjennom,

akkurat der, så utløses mekanismen og trekker tuppen tilbake.

Jeg ønsker å vise dere igjen, litt nærmere.

Dere vil se den skarpeggede tuppen,

og akkurat i det den trenger gjennom gummimembranen

kommer den til å forsvinne inn i denne hvite, stumpe hetten.

Akkurat der.

Det skjer innen fire hundredeler av et sekund etter punksjon.

Og fordi dette redskapet er designet for
å ta hånd om fysikken rundt punksjon

og ikke spesifitetene rundt kraniedrilling,

eller laparoskopisk kirurgi, eller en annen prosedyre,

kan den benyttes på tvers av disse
forskjellige medisinske disiplinene,

og med forskjellige lengdemål.

Men den så ikke alltid slik ut.

Dette var min første prototype.

Ja, det er ispinner,

og det er en strikk i toppen.

Det tok omtrent 30 minutter å lage denne, men den virket.

Og den beviste for meg at idéen min virket,

og det forsvarte de neste par årene
med arbeid på dette prosjektet.

Jeg jobbet med dette fordi

dette problemet virkelig fascinerte meg.

Det holdt meg oppe om natten.

Men jeg synes det skal fascinere dere også,

for som jeg sa er punksjon overalt.

Det betyr at på et punkt kommer
det til å være deres problem også.

Første dagen min i en operasjonssal

hadde jeg aldri trodd jeg skulle være
i andre enden av en trokar.

Men i fjor fikk jeg blindtarmsbetennelse da jeg besøkte Hellas.

Så, jeg var på sykehuset i Athen,

og kirurgen fortalte meg

at han skulle utføre et laparoskopisk inngrep.

Han skulle fjerne blindtarmsvedhenget mitt
gjennom disse små snittene,

og han fortalte hva jeg kunne vente i forhold til rehabiliteringen,

og hva som kom til å skje.

Han sa; "Har du noen spørsmål?"
Og jeg sa; "Bare ett, doktor.

Hva slags trokar benytter du?"

Så, mitt favorittsitat om laparoskopisk kirurgi

kommer fra Dr. H.C. Jacobaeus;

"Det er punksjonen i seg selv som skaper risiko"

Det er mitt favorittsitat fordi H.C. Jacobaeus

var den første personen som noen gang
utførte laparoskopisk kirurgi på mennesker,

og han skrev dette i 1912.

Dette er et problem som har skadet, og til og
med tatt livet av mennesker i over 100 år.

Så det er lett å tro at for hvert et problem der ute

finnes et ekspertteam som jobber døgnet rundt for å løse det.

Sannheten er at det stemmer ikke alltid.

Vi må bli bedre til å finne disse problemene

og finne måter å løse de på.

Så, om du kommer over et problem som griper deg,

la det holde deg oppe om natten.

Tillat deg selv å bli fascinert,

fordi det er mange liv å redde.

(applaus i salen)