Um dispositivo que aperfeiçoa um dos momentos mais perigosos de uma cirurgia

Todos os dias, os cirurgiões realizam procedimentos para fazer punções em tecidos humanos, com o risco de causar lesões no que estiver do ou...

Todos os dias, os cirurgiões realizam procedimentos para fazer punções em tecidos humanos, com o risco de causar lesões no que estiver do outro lado. Nesta palestra fascinante, descubra como o engenheiro mecânico Nikolai Begg usa a física para aperfeiçoar uma importante ferramenta médica chamada trocarte e melhorar um dos momentos mais perigosos de muitas cirurgias comuns.



A primeira vez em que estive em uma sala de cirurgia eu assisti a uma cirurgia real, não tinha ideia do que esperar. Eu era um estudante de engenharia. Pensei que fosse como na TV. Uma música angustiante de fundo, gotas de suor no rosto do cirurgião.



Mas não era nada disso. No dia, tocava uma música. Acho que eram os maiores sucessos de Madonna. (Risos) Havia muita conversa, não só a respeito do batimento cardíaco do paciente, mas sobre esportes e planos para o fim de semana. Desde então, quanto mais cirurgias assistia, mais me convencia de que era daquele jeito mesmo. Pode parecer esquisito, mas é como um dia no escritório. Mas, com frequência, a música é interrompida, todos param de conversar e fixam o olhar exatamente na mesma coisa. É quando se percebe que algo absolutamente crítico e perigoso está acontecendo.

A primeira vez que presenciei isso, eu assistia a um tipo de cirurgia chamada de cirurgia laparoscópica. Para aqueles que não sabem, na cirurgia laparoscópica não se faz uma grande incisão. Em vez disso, na laparoscopia, o cirurgião faz três ou mais pequenas incisões no paciente. Depois, introduz três longos e delgados instrumentos e uma câmera. O procedimento cirúrgico é feito dentro do paciente. A vantagem é que há um risco muito menor de infecção, muito menos dor, período de convalescência menor. Mas há uma situação de compromisso, porque essas incisões são feitas com um instrumento longo e pontiagudo. chamado trocarte O cirurgião usa este dispositivo assim: ele o pega e, com ele, pressiona o abdome até fazer uma punção. E a razão pela qual todos na sala de cirurgia olhavam fixamente aquele dispositivo, naquele dia, era provavelmente o cuidado extremo que ele devia ter, naquele instante, para não perfurar os órgãos e vasos sanguíneos logo abaixo. Vocês devem conhecer bem esse problema porque tenho certeza de que já viram isso antes.

(Risos)

Lembram disso?

(Aplausos)

Vocês sabiam que, a qualquer instante, aquele canudo iria perfurar a embalagem, sair do outro lado, e atingir sua mão e esparramar suco para todo lado. Era terrível, não? Todas as vezes que vocês faziam isso, usavam a mesma física básica que naquele dia eu observava na sala de cirurgia. É realmente um problema. Em 2003, o FDA declarou que as incisões com trocarte podem ser a etapa mais perigosa de uma cirurgia bem pouco invasiva. Em 2009, um trabalho publicado afirmava que os trocartes respondem por quase metade das principais complicações da cirurgia laparoscópica. A propósito, há 25 anos que isso não muda.

Quando entrei na pós-graduação, eu queria trabalhar nisso. Eu tentava explicar a um amigo no que exatamente eu gastava meu tempo e eu lhe disse:

É como usar uma furadeira na parede para pendurar algo em seu apartamento. Em certo instante, a broca atravessa a parede e a broca avança bruscamente, certo?

Ele me olhou e disse:

Quer dizer que eles furam o cérebro das pessoas?

Respondi: "Como é?"

(Risos)

Eu pesquisei e eles furam mesmo o cérebro das pessoas. Muitos procedimentos neurocirúgicos começam com uma incisão no crânio, feita com broca. Se o cirurgião não for cuidadoso, ele pode perfurar o cérebro. Esse foi o momento em que eu comecei a pensar:

Está bem. Punção craniana com broca, cirurgia laparoscópica, por que não outras áreas da medicina?

Pense: qual a última vez que você foi ao médico, e ele não tenha te espetado com algo? Certo? A verdade é que, em medicina, a punção é muito comum. Aqui estão alguns procedimentos que envolvem alguma etapa de punção de tecido. Se considerarmos apenas três delas -- cirurgia laparoscópica, anestesia peridural e punção craniana com broca -- esses procedimentos respondem por cerca de 30.000 complicações todo ano, apenas em nosso país. Chamo isso de um problema que vale a pena resolver.



Vejamos alguns dos instrumentos que são usados nesses procedimentos. Citei anestesia peridural. Esta é uma agulha peridural. É introduzida nos ligamentos da coluna vertebral, onde se aplica a anestesia, durante um parto. Eis alguns instrumentos para biopsia de medula óssea. Eles penetram o osso para a coleta de medula óssea ou de amostras de lesões ósseas. Essa é uma baioneta da Guerra Civil.

(Risos)

Se tivesse dito que era uma ferramenta médica para punção, talvez tivessem acreditado. Certo? Pois qual é a diferença? Quanto mais eu pesquisava, mais eu tinha certeza de que devia haver um meio melhor de fazer isso. Para mim, a chave desse problema é que todos esses dispositivos para realizar punções são baseados nos mesmos fundamentos da física.

Quais são esses fundamentos? Voltemos à perfuração de uma parede. Uma força é aplicada sobre a furadeira e esta a transmite contra a parede. Newton afirma que a parede reage com uma força igual e contrária. Enquanto a perfuração estiver sendo feita, essas forças se anulam. Mas no exato instante em que a broca atravessa a parede, esta não exerce mais uma força de reação. Mas o cérebro não teve tempo de detectar a mudança de forças. Então, naquele milissegundo, ou no tempo que for, vocês continuariam a fazer pressão, e essa força não anulada provocaria uma aceleração. Ocorreria um avanço abrupto. Que tal se, no exato momento do fim da perfuração, vocês pudessem retrair a ponta, opondo-se à aceleração para a frente? Foi isso que eu decidi fazer.

Imagine um dispositivo com uma ponta afiada capaz de cortar um tecido. Qual é o modo mais simples de fazer a ponta se retrair? Eu escolhi uma mola. Assim, quando a mole se alonga, a ponta avança, pronta para perfurar o tecido; a mola tende a puxar a ponta de volta. Como manter a ponta em sua posição até o instante em que ocorre a punção? Eu usei este mecanismo. Quando a ponta é pressionada contra o tecido, o mecanismo se expande para fora e sua parede o deixa fixo em seu lugar. O atrito que se cria bloqueia o mecanismo e impede que a ponta se retraia. No exato momento do fim da perfuração, o tecido para de aplicar uma força de reação. Então o mecanismo é desbloqueado e a mola faz a ponta retrair-se. Deixem-me mostrar, em câmera lenta, a quase 2.000 quadros por segundos. Gostaria que vocês notassem a ponta que está bem ali embaixo, prestes a perfurar o tecido. Verão que no exato momento em que ocorre a punção, bem ali, o mecanismo é desbloqueado e a ponta se retrai. Eu quero mostrar novamente, um pouco mais de perto. Vocês vão ver a ponta com uma lâmina afiada e assim que perfurar a membrana de borracha vai desaparecer dentro da bainha branca não cortante. Bem alí. Isso acontece quatro centésimos de segundo após a punção. Como foi projetado de acordo com a física da punção e não especificamente para a punção do crânio, ou cirurgia laparoscópica, ou outro procedimento, é aplicável a várias disciplinas médicas e em várias escalas.


Mas ele nem sempre teve este aspecto. Este foi meu primeiro protótipo. Sim, são palitos de picolé, com uma tira de borracha lá em cima. Levei cerca de 30 minutos para fazê-lo, mas deu certo. Provou que minha ideia funcionava e justificou alguns anos de trabalho nesse projeto. Dediquei-me a isso porque o problema me fascinou muito. Tirava-me o sono. Acho que deveria fascinar vocês também, porque, como eu disse, a punção é muito comum. Ou seja, em algum momento também será seu problema. Naquele primeiro dia na sala de cirurgia, nunca me imaginei como alvo do trocarte. Mas no último ano, tive apendicite quando visitava a Grécia. Estava em um hospital em Atenas, e o cirurgião contou-me que iria realizar uma cirurgia laparoscópica. Ele iria remover meu apêndice por meio de pequenas incisões e contava como seria minha recuperação e o que iria acontecer.

Perguntou-me: “Alguma dúvida?”

Respondi:

Apenas uma, doutor. Que tipo de trocarte você usa?

Minha citação favorita sobre a cirurgia laparoscópica é a do Doutor H. C. Jacobaeus:

É a própria punção que causa riscos.

É minha citação favorita, porque H. C. Jacobaeus foi a primeira pessoa a realizar cirurgia laparoscópica em humanos e escreveu isso em 1912. Esse é um problema que prejudica e mata pessoas há quase 100 anos.

É fácil perceber que para cada problema importante nessa área uma equipe de especialistas trabalha continuamente para resolvê-lo. A verdade é que nem sempre é assim. Precisamos nos aprimorar em detectar esses problemas e descobrir meios de resolvê-los. Então, se vocês se depararem com um problema que lhes aflija, permitam que ele tire seu sono. Deixem que ele os fascine, porque há muitas vidas que devem ser salvas.

(Aplausos)

[Via BBA]

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