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

Traduttore: Martina Tortorici Revisore: Anna Cristiana Minoli

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

Il cancro al seno è una delle principali cause di morte per cancro nel mondo.

About one in eight US women will develop invasive breast cancer

Negli USA, circa una donna su otto svilupperà un cancro al seno invasivo

over the course of their lifetime.

nel corso della propria vita.

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

E nel mondo, milioni di donne si ammalano di cancro al seno ogni anno.

But it is quite treatable if detected early.

Ma è piuttosto trattabile se diagnosticato precocemente.

Right now, actually, mammography is the gold standard

Al momento, la mammografia è lo standard di riferimento

for breast cancer diagnosis.

per la diagnosi di cancro al seno.

But mammography has a 10 percent chance of missed detection.

Tuttavia, c’è il 10% di possibilità che una mammografia non rilevi un cancro.

Thousands of lives could be lost each year

Ogni anno, si possono perdere migliaia di vite

because of this 10 percent.

a causa di questo 10 per cento.

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

Oggi vi mostrerò una nuova tecnologia:

photoacoustic imaging.

le immagini fotoacustiche.

As you can see,

Come potete vedere,

it provides a much clearer image,

forniscono un’immagine molto più nitida,

leading to a more accurate diagnosis.

cosa che comporta una diagnosi più accurata.

It will be affordable, just like an ultrasound scan.

Saranno economiche, proprio come una scansione a ultrasuoni.

It's painless and fast,

Sono indolori e veloci,

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

impiegano solo 15 secondi per scansionare un intero seno in 3D.

And immediate results will be delivered to the patients.

E le pazienti riceveranno risultati immediati.

Oltre alle immagini del seno,

Beyond breast imaging,

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

questa tecnologia rivoluzionerà come visualizziamo l’interno dei nostri corpi

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

e forse un giorno ci consentirà di diagnosticare un cancro

con un dispositivo indossabile, come un orologio,

via a wearable watch-like device

that monitors circulating tumor cells.

che monitora le cellule tumorali circolanti.

So what is photoacoustic imaging?

Ma che cosa sono le immagini fotoacustiche?

Based on a photoacoustic effect,

Si basano sull’effetto fotoacustico,

it is a conversion of light energy into sound energy.

che è la conversione di energia luminosa in energia del suono.

We shot a gentle laser pulse onto the tissue.

Colpiamo il tessuto con un leggero impulso laser.

The light is absorbed, raising its temperature a bit.

La luce viene assorbita, causando un lieve aumento di temperatura.

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

L’aumento di temperatura comporta una piccola espansione del volume,

which, in turn, generates acoustic waves.

che, a sua volta, genera onde acustiche.

Sensors process those sound signals,

Dei sensori processano questi segnali acustici,

resulting in a high-resolution image

generando un’immagine ad alta risoluzione,

whose level of clarity and detail far surpasses

i cui livelli di dettaglio e nitidezza sorpassano di gran lunga

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

quelli delle tradizionali immagini di TAC o ultrasuoni.

Now, about me.

Ora, riguardo a me:

I started out in industrial optics,

ho iniziato nell’ottica industriale,

but changed direction

ma ho cambiato direzione

after my grandparents died of cancer and stroke.

dopo che i miei nonni sono morti di cancro e ictus.

I realized that we needed better imaging technology

Ho realizzato che ci serviva una migliore tecnologia diagnostica

to aid early diagnosis

per aiutare le diagnosi precoci

and to provide a better understanding of the diseases.

e per ottenere una migliore conoscenza delle malattie.

So I decided to devote myself to biomedical optical imaging.

Quindi ho deciso di dedicarmi alla diagnosi ottica biomedicale.

Ora ricerco e sviluppo

I now research and develop next generation medical imaging

la nuova generazione della diagnostica medica

with applications ranging from diagnosing cancer

con applicazioni che spaziano

da diagnosi di cancro a mappature di funzioni cerebrali

to mapping brain functions

and navigating medical micro robots for drug delivery.

e alla guida di micro-robot per la somministrazione di medicine.

Here are some examples showing what we can do.

Ecco alcuni esempi che mostrano cosa possiamo fare.

Take this mouse.

Prendiamo questo topo.

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

Questo topo è stato affettato virtualmente in 600 pezzi dalla testa ai piedi.

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

Ci sono voluti solo 12 secondi per scansionare l’intero corpo.

It looks a little like a mouse carpaccio.

Sembra un po’ un carpaccio di topo.

(Laughter)

(Risate)

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

Ma non vi preoccupate, nessun topo si è fatto male!

(Laughter)

(Risate)

In this next video,

In quest’altro video,

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

teniamo l’animale, un altro topo, in posizione per vedere il suo fegato.

The liver has a lot of blood vessels inside.

Il fegato contiene molti vasi sanguigni.

You can see them as a tree-like network.

Li potete vedere quasi come una rete di rami d’albero.

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

Dato che il tempo d’esposizione per l’immagine è corto,

solo 15 microsecondi,

there is no blur at all,

non c’è nessuna sfocatura,

despite the movement of the animal during the imaging.

nonostante il movimento dell’animale durante l’acquisizione.

The mouse is breathing normally,

Il topo sta respirando normalmente

and every frame in our video is clear.

e ogni frame del nostro video è nitido.

With each slice we can clearly see the internal structure

In ogni fetta si vedono chiaramente la struttura interna

and the blood vessel network.

e la rete di vasi sanguigni.

This enables us to differentiate a tumor from normal tissue.

Questo ci consente di distinguere un tumore dal tessuto sano.

La dose di luce che usiamo è ben al di sotto della soglia di sicurezza,

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

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

e non dobbiamo iniettare nessun agente di contrasto.

It is totally non-invasive.

È totalmente non invasivo.

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

Ecco un esempio che ci coinvolge un po’ di più.

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

Questo è un paragone di immagini di cervello umano.

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

A sinistra vedete l’immagine di una RM.

On the right, from photoacoustic imaging.

A destra, un’immagine fotoacustica.

Photoacoustic imaging can reveal detailed vasculature,

L’immagine fotoacustica può mostrare la vascolatura nel dettaglio,

but with even faster detection of the brain functions

ma con una rilevazione ancor più veloce delle funzioni cerebrali

and without using the costly high-magnetic field.

e senza usare il potente e costoso campo magnetico.

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

Quello che state vedendo è l’attività cerebrale,

where a patient, now a human this time,

quando un paziente, in questo caso un umano,

taps his finger, puckers his lips,

picchietta le dita, corruga le labbra,

taps his tongue and is listening and thinking of words.

picchietta la lingua e ascolta o pensa parole.

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

Anche se non ho un video, vorrei condividere un altro esempio.

In science fiction,

Nella fantascienza

micro robots enter our bodies to cure diseases

micro-robot entrano nel nostro corpo per curare malattie

in hard-to-reach areas.

in zone difficili da raggiungere.

However, in reality,

Tuttavia, in realtà,

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

individuarli, guidarli e controllarli nel corpo è una grande sfida.

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

Proprio come i satelliti nello spazio guidano le macchine a destinazione,

a photoacoustic imaging system outside the body

un sistema fotoacustico all’esterno del corpo

can serve similarly as a GPS for the micro robots.

può funzionare come un sistema GPS per i micro-robot.

Biomedical optics has come a long way.

L’ottica biomedicale ha fatto grandi passi avanti.

The microscope used every day in modern medical diagnosis

Il microscopio quotidianamente usato per fare diagnosi

was invented in the 17th century,

è stato inventato nel 17esimo secolo,

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

rivoluzionando la medicina del 19esimo secolo

consentendoci di vedere l’interno di una cellula.

Then, optical coherence tomography developed in 1990s

Poi la tomografia ottica a coerenza di fase, sviluppata negli anni ’90,

increased optical penetration to 1 millimeter,

ha aumentato la penetrazione ottica a 1 millimetro,

bringing huge benefits to clinical care for skin and eyes.

comportando grandi benefici per la cura clinica di pelle e occhi.

Now, photoacoustic imaging,

Adesso, le immagini fotoacustiche,

first adopted for medical use in the 2000s,

adottate per la prima volta nella pratica medica negli anni 2000,

allows us to see even more,

ci consentono di vedere ancora di più,

allowing penetration by another order of magnitude,

aumentando la penetrazione di un altro ordine di grandezza,

to several centimeters,

fino a diversi centimetri,

allowing organ-level in vivo human imaging.

ottenendo immagini alla scala degli organi in umano in vivo.

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

La diagnostica fotoacustica è un campo di ricerca attivo e in rapida crescita.

Using microwaves instead of light,

Usando microonde invece della luce,

this imaging method holds promises for whole body penetration in humans

questo metodo potrebbe consentire la visualizzazione dell’intero corpo umano

in the future.

in futuro.

We are hoping that the further advancement of this technology

Noi speriamo che l’ulteriore avanzamento di questa tecnologia

will aid early diagnosis of cancer and brain diseases,

aiuterà nella diagnosi precoce di cancro e malattie del cervello,

ultimately benefiting global health.

comportando grandi benefici per la salute a livello globale.

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

Spero che condividiate il mio entusiasmo per questo campo in rapido sviluppo

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

e che vi unirete a noi nel far progredire questa tecnologia.

Thank you.

Grazie.

(Applause)

(Applausi)