Винаги очаквам най-лошото и от време на време този навик ми изиграва лоша шега. Ако например неочаквано усетя болка някъде по тялото ми, каквато преди не съм усещал и не мога да отнеса към нещо конкретно, започвам да я интерпретирам като някакво сърдечно заболяване, а болката в прасеца например - като дълбока венозна тромбоза. Досега обаче не съм бил диагностициран със смъртоносна или нелечима болест. Понякога нещо те боли, без да има ясна причина.
I have a tendency to assume the worst, and once in a while, this habit plays tricks on me. For example, if I feel unexpected pain in my body that I have not experienced before and that I cannot attribute, then all of a sudden, my mind might turn a tense back into heart disease or calf muscle pain into deep vein thrombosis. But so far, I haven't been diagnosed with any deadly or incurable disease. Sometimes things just hurt for no clear reason.
Но не всички са щастливци като мен. Всяка година повече от 50 милиона човека в целия свят умират. В развитите икономики като нашата повечето хора умират в резултат на бавно прогресиращи заболявания: сърдечни заболявания, хронични белодробни заболявания, рак, Алцхаймер, диабет. И това са само някои.
But not everyone is as lucky as me. Every year, more than 50 million people die worldwide. Especially in high-income economies like ours, a large fraction of deaths is caused by slowly progressing diseases: heart disease, chronic lung disease, cancer, Alzheimer's, diabetes, just to name a few.
Човечеството днес е постигнало огромен прогрес в диагностиката и лечението им. Но сме достигнали етап, в който подобряването на здравния статус не може да се постигне само чрез усъвършенстване на лечението. И всичко това излиза на яве, когато забележим една обща черта на тези заболявания: вероятността за успешно лечение силно зависи от момента, в който лечението е започнато. Обикновено диагностицираме заболяването, когато се появят симптомите. Проблемът тук е, че много заболявания може да останат асимптоматични, съответно, недиагностицирани, за много дълго време. По тази причина има остра нужда от нови начини да откриваме заболявания в ранен стадий, далеч преди да са се появили симптоми. В медицината това се нарича скрининг.
Now, humanity has made tremendous progress in diagnosing and treating many of these. But we are at a stage where further advancement in health cannot be achieved only by developing new treatments. And this becomes evident when we look at one aspect that many of these diseases have in common: the probability for successful treatment strongly depends on when treatment is started. But a disease is typically only detected once symptoms occur. The problem here is that, in fact, many diseases can remain asymptomatic, hence undetected, for a long period of time. Because of this, there is a persisting need for new ways of detecting disease at early stage, way before any symptoms occur. In health care, this is called screening.
Според Световната здравна организация скриниг се дефинира като: "предполагаемо откриване на непроявена болест във видимо здрав човек чрез тестове..., които могат да се приложат бързо и лесно..." Това определение е дълго, затова ще го повторя: Откриване на непроявена болест във видимо здрав човек чрез тестове, които могат да се приложат бързо и лесно. Специално искам да подчертая думите "бързо" и "лесно", защото много от съществуващите скринингови методи са точно обратното. И всеки от вас, на когото е правена колоноскопия като част от скринингова програма за рак на дебелото черво знае какво имам предвид.
And as defined by the World Health Organization, screening is "the presumptive identification of unrecognized disease in an apparently healthy person, by means of tests ... that can be applied rapidly and easily ..." That's a long definition, so let me repeat it: identification of unrecognized disease in an apparently healthy person by means of tests that can be applied both rapidly and easily. And I want to put special emphasis on the words "rapidly" and "easily" because many of the existing screening methods are exactly the opposite. And those of you who have undergone colonoscopy as part of a screening program for colorectal cancer will know what I mean.
Очевидно има множество налични медицински средства за скринингови тестове. Това включва образни методи като рентгенография или ядреномагнитен резонанс или кръвен или тъканен анализ. Всички познаваме тези тестове. Но има едно средство, което дълго време е било пренебрегвано: много достъпно, практически неизчерпаемо и носещо огромни перспективи за медицинските анализи. И това е дъхът ни.
Obviously, there's a variety of medical tools available to perform screening tests. This ranges from imaging techniques such as radiography or magnetic resonance imaging to the analysis of blood or tissue. We have all had such tests. But there's one medium that for long has been overlooked: a medium that is easily accessible, basically nondepletable, and it holds tremendous promise for medical analysis. And that is our breath.
Човешкият дъх е съставен от пет основни компонента: азот, кислород, въглероден диоксид, вода и аргон. Но освен тези пет има стотици други компоненти, които присъстват в много малки количества. Наричат се летливи органични съединения и отделяме стотици, дори хиляди от тях всеки път, когато издишаме. Анализът на тези летливи органични съединения в дъха ни се нарича анализ на дъха. Всъщност, сигурен съм, че много от вас са преминавали през такъв анализ. Представете си, че шофирате към дома късно през нощта и изведнъж дружелюбен полицай ви спира и ви моли учтиво, но категорично да отбиете от пътя и да духнете в уред като този. Това е алкохолен дрегер, който измерва концентрацията на етанол в дъха ви и преценява дали е добра идея да карате във вашето състояние. Считам, че шофирането ми беше доста добро и все пак ще опитам.
Human breath is essentially composed of five components: nitrogen, oxygen, carbon dioxide, water and argon. But besides these five, there are hundreds of other components that are present in very low quantity. These are called volatile organic compounds, and we release hundreds, even thousands of them every time we exhale. The analysis of these volatile organic compounds in our breath is called breath analysis. In fact, I believe that many of you have already experienced breath analysis. Imagine: you're driving home late at night, when suddenly, there's a friendly police officer who asks you kindly but firmly to pull over and blow into a device like this one. This is an alcohol breath tester that is used to measure the ethanol concentration in your breath and determine whether driving in your condition is a clever idea. Now, I'd say my driving was pretty good, but let me check.
(Бийп)
(Beep)
0.0 - всичко е наред, няма за какво да се тревожа.
0.0, so nothing to worry about, all fine.
(Смях)
(Laughter)
Сега си представете един такъв уред, който обаче не само измерва нивото на алкохол в дъха ви, но открива някои от заболяванията които ви споменах и потенциално много други. Концепцията да свързваме миризмата на дъха на един човек с определени здравословни състояния датира още от времето на Древна Гърция. Но едва в последните години усилията на учените в анализа на дъха са доста успешни и това, което някога е било мечта, днес се превръща в реалност. И нека отново ви покажа таблицата от преди малко. За повечето заболявания, изброени тук, има съществени научни доказателства, сочещи, че заболяването може да бъде открито чрез анализ на дъха.
Now imagine a device like this one, that does not only measure alcohol levels in your breath, but that detects diseases like the ones I've shown you and potentially many more. The concept of correlating the smell of a person's breath with certain medical conditions, in fact, dates back to Ancient Greece. But only recently, research efforts on breath analysis have skyrocketed, and what once was a dream is now becoming reality. And let me pull up this list again that I showed you earlier. For the majority of diseases listed here, there's substantial scientific evidence suggesting that the disease could be detected by breath analysis.
Но как точно се прави той? Основната част е сензор, който открива летливите органични съединения в дъха ни. Казано простичко: изложен на проба от нашия дъх, сензорът произвежда сложен сигнал, който е продукт от летливите органични съединения, които издишаме. Този сигнал представлява отпечатък на вашия метаболизъм, вашия микробиом и процесите, които се извършват в тялото ви. Ако имате някакво заболяване, организмът ви ще се промени, а така също и състава на издишания въздух. И единственото, което остава да направим, е да свържем определен сигнал с наличието или отсъствието на конкретно медицинско състояние.
But how does it work, exactly? The essential part is a sensor device that detects the volatile organic compounds in our breath. Simply put: when exposed to a breath sample, the sensor outputs a complex signature that results from the mixture of volatile organic compounds that we exhale. Now, this signature represents a fingerprint of your metabolism, your microbiome and the biochemical processes that occur in your body. If you have a disease, your organism will change, and so will the composition of your exhaled breath. And then the only thing that is left to do is to correlate a certain signature with the presence or absence of certain medical conditions.
Технологията обещава неоспорими ползи. Първо, сензорът може да бъде умален и интегриран в малко ръчно устройство като алкохолния дрегер. Това ще позволи тестът да се използва в различни условия, дори у дома, което ще намали необходимостта да се отиде на лекар всеки път, когато трябва да се прави тест.
The technology promises several undeniable benefits. Firstly, the sensor can be miniaturized and integrated into small, handheld devices like this alcohol breath tester. This would allow the test to be used in many different settings and even at home, so that a visit at the doctor's office is not needed each time a test shall be performed.
На второ място, анализът на дъха е неинвазивен и може да бъде опростен до духването в алкохолния дрегер. Лесното и просто тестване ще намали натоварването за пациента и ще бъде стимул за широко прилагане на технологията.
Secondly, breath analysis is noninvasive and can be as simple as blowing into an alcohol breath tester. Such simplicity and ease of use would reduce patient burden and provide an incentive for broad adoption of the technology.
И трето, технологията е толкова гъвкава, че едно и също устройство може да се използва за установяване на много медицински състояния. Може да се прави скрининг за няколко заболявания едновременно. В днешно време всяко заболяване изисква различни инструменти за скрининговото изследване. Това означава, че можем да открием само заболяване, което търсим.
And thirdly, the technology is so flexible that the same device could be used to detect a broad range of medical conditions. Breath analysis could be used to screen for multiple diseases at the same time. Nowadays, each disease typically requires a different medical tool to perform a screening test. But this means you can only find what you're looking for.
С всички тези особености анализът на дъха е предопределен да ни даде онова, което липсва при повечето скринингови тестове. И най-важното, тези особености трябва да ни снабдят с платформа за медицински анализ, която да работи с евтини тестове. Съществуващите инструменти за анализ обикновено значително оскъпяват тестовете. И за да се намалят разходите, трябва да се ограничи броя на тестовете, което означава, че а) те се провеждат само върху малка част от населението като високорисковите групи например; и б) броят тестове за един човек трябва да бъде сведен до минимум. Но няма ли да е много по-полезно, ако тестът се прави на големи групи от населението, по-често и за по-голям период от време за всеки индивид? Последното би дало достъп до нещо много ценно, наречено данни от повторени във времето изследвания.
With all of these features, breath analysis is predestined to deliver what many traditional screening tests are lacking. And most importantly, all of these features should eventually provide us with a platform for medical analysis that can operate at attractively low cost per test. On the contrary, existing medical tools often lead to rather high cost per test. Then, in order to keep costs down, the number of tests needs to be restricted, and this means (a) that the tests can only be performed on a narrow part of the population, for example, the high-risk population; and (b) that the number of tests per person needs to be kept at a minimum. But wouldn't it actually be beneficial if the test was performed on a larger group of people, and more often and over a longer period of time for each individual? Especially the latter would give access to something very valuable that is called longitudinal data.
Тези данни проследяват един и същ пациент в продължение на много месеци или години. Днес медицинските решения се вземат на базата на ограничен брой данни, тъй като много малка част от медицинската история на пациента е налична за вземане на решение. По този начин често се откриват отклонения, сравнявайки здравния профил на пациента със средния здравен профил на референтна група от населението. Данните от повторените във времето изследвания дават нова перспектива и позволяват отклоненията да бъдат установени на базата на собствената медицинска история на пациента. Това ще начертае пътя за индивидуализирано лечение.
Longitudinal data is a data set that tracks the same patient over the course of many months or years. Nowadays, medical decisions are often based on a limited data set, where only a glimpse of a patient's medical history is available for decision-making. In such a case, abnormalities are typically detected by comparing a patient's health profile to the average health profile of a reference population. Longitudinal data would open up a new dimension and allow abnormalities to be detected based on a patient's own medical history. This will pave the way for personalized treatment.
Звучи добре, нали? Сега неминуемо ще си помислите нещо от сорта: "Ако технологията е толкова страхотна, защо не я използваме днес?" И единственият отговор, който мога да ви дам, е: Не всичко е толкова просто, колкото звучи. Вземете технологичните предизвикателства. Имаме нужда от сензори, за които да може да сме сигурни, че ще откриват смеси от летливи органични съединения с достатъчна възпроизводителност. Друго технологично предизвикателство е: Как да вземем проба от дъха на някого, така че взимането на самата проба да не повлияе на резултатите от анализа. А ни трябват и данни. Анализът на дъха трябва да бъде валидиран в клинични проучвания, трябва да бъдат събрани достатъчно данни, така че индивидуалните условия да могат да бъдат измервани спрямо изходните. Анализът на дъха може да бъде успешен само ако могат да бъдат генерирани достатъчно данни и ако може да се приложи в широки мащаби.
Sounds pretty great, right? Now you will certainly have a question that is something like, "If the technology is as great as he says, then why aren't we using it today?" And the only answer I can give you is: not everything is as easy as it sounds. There are technical challenges, for example. There's the need for extremely reliable sensors that can detect mixtures of volatile organic compounds with sufficient reproducibility. And another technical challenge is this: How do you sample a person's breath in a very defined manner so that the sampling process itself does not alter the result of the analysis? And there's the need for data. Breath analysis needs to be validated in clinical trials, and enough data needs to be collected so that individual conditions can be measured against baselines. Breath analysis can only succeed if a large enough data set can be generated and made available for broad use.
Ако анализът на дъха спази тези обещания, тази технология може наистина да ни помогне да преобразим здравната си система от една реактивна система, при която лечението започва след проявата на определени симптоми, в проактивна система, при която установяването на заболяването, диагностиката и лечението могат да се случат на ранен етап, далеч преди да са се появили симптомите.
If breath analysis holds up to its promises, this is a technology that could truly aid us to transform our health care system -- transform it from a reactive system where treatment is triggered by symptoms of disease to a proactive system, where disease detection, diagnosis and treatment can happen at early stage, way before any symptoms occur.
Това ме навежда на последната ми мисъл, която е фундаментално важна. Какво точно представлява болестта? Представете си, че анализът на дъха стане широко достъпен, както ви описах, и ранното откриване на заболявания стане рутина. Остава един проблем, който всъщност е проблем, с който всеки скринингов метод се сблъсква, тъй като за много заболявания често е почти невъзможно да предскажеш с необходимата точност дали заболяването някога ще даде симптоми и дали ще постави живота на пациента в риск. Това се нарича свръхдиагностика и води със себе си една дилема. Ако едно заболяване се установи, може да решите да не го лекувате, защото има известна вероятност никога да не проявите симптомите му. Но колко страдание ще ви донесе дори само факта, че знаете, че имате потенциално смъртоносно заболяване? И няма ли тогава да съжалявате, че заболяването някога изобщо е било установено?
Now this brings me to my last point, and it's a fundamental one. What exactly is a disease? Imagine that breath analysis can be commercialized as I describe it, and early detection becomes routine. A problem that remains is, in fact, a problem that any screening activity has to face because, for many diseases, it is often impossible to predict with sufficient certainty whether the disease would ever cause any symptoms or put a person's life at risk. This is called overdiagnosis, and it leads to a dilemma. If a disease is identified, you could decide not to treat it because there's a certain probability that you would never suffer from it. But how much would you suffer just from knowing that you have a potentially deadly disease? And wouldn't you actually regret that the disease was detected in the first place?
Втората ви възможност е да започнете ранно лечение с надеждата да се излекувате. Но това често няма да премине без страничнии ефекти.
Your second option is to undergo early treatment with the hope for curing it. But often, this would not come without side effects.
За да бъдем точни, по-големият проблем е не свръхдиагностиката, а свръхлечението, защото не всяко заболяване трябва да бъде лекувано незабавно само защото има лечение за него. Широкото приложение на рутинния скрининг ще повдигне въпроса: Кое наричаме болест, която изисква лечение, и кое е просто отклонение, което не бива да ни безпокои? Надявам се, че рутинния скрининг, използващ анализ на дъха, може да ни донесе достатъчно данни и прозрения, така че в някакъв момент да може да разрешим дилемата и да предвидим с достатъчна сигурност дали и кога да лекуваме в ранен стадий.
To be precise: the bigger problem is not overdiagnosis, it's overtreatment, because not every disease has to be treated immediately just because a treatment is available. The increasing adoption of routine screening will raise the question: What do we call a disease that can rationalize treatment, and what is just an abnormality that should not be a source of concern? My hopes are that routine screening using breath analysis can provide enough data and insight so that at some point, we'll be able to break this dilemma and predict with sufficient certainty whether and when to treat at early stage.
Дъхът ни и съвкупността от летливи органични съединения, които издишаме, съдържат огромно количество информация за физиологичното ни състояние. С днешните ни познания едвам се плъзгаме по повърхността. Когато съберем още данни и проби от дъха сред населението, включващи всички вариации в пол, произход и начин на живот, стойността на анализа на дъха ще се увеличи. И накрая, анализът на дъха ще ни осигури мощен инструмент не само за проактивно откриване на определени заболявания, но и за предвиждане на възможността окончателно да ги предотвратим. Тази мотивация трябва да бъде достатъчна, за да възприемем възможностите и предизвикателствата, пред които ни изправя анализът на дъха. Дори и за онези, които не са наполовина хипохондрици като мен.
Our breath and the mixture of volatile organic compounds that we exhale hold tremendous amounts of information on our physiological condition. With what we know today, we have only scratched the surface. As we collect more and more data and breath profiles across the population, including all varieties of gender, age, origin and lifestyle, the power of breath analysis should increase. And eventually, breath analysis should provide us with a powerful tool not only to proactively detect specific diseases but to predict and ultimately prevent them. And this should be enough motivation to embrace the opportunities and challenges that breath analysis can provide, even for people that are not part-time hypochondriacs like me.
Благодаря.
Thank you.
(Аплодисменти)
(Applause)