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

Nikolai Begg: Dieses Instrument entschärft einen der gefährlichsten Momente in einer Operation

Translator: Bob Prottas Reviewer: Ariana Bleau Lugo

Übersetzung: Chantal Past Lektorat: Nadine Hennig

The first time I stood in the operating room

Als ich das erste Mal im Operationssaal stand

and watched a real surgery,

und eine richtige Operation beobachtete,

I had no idea what to expect.

ahnte ich nicht, was mich erwarten würde.

I was a college student in engineering.

Ich studierte Ingenieurwissenschaften.

I thought it was going to be like on TV.

Ich dachte, es würde wie im Film ablaufen.

Ominous music playing in the background,

Unheilvolle Musik im Hintergrund,

beads of sweat pouring down the surgeon's face.

Schweißperlen auf der Stirn des Chirurgen.

But it wasn't like that at all.

Aber so war es ganz und gar nicht.

There was music playing on this day,

Es lief Musik an diesem Tag.

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

Ich glaube, es waren Hits von Madonna. (Lachen)

And there was plenty of conversation,

Und es wurde viel geredet,

not just about the patient's heart rate,

nicht nur über die Herzfrequenz des Patienten,

but about sports and weekend plans.

sondern auch über Sport und die Wochenendpläne.

And since then, the more surgeries I watched,

Je mehr Operationen ich sah,

the more I realized this is how it is.

desto klarer wurde mir, dass das ganz normal ist.

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

Auf eine seltsame Weise ist es ein normaler Arbeitstag.

But every so often

Aber von Zeit zu Zeit

the music gets turned down,

wird die Musik leiser gedreht,

everyone stops talking,

alle Gespräche verstummen

and stares at exactly the same thing.

und alle schauen auf das Gleiche.

And that's when you know that something absolutely critical

In dem Moment weiß man,

and dangerous is happening.

dass gerade etwas äußerst Wichtiges und Gefährliches passiert.

The first time I saw that

So einen Moment erlebte ich das erste Mal während einer laparoskopischen Operation.

I was watching a type of surgery

called laparoscopic surgery

And for those of you who are unfamiliar,

Für diejenigen, die sich nicht damit auskennen:

laparoscopic surgery, instead of the large

Bei einer laparoskopischen Operation

open incision you might be used to with surgery,

wird kein großer Schnitt gemacht,

wie Sie es vielleicht von anderen Eingriffen kennen,

a laparoscopic surgery is where the surgeon creates

these three or more small incisions in the patient.

stattdessen macht der Chirurg drei oder mehr kleine Schnitte.

And then inserts these long, thin instruments

Danach führt er diese langen, dünnen Instrumente

and a camera,

sowie eine Kamera ein

and actually does the procedure inside the patient.

und nimmt den gesamten Eingriff im Inneren des Patienten vor.

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

Die Vorteile sind ein viel kleineres Infektionsrisiko,

much less pain, shorter recovery time.

weniger Schmerzen und eine schnellere Genesung.

But there is a trade-off,

Es gibt jedoch auch Gefahren:

because these incisions are created

Der Chirurg macht die kleinen Einschnitte

with a long, pointed device

mit einem langen, spitzen Instrument,

called a trocar.

einem sogenannten Trokar.

And the way the surgeon uses this device

Das funktioniert wie folgt:

is that he takes it

Der Chirurg nimmt das Instrument

and he presses it into the abdomen

und drückt es so lange in den Bauch,

until it punctures through.

bis es die Bauchdecke durchstößt.

And now the reason why everyone in the operating room

Dies ist auch der Grund, wieso damals im Operationssaal

was staring at that device on that day

alle dieses Gerät angestarrt hatten.

was because he had to be absolutely careful

Der Chirurg musste unglaublich vorsichtig sein,

not to plunge it through

um nicht zu weit zu stoßen

and puncture it into the organs and blood vessels below.

und somit Organe und Blutgefäße zu verletzen, die darunter liegen.

But this problem should seem pretty familiar to all of you

Aber ich wette, dass Sie dieses Problem gut kennen,

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

da Sie es sicher schon anderswo angetroffen haben.

(Laughter)

(Lachen)

Remember this?

Wissen Sie noch?

(Applause)

(Applaus)

You knew that at any second

Sie wussten, dass dieser Strohhalm

that straw was going to plunge through,

jeden Moment durchstoßen wird,

aber Sie wussten nicht, ob er auf der anderen Seite durchbricht

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

and straight into your hand,

und Sie sich in die Hand pieksen

or if you were going to get juice everywhere,

oder ob Sie sich überall mit Saft bekleckern,

but you were terrified. Right?

aber Sie zitterten vor Angst, nicht wahr?

Every single time you did this,

Bei jedem einzelnen Mal erlebten Sie dieselben Vorgänge und Kräfte,

you experienced the same fundamental physics

that I was watching in the operating room that day.

die ich an jenem Tag im OP-Saal beobachtete.

And it turns out it really is a problem.

Und das ist tatsächlich ein Problem.

In 2003, the FDA actually came out and said

2003 verkündete die FDA, [Arzneimittelzulassungsbehörde der USA],

that trocar incisions might be the most dangerous step

dass der Schnitt mit dem Trokar

möglicherweise der gefährlichste Vorgang bei minimal-invasiven Verfahren sei.

in minimally invasive surgery.

Again in 2009, we see a paper that says

2009 wurde ein Artikel veröffentlicht,

laut dem Trokars für über die Hälfte aller schweren Komplikationen

that trocars account for over half

of all major complications in laparoscopic surgery.

während laparoskopischen Eingriffen verantwortlich sind.

And, oh by the way,

Ach und übrigens,

this hasn't changed for 25 years.

seit 25 Jahren hat sich daran nichts geändert.

So when I got to graduate school,

Als ich also meinen Master begann,

this is what I wanted to work on.

wollte ich an diesem Problem arbeiten.

I was trying to explain to a friend of mine

Ich versuchte einem Freund zu erklären,

what exactly I was spending my time doing,

wie ich eigentlich meine Zeit verbringe.

and I said,

Ich sagte:

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

"Es ist, als ob du ein Loch in die Wand bohrst,

to hang something in your apartment.

um etwas in deiner Wohnung aufzuhängen.

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

In dem Moment, wenn der Bohrer die Wand durchstößt,

and there's this plunge. Right?

gibt es einen Ruck. Stimmt's?

And he looked at me and he said,

Er sah mich an und fragte:

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

"Meinst du, wie wenn sie Menschen in den Kopf bohren?"

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

Und ich sagte nur: "Wie bitte?" (Lachen)

Ich schaute nach und tatsächlich wird Menschen in den Kopf gebohrt.

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

A lot of neurosurgical procedures

Viele neurochirurgische Eingriffe beginnen tatsächlich damit,

actually start with a drill incision through the skull.

dass Löcher in den Schädel gebohrt werden.

And if the surgeon isn't careful,

Wenn der Chirurg unvorsichtig ist,

he can plunge directly into the brain.

kann er direkt in das Gehirn bohren.

So this is the moment when I started thinking,

In dem Moment dachte ich:

okay, cranial drilling, laparoscopic surgery,

"Okay, Schädelbohrungen, laparoskopische Eingriffe

why not other areas of medicine?

und wieso nicht noch weitere Gebiete der Medizin?"

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

Überlegen Sie einmal:

Wann wurden Sie das letzte Mal nicht gestochen, als Sie beim Arzt waren?

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

So the truth is

Die Wahrheit ist, dass es überall in der Medizin Einstiche gibt.

in medicine puncture is everywhere.

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

Diese Liste zeigt nur ein paar Eingriffe, bei denen ein Einstich vorkommt.

that involve some tissue puncture step.

And if we take just three of them —

Wenn wir nur drei davon auswählen,

laparoscopic surgery, epidurals, and cranial drilling —

laparoskopische Eingriffe, Epiduralanästhesie und Schädelbohrungen,

these procedures account for over 30,000 complications

dann sind diese Eingriffe jedes Jahr alleine in den USA

every year in this country alone.

für mehr als 30 000 Komplikationen verantwortlich.

I call that a problem worth solving.

Das nenne ich ein Problem, das es zu lösen gilt.

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

Ich zeige Ihnen einmal einige Instrumente,

that are used in these types of procedures.

die für diese Art Eingriffe verwendet werden.

I mentioned epidurals. This is an epidural needle.

Diese Nadel wird für Epiduralanästhesien verwendet.

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

Damit werden Bänder in der Wirbelsäule durchstochen

and deliver anesthesia during childbirth.

und bei einer Entbindung eine Narkose verabreicht.

Here's a set of bone marrow biopsy tools.

Das hier sind Instrumente für eine Knochenmarkbiopsie.

These are actually used to burrow into the bone

Damit entnimmt man Knochenmark

and collect bone marrow or sample bone lesions.

oder untersucht Knochenverletzungen.

Here's a bayonette from the Civil War.

Das ist ein Bajonett aus dem Amerikanischen Bürgerkrieg.

(Laughter)

(Lachen)

If I had told you it was a medical puncture device

Wenn ich behauptet hätte, dass das ein medizinisches Instrument ist,

you probably would have believed me.

hätten Sie mir wahrscheinlich geglaubt.

Because what's the difference?

Denn wo liegt der Unterschied?

So, the more I did this research

Je mehr ich dieses Thema erforschte,

the more I thought there has to be

desto mehr war ich davon überzeugt, dass es einen besseren Weg geben muss.

a better way to do this.

And for me the key to this problem

Meiner Meinung nach liegt die Lösung bei den physikalischen Gesetzen,

is that all these different puncture devices

die bei Einstichen mit all diesen Instrumenten angewendet werden.

share a common set of fundamental physics.

So what are those physics?

Welche Gesetze sind das also?

Let's go back to drilling through a wall.

Gehen wir zurück zum Bohrer und der Wand.

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

Mit dem Bohrer wird eine Kraft in Richtung der Wand ausgeübt.

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

Laut Newton wird die Wand dieselbe Kraft in entgegengesetzter Richtung ausüben.

equal and opposite.

So, as you drill through the wall,

Solange man also bohrt,

befinden sich diese Kräfte im Gleichgewicht.

those forces balance.

But then there's that moment

Sobald man jedoch mit dem Bohrer die Wand durchbrochen hat,

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

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

kann die Wand nicht mehr zurückdrücken.

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

Das Gehirn hatte aber noch keine Zeit sich auf die neuen Umstände einzustellen.

So for that millisecond,

Während dieser Reaktionszeit drückt man also immer noch.

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

and that unbalanced force causes an acceleration,

Dieses Kräfte-Ungleichgewicht führt zu einer Beschleunigung,

and that is the plunge.

durch die dieser Ruck entsteht.

But what if right at the moment of puncture

Aber was wäre, wenn man genau im Moment des Durchstoßes

you could pull that tip back,

die Spitze zurückziehen

actually oppose the forward acceleration?

und so der Vorwärtsbewegung entgegenwirken könnte?

That's what I set out to do.

Genau das wollte ich erreichen.

So imagine you have a device

Stellen Sie sich ein Instrument vor,

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

das eine scharfe Spitze hat, um Gewebe zu punktieren.

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

Wie kann man die Spitze möglichst einfach zurückziehen?

I chose a spring.

Ich entschied mich für eine Feder.

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

Wenn die Feder gedehnt wird,

wird die Spitze ausgefahren, um Gewebe zu punktieren,

so it's ready to puncture tissue,

gleichzeitig will die Feder die Spitze zurückziehen.

the spring wants to pull the tip back.

How do you keep the tip in place

Wie kann man also die Spitze bis zum Moment des Durchstoßes fixieren?

until the moment of puncture?

I used this mechanism.

Ich wählte diese Vorrichtung.

When the tip of the device is pressed against tissue,

Wenn die Spitze des Instruments gegen ein Gewebe gedrückt wird,

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

dehnt sich die Vorrichtung aus und wird gegen die Wände gepresst.

And the friction that's generated

Die Spannung klemmt die Vorrichtung ein

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

und hindert die Feder daran, die Spitze wieder zurückzuziehen.

But right at the moment of puncture,

Doch genau wenn die Spitze das Gewebe durchstoßen hat,

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

fällt der Druck weg.

So the mechanism unlocks and the spring retracts the tip.

Die Vorrichtung wird gelöst und die Feder zieht die Spitze zurück.

Let me show you that happening in slow motion.

Hier das Gleiche nochmal in Zeitlupe.

This is about 2,000 frames a second,

Das sind etwa 2000 Bilder pro Sekunde.

and I'd like you to notice the tip

Achten Sie auf die Spitze unten im Bild,

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

die kurz davor ist, das Gewebe zu durchstoßen.

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

Sie werden sehen, dass genau nach dem Durchstoß,

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

genau jetzt, die Vorrichtung gelöst und die Spitze zurückgezogen wird.

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

Ich zeige es Ihnen noch einmal aus der Nähe.

You're going to see the sharp bladed tip,

Sie sehen die scharfe Klinge

and right when it punctures that rubber membrane

und sobald sie die Gummimembran durchstoßen hat,

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

verschwindet sie in dieser weißen stumpfen Schutzhülle.

Right there.

Genau jetzt.

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

Dies geschieht innerhalb von 4 Hunderstelsekunden nach dem Durchstoß.

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

Da sich das Instrument allgemein auf den Durchstoßvorgang konzentriert,

and not the specifics of cranial drilling

und nicht auf die Besonderheiten von Schädelbohrungen,

or laparoscopic surgery, or another procedure,

laparaoskopischen Eingriffen oder anderen Operationen,

it's applicable across these different medical disciplines

ist es in all diesen medizinischen Disziplinen

and across different length scales.

sowie in verschiedenen Größen anwendbar.

But it didn't always look like this.

Es hat jedoch nicht immer so ausgesehen.

This was my first prototype.

Das war mein erster Prototyp.

Yes, those are popsicle sticks,

Ja, das sind Eisstiele

and there's a rubber band at the top.

und oben ist ein Gummiband.

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

Ich brauchte etwa 30 Minuten, um das zu basteln, aber es funktionierte.

And it proved to me that my idea worked

Es zeigte mir, dass meine Idee funktioniert.

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

Damit war meine Arbeit am Projekt für die nächsten Jahre gerechtfertigt.

I worked on this because

Ich arbeitete an diesem Projekt, weil es mich absolut faszinierte.

this problem really fascinated me.

It kept me up at night.

Es raubte mir den Schlaf.

But I think it should fascinate you too,

Dieses Thema sollte Sie jedoch auch faszinieren,

because I said puncture is everywhere.

da es ein alltägliches Problem betrifft.

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

Das heißt, dass es irgendwann auch Sie betreffen wird.

That first day in the operating room

Am ersten Tag im OP hätte ich nie gedacht,

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

dass ich mich selbst einmal unter einem Trokar befinden würde.

Letztes Jahr hatte ich jedoch in Griechenland eine Blinddarmentzündung.

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

Ich lag im Krankenhaus in Athen

So I was in the hospital in Athens,

and the surgeon was telling me

und der Chirurg erklärte mir,

he was going to perform a laparoscopic surgery.

dass er einen laparoskopischen Eingriff machen werde.

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

Er würde meinen Blinddarm durch kleine Einschnitte entfernen.

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

Er erklärte mir, was ich von der Genesung erwarten konnte

and what was going to happen.

und was passieren würde.

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

Zum Schluss fragte er mich, ob ich noch Fragen hätte.

What kind of trocar do you use?"

Ich sagte: "Nur eine. Welche Art von Trokar werden Sie verwenden?"

So my favorite quote about laparoscopic surgery

Mein Lieblingszitat zu laporoskopischen Eingriffen

comes from a Doctor H. C. Jacobaeus:

stammt von Hans-Christian Jacobaeus:

"It is puncture itself that causes risk."

"Die Punktion selbst ist die eigentliche Gefahr."

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

Das ist mein Lieblingszitat, da Hans-Christian Jacobaeus

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

als erster einen laporoskopischen Eingriff an einem Menschen vorgenommen hatte.

and he wrote that in 1912.

Das schrieb er 1912.

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

Dieses Problem verletzt oder tötet sogar Menschen seit mehr als 100 Jahren.

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

Man würde denken, dass es für alle großen Probleme da draußen

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

ein Experten-Team gibt, das rund um die Uhr an der Lösung arbeitet.

The truth is that's not always the case.

Das ist aber nicht immer der Fall.

We have to be better at finding those problems

Wir müssen lernen, diese Probleme besser zu erkennen

and finding ways to solve them.

und Wege zu finden, sie auch zu lösen.

So if you come across a problem that grabs you,

Falls Sie also über ein Problem stolpern, das Sie fasziniert,

let it keep you up at night.

lassen Sie es zu, dass es Ihnen den Schlaf raubt.

Allow yourself to be fascinated,

Lassen Sie sich davon faszinieren,

because there are so many lives to save.

denn es gibt sehr viele Leben zu retten.

(Applause)

(Applaus)