The Incredible Cancer-Detecting Potential of Photoacoustic Imaging | Lei Li | TED

Translator: mohammad ali masoum Reviewer: shirin etebar

Breast cancer is one of the leading causes of cancer deaths globally.

سرطان سینه یکی از دلایل اصلی مرگ و میر سرطان در سطح جهان است.

About one in eight US women will develop invasive breast cancer

از هر هشت زن آمریکایی یک نفر در طول زندگی خود

over the course of their lifetime.

به سرطان تهاجمی سینه مبتلا می‌شود.

And globally, millions of women suffer from breast cancer every year.

در سطح جهان، میلیون‌ها زن هر ساله از سرطان سینه رنج می‌برند.

But it is quite treatable if detected early.

اما در صورت تشخیص زود هنگام کاملاً قابل درمان است.

Right now, actually, mammography is the gold standard

در حال حاضر، در واقع، ماموگرافی استاندارد طلایی

for breast cancer diagnosis.

برای تشخیص سرطان سینه است.

But mammography has a 10 percent chance of missed detection.

اما ماموگرافی ۱۰ درصد احتمال عدم تشخیص بیماری را دارد.

Thousands of lives could be lost each year

به دلیل این ۱۰ درصد

because of this 10 percent.

هزاران زندگی می‌تواند از دست برود.

Today, I’m going to introduce a new technology:

امروز، من قصد دارم یک فناوری جدید را معرفی کنم:

photoacoustic imaging.

تصویربرداری فتوآکوستیک.

As you can see,

همانطور که مشاهده می‌کنید،

it provides a much clearer image,

این تصویری بسیار واضح‌تر ارائه می‌دهد

leading to a more accurate diagnosis.

و منجر به تشخیص دقیق‌تر می‌شود.

It will be affordable, just like an ultrasound scan.

این مقرون به صرفه خواهد بود، دقیقاً مانند اسکن سونوگرافی.

It's painless and fast,

بدون درد و سریع است،

taking only 15 seconds to scan the entire breast in 3D.

و فقط ۱۵ ثانیه طول می‌کشد تا کل سینه را به صورت سه بعدی اسکن کند.

And immediate results will be delivered to the patients.

و نتایج فوری به بیماران تحویل داده می‌شود.

Beyond breast imaging,

فراتر از تصویربرداری سینه،

this technology will broadly transform how we see inside our bodies --

این فناوری به طور گسترده‌ای چگونه دیدن داخل بدن ما را --

and, maybe one day, even allow us to diagnose cancer

و، شاید یک روز، حتی به ما امکان تشخیص سرطان را بدهد

via a wearable watch-like device

از طریق یک وسیله پوشیدنی ساعت مانند

that monitors circulating tumor cells.

که سلول‌های تومور درگردش را کنترل می‌کند.

So what is photoacoustic imaging?

بنابراین تصویربرداری فوتواکوستیک چیست؟

Based on a photoacoustic effect,

بر اساس اثر فوتواکوستیک،

it is a conversion of light energy into sound energy.

تبدیل انرژی نور به انرژی صدا است.

We shot a gentle laser pulse onto the tissue.

ما یک پالس لیزر ملایم را روی بافت شلیک می‌کنیم.

The light is absorbed, raising its temperature a bit.

نور جذب می‌شود، دمای آن را کمی بالا می‌برد.

The rise in temperature leads to a tiny fraction of volume expansion,

افزایش دما منجر به کسر کوچکی از انبساط حجم می‌شود که

which, in turn, generates acoustic waves.

به نوبه خود، امواج صوتی ایجاد می‌کند.

Sensors process those sound signals,

حسگرها این سیگنال‌های صوتی را پردازش می‌کنند،

resulting in a high-resolution image

و در نتیجه منجر به تصویر با وضوح بالا می‌شود

whose level of clarity and detail far surpasses

که سطح وضوح و جزئیات آن بسیار فراتر از آنچه است

what you've got with traditional CT scans or ultrasound.

که با اسکن سنتی یا سونوگرافی به دست آورده‌اید.

Now, about me.

حالا، در مورد من.

I started out in industrial optics,

من از اپتیک صنعتی شروع کردم،

but changed direction

اما مسیرم را بعد از

after my grandparents died of cancer and stroke.

درگذشت پدربزرگ و مادربزرگم بر اثر سرطان و سکته مغزی عوض کردم.

I realized that we needed better imaging technology

فهمیدم که برای کمک به تشخیص زودرس

to aid early diagnosis

و درک بهتر از بیماری‌ها

and to provide a better understanding of the diseases.

به فناوری تصویربرداری بهتر نیاز داریم.

So I decided to devote myself to biomedical optical imaging.

بنابراین تصمیم گرفتم خودم را وقف تصویربرداری نوری زیست‌پزشکی کنم.

I now research and develop next generation medical imaging

اکنون من در مورد تصویربرداری پزشکی نسل بعدی با برنامه‌های مختلف

with applications ranging from diagnosing cancer

از تشخیص سرطان گرفته

to mapping brain functions

تا نقشه‌برداری از عملکرد مغز

and navigating medical micro robots for drug delivery.

و پیمایش میکرو روبات‌های پزشکی برای تحویل دارو تحقیق و توسعه می‌کنم.

Here are some examples showing what we can do.

اینجا چند نمونه آورده شده است که نشان می‌دهد چه کاری می‌توانیم انجام دهیم.

Take this mouse.

این موش را ببینید.

The mouse has been virtually sliced into 600 pieces from head to toe.

تقریباً به ۶۰۰ بخش از سر تا انگشت پا تقسیم شده است.

It took only 12 seconds to complete the whole body scan.

فقط ۱۲ ثانیه طول کشید تا کل اسکن بدن تکمیل شود.

It looks a little like a mouse carpaccio.

به نظر می‌رسد کمی شبیه یک کارپاچیوی موش است.

(Laughter)

(خنده)

But don't worry, no mice were hurt during the imaging.

اما نگران نباشید، هیچ موشی در طول تصویربرداری صدمه ندیده است.

(Laughter)

(خنده)

In this next video,

در ویدیو بعدی،

we hold the animal, another mouse, in position to image its liver.

ما حیوان، موش دیگر را در موقعیت عکس‌برداری از کبد آن می‌گیریم.

The liver has a lot of blood vessels inside.

در داخل کبد رگ‌های خونی زیادی وجود دارد.

You can see them as a tree-like network.

شما می‌توانید آنها را به عنوان یک شبکه درخت مانند مشاهده کنید.

Because our imaging exposure time is too short, only 15 microseconds,

از آنجا که زمان قرار گرفتن در معرض تصویربرداری خیلی کوتاه است، ۱۵ میکرو ثانیه

there is no blur at all,

هیچ تارشدگی وجود ندارد،

despite the movement of the animal during the imaging.

با وجود حرکت حیوان در هنگام تصویربرداری.

The mouse is breathing normally,

موش به طور عادی نفس می‌کشد،

and every frame in our video is clear.

و هر قاب ویدیوی ما مشخص است.

With each slice we can clearly see the internal structure

با هر برش می‌توانیم ساختار داخلی

and the blood vessel network.

و شبکه رگ خونی را به وضوح ببینیم.

This enables us to differentiate a tumor from normal tissue.

این روش ما را قادر می‌سازد تومور را از بافت طبیعی متمایز کنیم.

The light dose we use is well below the safety limit,

دوز نوری که ما استفاده می‌کنیم بسیار پایین‌تر از حد ایمنی است

and we don't need to inject any contrast agents.

و نیازی به تزریق مواد کنتراست‌زا نیست.

It is totally non-invasive.

کاملاً غیرتهاجمی است.

Now, for an example, that is a little closer to home.

اکنون، به عنوان مثال، که کمی جدی‌تر است.

This is a side by side comparison of human brain images.

این تصویر یک مقایسه کنار هم از تصاویر مغز انسان است.

On the left, you see an image from an MRI.

در سمت چپ، تصویری از اِم‌آر‌آی مشاهده می‌کنید.

On the right, from photoacoustic imaging.

در سمت راست، از تصویربرداری فوتواکوستیک.

Photoacoustic imaging can reveal detailed vasculature,

تصویربرداری فوتواکوستیک می‌تواند عروق را دقیق نشان دهد،

but with even faster detection of the brain functions

اما با تشخیص سریعتر عملکرد مغز

and without using the costly high-magnetic field.

و بدون استفاده از میدان مغناطیسی پرهزینه.

What you are seeing here is the brain's activity,

آنچه شما در اینجا می‌بینید فعالیت مغز است،

where a patient, now a human this time,

جایی که بیمار، اکنون یک انسان،

taps his finger, puckers his lips,

به انگشتش ضربه می‌زند، لب های خود را به هم می‌چسباند،

taps his tongue and is listening and thinking of words.

با زبان خود صدا ایجاد می‌کند و به کلمات گوش می‌دهد و فکر می‌کند.

Although I don't have a visual for it, I'd like to share one more example.

اگرچه من تصویری برای آن ندارم، می‌خواهم مثال دیگر را به اشتراک بگذارم.

In science fiction,

در داستان‌های علمی تخیلی،

micro robots enter our bodies to cure diseases

که میکرو روبات‌ها وارد بدن ما می‌شوند تا بیماری‌ها را

in hard-to-reach areas.

در مناطق با دسترسی سخت درمان کنند.

However, in reality,

با این حال، در واقعیت،

locating, guiding and controlling them inside of the body is a big challenge.

مکان‌یابی، هدایت و کنترل آنها در داخل بدن یک چالش بزرگ است.

Just like the satellites in space guiding cars to their destinations,

درست مانند ماهواره‌های موجود در فضا که اتومبیل‌ها را به مقصد خود هدایت می‌کند،

a photoacoustic imaging system outside the body

یک سیستم تصویربرداری فوتواکوستیک در خارج از بدن می‌تواند

can serve similarly as a GPS for the micro robots.

به طور مشابه به عنوان جی‌پی‌اس برای ربات‌های میکرو خدمت کند.

Biomedical optics has come a long way.

اپتیک‌های زیست پزشکی مسیری طولانی را طی کرده است.

The microscope used every day in modern medical diagnosis

میکروسکوپ مورد استفاده روزمره در تشخیص پزشکی مدرن

was invented in the 17th century,

در قرن هفدهم اختراع شد،

which revolutionized 19th century medicine by letting us see into a cell.

که با اجازه دادن به ما برای دیدن درون سلول، پزشکی قرن نوزدهم را متحول کرد.

Then, optical coherence tomography developed in 1990s

سپس، توموگرافی انسجام نوری که در دهه ۱۹۹۰ توسعه یافت

increased optical penetration to 1 millimeter,

نفوذ نوری را به ۱ میلی‌متر افزایش داد،

bringing huge benefits to clinical care for skin and eyes.

و مزایای زیادی را برای مراقبت‌های بالینی برای پوست و چشم به وجود آورد.

Now, photoacoustic imaging,

اکنون، تصویربرداری فوتواکوستیک،

first adopted for medical use in the 2000s,

که برای اولین بار برای استفاده پزشکی در دهه ۲۰۰۰به تصویب رسید،

allows us to see even more,

به ما امکان می‌دهد حتی بیشتر ببینیم،

allowing penetration by another order of magnitude,

و اجازه می‌دهد با ترتیب دیگری از بزرگی،

to several centimeters,

به چند سانتی متر نفوذ کنیم،

allowing organ-level in vivo human imaging.

و سطح اندام را در تصویربرداری انسان فراهم می‌کند.

Photoacoustic imaging is a highly-active and a fast-growing research field.

تصویربرداری فوتواکوستیک یک زمینه تحقیقاتی بسیار فعال و در حال رشد است.

Using microwaves instead of light,

با استفاده از مایکروویو به جای نور،

this imaging method holds promises for whole body penetration in humans

وعده‌هایی را برای نفوذ کامل بدن در انسان

in the future.

در آینده می‌دهد.

We are hoping that the further advancement of this technology

ما امیدواریم که پیشرفت بیشتر این فناوری

will aid early diagnosis of cancer and brain diseases,

به تشخیص زودرس سرطان و بیماری‌های مغزی کمک کند،

ultimately benefiting global health.

در نهایت به نفع سلامت جهانی باشد.

I hope you all can share my excitement over this fast-growing field

امیدوارم همه شما بتوانید هیجان من را در زمینه سریع در حال رشد به اشتراک بگذارید

and hope you'll join us in advancing the technology.

و امیدوارم که در پیشبرد فناوری به ما بپیوندید.

Thank you.

سپاسگزارم.

(Applause)

(تشویق)