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

Николай Бегг: Инструмент для одного из самых опасных моментов в хирургии

Translator: Bob Prottas Reviewer: Ariana Bleau Lugo

Переводчик: Сергей Бондарь Редактор: Aliaksandr Autayeu

The first time I stood in the operating room

Первый раз, когда я стоял в операционной

and watched a real surgery,

и наблюдал за настоящей операцией,

I had no idea what to expect.

я не представлял даже, чего ожидать.

I was a college student in engineering.

Я был студентом инженерного факультета,

I thought it was going to be like on TV.

и я думал, это будет как по телевизору.

Ominous music playing in the background,

Зловещая музыка, играющая на фоне,

beads of sweat pouring down the surgeon's face.

град пота, стекающий по лицу хирурга.

But it wasn't like that at all.

Но это выглядело совсем не так.

There was music playing on this day,

В тот день играла музыка.

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

Это были, кажется, лучшие хиты Мадонны. (Смех)

And there was plenty of conversation,

И было много разговоров,

not just about the patient's heart rate,

не только о сердечном ритме пациента,

but about sports and weekend plans.

но ещё и о спорте, и о планах на выходные.

And since then, the more surgeries I watched,

И чем больше я наблюдал за операциями,

the more I realized this is how it is.

тем больше я понимал, что это нормально.

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

В каком-то смысле, это просто ещё один рабочий день.

But every so often

Но так же часто

the music gets turned down,

музыку выключают,

everyone stops talking,

все замолкают

and stares at exactly the same thing.

и пристально смотрят на одно и то же.

And that's when you know that something absolutely critical

В этом момент вы понимаете, что происходит

and dangerous is happening.

что-то очень важное и опасное.

The first time I saw that

Тот первый раз

I was watching a type of surgery

я наблюдал за операцией,

called laparoscopic surgery

которая называется лапароскопия.

And for those of you who are unfamiliar,

И для тех, кто не знаком с лапароскопией.

laparoscopic surgery, instead of the large

Вместо большого открытого разреза,

open incision you might be used to with surgery,

который вам более известен в хирургии,

a laparoscopic surgery is where the surgeon creates

при лапароскопии хирург делает

these three or more small incisions in the patient.

три или больше небольших отверстия.

And then inserts these long, thin instruments

И потом вставляет длинные тонкие инструменты и камеру,

and a camera,

и проводит операцию,

and actually does the procedure inside the patient.

на самом деле, внутри пациента.

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

Это замечательно, потому что так меньше риск инфекции,

much less pain, shorter recovery time.

меньше боли, короче период восстановления.

But there is a trade-off,

Но это сделка с последствиями,

because these incisions are created

так как эти отверстия делаются

with a long, pointed device

длинным заострённым инструментом

called a trocar.

под названием троакар.

And the way the surgeon uses this device

И вот как хирург использует его.

is that he takes it

Он берет этот инструмент

and he presses it into the abdomen

и давит им на брюшную полость,

until it punctures through.

пока не проколет кожу.

And now the reason why everyone in the operating room

Причина, из-за которой все в операционной

was staring at that device on that day

в тот день напряжённо смотрели на него,

was because he had to be absolutely careful

была в том, что при этом нужно быть максимально осторожным,

not to plunge it through

не проткнуть кожу слишком сильно,

and puncture it into the organs and blood vessels below.

не задеть внутренние органы и кровеносные сосуды.

But this problem should seem pretty familiar to all of you

Но эта проблема очень знакома всем вам.

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

Я уверен, что вы сталкивались с ней в обычной жизни.

(Laughter)

(Смех)

Remember this?

Узнаёте?

(Applause)

(Аплодисменты)

You knew that at any second

Вы знаете, что в любую секунду

that straw was going to plunge through,

соломинка должна провалиться насквозь,

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

и вы не знаете, выйдет ли она с другой стороны

and straight into your hand,

и воткнётся в вашу руку,

or if you were going to get juice everywhere,

или вы зальёте все вокруг соком,

but you were terrified. Right?

но вы напуганы. (Смех)

Every single time you did this,

Каждый раз, когда вы это переживали,

you experienced the same fundamental physics

вы наблюдали тот же физический процесс,

that I was watching in the operating room that day.

который я видел в операционной в тот день.

And it turns out it really is a problem.

Выходит так, что это действительно проблема.

In 2003, the FDA actually came out and said

В 2003, FDA признали, что

that trocar incisions might be the most dangerous step

троакарные разрезы — возможно, самый опасный этап

in minimally invasive surgery.

в минимально инвазивной хирургии.

Again in 2009, we see a paper that says

Уже в 2009 были опубликованы документы, подтверждающие,

that trocars account for over half

что троакар вызывает более половины

of all major complications in laparoscopic surgery.

всех главных осложнений в лапароскопии.

And, oh by the way,

И, кстати,

this hasn't changed for 25 years.

ситуация не менялась 25 лет.

So when I got to graduate school,

Так что, когда я выпускался,

this is what I wanted to work on.

это было тем, над чем я хотел работать.

I was trying to explain to a friend of mine

Я попытался объяснить моему другу,

what exactly I was spending my time doing,

на что именно я трачу своё время,

and I said,

и я сказал:

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

«Это похоже на то, как ты сверлишь стену,

to hang something in your apartment.

чтобы повесить что-нибудь в своей квартире.

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

Тот момент, когда дрель только-только просверливает стену насквозь

and there's this plunge. Right?

и сверло проваливается в неё. Понятно?»

And he looked at me and he said,

И он посмотрел на меня и сказал:

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

«То есть, ты хочешь сказать, что они сверлят человеку мозг?»

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

И я сказал: «Прости?» (Смех)

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

Потом я проверил факты и, да, они сверлят человеку мозг.

A lot of neurosurgical procedures

Множество нейрохирургических операций

actually start with a drill incision through the skull.

начинаются с просверливания отверстия в черепе.

And if the surgeon isn't careful,

Если хирург не был достаточно осторожен,

he can plunge directly into the brain.

сверло может «провалиться» прямо в мозг.

So this is the moment when I started thinking,

В этот момент я начал размышлять,

okay, cranial drilling, laparoscopic surgery,

ладно, трепанация, лапароскопия,

why not other areas of medicine?

почему не другие сферы медицины?

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

Ведь, если подумать, когда в последний раз на приёме у врача

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

с вами ничего не произошло? (Смех)

So the truth is

Правда в том,

in medicine puncture is everywhere.

что в медицине пункции — везде.

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

И есть пара процедур, которые

that involve some tissue puncture step.

включают этап пункции.

And if we take just three of them —

И если мы рассмотрим только три из них:

laparoscopic surgery, epidurals, and cranial drilling —

лапароскопию, эпидуральную анестезию и трепанацию черепа, —

these procedures account for over 30,000 complications

все эти операции вызывают более 30 000 осложнений

every year in this country alone.

каждый год только в этой стране.

I call that a problem worth solving.

Я называю это проблему стоящей решения.

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

Так что давайте посмотрим на несколько инструментов,

that are used in these types of procedures.

которые используются при этих операциях.

I mentioned epidurals. This is an epidural needle.

Я упомянул эпидуральную анестезию. Это эпидуральная игла.

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

Она используется для укола через связки позвоночника

and deliver anesthesia during childbirth.

и доставки анестезии во время рождения ребёнка.

Here's a set of bone marrow biopsy tools.

Это набор инструментов для биопсии костного мозга.

These are actually used to burrow into the bone

Они используются для того, чтобы просверлить кость

and collect bone marrow or sample bone lesions.

и собрать костный мозг или образцы фрагментов костей.

Here's a bayonette from the Civil War.

А это штык времён Гражданской войны.

(Laughter)

(Смех)

If I had told you it was a medical puncture device

Если бы я сказал вам, что это медицинский инструмент для пункции

you probably would have believed me.

вы, скорее всего, поверили бы мне.

Because what's the difference?

Ведь в чем разница?

So, the more I did this research

Чем больше я исследовал ситуацию,

the more I thought there has to be

тем больше я думал, что должен быть лучший способ.

a better way to do this.

И для меня ключ к решению этой проблемы

And for me the key to this problem

заключается в том, что в устройстве

is that all these different puncture devices

всех этих инструментов для пункции

share a common set of fundamental physics.

лежат одни и те же физические принципы.

So what are those physics?

Так в чем же заключаются эти принципы?

Let's go back to drilling through a wall.

Давайте вернёмся к дрели и стене.

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

Вы прикладываете силу к дрели против стены.

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

По Ньютону, при этом взаимодействии возникает сила,

equal and opposite.

равная по величине и противоположная по направлению.

So, as you drill through the wall,

Поэтому, пока вы сверлите стену,

those forces balance.

эти силы уравновешивают друг друга.

But then there's that moment

Но потом наступает момент,

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

когда дрель проходит стену насквозь,

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

и прямо в этот момент противодействующая сила исчезает.

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

Но ваш мозг не успевает среагировать на это изменение.

So for that millisecond,

За эту миллисекунду,

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

или сколько времени это занимает, вы всё ещё давите на дрель,

and that unbalanced force causes an acceleration,

эта несбалансированная сила вызывает движение,

and that is the plunge.

и сверло проваливается сквозь стену.

But what if right at the moment of puncture

Но что если прямо в момент прокола

you could pull that tip back,

вы могли бы вытащить сверло обратно

actually oppose the forward acceleration?

с прямо противоположной ускорению силой?

That's what I set out to do.

Это то именно то, что я хотел сделать.

So imagine you have a device

Представьте себе инструмент

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

с чем-то вроде острого наконечника для разрезания тканей.

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

Какой простейший способ вытащить наконечник обратно?

I chose a spring.

Я решил использовать пружину.

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

Когда пружина разжимается, наконечник выходит наружу

so it's ready to puncture tissue,

и он готов для прокола ткани,

the spring wants to pull the tip back.

при этом пружина тянет наконечник назад.

How do you keep the tip in place

Как же нам удержать наконечник на месте,

until the moment of puncture?

до момента, собственно, разреза?

I used this mechanism.

Я использовал этот механизм.

When the tip of the device is pressed against tissue,

Когда наконечник инструмента подвергается противодействию со стороны ткани,

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

механизм расширяется и заклинивается стенками.

And the friction that's generated

И трение, которое создаётся,

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

задерживает его на месте и предотвращает втягивание пружиной наконечника.

But right at the moment of puncture,

Но прямо в момент прокола,

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

ткань уже не противодействует наконечнику.

So the mechanism unlocks and the spring retracts the tip.

Так что механизм разблокируется и пружина втягивает наконечник.

Let me show you that happening in slow motion.

Давайте я покажу вам, что происходит в замедленном движении.

This is about 2,000 frames a second,

Это около 2 000 кадров в секунду,

and I'd like you to notice the tip

и мне бы хотелось, чтобы вы заметили наконечник,

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

который прямо внизу, там, где небольшое отверстие в ткани.

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

И вы видите, что прямо в момент прокола,

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

механизм разблокируется и втягивает наконечник.

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

Я хочу ещё раз показать это вам, чуть поближе.

You're going to see the sharp bladed tip,

Вы видите остро заточенный наконечник

and right when it punctures that rubber membrane

прямо когда он прокалывает эту резиновую мембрану.

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

Он исчезает в этом белом затупленном футляре.

Right there.

Вот прямо сейчас.

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

Это происходит за 4 сотых секунды после прокола.

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

И потому как этот инструмент устроен с учётом физических принципов пункции

and not the specifics of cranial drilling

и неспецифичен именно для трепанации

or laparoscopic surgery, or another procedure,

или лапароскопии, или любой другой операции,

it's applicable across these different medical disciplines

он применим для совершенно различных операций

and across different length scales.

и для совершенно разных по длине разрезов.

But it didn't always look like this.

Но этот инструмент не всегда выглядел так.

This was my first prototype.

Это был мой первый прототип.

Yes, those are popsicle sticks,

Да, это палочки от эскимо (Смех)

and there's a rubber band at the top.

и это резиновая лента сверху.

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

Сделать его заняло у меня около 30 минут, но он работал.

And it proved to me that my idea worked

С его помощью я убедился, что идея работает,

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

и решился потратить следующие пару лет для работы над этим проектом.

I worked on this because

Я работал над ним, потому что

this problem really fascinated me.

эта проблема по-настоящему увлекла меня.

It kept me up at night.

Это не давало мне спать.

But I think it should fascinate you too,

Но я думаю, это должно увлечь и вас,

because I said puncture is everywhere.

потому что, как я сказал, пункции в медицине почти везде.

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

Это значит, что в какой-то мере, это и ваша проблема.

That first day in the operating room

В тот первый день в операционной

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

я не мог представить себя на операционном столе под троакаром.

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

Но в прошлом году, у меня был аппендицит, когда я был в Греции.

So I was in the hospital in Athens,

В больнице в Афинах

and the surgeon was telling me

хирург сказал мне, что он собирается

he was going to perform a laparoscopic surgery.

провести лапароскопию.

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

Он собирался удалить мой аппендикс через эти небольшие разрезы,

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

и рассказывал, что ожидать при восстановлении,

and what was going to happen.

и что ещё может произойти.

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

Он спросил: «У вас есть вопросы?» И я ему отвечаю: «Только один, док».

What kind of trocar do you use?"

«Какой именно троакар вы будете использовать?»

So my favorite quote about laparoscopic surgery

Моя любимая цитата о лапароскопии

comes from a Doctor H. C. Jacobaeus:

принадлежит доктору Гансу Христиану Якобеусу

"It is puncture itself that causes risk."

«Прокол сам по себе вызывает риск».

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

Это моя любимая цитата, потому что Г.Х. Якобеус

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

был первым человеком, который провёл лапароскопию на человеке,

and he wrote that in 1912.

и то, что он написал это в 1912.

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

Это проблема, которая приводила к травмам и смертям целых 100 лет.

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

Очень просто думать, что на каждую значимую проблему

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

есть команда экспертов, которые круглосуточно работают, пытаясь её решить.

The truth is that's not always the case.

Правда в том, что это не всегда так.

We have to be better at finding those problems

Мы должны лучше искать эти проблемы

and finding ways to solve them.

и искать пути их решения.

So if you come across a problem that grabs you,

Так что, если вы видите проблему, которая захватывает вас,

let it keep you up at night.

позвольте ей не дать вам заснуть.

Allow yourself to be fascinated,

Позвольте себе увлечься ею,

because there are so many lives to save.

потому что так много жизней можно спасти.

(Applause)

(Аплодисменты)