Nikolai Begg: A tool to fix one of the most dangerous moments in surgery

Translator: Bob Prottas Reviewer: Ariana Bleau Lugo

Translator: Dani Peteva Reviewer: Anton Hikov

The first time I stood in the operating room

Първият път, когато стоях в операционната

and watched a real surgery,

и наблюдавах истинска операция,

I had no idea what to expect.

нямах идея какво да очаквам.

I was a college student in engineering.

Бях в колежа и учех инженерство,

I thought it was going to be like on TV.

мислех си, че ще е като по телевизията.

Ominous music playing in the background,

Зловеща музика звучаща като фон,

beads of sweat pouring down the surgeon's face.

капки пот по лицето на хирурга.

But it wasn't like that at all.

Но въобще не беше така.

There was music playing on this day,

Звучеше музика този ден,

I think it was Madonna's greatest hits. (Laughter)

мисля че бяха най-добрите хитове на Мадона. (Смях)

And there was plenty of conversation,

Имаше доста разговори,

not just about the patient's heart rate,

не само за сърдечния ритъм на пациента,

but about sports and weekend plans.

а и за спорт и планове за уикенда.

And since then, the more surgeries I watched,

И от тогава, колкото повече операции наблюдавах,

the more I realized this is how it is.

толкова повече разбирах как точно стоят нещата.

In some weird way, it's just another day at the office.

По някакъв странен начин, беше просто обикновен ден в офиса.

But every so often

Но понякога,

the music gets turned down,

музиката се намалява,

everyone stops talking,

всички спират да говорят

and stares at exactly the same thing.

и се взират в едно и също нещо.

And that's when you know that something absolutely critical

И тогава знаете, че нещо много сериозно

and dangerous is happening.

и застрашаващо се случва.

The first time I saw that

Първият път, когато видях това,

I was watching a type of surgery

гледах вид операция,

called laparoscopic surgery

наречена лапароскопия.

And for those of you who are unfamiliar,

За тези от вас, които не знаят,

laparoscopic surgery, instead of the large

лапароскопията, вместо големият

open incision you might be used to with surgery,

отворен разрез, с които може би сте свикнали при операциите,

a laparoscopic surgery is where the surgeon creates

при лапароскопията хирургът прави

these three or more small incisions in the patient.

три или повече малки разреза върху пациента.

And then inserts these long, thin instruments

След това вкарва тези дълги, тънки инструменти

and a camera,

и камера,

and actually does the procedure inside the patient.

и всъщност извършва процедурата вътре в пациента.

This is great because there's much less risk of infection,

Това е страхотно, защото има много по-малък риск от инфекция,

much less pain, shorter recovery time.

много по-малко болка, по-кратък период на възстановяване.

But there is a trade-off,

Но има и отрицателни страни,

because these incisions are created

тъй като тези разрези се правят

with a long, pointed device

с дълго остро устройство,

called a trocar.

наречено троакар.

And the way the surgeon uses this device

Начинът, по който хирургът използва устройството

is that he takes it

е да го вземе

and he presses it into the abdomen

и да го притисне в коремната област

until it punctures through.

докато пробие.

And now the reason why everyone in the operating room

Причината, поради която всички в операционната

was staring at that device on that day

наблюдаваха устройството този ден

was because he had to be absolutely careful

беше, защото трябваше да бъде изключително внимателен

not to plunge it through

да не влезе през корема

and puncture it into the organs and blood vessels below.

и да пробие органите и кръвоносните съдове отдолу.

But this problem should seem pretty familiar to all of you

Но този проблем сигурно ви е познат,

because I'm pretty sure you've seen it somewhere else.

защото съм сигурен, че сте го виждали и другаде.

(Laughter)

(Смях)

Remember this?

Помните ли това?

(Applause)

(Аплодисменти)

You knew that at any second

Знаете, че всеки момент

that straw was going to plunge through,

тази сламка ще пробие

and you didn't know if it was going to go out the other side

и не знаете дали ще отиде от другата страна

and straight into your hand,

и направо в ръката ви

or if you were going to get juice everywhere,

или ще разлеете сок навсякъде,

but you were terrified. Right?

но бяхте ужасени. Нали?

Every single time you did this,

Всеки път, когато правехте това,

you experienced the same fundamental physics

чувствахте същите фундаментални закони на физиката,

that I was watching in the operating room that day.

които аз наблюдавах в операционната този ден.

And it turns out it really is a problem.

И излиза, че това наистина е проблем.

In 2003, the FDA actually came out and said

През 2003, Администрацията по храните и лекарствата заяви,

that trocar incisions might be the most dangerous step

че този разрез с троакар може би е най-опасната стъпка

in minimally invasive surgery.

в минимално инвазивната хирургия.

Again in 2009, we see a paper that says

Отново през 2009, виждаме статия, която заявява,

that trocars account for over half

че троакарите са причина за над половината

of all major complications in laparoscopic surgery.

от всички сериозни усложнения при лапароскопията.

And, oh by the way,

И, о, между другото,

this hasn't changed for 25 years.

това не се е променило в продължение на 25 години.

So when I got to graduate school,

Така че, когато започнах магистратура,

this is what I wanted to work on.

реших, че искам да работя върху това.

I was trying to explain to a friend of mine

Опитвах се да обясня на един мой приятел

what exactly I was spending my time doing,

какво точно правех

and I said,

и му казах,

"It's like when you're drilling through a wall

"Все едно пробиваш стена,

to hang something in your apartment.

за да закачиш нещо в апартамента си.

There's that moment when the drill first punctures through the wall

Има момент, когато дрелката първо пробива стената

and there's this plunge. Right?

и след това потъва. Нали?

And he looked at me and he said,

И той ме погледна и каза,

"You mean like when they drill into people's brains?"

"Искаш да кажеш както, когато пробиват в мозъците на хората?"

And I said, "Excuse me?" (Laughter)

И аз казах, "Моля?" (Смях)

And then I looked it up and they do drill into people's brains.

И тогава го проверих и наистина пробиват мозъците на хората.

A lot of neurosurgical procedures

Много неврохирургични процедури

actually start with a drill incision through the skull.

всъщност започват с пробиване на разрез в черепа.

And if the surgeon isn't careful,

И ако хирургът не е внимателен,

he can plunge directly into the brain.

може да навлезе директно в мозъка.

So this is the moment when I started thinking,

Това беше моментът, когато започнах да си мисля,

okay, cranial drilling, laparoscopic surgery,

окей, черепно пробиване, лапароскопия,

why not other areas of medicine?

защо не други сфери на медицината?

Because think about it, when was the last time you went to the doctor

Защото, помислете, кога беше последният път, когато отидохте на лекар

and you didn't get stuck with something? Right?

и той не ви убоде с нещо? Нали?

So the truth is

Истината е,

in medicine puncture is everywhere.

че в медицината пункцията е навсякъде.

And here are just a couple of the procedures that I've found

И ето няколко от процедурите, които открих,

that involve some tissue puncture step.

които включват някакво пробиване на тъканта.

And if we take just three of them —

И ако вземем само три от тях --

laparoscopic surgery, epidurals, and cranial drilling —

лапароскопия, епидурални упойки и черепно пробиване --

these procedures account for over 30,000 complications

тези процедури водят до над 30 000 усложнения

every year in this country alone.

всяка година, само в тази страна.

I call that a problem worth solving.

Смятам, че това е проблем, който си заслужава да бъде решен.

So let's take a look at some of the devices

Нека да погледнем някои от устройствата,

that are used in these types of procedures.

които се използват в тези видове процедури.

I mentioned epidurals. This is an epidural needle.

Споменах епидуралната анестезия. Това е епидурална игла.

It's used to puncture through the ligaments in the spine

Използва се за пункция на сухожилията на гръбнака,

and deliver anesthesia during childbirth.

за да се постави анестезия по време на раждане.

Here's a set of bone marrow biopsy tools.

Ето комплект от инструменти за биопсия на костен мозък.

These are actually used to burrow into the bone

Тези всъщност се използват, за да се навлезе в костта

and collect bone marrow or sample bone lesions.

и да се извлече костен мозък или да се направи проба на костни лезии.

Here's a bayonette from the Civil War.

Ето байонет от Гражданската война.

(Laughter)

(Смях)

If I had told you it was a medical puncture device

Ако ви бях казал, че е медицински инструмент за пункция,

you probably would have believed me.

сигурно щяхте да ми повярвате.

Because what's the difference?

Защото каква е разликата?

So, the more I did this research

Ами, колкото повече се занимавах с това проучване,

the more I thought there has to be

толкова повече считах, че трябва да се намери

a better way to do this.

по-добър начин да се прави това.

And for me the key to this problem

И за мен ключът към решението

is that all these different puncture devices

е, че всички тези различни устройства за пункция

share a common set of fundamental physics.

споделят обща група от фундаментални закони на физиката.

So what are those physics?

Кои са те?

Let's go back to drilling through a wall.

Нека да се върнем към пробиването на стена.

So you're applying a force on a drill towards the wall.

Прилагате сила върху дрелката към стената.

And Newton says the wall is going to apply force back,

И Нютон казва, че стената ще отговори със същата сила,

equal and opposite.

равна и с противоположна посока.

So, as you drill through the wall,

И така, докато пробивате стената,

those forces balance.

тези сили се балансират.

But then there's that moment

Но идва този момент,

when the drill first punctures through the other side of the wall,

когато дрелката излиза през другия край на стената

and right at that moment the wall can't push back anymore.

и точно в този момент стената не може да се противопоставя повече.

But your brain hasn't reacted to that change in force.

Но мозъкът ви не реагира на тази промяна в силата.

So for that millisecond,

Така че за тази хилядна от секундата,

or however long it takes you to react, you're still pushing,

или колкото ви е нужно да реагирате, вие продължавате да натискате

and that unbalanced force causes an acceleration,

и тази небалансирана сила предизвиква ускорение

and that is the plunge.

и това е потъването.

But what if right at the moment of puncture

Какво ще стане, ако в момента на пункция,

you could pull that tip back,

когато извадите този връх,

actually oppose the forward acceleration?

има противовес на предното ускоряване?

That's what I set out to do.

Това реших да направя.

So imagine you have a device

Представете си, че имате устройство

and it's got some kind of sharp tip to cut through tissue.

и то има остър връх, който да прорязва през тъканта.

What's the simplest way you could pull that tip back?

Какъв би бил най-простия начин да издърпате този връх?

I chose a spring.

Избрах пружина.

So when you extend that spring, you extend that tip out

Когато дръпнете пружината, изтегляте върха,

so it's ready to puncture tissue,

така че е в готовност да направи пункция на тъканта,

the spring wants to pull the tip back.

пружината иска да дръпне обратно върха.

How do you keep the tip in place

Как ще задържите върха на място

until the moment of puncture?

до момента на пункция?

I used this mechanism.

Използвах този механизъм.

When the tip of the device is pressed against tissue,

Когато върхът на устройството се натисне върху тъканта,

the mechanism expands outwards and wedges in place against the wall.

механизмът се изтегля навън и се застопорява на място към стената.

And the friction that's generated

Фрикцията, която се генерира,

locks it in place and prevents the spring from retracting the tip.

го държи на място и спира пружината от това да издърпа обратно върха.

But right at the moment of puncture,

Но точно в момента на пункцията,

the tissue can't push back on the tip anymore.

тъканта не може вече да даде ответна реакция на върха.

So the mechanism unlocks and the spring retracts the tip.

Механизмът се отключва и пружината изтегля върха.

Let me show you that happening in slow motion.

Нека да ви покажа как става това на забавен кадър.

This is about 2,000 frames a second,

Това са около 2000 кадъра в секунда

and I'd like you to notice the tip

и искам да видите върха,

that's right there on the bottom, about to puncture through tissue.

който е точно тук долу, точно пункция на тъканта.

And you'll see that right at the moment of puncture,

И ще видите, че точно в момента на пункция,

right there, the mechanism unlocks and retracts that tip back.

точно тук, механизмът се отключва и издърпва обратно върха.

I want to show it to you again, a little closer up.

Искам да ви го покажа отново, малко по-отблизо.

You're going to see the sharp bladed tip,

Ще видите това острие на върха

and right when it punctures that rubber membrane

и точно по време на пункцията, тази гумена мембрана

it's going to disappear into this white blunt sheath.

ще изчезне в този бял калъф.

Right there.

Точно тук.

That happens within four 100ths of a second after puncture.

Това се случва за четири стотни от секундата след пункцията.

And because this device is designed to address the physics of puncture

И понеже това устройство е създадено, за да се занимае с физиката на пункцията,

and not the specifics of cranial drilling

а не със спецификата на черепното пробиване

or laparoscopic surgery, or another procedure,

или лапароскопия, или друга процедура,

it's applicable across these different medical disciplines

то е приложимо в тези различни медицински дисциплини

and across different length scales.

и в различни мащаби.

But it didn't always look like this.

Но не винаги е изглеждало така.

This was my first prototype.

Това беше първият ми прототип.

Yes, those are popsicle sticks,

Да това са клечки от близалки,

and there's a rubber band at the top.

а това е ластик за коса отгоре.

It took about 30 minutes to do this, but it worked.

Отне ми около 30 минути да направя това, но проработи.

And it proved to me that my idea worked

И доказах, че идеята ми работи

and it justified the next couple years of work on this project.

и обоснова следващите няколко години работа върху този проект.

I worked on this because

Работих върху това, защото

this problem really fascinated me.

този проблем наистина ме завладя.

It kept me up at night.

Караше ме да стоя по цели нощи.

But I think it should fascinate you too,

Но мисля, че би трябвало да впечатли и вас,

because I said puncture is everywhere.

защото както казах пункцията е навсякъде.

That means at some point it's going to be your problem too.

Това означава, че в някой момент, това ще бъде и ваш проблем.

That first day in the operating room

Този първи ден в операционната

I never expected to find myself on the other end of a trocar.

не очаквах, че ще се озова от другия край на троакар.

But last year, I got appendicitis when I was visiting Greece.

Но миналата година, получих апендисит, докато бях в Гърция.

So I was in the hospital in Athens,

Бях в болницата в Атина

and the surgeon was telling me

и хирургът ми казваше,

he was going to perform a laparoscopic surgery.

че ще ми направи лапароскопия.

He was going to remove my appendix through these tiny incisions,

Щеше да отстрани апендикса ми чрез тези малки разрези

and he was talking about what I could expect for the recovery,

и той казваше какво мога да очаквам от възстановяването

and what was going to happen.

и какво щеше да се случи.

He said, "Do you have any questions?" And I said, "Just one, doc.

Той каза, "Имате ли някакви въпроси?" И аз отговорих, "Само един, докторе.

What kind of trocar do you use?"

Какъв троакар използвате?"

So my favorite quote about laparoscopic surgery

Любимият ми цитат за лапароскопията

comes from a Doctor H. C. Jacobaeus:

е на д-р Х. К. Джакобиъс:

"It is puncture itself that causes risk."

"Пункцията сама по себе си е причина за риска."

That's my favorite quote because H.C. Jacobaeus

Това е любимият ми цитат, защото Х. К. Джакобиъс

was the first person to ever perform laparoscopic surgery on humans,

е първият, който извършва лапароскопия на хора

and he wrote that in 1912.

и той пише това през 1912.

This is a problem that's been injuring and even killing people for over 100 years.

Това е проблем, който е увреждал и убивал хора повече от 100 години.

So it's easy to think that for every major problem out there

Така, че е лесно да се счита, че зад всеки значим проблем

there's some team of experts working around the clock to solve it.

има група от експерти, работещи неуморно, за да го разрешат.

The truth is that's not always the case.

Истината е, че не винаги е така.

We have to be better at finding those problems

Трябва да станем по-добри в намирането на тези проблеми

and finding ways to solve them.

и откриването на решения за тях.

So if you come across a problem that grabs you,

Така че ако срещнете проблем, който да ви заинтригува,

let it keep you up at night.

оставете го да ви държи цяла нощ.

Allow yourself to be fascinated,

Оставете се да ви грабне,

because there are so many lives to save.

защото има толкова много животи, които да бъдат спасени.

(Applause)

(Аплодисменти)