I'm a process engineer, I know all about boilers and incinerators and fabric filters, and cyclones, and things like that. But I also have Marfan syndrome. This is an inherited disorder. And in 1992, I participated in a genetic study, and found to my horror, as you can see from the slide, that my ascending aorta was not in the normal range, the green line at the bottom. Everyone in here will be between 3.2-3.6, and I was already up at 4.4. And as you can see, my aorta dilated progressively, and I got closer and closer to the point where surgery was going to be necessary.
Sou engenheiro de processamento. Sei tudo sobre caldeiras e incineradoras, filtros fabris, centrifugadoras e coisas dessas, mas também tenho síndrome de Marfan. É uma doença hereditária. Em 1992 participei num estudo genético e descobri, horrorizado — como podem ver no diapositivo — que a minha aorta ascendente não estava dentro dos limites normais, — a linha verde em baixo. Todos aqui devem estar entre os 3,2 e os 3,6 cm. Eu já estava perto dos 4,4. Como podem ver, a minha aorta dilatou progressivamente, e estava a aproximar-me cada vez mais do ponto em que seria necessária uma cirurgia.
The surgery on offer was pretty gruesome. Anesthetize you, open your chest, put you on an artificial heart and lung machine, drop your body temperature to about 18 centigrade, stop your heart, cut the aorta out, replace it with a plastic valve and a plastic aorta. And most importantly, commit you to a lifetime of anticoagulation therapy. Normally, warfarin. The thought of the surgery was not attractive. The thought of the warfarin was really quite frightening.
A cirurgia prevista era terrível. Anestesiam-nos, abrem-nos o tórax, colocam-nos um coração artificial ligam-nos a pulmões mecânicos, descem a temperatura corporal até aos 18 graus centígrados, param o coração, removem a aorta, substituem-na por uma aorta e uma válvula de plástico. Mais importante ainda, condenam-nos a uma terapia anticoagulante durante toda a vida, normalmente com varfarina. A ideia da cirurgia não era muito atraente. Mas a ideia da varfarina era realmente assustadora.
So I said to myself, "I'm an engineer, I'm in R&D, this is just a plumbing problem." "I can do this, I can change this." So I set out to change the entire treatment for aortic dilation. The project aim is really quite simple. The only real problem with the ascending aorta in people with Marfan syndrome is that it lacks some tensile strength. So, the possibility exists to simply externally wrap the pipe, and it would remain stable and operate quite happily. If your high-pressure hose pipe or hydraulic line bulges a little, you just wrap some tape around it, it really is that simple. In concept, though not in execution. The great advantage of an external support, for me, was that I could retain all of my own bits, all of my own endothelium and valves, and not need any anticoagulation therapy.
Então disse para mim mesmo: "Sou engenheiro, sou investigador. "Isto é apenas um problema de canalização. "Consigo fazer isto. Posso mudar isto". Então propus-me alterar todo o tratamento para a dilatação aórtica. O objetivo do projeto era realmente muito simples. O único verdadeiro problema com a aorta ascendente de pessoas com síndrome de Marfan é a sua falta de força tênsil. Assim existe a possibilidade de enrolar externamente o tubo, mantendo-o estável e a funcionar facilmente. Se uma mangueira de alta pressão, ou o nível de alta-pressão hidráulica oscilarem um pouco, basta enrolar um pouco de fita em volta do exterior do tubo. É de facto simples, teoricamente, mas não na prática. Para mim, a grande vantagem de um suporte externo era que eu poderia reter todos os meus batimentos, todo o meu endotélio e válvulas e não precisar de terapia anticoagulante.
So, where do we start? This is a sagittal slice through me. In the middle, you can see that little structure squeezing out, that's the left ventricle, pushing blood out through the aortic valve. You can see two of the leaflets of the aortic valve working there. Up into the ascending aorta. And it's that part, the ascending aorta, which dilates and ultimately bursts, which of course is fatal. We started by organizing image acquisition from magnetic resonance and CT imaging machines, from which to make a model of the patient's aorta.
Portanto, por onde começar? Isto é um corte sagital da minha pessoa. Podem ver no meio aquele aparelho, aquela pequena estrutura, a contrair-se. Aquilo é o ventrículo esquerdo a enviar sangue através da válvula aórtica. Podem ver dois dos folhetos da válvula aórtica a trabalhar ali, pela aorta ascendente. É essa parte, a aorta ascendente, que dilata e acaba por rebentar, o que, claro, é fatal. Começámos por organizar a aquisição de imagens a partir de aparelhos de ressonância magnética e máquinas de TC para fazer um modelo da aorta do doente.
This is a model of my aorta. I've got a real one in my pocket, if anyone would like to look at it, and play with it.
Este é o modelo da minha aorta. Tenho um verdadeiro no meu bolso, se alguém quiser ver e brincar com ele.
(Laughter)
Podem ver, é uma estrutura bastante complexa.
You can see it's quite a complex structure. It has a funny tri-lobal shape at the bottom, which contains the aortic valve. It then comes back into a round form, and then tapers and curves off. It's quite a difficult structure to produce. This is a sort of CAD model of me, and this is one of the later CAD models. We went through an iterative process of producing better and better models. When we produced that model, we turned it into a solid, plastic model, as you can see, using a rapid prototyping technique, another engineering technique. We then used that former to manufacture a perfectly bespoke porous textile mesh, which takes the shape of the former and perfectly fits the aorta. So this is absolutely personalized medicine at its best, really. Every patient we do has an absolutely bespoke implant.
Tem uma forma engraçada trilobar em baixo, que contém a válvula aórtica. Depois volta a uma forma redonda e depois estreita-se e encurva-se. É uma estrutura difícil de produzir. Isto é o meu modelo CAD, e este é um dos últimos modelos CAD. Avançámos por um processo interativo na produção de modelos cada vez melhores. Quando produzimos esse modelo transformámo-lo num modelo sólido plástico, como podem ver, usando uma rápida técnica de prototipagem, uma outra técnica da engenharia. Depois usámos o primeiro modelo para fabricar uma malha têxtil porosa, perfeitamente individual, que adquire a forma do modelo adequando-se perfeitamente à aorta. Isto é uma medicina absolutamente personalizada no seu melhor. Cada doente que tratamos tem um implante absolutamente individual.
Once you've made it, the installation is quite easy. John Pepper, bless his heart, professor of cardiothoracic surgery. Never done it before in his life, he put the first one in, didn't like it, he put the second one in. Happy, away I went. Four and a half hours on the table, and everything was done. So the surgical implantation was actually the easiest part.
Uma vez feito, a instalação é verdadeiramente simples. John Pepper, bendito seja, professor de cirurgia cardiotorácica, nunca tinha feito isto na vida. Colocou o primeiro em mim, não gostou, colocou um segundo. Contente, fui-me embora. Quatro horas e meia na mesa de operações e estava feito. Assim a implantação cirúrgica era de facto a parte mais fácil.
If you compare our new treatment to the existing alternative, the composite aortic root graft, there are one or two startling comparisons which I'm sure will be clear to all of you. Two hours to install one of our devices, compared to 6 hours for the existing treatment. As I said, the existing treatment requires the heart-lung bypass machine, and it requires a total body cooling. We don't need any of that. We work on a beating heart. He opens you up, he accesses the aorta while your heart is beating, all at the right temperature. No breaking into your circulatory system. So it really is great.
Se compararmos o nosso novo tratamento com as alternativas existentes, o chamado enxerto composto da raiz da aorta uma ou duas destas comparações evidentes, de certeza que será clara: duas horas para instalar um dos nossos aparelhos comparado com seis horas para o tratamento existente. Como disse, o tratamento existente requer uma máquina de "bypass" ao coração-pulmões e um arrefecimento corporal. Não precisamos de nada disso. Trabalhamos com o coração a bater. Ele abre o tórax, acede à aorta enquanto o coração continua a bater, tudo à temperatura correta, sem interrupção do sistema circulatório. É mesmo bom.
But for me, absolutely the best point is, there is no anticoagulation therapy required. I don't take any drugs at all, other than recreational ones that I would choose to take.
Mas para mim, o melhor ponto é, sem dúvida, que não há necessidade de terapia anticoagulante. Não tomo quaisquer drogas para além das que eu quiser tomar, por prazer.
(Laughter)
(Risos)
And in fact, if you speak to people who are on long-term warfarin, it is a serious compromise to your quality of life, and even worse, it inevitably foreshortens your life. Likewise, if you have the artificial valve option, you're committed to antibiotic therapy whenever you have any intrusive medical treatment, even trips to the dentist require that you take antibiotics, in case you get an internal infection on the valve. Again, I don't have any of that, so I'm entirely free, my artery is fixed. I haven't got to worry about it, which is a rebirth for me.
Se falarem com pessoas que tomam varfarina durante muito tempo, é um sério compromisso para a qualidade de vida. E pior ainda, encurta inevitavelmente a vida. Da mesma forma, se tiverem a opção de válvula artificial, estão condenados à terapia antibiótica sempre que realizem um tratamento médico invasivo. Mesmo as idas ao dentista vão precisar de antibióticos, para impedir que se desenvolva uma infeção interna da válvula. De novo, não tenho nada disso, sou inteiramente livre. A minha aorta está reparada, não me preocupo com isso, o que me rejuvenesce.
Back to the theme of the presentation, multidisciplinary research, how on earth does a process engineer used to working with boilers end up producing a medical device which transforms his own life? Well, the answer to that is, a multidisciplinary team. This is a list of the core team, and you can see there aren't only two principal technical disciplines there, medicine and engineering, but also, there are various specialists from within those two disciplines. John Pepper was the cardiac surgeon who did all the actual work on me. But everyone else had to contribute one way or another. Raad Mohiaddin, a medical radiologist. We had to get good-quality images from which to make the CAD model. Warren Thornton, who still does all our CAD models for us, had to write a bespoke piece of CAD code to produce this model from this really rather difficult input data set.
Voltando ao tema da apresentação: — investigação multidisciplinar — como é que um engenheiro habituado a trabalhar com caldeiras acaba a produzir equipamento médico que transforma a sua própria vida? A resposta é uma equipa multidisciplinar. Esta é uma lista da equipa principal. Como podem ver, não há ali apenas duas áreas técnicas principais, medicina e engenharia, mas existem vários especialistas fora dessas duas áreas. John Pepper aqui foi o cirurgião cardíaco que fez todo o trabalho comigo, mas todos os outros contribuíram de uma forma ou outra. Raad Mohiaddin, médico radiologista: teve que obter imagens de boa qualidade para fazer o meu modelo CAD. Warren Thorton, que ainda faz os modelos CAD para nós, teve de escrever um código individual da peça do CAD para produzir este modelo a partir deste conjunto de dados realmente difíceis.
There are some barriers to this, though, there are some problems. Jargon is a big one. I would think no one in this room understands the first four jargon points. The engineers amongst you will recognize "rapid prototyping" and "CAD." The medics amongst you, if there are any, will recognize the first two, but there will be nobody else here that understands all those four words. Taking the jargon out was very important to ensure that everyone in the team understood exactly what was meant when a particular phrase was used.
No entanto, há barreiras para fazer isto. Há problemas. A gíria é um dos principais. Acho que ninguém nesta sala percebe aqueles quatro palavrões ali. Os engenheiros reconhecem logo a "prototipagem" e o "CAD". Os médicos, se existirem, vão reconhecer os dois primeiros. Mas não existe ninguém nesta sala que perceba todos aqueles palavrões. Era muito importante eliminar a gíria para assegurar que todos na equipa percebiam exatamente o que se estava a dizer
Our disciplinary conventions were funny as well. We took a lot of horizontal slice images through me, produced those slices and used them to build a CAD model. And the very first CAD model we made, the surgeons were playing with it and couldn't quite figure it out. And then we realized that it was actually a mirror image of the real aorta. And it was a mirror image because in the real world, we always look down on plans, plans of houses, or streets, or maps. In the medical world, they look up at plans. So the horizontal images were all in inversion. So, one needs to be careful with disciplinary conventions. Everyone needs to understand what is assumed and what is not.
quando se usava uma determinada frase. As nossas convenções foram divertidas. Pegámos em várias imagens minhas de cortes horizontais, produzimos aqueles cortes e depois usámo-los para construir o modelo CAD. O primeiro modelo CAD que fizemos, os cirurgiões puseram-se a brincar com o modelo plástico, sem saberem o que fazer. Depois percebemos que era uma imagem-espelho da aorta real. Era uma imagem-espelho porque, no mundo real, nós olhamos sempre as planificações, vistas de cima — planificações de casas, ruas ou mapas. No mundo médico eles olham as planificações, vistas de baixo. Assim as imagens horizontais eram todas uma inversão. Por isso era preciso ser cuidadoso com as convenções. Era preciso que todos compreendessem do que é que se estava a falar.
Institutional barriers were another serious headache in the project. The Brompton Hospital was taken over by the Imperial College School of Medicine. And there are some seriously bad relationship problems between the two organizations. I was working with the Imperial and the Brompton, and this generated some serious problems for the project. Really, problems that shouldn't exist.
As barreiras institucionais eram outra dor de cabeça no projeto. O hospital Brompton tinha sido ocupado pela escola de medicina do Imperial College e havia problemas graves de más relações entre as duas organizações. Eu estava a trabalhar com o Imperial e com o Brompton, e isso gerou alguns problemas graves com o projeto, problemas que , na verdade, não deviam existir.
Research & Ethics Committee. If you want to do anything new in surgery, you have to get a license from your local Research & Ethics. I'm sure it's the same in Poland. There will be some form of equivalent which licenses new types of surgery. We didn't only have the bureaucratic problems associated with that, we also had professional jealousies. There were people on the Research & Ethics committee who really didn't want to see John Pepper succeed again. Because he is so successful. And they made extra problems for us.
Comissão de Investigação e Ética Para fazer algo novo na cirurgia, é preciso autorização da comissão local. De certeza que acontece o mesmo na Polónia. Deve haver uma forma equivalente, que licencia novos tipos de cirurgia. Não tínhamos só os problemas burocráticos associados a isso, mas também tínhamos invejas profissionais. Havia pessoas na comissão de investigação e ética que não queriam que John Pepper tivesse êxito outra vez, porque ele tinha muitos êxitos. E arranjaram-nos problemas extra.
Bureaucratic problems. Ultimately, when you have a new treatment, you have to have a guidance note for all the hospitals in the country. In the UK, we have the National Institute and Clinical Excellence. You have an equivalent in Poland, no doubt. And we had to get past the NICE problem. We now have a great clinical guidance, out on the net. So any other hospitals interested can come along, read the NICE report, get in touch with us, and then get doing it themselves.
Problemas burocráticos: Por último, quando há um novo tratamento, é preciso publicar uma nota de orientação para todos os hospitais no país. No Reino Unido, temos o NICE — Instituto Nacional para a Excelência Clínica. Sem dúvida, na Polónia há um equivalente. Tivemos de ultrapassar o problema do NICE. Agora temos uma ótima orientação clínica na Internet. Portanto, quaisquer hospitais interessados podem ler o relatório NICE, entrar em contacto connosco e depois podem fazer o mesmo.
Funding barriers, another big area to be concerned with. A big problem with understanding one of those perspectives. When we first approached one of the big, charitable UK organizations that fund this kind of stuff, we essentially gave them an engineering proposal. They didn't understand it, they were doctors, next to God, it must be rubbish, they binned it. So in the end, I went after private investors, just gave up on it. Most R&D is going to be institutionally funded, by the Polish Academy of Sciences or the Engineering and Physical Sciences Research Council, or whatever. And you need to get past those people.
Barreiras de financiamento, outra grande área com que nos preocupamos. Um problema enorme quanto à compreensão duma destas perspetivas. Quando abordámos uma das grandes organizações de caridade do Reino Unido, que financia este tipo de coisas, demos-lhe essencialmente uma proposta de engenharia. Eles não perceberam nada, eram médicos, estavam ao lado de Deus. "Deve ser uma treta", deitaram-na para o lixo. Por fim, fui procurar investidores privados e desisti. A maior parte da investigação vai ser financiada por instituições, a Academia de Ciências da Polónia, ou o Conselho de Investigação de Ciências de Engenharia e Física. É preciso passar por essas pessoas.
Jargon is a huge problem when you try to work across disciplines, because in an engineering world, we all understand CAD and RP. Not in the medical world. I suppose the funding bureaucrats ultimately have to get their act together. They've really got to start talking to each other, and exercise a bit of imagination, if that's not too much to ask.
A gíria é um problema enorme, quando tentamos trabalhar multidisciplinarmente porque, num mundo de engenheiros, todos percebemos CAD e RP mas não no mundo dos médicos. Suponho que os burocratas do financiamento vão ter que agir em conjunto. Vão ter que falar uns com os outros. e exercer um pouco de imaginação, se não for pedir muito.
(Laughter)
(Risos)
Which it probably is.
Mas, se calhar, é.
(Laughter)
(Risos)
I've coined the phrase "obstructive conservatism." So many people in the medical world don't want to change. Particularly when some jumped-up engineer has come along with the answer. They don't want to change. They simply want to do whatever they've done before. And in fact, many surgeons in the UK are still waiting for one of our patients to have some sort of an episode, so that they could say, "Told you that was no good." We've actually got 30 patients. At seven and a half years, we've got 90 post-op patient years between us, and we haven't had a single problem. And still, there are people in the UK saying, "That external aortic root, it will never work, you know."
Registei a frase "conservadorismo obstrutivo". Há muita gente no mundo da medicina que não quer mudar. Em especial quando aparece um engenheiro com uma resposta. Não querem mudar. Só querem fazer o que sempre fizeram. Na verdade, há muitos cirurgiões no Reino Unido à espera que um dos nossos doentes tenha qualquer percalço para poderem dizer: "Eu bem disse que não servia". Temos 30 doentes. Ao fim de sete anos e meio, nós todos juntos, temos 90 anos de pós-operatórios e nunca tivemos o mais pequeno problema. Apesar disso, ainda há no Reino Unido quem diga "Isso da aorta externa nunca vai funcionar".
It really is a problem. I'm sure everyone in this room has come across arrogance amongst medics, doctors, surgeons, at some point. The middle point is simply the way that the doctors protect themselves. "Well, of course, I'm looking after my patient." I think it's not good, but that's my view.
Na verdade, é um problema. De certeza que todos, nesta sala, já se depararam com a arrogância de médicos, cirurgiões, em qualquer altura. O ponto médio é a forma como os médicos se protegem. "Bem, claro que estou a tratar do meu doente", Acho que isso não é bom, mas, claro, é a minha opinião.
Egos, of course, again a huge problem. If you work in a multidisciplinary team, you've got to give your guys the benefit of the doubt, you've got to express support for them. Tom Treasure, professor of cardiothoracic surgery. Incredible guy. Dead easy to give him respect. Him giving me respect? Slightly different.
O ego também é um grande problema. Se trabalhamos numa equipa multidisciplinar, temos que dar aos colegas o benefício da dúvida. Temos que dar-lhes o nosso apoio. Tom Treasure, professor de cirurgia cardiotorácica, um tipo incrível. É muito fácil ter-lhe respeito. E ele respeita-me? É um pouco diferente.
(Laughter)
(Risos)
That's all the bad news. The good news is, the benefits are stonkingly huge. Translate that one! I bet they can't.
Estes são os contras. Os prós são que os benefícios são estapafurdiamente enormes. Traduzam lá essa! Aposto eles que não sabem.
(Laughter)
(Risos)
When you have a group of people with different professional training, a different professional experience, they not only have a different knowledge base, but also a different perspective on everything. And if you can bring them together, and get them talking and understanding each other, the results can be spectacular. You can find really novel solutions that have never been looked at before, very quickly and easily. You can short-cut huge amounts of work simply by using the extended knowledge base you have. And as a result, it's an entirely different use of the technology and the knowledge around you.
Quando temos um grupo de pessoas com diferente formação profissional, com diferente experiência profissional, elas têm uma base de conhecimentos diferentes mas também uma perspetiva diferente sobre todas as coisas. Se conseguirmos pô-las de acordo e levá-las a falarem e a entenderem-se umas às outras, os resultados podem ser espetaculares. Podemos encontrar soluções inovadoras que nunca tinham sido encaradas, muito depressa e com facilidade. Podemos eliminar grande quantidade de trabalho usando apenas a base alargada de conhecimentos que temos. Em consequência, é um uso totalmente diferente da tecnologia e dos conhecimentos à nossa volta.
The result of all this is that you can get incredibly quick progress on incredibly small budgets. I'm so embarrassed at how cheap it was to get from my idea to me being implanted that I'm not prepared to tell you what it cost, because I suspect there are absolutely standard surgical treatments, probably in the USA, which cost more for a one-off patient than the cost of us getting from my dream to my reality.
O resultado de tudo isso é que podemos atingir um progresso incrivelmente rápido com orçamentos incrivelmente pequenos. Sinto tanto embaraço por ter sido tão barato ter passado da minha ideia para o meu implante que não me sinto apto a dizer quanto custou, porque desconfio que há tratamentos cirúrgicos standard, provavelmente nos EUA, que custam mais para um doente do que o custo de passar do meu sonho para a realidade.
That's all I want to say, and I've got three minutes left. So, Ewa's going to like me. If you have any questions, please come up and talk to me later on, it would be a pleasure to speak with you.
Era isto tudo o que vos queria dizer e ainda me restam três minutos. Portanto, a Eva vai ficar contente comigo. Se tiverem perguntas a fazer, venham ter comigo e depois falamos. Será um prazer falar convosco.
Many thanks.
Muito obrigado.
(Applause)
(Aplausos)