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

Переводчик: Milana Dinkayeva Редактор: Anna Pecot

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

Рак груди — один из самых распространённых

и смертоносных видов рака.

About one in eight US women will develop invasive breast cancer

Примерно 1 из 8 женщин в США за свою жизнь

over the course of their lifetime.

столкнётся с инвазивным раком груди.

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

И каждый год миллионы женщин во всём мире заболевают этим видом рака.

Но рак груди вполне излечим,

But it is quite treatable if detected early.

если его обнаружить на ранней стадии.

Right now, actually, mammography is the gold standard

На данный момент маммография является золотым стандартом диагностики рака груди.

for breast cancer diagnosis.

But mammography has a 10 percent chance of missed detection.

Но в 10% случаев этот вид обследования не выявляет заболевания,

Thousands of lives could be lost each year

и из-за этих 10%

ежегодно тысячи женщин расстаются с жизнью.

because of this 10 percent.

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

Сегодня я представлю вам новую технологию,

photoacoustic imaging.

которая называется фотоакустическая визуализация.

As you can see,

Как вы видите, она обеспечивает гораздо более чёткое изображение,

it provides a much clearer image,

leading to a more accurate diagnosis.

что позволяет врачам ставить более точный диагноз.

It will be affordable, just like an ultrasound scan.

Вскоре этот вид диагностики станет таким же доступным, как УЗИ.

It's painless and fast,

Это быстрая и безболезненная процедура.

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

Снимок всей груди в формате 3D занимает всего 15 секунд,

And immediate results will be delivered to the patients.

и пациенты узнают о результатах почти мгновенно.

Помимо исследования молочной железы,

Beyond breast imaging,

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

эта методика позволит нам по-другому заглянуть внутрь нашего тела

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

и, возможно, даже диагностировать рак

via a wearable watch-like device

благодаря специальному устройству на запястье,

that monitors circulating tumor cells.

которое будет способно отслеживать циркулирующие опухолевые клетки.

So what is photoacoustic imaging?

Итак, что же такое фотоакустическая визуализация?

В основе этого метода лежит фотоакустический эффект,

Based on a photoacoustic effect,

it is a conversion of light energy into sound energy.

то есть преобразование энергии света в энергию звука.

We shot a gentle laser pulse onto the tissue.

При этом слабый лазерный импульс направляется на мягкую ткань

The light is absorbed, raising its temperature a bit.

и поглощается свет, немного повышая температуру.

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

Это повышение приводит к незначительному увеличению объёма,

which, in turn, generates acoustic waves.

что, в свою очередь, генерирует акустические волны.

Sensors process those sound signals,

Датчики распознают эти звуковые сигналы,

resulting in a high-resolution image

и мы получаем высокоразрешающее изображение,

whose level of clarity and detail far surpasses

по уровню детализации и чёткости намного превосходящее

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

тредиционные методы диагностики, такие как компьютерная томография (КТ) и УЗИ.

Now, about me.

Теперь немного о себе.

I started out in industrial optics,

Когда-то я занимался промышленной оптикой,

но изменил направление своей профессиональной деятельности после того,

but changed direction

after my grandparents died of cancer and stroke.

как мои бабушка и дедушка умерли от рака и инсульта.

I realized that we needed better imaging technology

Тогда я понял, что мы должны улучшить технологию визуализации,

to aid early diagnosis

чтобы начать выявлять заболевания на ранней стадии

and to provide a better understanding of the diseases.

и углубить наши знания о болезнях внутренних органов.

So I decided to devote myself to biomedical optical imaging.

И я решил посвятить себя разработкам

в области медико-биологической оптической визуализациии.

Я провожу исследования и создаю технологии

I now research and develop next generation medical imaging

диагностической визуализации нового поколения,

with applications ranging from diagnosing cancer

позволяющие распознавать онкологические заболевания,

to mapping brain functions

изучать функции мозга

and navigating medical micro robots for drug delivery.

и направлять микророботы,

осуществляющие доставку лекарственных препаратов.

Here are some examples showing what we can do.

Вот несколько примеров результатов нашей работы.

Take this mouse.

Взгляните на эту мышь.

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

Всё её тело было виртуально разрезано на 600 частей,

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

и такое сканирование заняло у нас всего 12 секунд.

It looks a little like a mouse carpaccio.

Выглядит почти как мышиное карпаччо.

(Laughter)

(Смех)

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

Не волнуйтесь, во время визуализации ни одна мышь не пострадала.

(Laughter)

(Смех)

In this next video,

На следующем видео мы держим другую мышь в положении,

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

позволяющем нам произвести визуализацию печени.

The liver has a lot of blood vessels inside.

В печени множество кровеносных сосудов,

You can see them as a tree-like network.

которые на снимке похожи на крону дерева.

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

Поскольку время экспозиции совсем незначительное — всего 15 микросекунд, —

there is no blur at all,

снимки получаются достаточно чёткими,

despite the movement of the animal during the imaging.

и это несмотря на то, что мышь не обездвижена.

The mouse is breathing normally,

Она спокойно дышит,

and every frame in our video is clear.

и изображение выглядит довольно ясным.

With each slice we can clearly see the internal structure

С каждым разрезом мы получаем чёткое представление о внутренних органах,

and the blood vessel network.

а также кровеносной системе.

This enables us to differentiate a tumor from normal tissue.

Это позволяет нам отличить опухоль от здоровой ткани.

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

Используемая доза света намного ниже безопасного предела,

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

и процедура не требует введения контрастных веществ.

It is totally non-invasive.

Это абсолютно неинвазивная процедура.

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

А теперь приведу пример сканирования человеческих органов.

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

Вот два снимка человеческого мозга.

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

Слева — результат магнитно-резонансной томографии.

On the right, from photoacoustic imaging.

Справа — фотоакустический снимок.

Photoacoustic imaging can reveal detailed vasculature,

На нём мы видим всю сосудистую систему в деталях,

but with even faster detection of the brain functions

а также получаем мгновенную информацию о функциях головного мозга

and without using the costly high-magnetic field.

без использования дорогостоящей технологии высокочастотных магнитных полей.

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

Сейчас вы видите активность головного мозга,

where a patient, now a human this time,

где пациент — на этот раз человек —

taps his finger, puckers his lips,

постукивает пальцем, морщит губы,

taps his tongue and is listening and thinking of words.

щёлкает языком, что-то слушает и думает о чём-то.

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

Для следующего примера у меня нет снимка, но я хотел бы вам рассказать о нём.

In science fiction,

В научной фантастике

micro robots enter our bodies to cure diseases

микророботы имплантируются в тело человека,

где они лечат болезни изнутри, даже в самых труднодоступных местах.

in hard-to-reach areas.

However, in reality,

Однако в реальном мире

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

внедрение, навигация и контроль за микророботами

представляет неимоверно трудную задачу.

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

Подобно спутникам, направляющим автомобили к местам их назначения,

a photoacoustic imaging system outside the body

система фотоакустической визуализации

can serve similarly as a GPS for the micro robots.

сможет служить проводником для работы микророботов внутри организма.

Biomedical optics has come a long way.

Человечество достигло большого прогресса в области биомедицинской оптики.

The microscope used every day in modern medical diagnosis

Микроскопы, ежедневно используемые

в современной медицине для диагностики заболеваний,

was invented in the 17th century,

были изобретены ещё в XVII веке.

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

Это изобретение коренным образом изменило медицинскую практику в XIX веке,

позволив нам заглянуть внутрь клетки.

Then, optical coherence tomography developed in 1990s

Позже, разработанная в 1990-е годы оптическая когерентная томография

increased optical penetration to 1 millimeter,

увеличила оптическое проникновение до 1мм,

bringing huge benefits to clinical care for skin and eyes.

способствуя развитию методик лечения заболеваний кожи и глаз.

Now, photoacoustic imaging,

А теперь и фотоакустическая визуализация,

first adopted for medical use in the 2000s,

одобренная для использования в медицине в 2000-е годы,

allows us to see even more,

позволяет нам увидеть ещё больше,

allowing penetration by another order of magnitude,

проникнуть на новый уровень,

to several centimeters,

до нескольких сантиметров,

allowing organ-level in vivo human imaging.

для визуализации органов человека.

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

Фотоакустическая визуализация — это активно развивающаяся область науки.

Using microwaves instead of light,

Используя микроволны вместо света,

this imaging method holds promises for whole body penetration in humans

в будущем этот метод будет способен

осуществлять полную визуализацию человеческого организма.

in the future.

We are hoping that the further advancement of this technology

Мы надеемся, что дальнейшее развитие этой технологии

will aid early diagnosis of cancer and brain diseases,

будет способствовать ранней диагностике рака и болезней мозга,

что пойдёт на пользу всему человечеству.

ultimately benefiting global health.

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

Я надеюсь, вы разделяете мой восторг

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

и, возможно, даже внесёте свою лепту в развитие этого метода визуализации.

Thank you.

Спасибо.

(Applause)

(Аплодисменты)