Erica Frenkel: The universal anesthesia machine

Erica Frenkel: Das Universalanästhesiegerät

Übersetzung: Friederike Oeldorf Lektorat: Judith Matz

Ich möchte Ihnen heute etwas

I'm going to talk to you today

about the design of medical technology for low-resource settings.

von Medizintechnik in Ländern mit begrenzten Ressourcen erzählen.

Ich untersuche die Gesundheitssysteme in diesen Ländern.

I study health systems in these countries.

Und eine der größten Lücken

And one of the major gaps in care,

in der Pflege ist fast überall

almost across the board,

der Zugang zu sicheren Operationsmethoden.

is access to safe surgery.

Einer der größten Engpässe, den wir gefunden haben,

Now one of the major bottlenecks that we've found

that's sort of preventing both the access in the first place,

und der sowohl den Zugang

als auch die sichere Ausführung

and the safety of those surgeries that do happen, is anesthesia.

der Operationen verhindert, ist die Anästhesie.

Tatsächlich erwarten wir von

And actually, it's the model that we expect to work

einem bestimmten Modell, dass es Anästhesie

for delivering anesthesia in these environments.

in diesen Ländern bereitstellt.

Here, we have a scene that you would find in any operating room across the US,

Hier sehen Sie eine Szene, die Sie in einem OP

überall in den USA oder jeder anderen Industrienation finden könnten.

or any other developed country.

Im Hintergrund

In the background there

is a very sophisticated anesthesia machine.

steht ein hochentwickeltes Anästhesiegerät.

Und dieses Gerät kann

And this machine is able to enable surgery and save lives

Operationen ermöglichen und Leben retten,

because it was designed with this environment in mind.

weil es speziell für diese

Umgebung entwickelt wurde.

In order to operate, this machine needs a number of things

Damit die Maschine funktioniert, benötigt sie eine Menge Dinge,

that this hospital has to offer.

die dieses Krankenhaus zu bieten hat.

It needs an extremely well-trained anesthesiologist

Sie benötigt einen besonders gut ausgebildeten Anästhesisten,

with years of training with complex machines

der jahrelange Übung mit komplexen Maschinen hat,

damit der Fluss des Narkosegases überwacht wird

to help her monitor the flows of the gas

and keep her patients safe and anesthetized

und die Patienten während der Operation

sicher und narkotisiert sind.

throughout the surgery.

It's a delicate machine running on computer algorithms,

Es ist eine empfindliche Maschine, die mit Computeralgorithmen arbeitet,

and it needs special care, TLC, to keep it up and running,

sie benötigt besondere Pflege, um sie am Laufen zu halten,

and it's going to break pretty easily.

und sie ist sehr fehleranfällig.

And when it does, it needs a team of biomedical engineers

Wenn sie kaputt geht, benötigt man ein Team biomedizinischer Techniker,

who understand its complexities, can fix it, can source the parts

die ihre Komplexität verstehen,

sie reparieren können, Ersatzteile besorgen und dafür sorgen,

and keep it saving lives.

dass sie weiterhin Leben rettet.

It's a pretty expensive machine.

Es handelt sich hier um eine ziemlich teure Maschine.

It needs a hospital whose budget can allow it

Das Krankenhaus muss ein Budget haben,

das zur Unterhaltung der Maschine ausreicht,

to support one machine costing upwards of 50 or $100,000.

was über 50.000 oder 100.000 Dollar kosten kann.

Und ganz offensichtlich –

And perhaps most obviously,

und vielleicht ist das am Wichtigsten –

but also most importantly --

und die genannten Konzepte,

and the path to concepts that we've heard about

illustrieren dies sozusagen –

kind of illustrates this --

man benötigt eine Infrastruktur,

it needs infrastructure that can supply an uninterrupted source of electricity,

die eine ungestörte Zufuhr

von Strom, von komprimiertem Sauerstoff

of compressed oxygen, and other medical supplies

und von anderen medizinischen Hilfsstoffen gewährleistet,

that are so critical to the functioning of this machine.

die so entscheidend für das Funktionieren

dieser Maschine sind.

In other words, this machine requires a lot of stuff

Mit anderen Worten: Diese Maschine benötigt viele Hilfsmittel,

die das folgende Krankenhaus nicht bieten kann.

that this hospital cannot offer.

Dies ist die Elektrizitätsversorgung

This is the electrical supply for a hospital in rural Malawi.

eines Krankenhauses in einem ländlichen Gebiet in Malawi.

In diesem Krankenhaus

In this hospital,

there is one person qualified to deliver anesthesia,

gibt es eine Person, die ausgebildet ist,

eine Narkose zu durchzuführen,

and she's qualified

because she has 12, maybe 18 months of training in anesthesia.

weil sie 12 oder vielleicht 18 Monate

Ausbildung in Anästhesie hat.

Im Krankenhaus und in der gesamten Region

In the hospital and in the entire region

gibt es nicht einen einzigen biomedizinischen Techniker.

there's not a single biomedical engineer.

Wenn also diese Maschine kaputt geht,

So when this machine breaks,

the machines that they have to work with break,

dann geht das Arbeitswerkzeug kaputt,

dann muss man eine Lösung finden, aber meistens gibt es keinen Ausweg.

they've got to try and figure it out,

but most of the time, that's the end of the road.

Diese Maschinen wandern auf den sprichwörtlichen Schrottplatz.

Those machines go the proverbial junkyard.

Und das Preisschild der Maschine, von der ich vorher gesprochen habe,

And the price tag of the machine that I mentioned

could represent maybe a quarter or a third

könnte vielleicht ein Viertel oder ein Drittel

of the annual operating budget for this hospital.

der jährlichen Kosten

dieses Krankenhauses begleichen.

And finally, I think you can see that infrastructure is not very strong.

Außerdem ist die Infrastruktur nicht besonders gut.

Dieses Krankenhaus ist an ein schwaches Energieversorgungsnetz angeschlossen,

This hospital is connected to a very weak power grid,

one that goes down frequently.

das oft ausfällt.

So it runs frequently, the entire hospital,

Deshalb läuft das gesamte Krankenhaus oft

nur über einen Generator.

just on a generator.

And you can imagine, the generator breaks down

Stellen Sie sich vor, der Generator geht kaputt

or runs out of fuel.

oder der Kraftstoff geht aus.

And the World Bank sees this

Die Weltbank schätzt,

and estimates that a hospital in this setting in a low-income country

dass ein Krankenhaus in einem einkommenschwachen Land

mit bis zu 18 Stromausfällen

can expect up to 18 power outages per month.

pro Monat rechnen muss.

Similarly, compressed oxygen and other medical supplies

Ebenso sind komprimierter Sauerstoff

und andere medizinische Hilfsmittel purer Luxus

are really a luxury,

und sind oft für Monate

and can often be out of stock for months or even a year.

oder sogar ein Jahr nicht lieferbar.

So it seems crazy, but the model that we have right now

Es ist verrückt, dass unsere derzeitige Lösung die ist,

is taking those machines that were designed

diese Maschinen,

die für die erstgenannten Bedingungen geschaffen wurden,

for that first environment that I showed you

den Krankenhäusern

and donating or selling them to hospitals in this environment.

in dieser Umgebung zu spenden oder zu verkaufen.

Es ist nicht nur unangemessen,

It's not just inappropriate,

it becomes really unsafe.

es ist wirklich unsicher.

One of our partners at Johns Hopkins

Einer unserer Partner

was observing surgeries in Sierra Leone about a year ago.

am Johns-Hopkins-Krankenhaus hat Operationen in Sierra Leone beobachtet,

ungefähr vor einem Jahr.

And the first surgery of the day happened to be an obstetrical case.

Und bei der ersten Operation an jenem Tag ging es zufällig um Geburtshilfe.

A woman came in, she needed an emergency C-section

Eine Frau kam herein, sie benötigte einen Notfall-Kaiserschnitt,

to save her life and the life of her baby.

um ihr Leben und das ihres Babys zu retten.

Und alles begann ziemlich vielversprechend.

And everything began pretty auspiciously.

Der Chirurg hatte Bereitschaft und bereitete sich vor.

The surgeon was on call and scrubbed in.

Die Krankenschwester war da.

The nurse was there.

She was able to anesthetize her quickly, and it was important

Sie war in der Lage, die Frau schnell zu anästhesieren

und das war wichtig wegen der besonderen Notfall-Situation.

because of the emergency nature of the situation.

And everything began well

Und alles begann gut,

until the power went out.

bis der Strom ausfiel.

Und nun, mitten in der Operation,

And now in the middle of this surgery,

the surgeon is racing against the clock to finish his case,

muss der Arzt gegen die Zeit arbeiten, um seine Patientin zu versorgen,

which he can do -- he's got a headlamp.

was ihm gelingt – denn er hat eine Stirnlampe.

Aber die Krankenschwester muss buchstäblich

But the nurse is literally running around a darkened operating theater

in einem stockdunklen Operationssaal herumrennen,

trying to find anything she can use to anesthetize her patient,

um irgendetwas für die Narkose ihrer Patientin zu finden,

damit die Patientin weiterschläft.

to keep her patient asleep.

Denn die Maschine funktioniert nicht, wenn es keinen Strom gibt.

Because her machine doesn't work when there's no power.

This routine surgery that many of you have probably experienced,

Und nun ist diese Routineoperation, die viele von Ihnen wahrscheinlich selbst erlebt haben

and others are probably the product of, has now become a tragedy.

und von der andere wahrscheinlich das Produkt sind,

zu einer Tragödie geworden.

And what's so frustrating is this is not a singular event;

Und das Frustrierende daran ist, dass dies kein Einzelfall ist;

this happens across the developing world.

diese Dinge passieren überall in Entwicklungsländern.

35 Millionen Operationen werden jedes Jahr

35 million surgeries are attempted every year

ohne sichere Betäubung in Angriff genommen.

without safe anesthesia.

Mein Kollege, Dr. Paul Fenton,

My colleague, Dr. Paul Fenton, was living this reality.

erlebte diese Realität.

He was the chief of anesthesiology

Er war Chefanästhesist

in a hospital in Malawi, a teaching hospital.

in einem Lehrkrankenhaus in Malawi.

Er arbeitete jeden Tag

He went to work every day

in an operating theater like this one,

in einem Operationssaal wie diesem,

trying to deliver anesthesia and teach others how to do so

und versuchte Narkosen durchzuführen und andere darin zu unterrichten,

using that same equipment

indem er dieselbe Ausstattung verwendete,

that became so unreliable, and frankly unsafe, in his hospital.

die so unzuverlässig und schlicht unsicher

in diesem Krankenhaus war.

Und nach unzähligen Operationen

And after umpteen surgeries

und, wie Sie sich vorstellen können, unaussprechlichen Tragödien,

and, you can imagine, really unspeakable tragedy,

he just said, "That's it. I'm done. That's enough.

sagte er nur: "Das war's. Ich habe genug.

Es muss etwas Besseres geben."

There has to be something better."

Also ging er auf die andere Seite des Saals,

He took a walk down the hall

wo sie alle streikenden Maschinen hinbrachten –

to where they threw all those machines that had just crapped out on them,

ich denke, das ist der wissenschaftliche Ausdruck –

I think that's the scientific term,

und fing an, daran herumzuflicken.

and he started tinkering.

Er nahm ein Teil von hier und ein anderes von dort,

He took one part from here and another from there,

und versuchte, eine Maschine zu erschaffen,

and he tried to come up with a machine that would work

die unter den gegebenen Bedingungen arbeiten würde.

in the reality that he was facing.

Und dabei heraus kam dieses Teil,

And what he came up with:

was this guy.

The prototype for the Universal Anesthesia Machine --

der Prototyp des Universalanästhesiegeräts –

eine Maschine, die funktioniert

a machine that would work and anesthetize his patients

und seine Patienten narkotisiert,

no matter the circumstances that his hospital had to offer.

egal, welche Verhältnisse das Krankenhaus bietet.

Here it is, back at home

Hier ist sie

at that same hospital, developed a little further, 12 years later,

im gleichen Krankenhaus, ein wenig weiterentwickelt, 12 Jahre später,

working on patients from pediatrics to geriatrics.

eingesetzt an Patienten von der Pädiatrie bis zur Geriatrie.

Lassen Sie mich Ihnen nun kurz zeigen, wie die Maschine arbeitet.

Let me show you a little bit about how this machine works.

Bitteschön!

Voila!

Da ist sie.

Here she is.

When you have electricity,

Wenn Sie Strom haben,

everything in this machine begins in the base.

beginnt in dieser Maschine alles im unteren Teil.

Hier gibt es einen eingebauten Sauerstoffkonzentrator.

There's a built-in oxygen concentrator down there.

Now you've heard me mention oxygen a few times at this point.

Ich habe in diesem Vortrag bereits mehrmals Sauerstoff erwähnt.

Für die Durchführung einer Anästhesie

Essentially, to deliver anesthesia, you want as pure oxygen as possible,

benötigen Sie so reinen Sauerstoff wie möglich,

because eventually you're going to dilute it, essentially, with the gas.

denn schließlich werden Sie ihn erheblich

mit dem Gas verdünnen.

And the mixture that the patient inhales

Und die Mischung, die der Patient einatmet,

needs to be at least a certain percentage oxygen

muss einen bestimmten Prozentsatz Sauerstoff enthalten,

sonst kann es gefährlich werden.

or else it can become dangerous.

But so in here when there's electricity,

Wenn elektrischer Strom vorhanden ist,

the oxygen concentrator takes in room air.

dann saugt der Sauerstoffkonzentrator die Raumluft an.

Now we know room air is gloriously free,

Nun wissen wir, dass Raumluft glücklicherweise kostenlos ist,

it is abundant,

sie ist reichlich vorhanden

and it's already 21 percent oxygen.

und sie enthält bereits 21 Prozent Sauerstoff.

So all this concentrator does is take that room air in, filter it

Alles, was der Konzentrator tut, ist die Zimmerluft anzusaugen, sie zu filtern

und 95 Prozent puren Sauerstoff

and send 95 percent pure oxygen up and across here,

hoch und hier hinüber zu leiten,

wo der Narkosestoff beigemischt wird.

where it mixes with the anesthetic agent.

Bevor diese Mischung

Now before that mixture hits the patient's lungs,

in die Lungen des Patienten geleitet wird,

it's going to pass by here -- you can't see it,

strömt sie hier hindurch –

but there's an oxygen sensor here --

Sie können es nicht sehen, aber hier ist ein Sauerstoffsensor,

that's going to read out on this screen the percentage of oxygen being delivered.

der auf diesem Bildschirm anzeigt,

wieviel Prozent Sauerstoff abgegeben werden.

Now if you don't have power,

Wenn Sie keinen Strom haben,

or, God forbid, the power cuts out in the middle of a surgery,

oder, Gott bewahre, der Strom mitten in der Operation ausfällt,

dann geht die Maschine automatisch dazu über,

this machine transitions automatically,

ohne sie überhaupt berühren zu müssen,

without even having to touch it,

über diese Einlassöffnung Zimmerluft anzusaugen.

to drawing in room air from this inlet.

Alles andere bleibt gleich.

Everything else is the same.

The only difference is that now

Der einzige Unterschied ist,

you're only working with 21 percent oxygen.

dass Sie jetzt mit nur 21 Prozent Sauerstoff arbeiten.

Now that used to be a dangerous guessing game,

Das war früher ein gefährliches Ratespiel, weil Sie nur dann wussten,

because you only knew if you gave too little oxygen

dass Sie zu wenig Sauerstoff gegeben hatten, wenn etwas Schlimmes passierte.

once something bad happened.

Aber wir haben hier eine langlebige Sicherheitsbatterie angebracht.

But we've put a long-life battery backup on here.

Das ist der einzige Teil, der von einer Batterie abgesichert ist.

This is the only part that's battery backed up.

Aber so kann der Benutzer kontrollieren,

But this gives control to the provider, whether there's power or not,

ob es gerade Strom gibt oder nicht,

because they can adjust the flows

denn sie können die Zufuhr auf der Basis steuern,

based on the percentage of oxygen they see that they're giving the patient.

wieviel Prozent Sauerstoff sie ihrem Patient geben.

In beiden Fällen,

In both cases, whether you have power or not,

ob man Strom hat oder nicht,

sometimes the patient needs help breathing.

braucht der Patient manchmal Atemunterstützung.

It's just a reality of anesthesia, the lungs can be paralyzed.

Das ist bei einer Narkose einfach so. Es kann zur Lähmung der Lungen kommen.

And so we've just added this manual bellows.

Deshalb haben wir diesen manuellen Atembalg eingebaut.

Wir haben bereits drei- oder vierstündige Operationen erlebt,

We've seen surgeries for three or four hours

wo Patienten nur dadurch beatmet wurden.

to ventilate the patient on this.

So it's a straightforward machine.

Es ist also eine unkomplizierte Maschine.

I shudder to say simple; it's straightforward.

Ich möchte nicht sagen "einfach";

sie ist unkompliziert.

And it's by design.

Und das ist sie durch ihre Gestaltung.

You do not need to be a highly trained, specialized anesthesiologist

Sie müssen kein bestens ausgebildeter,

spezialisierter Anästhesist sein, um diese Maschine zu bedienen,

to use this machine,

was gut ist, denn in diesen Landkrankenhäusern

which is good because, in these rural district hospitals,

werden Sie kein entsprechendes Training erhalten.

you're not going to get that level of training.

It's also designed for the environment that it will be used in.

Sie ist außerdem für die Umgebung geschaffen, in der sie genutzt wird.

Dies ist eine unglaublich robuste Maschine.

This is an incredibly rugged machine.

It has to stand up to the heat and the wear and tear

Sie muss der Hitze

und dem Verschleiß standhalten,

that happens in hospitals in these rural districts.

die in Krankenhäusern in ländlichen Gebieten vorkommen.

And so it's not going to break very easily,

Deshalb geht sie nicht so schnell kaputt,

but if it does, virtually every piece in this machine

aber falls doch, kann fast jedes Teil dieser Maschine

ausgetauscht werden

can be swapped out and replaced

with a hex wrench and a screwdriver.

mit einem Inbusschlüssel und einem Schraubenzieher.

Und außerdem ist sie bezahlbar.

And finally, it's affordable.

Diese Maschine kostet

This machine comes in at an eighth of the cost

ein Achtel dessen,

of the conventional machine that I showed you earlier.

was man für die erstgenannte, konventionelle Maschine bezahlt.

Mit anderen Worten, wir haben hier

So in other words, what we have here is a machine that can enable surgery

eine Maschine, die Operationen ermöglicht und Leben rettet,

and save lives,

because it was designed for its environment,

weil sie für ihre Gegebenheiten entwickelt wurde,

just like the first machine I showed you.

genau wie die erste Maschine, die ich Ihnen gezeigt habe.

Aber wir geben uns damit nicht zufrieden.

But we're not content to stop there.

Funktioniert die Maschine?

Is it working?

Is this the design that's going to work in place?

Funktioniert die Konstruktion in der entsprechenden Umgebung?

Wir haben bis jetzt gute Resultate erzielt.

Well, we've seen good results so far.

This is in 13 hospitals in four countries,

In 13 Krankenhäusern in 4 Ländern

haben wir seit 2010

and since 2010, we've done well over 2,000 surgeries

über 2000 Operationen durchgeführt,

ohne ungünstige klinische Zwischenfälle.

with no clinically adverse events.

Wir sind begeistert.

So we're thrilled.

This really seems like a cost-effective, scalable solution

Dies sieht nach einer kosteneffizienten, messbaren Lösung

für ein weitverbreitetes Problem aus.

to a problem that's really pervasive.

But we still want to be sure

Aber wir wollen sicher sein,

that this is the most effective and safe device

dass dies das effektivste und sicherste Gerät ist,

das wir Krankenhäusern zur Verfügung stellen können.

that we can be putting into hospitals.

Dafür haben wir uns mit ein paar Nichtregierungsorganisationen

So to do that, we've launched a number of partnerships

und Unis zusammengeschlossen,

with NGOs and universities,

um herauszufinden, für welche Arten von Operationen

to gather data on the user interface,

on the types of surgeries it's appropriate for,

die Benutzeroberfläche am besten geeignet ist

und dazu, wie wir das Gerät erweitern können.

and ways we can enhance the device itself.

Eine dieser Partnerschaften besteht

One of those partnerships is with Johns Hopkins

mit dem Johns-Hopkins-Krankenhaus hier in Baltimore.

just here in Baltimore.

They have a really cool anesthesia simulation lab out in Baltimore.

Dort gibt es ein wirklich tolles Narkose-Simulationslabor.

So we're taking this machine

Also verwenden wir die Maschine

and recreating some of the operating theater crises

und simulieren einige der Probleme im OP,

die auf diese Maschine zukommen könnten

that this machine might face

in one of the hospitals that it's intended for,

in einem der Krankenhäuser, in dem sie arbeiten soll

und wir bewerten unter Laborbedingungen

and in a contained, safe environment,

evaluating its effectiveness.

ihre Wirkungsweise.

We're then able to compare the results from that study

Wir können dann die Ergebnisse dieser Studie

mit Realbedingungen vergleichen,

with real-world experience,

because we're putting two of these in hospitals

da wir zwei dieser Maschinen in Krankenhäusern aufgebaut haben,

that Johns Hopkins works with in Sierra Leone,

mit denen Johns Hopkins in Sierra Leone zusammenarbeitet,

das Krankenhaus mit dem Notfall-Kaiserschnitt eingeschlossen.

including the hospital where that emergency C-section happened.

So I've talked a lot about anesthesia, and I tend to do that.

Ich habe viel über Anästhesie gesprochen, das tue ich oft.

I think it is incredibly fascinating and an important component of health.

Ich finde sie unglaublich faszinierend

und halte sie für einen wichtigen Teil der Gesundheit.

And it really seems peripheral, we never think about it,

Sie erscheint unwichtig, wir denken nie darüber nach,

until we don't have access to it,

bis wir keinen Zugang mehr dazu haben

and then it becomes a gatekeeper.

und dann wird sie zum Torwächter.

Who gets surgery and who doesn't?

Wer bekommt eine Operation und wer nicht?

Wer bekommt eine sichere Operation und wer nicht?

Who gets safe surgery and who doesn't?

Wissen Sie, es ist nur eines von vielen Beispielen,

But you know, it's just one of so many ways

that design, appropriate design,

wo Design, angemessenes Design,

einen Einfluss auf gesundheitliche Wirkungen haben kann.

can have an impact on health outcomes.

If more people in the health-delivery space

Wenn mehr Leute im medizinischen Sektor,

really working on some of these challenges in low-income countries

die wirklich an einigen dieser Herausforderungen in einkommensschwachen Ländern arbeiten,

ihren Gestaltungsprozess,

could start their design process, their solution search,

ihre Suche nach einer Lösung

from outside of that proverbial box

außerhalb des sprichwörtlichen Labors beginnen

and inside of the hospital --

sondern in einem Krankenhaus –

In other words, if we could design

mit anderen Worten, wenn wir

for the environment that exists in so many parts of the world,

für die Umstände designen könnten, die in so vielen Teilen der Welt existieren,

rather than the one that we wished existed --

anstatt für solche, die wir uns wünschen –

dann könnten wir vielleicht eine Menge Leben retten.

we might just save a lot of lives.

Vielen, vielen Dank.

Thank you very much.

(Applause)

(Applaus)