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

번역: 한나 최 검토: DK Kim

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

유방암은 세계적으로 치사율이 높은 암입니다.

About one in eight US women will develop invasive breast cancer

미국 여성 여덟 명 중 한 명은

살면서 유방암을 앓습니다.

over the course of their lifetime.

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

전 세계적으로 매년 백만 명이 유방암과 맞서 싸워요.

But it is quite treatable if detected early.

하지만 초기에 발견하면 대개 치료가 가능합니다.

Right now, actually, mammography is the gold standard

현재로서는 유방 조영술이 유방암 진단의 표준입니다.

for breast cancer diagnosis.

But mammography has a 10 percent chance of missed detection.

하지만 유방 조영술로는 암을 놓칠 확률이 10%예요.

Thousands of lives could be lost each year

매년 수천 명이

because of this 10 percent.

이 10% 때문에 죽을 수 있습니다.

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

오늘, 새로운 기술을 하나 소개해드리려 합니다.

photoacoustic imaging.

광음향 영상학이에요.

As you can see,

보시듯이

it provides a much clearer image,

훨씬 선명한 사진을 제공해서

leading to a more accurate diagnosis.

더 정확한 진단을 할 수 있습니다.

It will be affordable, just like an ultrasound scan.

초음파 검사처럼 부담할 만한 가격일 것입니다.

It's painless and fast,

아프지 않고 빨라요.

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

유방 전체를 입체로 검사하는 데 15초밖에 걸리지 않습니다.

And immediate results will be delivered to the patients.

결과도 즉각 나와 환자들에게 전달돼요.

Beyond breast imaging,

유방 영상을 넘어서

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

이 기술은 몸 속을 보는 방법 자체를 완전히 바꿀 것입니다.

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

언젠가 시계 같은 착용식 기기로

via a wearable watch-like device

암을 발견할 수 있을지도 모릅니다.

that monitors circulating tumor cells.

움직이는 종양 세포를 추적하는 거죠.

So what is photoacoustic imaging?

그러면 광음향 영상학이 무엇일까요?

Based on a photoacoustic effect,

광음향 효과를 이용해서

it is a conversion of light energy into sound energy.

빛 에너지를 소리 에너지로 전환하는 것입니다.

We shot a gentle laser pulse onto the tissue.

조직에 약한 레이저 자극을 줍니다.

The light is absorbed, raising its temperature a bit.

빛이 흡수되고 온도가 조금 오릅니다.

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

온도가 상승하면 부피가 아주 조금 팽창하고

which, in turn, generates acoustic waves.

이것은 음파를 만듭니다.

Sensors process those sound signals,

감지기가 이 소리 신호를 받아서

resulting in a high-resolution image

고화질의 사진을 만듭니다.

whose level of clarity and detail far surpasses

흔히 사용하는 CT나 초음파와는

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

선명도와 세부적인 부분에서 비교가 되지 않아요.

Now, about me.

이제 제소개를 하겠습니다.

I started out in industrial optics,

저는 산업 광학으로 시작했지만

but changed direction

조부모님들이 암과 뇌졸중으로 돌아가시고 난 후 방향을 바꿨습니다.

after my grandparents died of cancer and stroke.

I realized that we needed better imaging technology

더 좋은 영상 기술이 있어야

to aid early diagnosis

질병의 조기 진단과

and to provide a better understanding of the diseases.

심도 깊은 이해를 할 수 있다는 걸 깨달았습니다.

So I decided to devote myself to biomedical optical imaging.

그래서 생물 의학 광학 영상을 집중 연구하기로 했습니다.

I now research and develop next generation medical imaging

저는 지금 다음 세대 의학 영상을 연구 개발하고 있습니다.

with applications ranging from diagnosing cancer

암 진단에서 뇌 기능 조사,

to mapping brain functions

and navigating medical micro robots for drug delivery.

초소형 의료 로봇의 약물 전달까지 여러 상황에 적용할 수 있습니다.

Here are some examples showing what we can do.

저희의 연구를 몇 가지 보여드릴게요.

Take this mouse.

여기 쥐가 있어요.

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

이 쥐를 머리부터 발끝까지 가상의 600 조각으로 잘랐습니다.

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

몸 전체를 인식하는 데 불과 12초밖에 걸리지 않았어요.

It looks a little like a mouse carpaccio.

쥐 카르파초처럼 보이네요.

(Laughter)

(웃음)

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

하지만 걱정 마세요, 쥐를 괴롭히지는 않았어요.

(Laughter)

(웃음)

In this next video,

다음 영상 보시죠.

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

간 사진을 찍으려고 다른 쥐를 들었습니다.

The liver has a lot of blood vessels inside.

간은 혈관이 굉장히 많아요.

You can see them as a tree-like network.

나무의 조직망이라고 볼 수 있습니다.

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

영상 노출 시간이 15 마이크로초로 굉장히 짧기 때문에

there is no blur at all,

동물이 촬영 도중 움직여도 흐린 부분이 전혀 없습니다.

despite the movement of the animal during the imaging.

The mouse is breathing normally,

쥐는 보통처럼 숨을 쉬고 있고

and every frame in our video is clear.

저희가 찍은 영상의 모든 부분이 선명합니다.

With each slice we can clearly see the internal structure

조각 조각마다 내부 구조와

and the blood vessel network.

혈관망을 자세히 볼 수 있어요.

This enables us to differentiate a tumor from normal tissue.

종양과 정상 조직을 구분할 수 있다는 뜻입니다.

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

우리가 사용한 빛 노출량은 안전 기준치 훨씬 아래이고

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

조영제도 필요 없습니다.

It is totally non-invasive.

완전히 비침습적이죠.

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

조금 더 직접적인 예시를 하나 들어볼게요.

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

사람 뇌 영상의 일대일 비교입니다.

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

왼쪽은 MRI로 찍은 사진이에요.

On the right, from photoacoustic imaging.

오른쪽은 광음향 영상입니다.

Photoacoustic imaging can reveal detailed vasculature,

광음향 영상은 자세한 혈관 구조를 보여주는데

but with even faster detection of the brain functions

뇌 기능을 더 빨리 감지하고

and without using the costly high-magnetic field.

비싼 강자기장도 필요 없어요.

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

여러분이 보고 계시는 건 뇌의 활동이에요.

where a patient, now a human this time,

환자는, 이번엔 사람인데,

taps his finger, puckers his lips,

손가락을 두드리고 입술을 오므리며

taps his tongue and is listening and thinking of words.

혀를 차고 단어를 듣고 생각하고 있죠.

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

영상은 없지만 다른 예를 하나 더 공유하고자 합니다.

In science fiction,

과학 소설에서는 마이크로 로봇이 몸에 들어와

micro robots enter our bodies to cure diseases

잘 닿지 않는 곳의 병을 치료합니다.

in hard-to-reach areas.

However, in reality,

하지만 현실에선

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

몸 속에서 자리를 잡고 움직이고 조종하는 건 아주 어렵습니다.

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

우주에서 차들을 목적지로 안내하는 인공위성처럼

a photoacoustic imaging system outside the body

몸 밖의 광음향 영상 장치는

can serve similarly as a GPS for the micro robots.

초소형 로봇들의 GPS가 될 수 있습니다.

Biomedical optics has come a long way.

생물 의학 광학은 많이 발전해왔습니다.

The microscope used every day in modern medical diagnosis

현대 의료 진단에 매일 쓰이는 현미경은

was invented in the 17th century,

17세기에 발명되었는데

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

세포를 볼 수 있게 해주어 19세기 의학을 변혁시켰죠.

Then, optical coherence tomography developed in 1990s

다음으로 1990년대에 발명된 광간섭 단층 촬영 장치는

increased optical penetration to 1 millimeter,

광 침투를 1 밀리미터까지 발전시켰고

bringing huge benefits to clinical care for skin and eyes.

피부와 눈의 임상 치료에 큰 도움을 줬습니다.

Now, photoacoustic imaging,

이제 광음향 영상이 있습니다.

first adopted for medical use in the 2000s,

의료 목적으로 2000년대에 처음 이용된 이 기술은

allows us to see even more,

더 많은 것을 볼 수 있게 했습니다.

allowing penetration by another order of magnitude,

다른 차원의 침투가 가능했습니다.

to several centimeters,

몇 센티미터까지 들어가서

allowing organ-level in vivo human imaging.

체내 장기의 생생한 사진까지 얻을 수 있게 해줬습니다.

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

광음향 영상은 굉장히 활발하고 빠르게 발전하는 연구 분야입니다.

Using microwaves instead of light,

빛 대신 마이크로파를 이용하여

this imaging method holds promises for whole body penetration in humans

이 기술은 앞으로 인간의 몸 전체를

탐색할 수 있을 것입니다.

in the future.

We are hoping that the further advancement of this technology

이 기술의 추가적인 발전이

will aid early diagnosis of cancer and brain diseases,

암과 뇌 질환의 조기 진단을 돕기를,

ultimately benefiting global health.

궁극적으로 세계 건강에 도움을 주기를 바라고 있습니다.

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

빠르게 발전하는 이 분야에 대한 관심에 공감하실 수 있기를 바랍니다.

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

이 발전하는 기술에 여러분도 함께하시길 바랍니다.

Thank you.

감사합니다.

(Applause)

(박수)