Approfittando dell'arrivo nel suo piccolo reparto delle tre schiave, Ararcha, Betsey e Lucy, Sims incominciò ad approfondire seriamente lo studio dei diversi casi di fistole. A quel tempo Marion non poté fare molto per loro. Ma successivamente, grazie a una particolare esperienza, Sims ebbe un'intuizione che cambiò radicalmente il suo modo di operare. Fu chiamato infatti a visitare una donna che, in seguito a una caduta da cavallo, si era lesionata gravemente la pelvi. Nel tentativo di aiutarla, riuscì a posizionare la paziente in un modo tale che, aiutandosi anche con un cucchiaino come speculum, - come lui stesso scriverà - "vidi tutto perfettamente, come nessuno aveva mai visto in precedenza... ricordo che pensai immediatamente: perché non dovrebbe essere possibile operare anche una fistola, in questo modo?". Dopo quell'episodio Sims si impegnò proprio ad applicare la nuova metodologia nell'ambito delle fistole. Dal 1845 al 1849 compì i suoi esperimenti, arrivando ad operare Ararcha trenta volte (non si è bene a conoscenza se questo fosse stato necessario per problemi riscontrati con le suture o se Sims lo avesse fatto deliberatamente). Benché fosse stata recentemente scoperta l'anestesia, Sims non ne fece uso durante le sue operazioni sulle tre donne. Per questo motivo, e per le prime operazioni definibili dei veri "esperimenti", venne aspramente criticato. Nonostante il modo in cui si svolse il tutto, dopo numerosi interventi e varie difficoltà, Sims riuscì a perfezionare la sua tecnica e a curare con successo le fistole di Ararcha. Dopo di lei curò molte altre donne/schiave presentatesi a lui con lo stesso problema. Fu solo dopo i primi risultati positivi su queste che Sims provò ad intervenire anche su donne caucasoidi affette dalla stessa patologia, questa volta però usando l'anestesia. La svolta, oltre che per la posizione, si raggiunse grazie anche ad altre due importanti innovazioni apportate da Sims: l'utilizzo dello speculum vaginale e della sutura con fili d'argento.