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

نیکلای بگ: وسیله ای برای کاهش یکی از خطرناکترین لحظات در جراحی

Translator: Bob Prottas Reviewer: Ariana Bleau Lugo

Translator: Babak Azizafshari Reviewer: Leila Ataei

The first time I stood in the operating room

اولین باری که در اتاق عمل بودم

and watched a real surgery,

و یه جراحی واقعی رو تماشا کردم،

I had no idea what to expect.

نمیدونستم چه اتفاقی می افته.

I was a college student in engineering.

من یه دانشجوی مهندسی بودم.

I thought it was going to be like on TV.

فکر می کردم شبیه همونیه که در تلویزیون هست.

Ominous music playing in the background,

یه موسیقی دلهره آور در زمینه پخش میشه،

beads of sweat pouring down the surgeon's face.

دونه های عرق از صورت جراح میریزه.

But it wasn't like that at all.

ولی اصلاً اون طوری نبود.

There was music playing on this day,

اون روز موسیقی پخش می شد.

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

فکر کنم یکی از شاهکارهای مادونا بود. (خنده حاضرین)

And there was plenty of conversation,

و یه عالمه حرف،

not just about the patient's heart rate,

نه تنها درباره ضربان قلب بیمار،

but about sports and weekend plans.

بلکه درباره ورزش و برنامه های آخر هفته.

And since then, the more surgeries I watched,

و از اون به بعد، هر چی جراحی های بیشتری دیدم،

the more I realized this is how it is.

بیشتر متوجه شدم که قضیه همینه.

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

به نحو عجیبی، مثل روزای دیگه توی مطب میمونه.

But every so often

البته گاهی

the music gets turned down,

صدای موسیقی کم میشه،

everyone stops talking,

و همه ساکت میشن،

and stares at exactly the same thing.

و به یه چیز خیره میشن.

And that's when you know that something absolutely critical

و اون موقع می فهمی یه اتفاق خیلی حسلس

and dangerous is happening.

و خطرناک داره می افته.

The first time I saw that

اولین بار که این اتفاق رو دیدم

I was watching a type of surgery

داشتم یه نوع جراحی

called laparoscopic surgery

به نام لاپاراسکوپی رو تماشا می کردم

And for those of you who are unfamiliar,

و اگه بعضی از شما نمیدونید،

laparoscopic surgery, instead of the large

در جراحی لاپاراسکوپی، بجای

open incision you might be used to with surgery,

برش بزرگی که در جراحی معمولاً بهش عادت داریم،

a laparoscopic surgery is where the surgeon creates

جراح در لاپاراسکوپی

these three or more small incisions in the patient.

سه تا سوراخ کوچک روی شکم بیمار ایجاد می کنه.

And then inserts these long, thin instruments

و این وسیله های دراز و باریک رو

and a camera,

همراه با یه دوربین از اون سوراخها وارد می کنه،

and actually does the procedure inside the patient.

و در واقع عمل جراحی رو داخل شکم بیمار انجام میده.

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

این عالیه چون خطر عفونت خیلی کمتره،

much less pain, shorter recovery time.

درد خیلی کمتره و مریض زودتر خوب میشه.

But there is a trade-off,

ولی در مقابل، یه بدی داره،

because these incisions are created

چون این برشها

with a long, pointed device

با یه وسیله دراز نوک تیز

called a trocar.

به نام سوزن تروکار انجام میشه.

And the way the surgeon uses this device

و روشی که جراح از این وسیله استفاده می کنه

is that he takes it

اینه که اونو دستش میگیره

and he presses it into the abdomen

و به داخل شکم فشار میده

until it punctures through.

تا شکم رو سوراخ کنه.

And now the reason why everyone in the operating room

و این که چرا همه توی اتاق عمل

was staring at that device on that day

اون روز اون طوری به اون وسیله خیره می شدن

was because he had to be absolutely careful

این بود که جراح باید خیلی دقت می کرد

not to plunge it through

تا بیش از حد داخل نشه

and puncture it into the organs and blood vessels below.

و اعضای داخل شکم یا رگهای خونی زیر پوست رو سوراخ نکنه.

But this problem should seem pretty familiar to all of you

ولی همه شما با این مسئله باید کاملاً آشنا باشید

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

چون کاملاً مطمئنم اونو جای دیگه دیدید.

(Laughter)

(خنده حاضرین)

Remember this?

اینو یادتون میاد؟

(Applause)

(تشویق حاضرین)

You knew that at any second

میدونین که هر ثانیه

that straw was going to plunge through,

ممکنه اون نی (پاکت آب میوه رو) سوراخ کنه،

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

و نمی دونید ممکنه از طرف دیگه خارج بشه

and straight into your hand,

و مستقیم وارد دست شما بشه،

or if you were going to get juice everywhere,

یا آب میوه همه جا بریزه،

but you were terrified. Right?

ولی می ترسید. نه؟

Every single time you did this,

هر بار که این کار رو می کنید،

you experienced the same fundamental physics

همون اصول اولیه فیزیک رو تجربه می کنید

that I was watching in the operating room that day.

که من اون روز در اتاق عمل می دیدم.

And it turns out it really is a problem.

و معلوم شد که این یه مشکل واقعیه.

In 2003, the FDA actually came out and said

FDA در سال ۲۰۰۳، به وضوح اعلام کرد

that trocar incisions might be the most dangerous step

استفاده از تروکار میتونه خطرناکترین مرحله

in minimally invasive surgery.

در جراحی با حداقل تهاجم باشه.

Again in 2009, we see a paper that says

دوباره در سال ۲۰۰۹، مقاله ای می بینیم که نوشته

that trocars account for over half

تروکار عامل بیش از نصف

of all major complications in laparoscopic surgery.

عوارض اصلی در جراحی لاپاراسکوپیک است.

And, oh by the way,

و، به هر حال،

this hasn't changed for 25 years.

این در عرض ۲۵ سال تغییر نکرده.

So when I got to graduate school,

پس وقتی مدرسه رو تموم کردم،

this is what I wanted to work on.

میخواستم درباره این موضوع کار کنم.

I was trying to explain to a friend of mine

سعی کردم به یکی از دوستانم توضیح بدم

what exactly I was spending my time doing,

وقتم رو دقیقاً برای چی صرف می کنم.

and I said,

و گفتم،

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

"مثل اینه که بخوای دیوار رو با مته سوراخ کنی

to hang something in your apartment.

تا یه چیزی رو توی آپارتمانت آویزون کنی.

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

لحظه ای میرسه که مته از دیوار رد میشه

and there's this plunge. Right?

و مثل اینکه فرو میره. میفهمی؟"

And he looked at me and he said,

و اون نگاهی به من کرد و گفت،

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

"منظورت وقتیه که مته رو توی مغز مردم فرو می کنن؟"

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

و من گفتم، "ببخشید؟" (خنده حاضرین)

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

و سپس دنبالش رفتم و دیدم اونا واقعاً مغز مردم رو سوراخ می کنن.

A lot of neurosurgical procedures

خیلی از عمل های جراحی اعصاب

actually start with a drill incision through the skull.

در واقع با فرو کردن مته در جمجمه شروع میشن.

And if the surgeon isn't careful,

و اگه جراح دقت نکنه،

he can plunge directly into the brain.

ممکنه یه راست بره داخل مغز.

So this is the moment when I started thinking,

همین لحظه بود که به فکرم رسید

okay, cranial drilling, laparoscopic surgery,

خوب، سوراخ کردن جمجمه، جراحی لاپاراسکوپیک،

why not other areas of medicine?

چرا بقیه بخش های پزشکی نه؟

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

چون فکرشو بکنین، آخرین بار کِی دکتر رفتید

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

و چیزی به شما فرو نکردن؟ درسته؟

So the truth is

پس واقعیت اینه که

in medicine puncture is everywhere.

سوراخ کردن در پزشکی همه جا هست.

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

و این هم فقط چند تا از عمل هایی

that involve some tissue puncture step.

که شامل یه مرحله سوراخ کردن هستند.

And if we take just three of them —

و اگه فقط سه تا از اونها رو در نظر بگیریم--

laparoscopic surgery, epidurals, and cranial drilling —

جراحی لاپاراسکوپیک، بیحسی نخاعی (اپیدورال)، و سوراخ کردن جمجمه--

these procedures account for over 30,000 complications

این سه عمل بیش از ۳۰٫۰۰۰ عارضه

every year in this country alone.

در سال فقط در کشور ما ایجاد می کنند.

I call that a problem worth solving.

به نظر من این مشکل ارزش حل کردن رو داره.

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

بیاین به بعضی از ابزارهایی

that are used in these types of procedures.

که در این عمل ها استفاده میشه یه نگاهی بندازیم.

I mentioned epidurals. This is an epidural needle.

گفتم بی حسی نخاعی. این یه سوزن نخاعیه.

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

با این وسیله رباط های ستون فقرات رو سوراخ می کنند

and deliver anesthesia during childbirth.

و ماده بی حسی رو برای زایمان تزریق می کنند.

Here's a set of bone marrow biopsy tools.

این یه مجموعه از وسایل نمونه برداری (بیوپسی) مغز استخوانه.

These are actually used to burrow into the bone

با این وسایل در واقع یه سوراخ توی استخوان حفر می کنند

and collect bone marrow or sample bone lesions.

و یه تکه از استخوان یا مغز استخوان ور میدارند.

Here's a bayonette from the Civil War.

اینم یه سرنیزه متعلق به جنگ داخلی.

(Laughter)

(خنده حاضرین)

If I had told you it was a medical puncture device

اگه به شما می گفتم این یه وسیله پزشکی برای سوراخ کردنه

you probably would have believed me.

ممکن بود باور کنیند.

Because what's the difference?

چون چه فرق می کنه؟

So, the more I did this research

پس هر چی بیشتر بررسی کردم

the more I thought there has to be

بیشتر به این نتیجه رسیدم که باید

a better way to do this.

راه بهتری برای انجام این کار باشه.

And for me the key to this problem

و کلید مسئله

is that all these different puncture devices

اینجاست که این وسایل مختلف سوراخکاری

share a common set of fundamental physics.

اساس فیزیکی مشابهی دارند.

So what are those physics?

اون اساس فیزیکی چیه؟

Let's go back to drilling through a wall.

بیاین برگردیم به سراخ کردن دیوار.

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

فرض کنیند دارین مته رو به سمت دیوار فشار میدید.

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

و نیوتن میگه دیوار نیرو را،

equal and opposite.

به مقدار مساوی و در جهت عکس برمیگردونه.

So, as you drill through the wall,

پس وقتی دیوار رو سوراخ می کنید،

those forces balance.

این نیروها به تعادل میرسند.

But then there's that moment

ولی لحظه ای میرسه

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

که مته اولین بار از دیوار رد میشه،

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

و درست در اون لحظه، که دیوار دیگه نمی تونه نیرو رو برگردونه.

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

و مغز شما به این تغییر نیرو واکنش نشون نداده.

So for that millisecond,

برای هزارم ثانیه،

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

یا هر مدتی که واکنش شما طول بکشه، هنوز دارین فشار میدید،

and that unbalanced force causes an acceleration,

و اون عدم تعادل نیروها باعث شتاب میشه،

and that is the plunge.

و مته فرو میره.

But what if right at the moment of puncture

ولی چی میشه اگه درست در لحظه سوراخ شدن

you could pull that tip back,

بتونین نوک مته رو عقب بکشید،

actually oppose the forward acceleration?

در واقع در خلاف جهت شتاب رو به جلو؟

That's what I set out to do.

این همون کاریه که من خواستم بکنم.

So imagine you have a device

تصور کنین وسیله ای دارید

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

و اون یه جور نوک تیز داره که بافت رو سوراخ می کنه.

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

ساده ترین راه چیه که اون نوک رو عقب بکشید؟

I chose a spring.

من یه فنر رو انتخاب کردم.

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

وقتی اون فنر رو می کشین، اون نوک بیرون میزنه

so it's ready to puncture tissue,

و آماده است تا بافت رو سوراخ کنه،

the spring wants to pull the tip back.

فنر میخواد نوک رو عقب بکشه.

How do you keep the tip in place

چه جوری نوک رو

until the moment of puncture?

تا لحظه سوراخ شدن سر جاش نگه میدارین؟

I used this mechanism.

من از این مکانیزم استفاده کردم.

When the tip of the device is pressed against tissue,

وقتی نوک وسیله روی بافت فشار داده میشه،

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

مکانیزم باز میشه و مقابل دیوار قرار میگیره.

And the friction that's generated

و اصطکاکی که تولید میشه

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

اون رو سر جاش قفل می کنه و نمیذاره فنر، نوک رو عقب بکشه.

But right at the moment of puncture,

ولی درست در لحظه سوراخ شدن،

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

بافت دیگه نمی تونه فشاری به نوک وارد کنه.

So the mechanism unlocks and the spring retracts the tip.

پس قفل مکانیزم باز میشه و فنر نوک رو عقب میکشه.

Let me show you that happening in slow motion.

بذارین این اتفاق رو با حرکت آهسته به شما نشون بدم.

This is about 2,000 frames a second,

این تقریباً ۲٫۰۰۰ فریم در ثانیه است،

and I'd like you to notice the tip

و میخوام به نوک دقت کنید

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

که درست اون پایینه و هر لحظه ممکنه بافت رو سوراخ کنه.

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

و می بینین که درست در لحظه سوراخ شدن،

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

درست اون لحظه، قفل مکانیزم باز میشه و نوک رو عقب میکشه.

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

میخوام دوباره، این بار از نمای نزدیک تر، اونو به شما نشون بدم.

You're going to see the sharp bladed tip,

میتونین نوک تیزشو ببینین،

and right when it punctures that rubber membrane

و درست لحظه ای که پرده لاستیکی رو سوراخ می کنه

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

داخل این غلاف سفید ضخیم ناپدید میشه.

Right there.

درست اونجا.

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

این در عرض 4 صدم ثانیه بعد از سوراخ شدن اتفاق میفته.

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

و چون این وسیله بر اساس فیزیک سوراخ شدن طراحی شده

and not the specifics of cranial drilling

و نه ویژگیهای سوراخکاری جمجمه

or laparoscopic surgery, or another procedure,

یا جراحی لاپاراسکوپیک، یا عمل های دیگه،

it's applicable across these different medical disciplines

میتونه در عمل های مختلف

and across different length scales.

و در مقیاس های مختلف طولی ازش استفاده بشه.

But it didn't always look like this.

ولی همیشه ظاهر قضیه این طوری نیست.

This was my first prototype.

این اولین نمونه اولیه منه.

Yes, those are popsicle sticks,

بله، اینا چوب بستنی هستن،

and there's a rubber band at the top.

و یه تیکه کش لاستیکی اون بالاس.

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

درست کردنش تقرباً ۳۰ دقیقه طول کشید، ولی کار می کنه.

And it proved to me that my idea worked

و ثابت کرد ایده من درسته

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

و منو قانع کرد چند سال روش کار کنم.

I worked on this because

روش کار کردم چون

this problem really fascinated me.

این مشکل واقعاً منو شیفته خودش کرد.

It kept me up at night.

شب ها منو بیدار نگه داشت.

But I think it should fascinate you too,

ولی فکر میکنم برای شما هم باید جالب باشه،

because I said puncture is everywhere.

چون گفتم سوراخ کردن همه جا هست.

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

یعنی ممکنه یه وقتی مشکل شما هم باشه.

That first day in the operating room

اون روز اول توی اتاق عمل

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

هرگز فکر نمی کردم خودم یه روز اون ور یه سوزن تروکار باشم.

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

ولی پارسال، وقتی یونان بودم، دچار آپاندیسیت شدم.

So I was in the hospital in Athens,

وقتی در بیمارستانی در آتن بستری بودم،

and the surgeon was telling me

جراح به من گفت

he was going to perform a laparoscopic surgery.

قراره منو جراحی لاپاراسکوپیک بکنه.

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

قرار بود آپاندیس منو از این سوراخهای ریز خارج کنه،

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

و داشت درباره مدت بهبودی

and what was going to happen.

و اتفاقاتی که قرار بود بیفته حرف میزد.

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

اون گفت، "سؤالی داری؟" و من گفتم، "فقط یه سؤال، دکتر.

What kind of trocar do you use?"

از چه جور تروکاری استفاده می کنی؟"

So my favorite quote about laparoscopic surgery

نقل قولی که درباره جراحی لاپاراسکوپیک دوست دارم

comes from a Doctor H. C. Jacobaeus:

از یه پزشک (سوئدی) به اسم (هانس کریستین) ژاکوبیوس است:

"It is puncture itself that causes risk."

"این خود سوراخ کردن است که خطرناک است."

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

این نقل قول رو دوست دارم چون ژاکوبیوس

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

اولین کسی بود که جراحی لاپاراسکوپیک رو روی انسان انجام داد،

and he wrote that in 1912.

و در سال ۱۹۱۲ این رو نوشت.

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

این مشکلیه که بیش از ۱۰۰ سال باعث آسیب و حتی مرگ انسان شده.

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

پس راحته که فکر کنیم برای هر مشکل بزرگی اون بیرون

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

یه تیم خبره دارن سعی می کنن حلش کنند.

The truth is that's not always the case.

ولی واقعیت همیشه این طور نیست.

We have to be better at finding those problems

ما باید بیشتر سعی کنیم اون مشکلات رو پیدا کنیم

and finding ways to solve them.

و براشون راه حل هایی پیدا کنیم.

So if you come across a problem that grabs you,

پس اگه به مشکلی برخوردید که جذبتون می کنه،

let it keep you up at night.

بذارین شب بیدارتون نگه داره.

Allow yourself to be fascinated,

به خودتون اجازه بدین شما رو مسحور خودش بکنه،

because there are so many lives to save.

چون اینطوری ممکنه زندگی خیلی ها رو نجات بدین.

(Applause)

(تشویق حاضرین)