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

翻訳: Akiko Kawagoe 校正: Tomoyuki Suzuki

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

乳がんは 世界的に 癌による主たる死因の一つです

About one in eight US women will develop invasive breast cancer

アメリカ人女性の約８人に１人は 生涯を通じて

over the course of their lifetime.

浸潤性乳がんを発症します

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

世界的には 何百万もの女性が 毎年 乳がんで苦しんでいます

But it is quite treatable if detected early.

しかし乳がんは 早期に発見すれば 完全に治療が可能です

Right now, actually, mammography is the gold standard

今 実際 乳がんの診断において 判断基準となっているのは

for breast cancer diagnosis.

マンモグラフィーです

But mammography has a 10 percent chance of missed detection.

しかしマンモグラフィーは 10％の確率で見落としがあります

Thousands of lives could be lost each year

毎年 この10％の見落としで 何千もの命が

because of this 10 percent.

失われる可能性があるのです

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

今日は新しい技術をご紹介します

photoacoustic imaging.

「光音響イメージング」です

As you can see,

ご覧の通り

it provides a much clearer image,

光音響イメージングでは より鮮明な画像が得られるため

leading to a more accurate diagnosis.

より正確な診断につながります

It will be affordable, just like an ultrasound scan.

超音波検査のように お手頃な価格になるでしょう

It's painless and fast,

痛みもなく 高速で

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

乳房全体を３Dでスキャンするのに 15秒しかかかりません

And immediate results will be delivered to the patients.

そして患者はすぐに 結果が得られます

Beyond breast imaging,

乳房の画像診断にとどまらず

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

この技術は体内を見る方法を 広く変えることになるでしょう

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

そしていつの日か 腫瘍細胞の循環を

via a wearable watch-like device

腕時計のような装着型デバイスで モニターし

that monitors circulating tumor cells.

がんを診断することも できるようになるかもしれません

So what is photoacoustic imaging?

では「光音響イメージング」とは 何でしょう？

Based on a photoacoustic effect,

それは 光音響効果に基づいて

it is a conversion of light energy into sound energy.

光エネルギーを 音エネルギーに変換するものです

We shot a gentle laser pulse onto the tissue.

弱いレーザーパルスを 組織に照射します

The light is absorbed, raising its temperature a bit.

光が吸収され 温度が少し上昇します

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

温度が上がると ごくわずかな体積膨張が起こり

which, in turn, generates acoustic waves.

その結果 音響波が発生します

Sensors process those sound signals,

その音信号をセンサーが処理することで

resulting in a high-resolution image

高解像度画像が得られます

whose level of clarity and detail far surpasses

従来のCTスキャンや超音波検査より

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

はるかに鮮明で詳細な画像です

Now, about me.

さて 私についてです

I started out in industrial optics,

私は初め 工業用光学を 専門にしていましたが

but changed direction

祖父母が がんと脳卒中で

after my grandparents died of cancer and stroke.

亡くなったのを機に 方向転換しました

I realized that we needed better imaging technology

早期診断を助けたり 病気への理解を深めたりするには

to aid early diagnosis

より優れた画像診断技術が必要だと 気付いたのです

and to provide a better understanding of the diseases.

So I decided to devote myself to biomedical optical imaging.

そこで私は 生体医用光イメージングに 専念することにしました

I now research and develop next generation medical imaging

現在は 次世代医療画像の 研究開発に取り組んでいます

with applications ranging from diagnosing cancer

がんの診断や脳機能のマッピング

to mapping brain functions

そして薬物送達のための

and navigating medical micro robots for drug delivery.

医療用マイクロロボットの操縦まで 用途は様々です

Here are some examples showing what we can do.

どんなことが出来るか 例をお見せしましょう

Take this mouse.

マウスです

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

このマウスは頭からつま先までを コンピュータ上で600にスライスされています

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

全身をスキャンし終えるまでに たった12秒しかかかりませんでした

It looks a little like a mouse carpaccio.

マウスのカルパッチョに見えますね

(Laughter)

（笑）

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

心配無用です 撮影中にマウスが傷つくことはありません

(Laughter)

（笑）

In this next video,

次の動画では

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

肝臓を撮影するために 別のマウスを固定します

The liver has a lot of blood vessels inside.

肝臓の内部には たくさんの血管があります

You can see them as a tree-like network.

木のようなネットワークとして 見ることができます

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

撮影露光時間が15マイクロ秒と 非常に短いため

there is no blur at all,

撮影中に動物が動いたとしても

despite the movement of the animal during the imaging.

まったくブレません

The mouse is breathing normally,

マウスは普通に呼吸しており

and every frame in our video is clear.

動画のどのフレームも鮮明です

With each slice we can clearly see the internal structure

どのスライス画像でも 内部構造と血管網を

and the blood vessel network.

はっきり見ることができます

This enables us to differentiate a tumor from normal tissue.

これにより 腫瘍と正常な組織を 区別することが可能になります

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

使用する光線量は 安全基準値を大幅に下回っており

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

造影剤を注入する必要もありません

It is totally non-invasive.

完全に非侵襲的なのです

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

では もう少し身近な例を 見てみましょう

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

これは人間の脳の画像を 並べて比較したものです

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

左側は MRIの画像で

On the right, from photoacoustic imaging.

右側は光音響イメージングです

Photoacoustic imaging can reveal detailed vasculature,

光音響イメージングでは 詳細な血管構造が明らかになります

but with even faster detection of the brain functions

でも脳機能の検出はさらに速く

and without using the costly high-magnetic field.

費用のかかる高磁場も使用しません

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

今ご覧になっているのは 脳の活動です

where a patient, now a human this time,

今回は人間の患者さんの脳です

taps his finger, puckers his lips,

指で叩き 唇を尖らせ

taps his tongue and is listening and thinking of words.

舌打ちをし 言葉を聞き考えています

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

お見せする画像はないのですが もう一つ例を紹介したいと思います

In science fiction,

SFでは

micro robots enter our bodies to cure diseases

マイクロロボットが 私たちの体内に入り

in hard-to-reach areas.

届きにくい部位にある病気を治します

However, in reality,

しかし現実では

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

体内で 病気の位置を把握し 誘導し制御するのは大きな課題です

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

宇宙にある人工衛星が 車を目的地まで誘導するように

a photoacoustic imaging system outside the body

体外にある 光音響イメージングシステムは

can serve similarly as a GPS for the micro robots.

マイクロロボットにとっての GPSのような働きができるのです

Biomedical optics has come a long way.

生体医用光学は 長い道のりを歩んできました

The microscope used every day in modern medical diagnosis

現代の医療診断で 毎日使われている顕微鏡は

was invented in the 17th century,

17世紀に発明され

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

細胞の中を見ることができるようになり 19世紀の医療に革命をもたらしました

Then, optical coherence tomography developed in 1990s

それから 1990年代に 光干渉断層撮影が開発されたことで

increased optical penetration to 1 millimeter,

光透過率が１mmまで高まり

bringing huge benefits to clinical care for skin and eyes.

皮膚や目の臨床ケアに 多大なメリットをもたらしました

Now, photoacoustic imaging,

そして 光音響イメージングは

first adopted for medical use in the 2000s,

最初 2000年代に医療用として採用され

allows us to see even more,

さらに１桁多い数cmまで

allowing penetration by another order of magnitude,

透過できるようになり

to several centimeters,

臓器レベルでの生体イメージングが

allowing organ-level in vivo human imaging.

可能となりました

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

光音響イメージングは 非常に活発かつ 急成長している研究分野です

Using microwaves instead of light,

光の代わりにマイクロ波を使うことで

this imaging method holds promises for whole body penetration in humans

このイメージング法では 将来的にはヒトの全身への浸透が

in the future.

期待できます

We are hoping that the further advancement of this technology

この技術が将来さらに進化することで

will aid early diagnosis of cancer and brain diseases,

癌や脳疾患の早期診断に役立ち

ultimately benefiting global health.

ひいては 世界の健康に 貢献することを願っています

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

この急成長する分野への 私の情熱を皆さんと共有し

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

皆さんにもこの技術発展に 参加してもらえたらと思います

Thank you.

ありがとう

(Applause)

（拍手）