乳がんは、世界的にがんによる死亡の主な原因の 1 つです。
米国女性の約 8 人に 1 人が、生涯にわたって浸潤性乳がんを発症します。
そして世界中で、毎年何百万人もの女性が乳がんに苦しんでいます。
しかし、早期に発見できれば十分に治療可能です。
現在、X 線マンモグラフィーは乳がんのゴールドスタンダードです。
現在、X 線マンモグラフィーは乳がん診断のゴールドスタンダードです。
しかし、マンモグラフィーでは誤検出の可能性が 10% あります。
この 10% が原因で、毎年何千人もの命が失われる可能性があります。
今日は新しい技術、光音響イメージングについて紹介します。
ご覧のとおり、より鮮明な画像が得られ、より正確な診断が可能になります。
超音波検査と同じように、手頃な価格で受けられます。
痛みはなく、迅速で、乳房全体を 3D スキャンするのにわずか 15 秒しかかかりません。
そして結果はすぐに患者さんに届けられます。
この技術は乳房画像化を超えて、私たちの体内の見方を広く変革し、おそらくいつかは循環腫瘍細胞を監視するウェアラブルな時計のようなデバイスを介して癌を診断することさえ可能にするでしょう。
では、光音響イメージングとは何でしょうか?
光音響効果に基づいて、光エネルギーを音エネルギーに変換します。
穏やかなレーザーパルスを組織に照射します。
光は吸収され、温度が少し上昇します。
温度の上昇により体積がわずかに膨張し、音波が発生します。
センサーがこれらの音声信号を処理し、従来の CT スキャンや超音波で得られるものをはるかに上回る明瞭さと詳細のレベルを備えた高解像度の画像が得られます。
さて、私のこと。
私は工業用光学の分野で働き始めましたが、祖父母が癌と脳卒中で亡くなった後、方向を変えました。
早期診断を助け、病気をより深く理解するには、より優れた画像技術が必要であることに気づきました。
そこで私は生物医学の光学イメージングに専念することにしました。
私は現在、がんの診断から脳機能のマッピング、薬物送達のための医療用マイクロロボットの操作に至るまで、さまざまな応用分野を備えた次世代医療画像の研究開発に取り組んでいます。
ここでは私たちが何ができるかを示すいくつかの例を示します。
このマウスを持ってきてください。
マウスは頭からつま先まで実質的に 600 個にスライスされています。
全身と脳全体のスキャンを完了するのにわずか 12 秒しかかかりませんでした。
見た目はネズミのカルパッチョに少し似ています。
ただし、イメージング中にマウスが怪我をしたことはありませんので、ご安心ください。
次のビデオでは、別のマウスである動物を所定の位置に保持して肝臓を撮影します。
肝臓の中にはたくさんの血管が通っています。
それらはツリー状のネットワークとして表示されます。
イメージングの露光時間はわずか 15 マイクロ秒と非常に短いため、それ以上のイメージングを行う必要はありません。
マウスは正常に呼吸しており、ビデオのすべてのフレームは鮮明です。
各スライス内では、内部構造と血管網を明確に見ることができます。
これにより、腫瘍と正常組織を区別できるようになります。
私たちが使用する光線量は安全限界を大幅に下回っているため、これ以上血液を注射する必要はありません。
マウスは正常に呼吸しており、ビデオのすべてのフレームは鮮明です。
使用する光線量は安全限界を大幅に下回っているため、造影剤を注入する必要はありません。
完全に非侵襲的です。
さて、もう少し身近な例を見てみましょう。
これは人間の脳画像を並べて比較したものです。
左側には、MRI からの画像が表示されます。
右は光音響イメージング。
光音響イメージングは詳細な血管構造を明らかにすることができ、高価な高磁場を使用せずに脳機能を正確に検出することができます。
ここで見ているのは脳の活動です。
さて、今度は人間が指をたたき、唇をすぼめ、舌をたたき、言葉を聞いて考えています。
ビジュアルはありませんが、もう 1 つの例を共有したいと思います。
SF では、マイクロロボットが私たちの体に入り込み、心臓の多い領域の病気を治療します。
しかし、実際には、体内でそれらを見つけ、誘導し、制御することは大きな課題です。
宇宙にある人工衛星が車を目的地まで案内するのと同じように、体外の光音響イメージング システムもマイクロロボットの GPS として機能します。
生物医学光学は長い道のりを歩んできました。
現代の医学診断で毎日使用されている顕微鏡は 17 世紀に発明され、細胞の中を見ることができるようになり、19 世紀の医学に革命をもたらしました。
1990 年代に開発された光コヒーレンストモグラフィーは、光の透過を 1 ミリメートルに高め、皮膚と目の臨床ケアに多大な利益をもたらしました。
現在、2000 年代に初めて医療用途に採用された光音響イメージングにより、さらに多くのものが見えるようになり、さらに桁違いに数センチメートルまで透過できるようになり、臓器レベルの生体内人間のイメージングが可能になりました。
光音響イメージングは、非常に活発で急速に成長している研究分野です。
光の代わりに微生物を使用し、光の代わりに微生物を使用するこのイメージング手法は、将来人間の全身に浸透する前提を保持します。
私たちは、この技術のさらなる進歩ががんや脳疾患の早期診断に役立ち、最終的には世界の健康に利益をもたらすことを期待しています。
この急速に成長する分野に対する私の興奮を皆さんにも共有していただき、テクノロジーの進歩に参加していただけることを願っています。
ありがとう。
ありがとう。
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