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

Tłumaczenie: Natalie Kam Korekta: Paulina Kaniewska

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

Jedną z głównych przyczyn zgonów na świecie jest rak piersi.

About one in eight US women will develop invasive breast cancer

U jednej na osiem Amerykanek rozwinie się jego inwazyjna postać.

over the course of their lifetime.

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

Na raka piersi zapadają miliony kobiet rocznie na całym świecie,

But it is quite treatable if detected early.

ale wykrytą wcześnie chorobę da się wyleczyć.

Right now, actually, mammography is the gold standard

Obecnie złotym standardem w diagnostyce raka piersi jest mammografia.

for breast cancer diagnosis.

But mammography has a 10 percent chance of missed detection.

Metoda ta jest jednak obarczona 10-procentowym marginesem błędu.

Thousands of lives could be lost each year

Co roku tysiące osób może stracić życie

because of this 10 percent.

z powodu tych 10 procent.

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

Dziś zaprezentuję nową technikę diagnostyczną.

photoacoustic imaging.

Obrazowanie fotoakustyczne.

As you can see,

Jak widać,

it provides a much clearer image,

metoda ta daje dużo dokładniejszy obraz,

leading to a more accurate diagnosis.

co pozwala na trafniejszą diagnozę.

It will be affordable, just like an ultrasound scan.

Cena badania będzie przystępna, porównywalna do ceny USG.

It's painless and fast,

Badanie jest bezbolesne i szybkie.

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

Trójwymiarowy obraz całej piersi uzyskamy w 15 sekund,

a pacjenci od razu otrzymają wyniki.

And immediate results will be delivered to the patients.

W szerszej perspektywie

Beyond breast imaging,

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

ta technika może zmienić sposób obrazowania wnętrza ludzkiego ciała,

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

a w przyszłości może nawet umożliwić diagnozowanie raka

via a wearable watch-like device

za pomocą noszonego na ręku jak zegarek

that monitors circulating tumor cells.

urządzenia monitorującego krążące w organizmie komórki rakowe.

So what is photoacoustic imaging?

Czym jest obrazowanie fotoakustyczne?

To oparta na efekcie fotoakustycznym

Based on a photoacoustic effect,

it is a conversion of light energy into sound energy.

zamiana energii świetlnej na energię dźwiękową.

We shot a gentle laser pulse onto the tissue.

Do badanej tkanki jest wysyłany delikatny impuls laserowy.

The light is absorbed, raising its temperature a bit.

Światło lasera jest pochłaniane i następuje niewielki wzrost temperatury.

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

W konsekwencji objętości tkanki zwiększa się nieznacznie,

which, in turn, generates acoustic waves.

co z kolei prowadzi do powstania fal dźwiękowych.

Sensors process those sound signals,

Czujniki przetwarzają sygnały akustyczne

resulting in a high-resolution image

i tak powstaje obraz o wysokiej rozdzielczości,

whose level of clarity and detail far surpasses

znacznie wyraźniejszy i dokładniejszy

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

niż ten otrzymywany w tomografii komputerowej czy USG.

Now, about me.

Kilka słów o mnie.

I started out in industrial optics,

Karierę rozpocząłem w optyce przemysłowej,

ale zmieniłem kierunek,

but changed direction

after my grandparents died of cancer and stroke.

gdy moi dziadkowie zmarli, na raka i na udar.

I realized that we needed better imaging technology

Uświadomiłem sobie wtedy, że potrzeba lepszej techniki obrazowania,

to aid early diagnosis

żeby wspomóc wczesne wykrywanie chorób i móc lepiej zrozumieć ich mechanizmy.

and to provide a better understanding of the diseases.

So I decided to devote myself to biomedical optical imaging.

Zdecydowałem się skupić na biomedycznym obrazowaniu optycznym.

I now research and develop next generation medical imaging

Badam i rozwijam innowacyjną technikę obrazowania optycznego

with applications ranging from diagnosing cancer

o różnych zastosowaniach, od diagnostyki raka

to mapping brain functions

i mapowania funkcji mózgu,

and navigating medical micro robots for drug delivery.

aż po sterowanie mikrobotami do podawania leków.

Here are some examples showing what we can do.

Oto kilka przykładów naszych możliwości.

Weźmy tę mysz.

Take this mouse.

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

Została “posiekana” na 600 plasterków, od łebka do łapek.

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

Zrobienie skanu całego ciała trwało jedynie 12 sekund.

It looks a little like a mouse carpaccio.

Wygląda trochę jak mysie carpaccio?

(Laughter)

(Śmiech)

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

Bez obaw, podczas badania nie ucierpiała żadna mysz.

(Laughter)

(Śmiech)

In this next video,

Na następnym filmie

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

widać inną mysz w pozycji uwidaczniającej wątrobę.

The liver has a lot of blood vessels inside.

W wątrobie jest wiele naczyń krwionośnych

You can see them as a tree-like network.

tworzących drzewiastą sieć.

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

Ponieważ czas naświetlania jest krótki, wynosi tylko 15 mikrosekund,

there is no blur at all,

nie ma żadnego rozmycia obrazu,

despite the movement of the animal during the imaging.

mimo że gryzoń porusza się podczas badania.

The mouse is breathing normally,

Mysz oddycha normalnie,

and every frame in our video is clear.

a każda klatka jest wyraźna.

With each slice we can clearly see the internal structure

Na każdym ujęciu widać wyraźnie strukturę wewnętrzną

and the blood vessel network.

oraz sieć naczyń krwionośnych,

This enables us to differentiate a tumor from normal tissue.

co pozwala odróżnić nowotwór od zdrowej tkanki.

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

Dawka promieniowania jest w pełni bezpieczna.

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

Nie ma konieczności wstrzykiwania środka cieniującego.

It is totally non-invasive.

To metoda całkowicie bezinwazyjna.

Teraz pokażę trochę bliższy nam przykład.

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

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

Mamy tutaj do porównania dwa zdjęcia mózgu człowieka.

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

Po lewej stronie widzimy obraz z rezonansu magnetycznego,

On the right, from photoacoustic imaging.

a po prawej stronie z obrazowania fotoakustycznego.

Photoacoustic imaging can reveal detailed vasculature,

Obrazowanie fotoakustyczne dobrze uwidacznia układ naczyniowy,

but with even faster detection of the brain functions

rejestrując aktywność mózgu szybciej

and without using the costly high-magnetic field.

niż kosztowne badanie z użyciem silnego pola magnetycznego.

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

Na ekranie obserwujemy teraz zapis aktywności mózgu pacjenta,

where a patient, now a human this time,

w tym przypadku człowieka,

taps his finger, puckers his lips,

który stuka palcem, wykrzywia usta

taps his tongue and is listening and thinking of words.

porusza językiem, słucha i w myślach dobiera słowa.

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

Do następnego przykładu nie mam wizualizacji.

In science fiction,

W filmach i książkach science fiction mikroboty wnikają do wnętrza ciała,

micro robots enter our bodies to cure diseases

żeby leczyć choroby w trudno dostępnych miejscach.

in hard-to-reach areas.

However, in reality,

Jednak w rzeczywistości

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

umieszczenie ich w organizmie człowieka i sterowanie nimi to wielkie wyzwanie.

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

Podobnie jak satelity, które z kosmosu prowadzą samochody do celu,

a photoacoustic imaging system outside the body

obrazowanie fotoakustyczne

może spoza ciała pełnić funkcję GPS-u dla mikrobotów.

can serve similarly as a GPS for the micro robots.

Biomedical optics has come a long way.

Optyka biomedyczna poczyniła duże postępy.

The microscope used every day in modern medical diagnosis

Mikroskop używany na co dzień we współczesnej diagnostyce medycznej

was invented in the 17th century,

został wynaleziony w XVII wieku.

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

Możliwość zajrzenia do wnętrza komórki zrewolucjonizowała XIX-wieczną medycynę.

Then, optical coherence tomography developed in 1990s

Koherencyjna tomografia optyczna, metoda opracowana w latach 90. XX wieku,

increased optical penetration to 1 millimeter,

zwiększyła do 1 milimetra przenikalność światła,

bringing huge benefits to clinical care for skin and eyes.

co oznaczało wielki postęp w leczeniu chorób skóry i oczu.

Now, photoacoustic imaging,

Obecnie obrazowanie fotoakustyczne,

first adopted for medical use in the 2000s,

wdrożone do zastosowania w medycynie na początku XXI wieku,

allows us to see even more,

pozwala nam dostrzec nawet więcej.

allowing penetration by another order of magnitude,

Technika ta zwiększa głębokość penetracji o kolejny rząd wielkości,

to several centimeters,

do kilku centymetrów,

allowing organ-level in vivo human imaging.

dzięki można zobrazować narządy w żywym ludzkim ustroju.

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

Obrazowanie fotoakustyczne to szybko rozwijający się obszar badań.

Using microwaves instead of light,

Dzięki zastosowaniu zamiast światła mikrofal

this imaging method holds promises for whole body penetration in humans

pojawia się obiecująca możliwość zobrazowanie całego ciała człowieka

in the future.

w przyszłości.

We are hoping that the further advancement of this technology

Mamy nadzieję, że dalszy rozwój tej techniki

will aid early diagnosis of cancer and brain diseases,

przyczyni się do wczesnej diagnostyki raka i chorób mózgu,

ultimately benefiting global health.

co korzystnie wpłynie na stan zdrowia ludzi na całym świecie.

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

Jeśli podzielacie mój entuzjazm wobec obrazowania fotoakustycznego,

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

dołączycie do nas i wspólnie rozwijajmy tę technikę.

Thank you.

Dziękuję.

(Applause)

(Brawa)