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

Summary

En este discurso, el orador narra su primera experiencia en una cirugía laparoscópica, destacando las diferencias con las expectativas creadas por la televisión. El problema crítico que menciona es el uso de un dispositivo llamado trocar, utilizado para hacer incisiones, que conlleva riesgos importantes. A través de analogías cotidianas, como perforar una pared o abrir una caja de jugo, explica la física detrás de estos procedimientos y cómo diseñó un dispositivo para mitigar los peligros. Con su innovador enfoque, subraya la importancia de resolver problemas médicos comunes y salvar vidas.

Takeaways

• 🤯 La primera experiencia en una cirugía real fue sorprendente para el narrador, ya que esperaba algo más dramático como en la televisión, pero resultó ser un entorno cotidiano, con música y conversaciones informales.
• 🔍 Las cirugías laparoscópicas implican pequeñas incisiones para reducir el riesgo de infección y acelerar la recuperación, pero presentan desafíos al usar dispositivos como el trocar.
• ⚠️ El uso de trocars es un momento crítico y peligroso en las cirugías mínimamente invasivas, ya que hay riesgo de perforar órganos y vasos sanguíneos si no se tiene cuidado.
• 🛠️ Este problema ha sido identificado por la FDA y estudios han demostrado que los trocars son responsables de más de la mitad de las complicaciones graves en las cirugías laparoscópicas.
• 💡 Inspirado por la física básica del 'plunge' al perforar, el narrador desarrolló un dispositivo con un mecanismo de resorte que retrae automáticamente la punta del instrumento después de la perforación.
• 🚑 La misma física problemática en los trocars se observa en otros procedimientos médicos como las epidurales y las perforaciones craneales, lo que indica que el problema está extendido en la medicina.
• 👶 Dispositivos como las agujas de epidural y los taladros craneales también implican un riesgo de perforación, lo que genera complicaciones y plantea la necesidad de soluciones más seguras.
• 🔄 El narrador creó un prototipo simple con palitos de helado y una banda elástica, demostrando que su idea de un dispositivo de retracción automática era viable.
• 🏥 La cirugía laparoscópica ha sido una solución médica durante más de 100 años, pero el riesgo de perforación sigue siendo un problema que aún no se ha resuelto por completo.
• 🌍 El narrador se sometió a una cirugía laparoscópica y destacó la importancia de abordar problemas como este, ya que afecta a muchas personas y hay vidas que se pueden salvar.

Q & A

¿Cuál fue la primera impresión del orador cuando vio una cirugía por primera vez?

El orador esperaba que fuera como en la televisión, con música ominosa y sudor en la frente del cirujano, pero en realidad había música de fondo (Madonna) y conversaciones casuales, lo que le sorprendió.

¿Qué es la cirugía laparoscópica y cómo difiere de una cirugía tradicional?

La cirugía laparoscópica utiliza pequeñas incisiones en lugar de una incisión grande. A través de estas incisiones, se insertan instrumentos largos y delgados junto con una cámara para realizar la operación, lo que reduce el riesgo de infección, el dolor y el tiempo de recuperación.

¿Por qué el uso del trocar es una etapa crítica y peligrosa en la cirugía laparoscópica?

El trocar es un dispositivo largo y puntiagudo que se presiona a través del abdomen hasta que lo perfora. Es peligroso porque, si no se tiene cuidado, puede perforar órganos o vasos sanguíneos debajo, lo que podría causar complicaciones graves.

¿Qué problema identificado con los trocars ha permanecido sin cambios durante más de 25 años?

El problema es que el uso de trocars en la cirugía laparoscópica es la etapa más peligrosa, y este riesgo ha sido señalado por la FDA y en estudios desde al menos 2003, sin que se hayan realizado avances significativos en la reducción de complicaciones.

¿Qué comparación hace el orador entre el uso de un trocar y una situación cotidiana?

El orador compara la inserción de un trocar con el momento en que perforas una pared con un taladro para colgar algo en tu apartamento, donde hay un momento crítico en que el taladro puede atravesar repentinamente la pared.

¿Cómo el orador propone mejorar la seguridad de los dispositivos de punción médica?

El orador propone usar un mecanismo de resorte que retraiga automáticamente la punta afilada del dispositivo en el momento justo en que perfora el tejido, reduciendo el riesgo de perforaciones accidentales y daños.

¿Qué otros procedimientos médicos mencionados involucran punciones peligrosas?

Además de la cirugía laparoscópica, el orador menciona las epidurales y las perforaciones craneales, que también implican riesgos importantes asociados con las punciones.

¿Cuál es el prototipo inicial que creó el orador para probar su idea?

El orador construyó su primer prototipo usando palitos de helado y una banda elástica, lo que le demostró que su idea funcionaba, a pesar de lo rudimentario de los materiales.

¿Qué impacto personal tuvo el orador con respecto a la cirugía laparoscópica?

El orador necesitó una cirugía laparoscópica para una apendicitis mientras estaba en Grecia, lo que le hizo ver personalmente la importancia del dispositivo que estaba desarrollando.

¿Cuál es la cita favorita del orador sobre la cirugía laparoscópica y por qué?

La cita favorita del orador es de H. C. Jacobaeus, el primer médico en realizar una cirugía laparoscópica en humanos, quien dijo: 'Es la punción misma la que causa el riesgo'. Al orador le gusta porque este problema ha sido identificado desde 1912, pero sigue siendo una amenaza más de 100 años después.

Outlines

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🩺 Primeras impresiones de una cirugía real

El narrador comparte su primera experiencia en una sala de operaciones. Como estudiante de ingeniería, esperaba una escena dramática, como en la televisión, pero en realidad fue muy diferente, con música relajada y conversaciones sobre temas cotidianos. Sin embargo, en ciertos momentos críticos, el ambiente cambia completamente, señalando que algo peligroso está ocurriendo. Menciona la cirugía laparoscópica, un procedimiento menos invasivo que implica pequeñas incisiones y herramientas especializadas, destacando la precisión necesaria para evitar dañar órganos vitales.

05:01

💉 Problemas con la cirugía laparoscópica

El narrador destaca los riesgos asociados con el uso del trócar, un dispositivo afilado utilizado en la cirugía laparoscópica. Explica que este paso es uno de los más peligrosos, ya que el trócar debe perforar el abdomen sin dañar los órganos debajo. A través de una comparación humorística con insertar una pajilla en una caja de jugo, resalta el riesgo de perforar accidentalmente más de lo necesario. Menciona estudios que confirman que el trócar ha sido una fuente importante de complicaciones en la cirugía durante décadas.

🛠 Física de la perforación: el problema del 'plunge'

El narrador se adentra en la física de la perforación, usando como analogía la acción de taladrar una pared. Describe cómo la fuerza aplicada puede resultar en un 'plunge' o deslizamiento no controlado cuando el material perforado deja de resistir, lo que es peligroso en procedimientos médicos. Introduce su idea de una solución: un dispositivo con un resorte que retrae automáticamente la punta afilada justo en el momento de la perforación, evitando que continúe perforando accidentalmente.

🔬 Desarrollo de un dispositivo innovador

Explica cómo diseñó un dispositivo que utiliza un resorte para retraer la punta afilada tras la perforación del tejido, evitando el peligroso 'plunge'. Mediante un mecanismo que se desbloquea cuando el tejido ya no puede resistir, el dispositivo retrae la punta rápidamente, mejorando la seguridad en los procedimientos médicos. Muestra imágenes en cámara lenta para ilustrar cómo funciona este mecanismo. También comparte cómo su primer prototipo fue hecho con palitos de helado y una goma elástica, demostrando que la idea era viable desde el principio.

⚠️ La importancia de abordar problemas comunes en la medicina

El narrador reflexiona sobre la omnipresencia de la perforación en los procedimientos médicos, desde la laparoscopia hasta las epidurales y las biopsias de médula ósea, mencionando que estos procesos conllevan miles de complicaciones anuales. Relata su experiencia personal cuando necesitó una cirugía laparoscópica en Grecia y cómo este evento reforzó su conciencia sobre los riesgos del trócar. Termina citando a H.C. Jacobaeus, pionero en la cirugía laparoscópica, quien reconoció hace más de 100 años que el acto de perforar es lo que genera el mayor riesgo.

💡 Desafíos sin resolver y la búsqueda de soluciones

El narrador concluye resaltando que muchos problemas médicos importantes, como los relacionados con la perforación, no siempre están siendo abordados por equipos de expertos, y que a menudo, las soluciones no se implementan. Anima a los oyentes a dejarse fascinar por problemas que los motiven, permitiendo que esas preocupaciones los mantengan despiertos por la noche, ya que la búsqueda de soluciones podría salvar muchas vidas.

Keywords

💡Cirugía laparoscópica

Es un tipo de cirugía mínimamente invasiva que utiliza pequeñas incisiones en lugar de una incisión grande y abierta. A través de estas incisiones se insertan instrumentos largos y delgados, junto con una cámara, para realizar la operación dentro del cuerpo del paciente. En el video, este tipo de cirugía se menciona como una alternativa con menos riesgo de infección, menor dolor y una recuperación más rápida.

💡Trocar

Es un dispositivo afilado y puntiagudo utilizado en cirugía laparoscópica para hacer incisiones en el abdomen. La preocupación que se plantea en el video es que, si no se usa con cuidado, podría perforar órganos y vasos sanguíneos, lo que lo convierte en una de las etapas más peligrosas de este tipo de cirugía, según la FDA.

💡Física del punzonado

Se refiere a las fuerzas involucradas en la acción de perforar o cortar tejido durante procedimientos médicos. En el video, el orador compara la física de este proceso con el uso de un taladro al perforar una pared, explicando que después de la perforación inicial, hay una aceleración incontrolada que podría causar daño si no se controla adecuadamente.

💡Plunge

Es el término en inglés utilizado en el video para describir el movimiento repentino y descontrolado que ocurre cuando una herramienta médica, como un trocar, perfora el tejido. Esta aceleración inesperada es lo que hace peligrosos ciertos procedimientos médicos como la cirugía laparoscópica, ya que puede causar daños internos.

💡Complicaciones médicas

Son los problemas que pueden surgir durante o después de un procedimiento médico. En el video, se menciona que dispositivos como los trócares están relacionados con más de la mitad de las complicaciones graves en cirugías laparoscópicas, lo que destaca la importancia de mejorar las técnicas y herramientas utilizadas.

💡Dispositivo de retracción automática

Es la innovación propuesta por el orador para evitar el peligro de perforación excesiva. Este dispositivo utiliza un mecanismo de resorte que retrae la punta afilada inmediatamente después de perforar el tejido, reduciendo el riesgo de causar daño a órganos y vasos. Se presenta como una solución a los problemas físicos inherentes al punzonado médico.

💡Epidural

Es un procedimiento médico en el que se introduce una aguja en la columna vertebral para administrar anestesia durante el parto. En el video, se menciona como uno de los procedimientos que implica punzar tejido, y se incluye en la lista de intervenciones médicas que podrían beneficiarse de una mejor tecnología para evitar complicaciones.

💡Perforación craneal

Es una técnica utilizada en neurocirugía donde se perfora el cráneo para acceder al cerebro. En el video, el orador menciona esta técnica como otro ejemplo de un procedimiento médico que conlleva riesgos de 'plunge' o perforación excesiva si no se controla correctamente, lo que subraya la importancia de su dispositivo de retracción automática.

💡Innovación en medicina

Se refiere a la introducción de nuevas tecnologías o ideas para mejorar los resultados en procedimientos médicos. El video muestra cómo el orador desarrolló un dispositivo innovador para reducir los riesgos de complicaciones durante cirugías mínimamente invasivas, demostrando cómo las ideas simples pueden tener un impacto significativo en la seguridad del paciente.

💡Problemas no resueltos en medicina

Hace referencia a cuestiones médicas que, a pesar de ser conocidas durante años, no han sido abordadas de manera efectiva. En el video, el orador cita que los problemas con los trócares han sido reconocidos desde hace más de 100 años, pero todavía causan complicaciones, lo que indica la necesidad de una mayor innovación y atención en áreas clave de la medicina.

Highlights

The speaker compares real surgeries to TV shows, emphasizing how actual surgeries have a more casual atmosphere, like listening to Madonna's greatest hits.

Laparoscopic surgery is introduced, explaining how it involves small incisions and the insertion of instruments and cameras, minimizing infection risks and recovery time.

The danger of using a trocar is highlighted as a critical moment in laparoscopic surgery due to the risk of puncturing organs or blood vessels.

The speaker draws a humorous analogy between using a straw to puncture a juice box and the careful precision needed in medical procedures.

Trocar incisions are noted as one of the most dangerous steps in minimally invasive surgery, with the FDA raising concerns as early as 2003.

The speaker expands the idea of puncture-related risks beyond laparoscopic surgery, showing that puncture procedures like cranial drilling and epidurals also pose dangers.

Over 30,000 complications arise annually in the U.S. from procedures involving tissue puncture, such as laparoscopic surgery, epidurals, and cranial drilling.

The speaker proposes a spring-based device that retracts a sharp tip after puncture, preventing the dangerous plunge effect.

A slow-motion demonstration of the spring device shows how it retracts the sharp tip within four-hundredths of a second after puncturing tissue.

The speaker emphasizes that the device is versatile, applicable across different medical procedures and length scales, not just specific to one surgery type.

The first prototype of the device was made with popsicle sticks and a rubber band, proving the concept worked and justifying further research.

The speaker recounts a personal story of needing laparoscopic surgery for appendicitis in Greece, asking the surgeon about the type of trocar used.

Dr. H. C. Jacobaeus, the first person to perform laparoscopic surgery on humans in 1912, is quoted: 'It is puncture itself that causes risk.'

The speaker emphasizes that some major problems, like puncture-related risks, remain unsolved despite existing for over 100 years.

A call to action is made, urging people to stay fascinated by the problems they encounter, as solving them could save countless lives.

Transcripts

Translator: Bob Prottas Reviewer: Ariana Bleau Lugo

The first time I stood in the operating room

and watched a real surgery,

I had no idea what to expect.

I was a college student in engineering.

I thought it was going to be like on TV.

Ominous music playing in the background,

beads of sweat pouring down the surgeon's face.

But it wasn't like that at all.

There was music playing on this day,

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

And there was plenty of conversation,

not just about the patient's heart rate,

but about sports and weekend plans.

And since then, the more surgeries I watched,

the more I realized this is how it is.

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

But every so often

the music gets turned down,

everyone stops talking,

and stares at exactly the same thing.

And that's when you know that something absolutely critical

and dangerous is happening.

The first time I saw that

I was watching a type of surgery

called laparoscopic surgery

And for those of you who are unfamiliar,

laparoscopic surgery, instead of the large

open incision you might be used to with surgery,

a laparoscopic surgery is where the surgeon creates

these three or more small incisions in the patient.

And then inserts these long, thin instruments

and a camera,

and actually does the procedure inside the patient.

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

much less pain, shorter recovery time.

But there is a trade-off,

because these incisions are created

with a long, pointed device

called a trocar.

And the way the surgeon uses this device

is that he takes it

and he presses it into the abdomen

until it punctures through.

And now the reason why everyone in the operating room

was staring at that device on that day

was because he had to be absolutely careful

not to plunge it through

and puncture it into the organs and blood vessels below.

But this problem should seem pretty familiar to all of you

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

(Laughter)

Remember this?

(Applause)

You knew that at any second

that straw was going to plunge through,

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

and straight into your hand,

or if you were going to get juice everywhere,

but you were terrified. Right?

Every single time you did this,

you experienced the same fundamental physics

that I was watching in the operating room that day.

And it turns out it really is a problem.

In 2003, the FDA actually came out and said

that trocar incisions might be the most dangerous step

in minimally invasive surgery.

Again in 2009, we see a paper that says

that trocars account for over half

of all major complications in laparoscopic surgery.

And, oh by the way,

this hasn't changed for 25 years.

So when I got to graduate school,

this is what I wanted to work on.

I was trying to explain to a friend of mine

what exactly I was spending my time doing,

and I said,

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

to hang something in your apartment.

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

and there's this plunge. Right?

And he looked at me and he said,

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

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

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

A lot of neurosurgical procedures

actually start with a drill incision through the skull.

And if the surgeon isn't careful,

he can plunge directly into the brain.

So this is the moment when I started thinking,

okay, cranial drilling, laparoscopic surgery,

why not other areas of medicine?

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

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

So the truth is

in medicine puncture is everywhere.

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

that involve some tissue puncture step.

And if we take just three of them —

laparoscopic surgery, epidurals, and cranial drilling —

these procedures account for over 30,000 complications

every year in this country alone.

I call that a problem worth solving.

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

that are used in these types of procedures.

I mentioned epidurals. This is an epidural needle.

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

and deliver anesthesia during childbirth.

Here's a set of bone marrow biopsy tools.

These are actually used to burrow into the bone

and collect bone marrow or sample bone lesions.

Here's a bayonette from the Civil War.

(Laughter)

If I had told you it was a medical puncture device

you probably would have believed me.

Because what's the difference?

So, the more I did this research

the more I thought there has to be

a better way to do this.

And for me the key to this problem

is that all these different puncture devices

share a common set of fundamental physics.

So what are those physics?

Let's go back to drilling through a wall.

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

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

equal and opposite.

So, as you drill through the wall,

those forces balance.

But then there's that moment

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

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

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

So for that millisecond,

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

and that unbalanced force causes an acceleration,

and that is the plunge.

But what if right at the moment of puncture

you could pull that tip back,

actually oppose the forward acceleration?

That's what I set out to do.

So imagine you have a device

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

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

I chose a spring.

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

so it's ready to puncture tissue,

the spring wants to pull the tip back.

How do you keep the tip in place

until the moment of puncture?

I used this mechanism.

When the tip of the device is pressed against tissue,

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

And the friction that's generated

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

But right at the moment of puncture,

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

So the mechanism unlocks and the spring retracts the tip.

Let me show you that happening in slow motion.

This is about 2,000 frames a second,

and I'd like you to notice the tip

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

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

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

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

You're going to see the sharp bladed tip,

and right when it punctures that rubber membrane

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

Right there.

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

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

and not the specifics of cranial drilling

or laparoscopic surgery, or another procedure,

it's applicable across these different medical disciplines

and across different length scales.

But it didn't always look like this.

This was my first prototype.

Yes, those are popsicle sticks,

and there's a rubber band at the top.

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

And it proved to me that my idea worked

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

I worked on this because

this problem really fascinated me.

It kept me up at night.

But I think it should fascinate you too,

because I said puncture is everywhere.

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

That first day in the operating room

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

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

So I was in the hospital in Athens,

and the surgeon was telling me

he was going to perform a laparoscopic surgery.

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

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

and what was going to happen.

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

What kind of trocar do you use?"

So my favorite quote about laparoscopic surgery

comes from a Doctor H. C. Jacobaeus:

"It is puncture itself that causes risk."

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

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

and he wrote that in 1912.

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

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

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

The truth is that's not always the case.

We have to be better at finding those problems

and finding ways to solve them.

So if you come across a problem that grabs you,

let it keep you up at night.

Allow yourself to be fascinated,

because there are so many lives to save.

(Applause)