Erica Frenkel: De universele anesthesiemachine

Ik ga het vandaag met jullie hebben over medisch technologisch ontwerp voor onderontwikkelde gebieden. Ik bestudeer de gezondheidszorg in deze landen. Een van de belangrijke tekortkomingen in de zorg, is toegang tot veilige operaties. Anesthesie is een van de belangrijkste knelpunten voor de toegang tot en de veiligheid van die operaties. Eigenlijk houden we ons bezig met het ontwikkelen van toegang tot anesthesie in deze omgevingen.

Hier zien we een scène in een operatiekamer in de VS of een ander ontwikkeld land. Op de achtergrond is een zeer geavanceerde anesthesiemachine. Deze machine maakt operaties mogelijk en redt levens omdat ze was ontwikkeld voor deze omgeving. Om te kunnen werken heeft deze machine een aantal dingen nodig die je in dit ziekenhuis kan vinden. Ze heeft een zeer goed getrainde anesthesist nodig. Jarenlange training met complexe machines is nodig om te letten op het stromen van het gas en de patiënten veilig en onder narcose houden gedurende de gehele operatie. Deze delicate machine loopt op computeralgoritmen, heeft speciale zorg nodig, TLC, om ze draaiende te houden. Ze is ook vrij gevoelig voor storingen. In dat geval moet een team biomedische ingenieurs met inzicht in die complexiteit ze repareren, weten waar ze de onderdelen kunnen vinden en ervoor zorgen dat ze levens kan blijven redden.

Het is een nogal dure machine. Er is een ziekenhuis voor nodig dat in staat is om voor één machine 50 tot $100.000 uit te geven. Misschien wel het meest voor de hand liggende en het allerbelangrijkste - de concepten waar we over hoorden illustreren dat - is dat er een hele infrastructuur voor nodig is. Die moet instaan voor een ononderbroken bron van elektriciteit, van samengeperste zuurstof en andere medische benodigdheden die zo belangrijk zijn voor het functioneren van deze machine. Met andere woorden, deze machine vereist een hoop spullen die dit ziekenhuis hier niet kan bieden.

Dit is de elektrische voeding voor een ziekenhuis op het platteland van Malawi. In dit ziekenhuis is één persoon bevoegd voor de anesthesie. Ze is gekwalificeerd omdat ze 12, misschien 18 maanden opleiding in anesthesie heeft gehad. In het ziekenhuis en in de hele regio vind je geen enkele biomedische ingenieur. Als deze machine het begeeft, moeten ze het zelf proberen op te lossen, maar meestal lukt dat niet. Die machines gaan de spreekwoordelijke schroothoop op. Het prijskaartje van die machine vertegenwoordigt misschien een kwart of een derde van de jaarlijkse begroting voor dit ziekenhuis.

Je kan ook wel zien dat infrastructuur hier niet het sterkste punt is. Dit ziekenhuis is aangesloten op een zeer gebrekkig elektriciteitsnet, dat het vaak laat afweten. Het hele ziekenhuis draait vaak op één enkele generator. Je kan je voorstellen: die generator gaat kapot of de brandstof raakt op. De Wereldbank ziet dit en schat dat een dergelijk ziekenhuis in een ontwikkelingsland tot 18 stroomuitvallen per maand kan verwachten. Ook samengeperste zuurstof en andere medische benodigdheden zijn een echte luxe en vaak gedurende maanden of zelfs een jaar niet op voorraad.

Het lijkt krankzinnig, maar het huidige werkingsmodel schenkt of verkoopt machines die zijn ontworpen voor die eerste omgeving die ik jullie toonde, aan ziekenhuizen in deze omgeving. Het is niet alleen ongepast, het is gewoon niet veilig.

Een van onze partners aan de Johns Hopkins woonde ongeveer een jaar geleden operaties in Sierra Leone bij. De eerste operatie was toevallig een bevalling. Een vrouw moest een keizersnede krijgen om haar leven en het leven van haar baby te redden. Alles begon behoorlijk goed. De chirurg maakte zich gereed voor de operatie. De verpleegster was er. Ze kon de vrouw snel verdoven en dat was ook nodig vanwege het dringende karakter van de situatie. Alles ging goed totdat de stroom uitviel. In het midden van deze operatie begint de chirurg een race tegen de klok om de zaak klaar te krijgen. Hij kan dat, want hij heeft een hoofdlamp. Maar de verpleegster moet letterlijk rondrennen in een verduisterde operatiekamer op zoek naar spullen om haar patiënt te verdoven, om haar patiënt in slaap te houden. Omdat haar machine niet werkt als er geen stroom is. Zo draait deze routineoperatie die velen van jullie waarschijnlijk al hebben ervaren, en waar anderen mogelijk het product van zijn, nu uit op een tragedie. Wat zo frustrerend is: dit is geen unieke gebeurtenis. In de ontwikkelingslanden gebeuren elk jaar 35 miljoen operaties zonder veilige anesthesie.

Mijn collega, Dr Paul Fenton, maakte dat mee. Hij was hoofdanesthesioloog in een ziekenhuis in Malawi, een academisch ziekenhuis. Hij werkte elke dag in een operatiekamer als deze. Hij probeerde anesthesie te leveren, en anderen te leren dit te doen met diezelfde machine die in dit ziekenhuis zo onbetrouwbaar en, eerlijk gezegd, onveilig was. Na talloze operaties en zoals je je kan voorstellen, onuitsprekelijke tragedies, zei hij: "Genoeg geweest. Ik ben het zat. Er moet iets beters komen." Hij ging kijken tussen al die machines die er de brui aan hadden gegeven - ik denk dat dat de wetenschappelijke term is - en hij begon daar wat te knutselen. Hij verzamelde wat onderdelen en probeerde een machine te bedenken die zou werken in de realiteit waarmee hij werd geconfronteerd.

Hij bedacht dit kereltje hier, het prototype voor de Universele Anesthesiemachine - een machine die zou werken en patiënten zou verdoven ongeacht de omstandigheden die zijn ziekenhuis te bieden had. Hier is het weer thuis in hetzelfde ziekenhuis, een ietsje verder ontwikkeld, 12 jaar later. Het dient voor patiënten van pediatrie tot geriatrie.

Ik toon jullie even hoe deze machine werkt. Voilà! Hier is ze. Als je stroom hebt, heeft deze machine hier beneden alles in huis. Er zit een ingebouwde zuurstofconcentrator in. Ik heb het een paar keer over zuurstof gehad. Voor anesthesie wil je met zo zuiver mogelijke zuurstof werken, want uiteindelijk ga je hem verdunnen met het gas. Het mengsel dat de patiënt inademt moet een minimum gehalte aan zuurstof bevatten, anders kan het gevaarlijk worden. Als er elektriciteit is neemt de zuurstofconcentrator hier kamerlucht op. Nu weten we dat kamerlucht heerlijk gratis is, het is in overvloed aanwezig en bevat al 21 procent zuurstof. Deze concentrator neemt kamerlucht op, filtert ze en geeft dan hier 95 procent zuivere zuurstof af die gemengd wordt met het anestheticum.

Voordat het mengsel in de longen van de patiënt terechtkomt, moet het hier nog passeren - je kunt het niet zien, maar er zit hier een zuurstofsensor - waardoor je op dit scherm kan aflezen welk percentage zuurstof wordt afgeleverd. Als je geen stroom hebt of als, God verhoede, de stroom in het midden van een operatie uitvalt, schakelt deze machine automatisch, zonder ze zelfs aan te raken, over naar aanzuigen van kamerlucht via deze inlaat.

Al het andere blijft hetzelfde. Het enige verschil is dat je nu werkt met 21 procent zuurstof. Vroeger kwam dit neer op een gevaarlijke gok, omdat je pas wist dat je te weinig zuurstof gaf, als er iets ergs gebeurde. Maar we hebben hier een batterij met lange levensduur om op terug te vallen. Dit is het enige deel met een batterij. Maar dat zorgt ervoor, of er stroom is of niet, dat de anesthesist het debiet kan regelen op basis van het percentage zuurstof dat ze hun patiënt toedienen.

In beide gevallen, of je nu stroom hebt of niet, heeft de patiënt soms hulp nodig bij het ademhalen. Het is gewoon een realiteit van de anesthesie. De longen kunnen verlamd geraken. Daarom hebben we er een handbediende balg aan toegevoegd. We hebben drie of vier uur durende operaties meegemaakt waarbij de patiënt hiermee geventileerd werd.

Het is een rechttoe rechtaan machine. Dat wil niet zeggen dat ze simpel is: ze is rechttoe rechtaan, zonder franjes. En wel door ontwerp. Je hoeft geen hoog opgeleide, gespecialiseerde anesthesist te zijn om deze machine te gebruiken. En dat is goed, omdat je in deze landelijke ziekenhuizen dat niveau van opleiding niet gaat vinden. Ze is ook ontworpen voor de omgeving waarin ze zal worden gebruikt.

Ze kan tegen een stootje. Ze moet bestand zijn tegen de hitte en slijtage in de ziekenhuizen in deze plattelandsgebieden. Ze mag niet gemakkelijk stuk gaan, maar als het toch gebeurt, kan vrijwel elk stuk van deze machine gewisseld en vervangen worden met behulp van een inbussleutel en een schroevendraaier. Tot slot: ze is betaalbaar. Deze machine wordt geleverd voor een achtste van de kosten van de conventionele machine die ik jullie eerder liet zien. Met andere woorden, hier hebben we een machine die operaties mogelijk maakt en levens kan redden omdat ze is ontwikkeld voor haar eigen omgeving, net als de eerste machine die ik liet zien.

Maar we willen het daarbij niet laten. Werkt dat? Is dit het ontwerp dat daar gaat voldoen? We hebben er tot nu toe goede resultaten van gezien. In 13 ziekenhuizen in vier landen hebben we sinds 2010 er meer dan 2000 operaties mee uitgevoerd zonder klinische tegenvallers. We zijn er enthousiast over. Dit lijkt een kosteneffectieve, schaalbare oplossing te worden voor een alomtegenwoordig probleem. Maar we willen er zeker van zijn dat dit de meest effectieve en veilige machine is die we kunnen inzetten in ziekenhuizen.

Daarvoor zijn we een aantal samenwerkingsverbanden gestart met ngo's en universiteiten om gegevens te verzamelen over de gebruiksvriendelijkheid, over het soort operaties waar ze geschikt voor is en de manieren waarop we ze kunnen verbeteren. Een van die samenwerkingsverbanden is met de Johns Hopkins hier in Baltimore. Ze hebben hier een echt cool lab om verdoving te simuleren. We testen deze machine door een aantal van de operatiekamercrises te simuleren waar deze machine mee te maken kan krijgen in een van de ziekenhuizen waarvoor ze bestemd is. We kunnen nu in een besloten, veilige omgeving haar doeltreffendheid evalueren. We kunnen dan de resultaten van die studie vergelijken met de ervaring in de echte wereld, omdat we er twee plaatsen in ziekenhuizen waar Johns Hopkins mee samenwerkt in Sierra Leone, met inbegrip van het ziekenhuis waar die keizersnede plaatsvond.

Ik heb veel gesproken over anesthesie, mijn stokpaardje. Het is ongelooflijk fascinerend en een belangrijke component van de gezondheid. Ze blijft buiten beeld, we denken er nooit goed over na, totdat we er geen toegang meer toe hebben en dan wordt ze de beslissende factor. Wie krijgt chirurgie en wie niet? Wie krijgt een veilige operatie en wie niet? Het is gewoon een van de vele manieren waarop een goed, doelmatig ontwerp invloed kan hebben op gezondheidskwesties. Als meer mensen in de gezondheidszorg, die te maken krijgen met deze uitdagingen in ontwikkelingslanden, hun eigen ontwerpproces konden opstarten, hun eigen oplossing zoeken buiten de begaanbare wegen, en in het ziekenhuis - in andere woorden, als we gaan ontwerpen voor de bestaande toestand in zoveel delen van de wereld, in plaats van een wens-situatie - zouden we een groot aantal levens kunnen redden.

Heel hartelijk bedankt.

(Applaus)