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.
من همیشه فرض را به بدترین وضع میگذارم، و هرچند وقت یکبار، این عادت فریبم میدهد. مثلا اگر درد غیرمنتظرهای در بدنم احساس کنم که قبلاً تجربه نکردهام ونتوانم آن را به چیزی نسبت دهم، ذهن من ناگهان ممکن است پشت درد را به بیماری قلبی یا درد عضلانی ساق پا را به لخته خون در ورید ربط دهد. اما تاکنون،هیچ بیماری کشنده یا غیرقابل علاجی را تشخیص ندادهاند. گاهی بدون هیچ دلیل مشخصی جاهایی از بدنم درد میکند.
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.
اما همه به اندازه من خوششانس نیستند. هرساله، بیش از ۵۰ میلیون نفر در سراسر جهان میمیرند. بخصوص در اقتصادهایی با درآمد بالا همچون ما، کسر بزرگی از مرگ و میر، ناشی از بیماریهای با پیشرفت آرام است: بیماری قلبی، بیماری مزمن ریوی، سرطان، آلزایمر، دیابت، فقط چند تا از این بیماریهاست.
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.
بشریت پیشرفت چشمگیری در تشخیص و درمان بسیاری از اینها کرده است. اما ما در مرحلهای هستیم که پیشرفت بیشتر در عرصه سلامت تنها با توسعه روشهای درمانی جدید حاصل نمیشود. و این زمانی محرز میشود که به وجهی توجه کنیم که در بسیاری از این بیماریها مشترک است: احتمال درمان موفق به شدت به زمان آغاز درمان بستگی دارد. اما بیماری معمولا تنها هنگامی تشخیص داده می شود که علائم هویدا شود. مشکل اینجاست، درواقع بسیاری از بیماریها میتوانند بدون علائم باقی بمانند، از این رو برای مدت زمان طولانی، تشخیص داده نمیشوند. از این رو، نیازهای مکرری برای راهکارهای جدید در تشخیص بیماری در مراحل اولیه وجود دارد، بسیار بیش از نمود هر گونه علائمی. در مراقبت بهداشت، غربالگری نامیده میشود.
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.
و همانطور که توسط سازمان بهداشت جهانی تعریف شدهاست، غربالگری 'تشخیص احتمالی بیماری ناشناخته در فرد به ظاهر سالم با استفاده از آزمایش است ... که میتواند به سرعت و به راحتی اعمال شود... ' این تعریف طولانی است، پس اجازه دهید تکرارش کنم: تشخیص بیماریهای ناشناخته در فردی به ظاهر سالم با استفاده از آزمایشهایی که میتواند به سرعت و به آسانی انجام شود و من میخواهم تأکید ویژهای بر کلمات 'به سرعت' و 'به راحتی' کنم چون روشهای بسیاری از غربالگری موجود است که دقیقا برعکس هستند. و کسانی از شما که کولونوسکوپی را تجربه کرده اید به عنوان بخشی از برنامهی غربالگری برای سرطان روده بزرگ متوجه منظورم میشوید.
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.
بدیهی است، ابزار پزشکی متنوعی جهت انجام آزمایشهای غربالگری موجود است. از جمله تکنیکهای تصویربرداری مانند رادیوگرافی یا ام.آر.آی برای تجزیه و تحلیل خون یا بافت آن. ما همه این آزمایشات را داریم. اما یک وسیله هست که برای مدت مدیدی نادیده گرفته شده است: وسیلهای که به راحتی قابل دسترسی است، اساسا غیرقابل حذف، و بهطور وحشتناکی شواهدی را برای تجزیه و تحلیل پزشکی نگه میدارد. و آن نفس ما است.
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.
نفس انسان اساسا متشکل از پنج جزء است: نیتروژن، اکسیژن، دی اکسید کربن، آب و آرگون. اما علاوه بر این پنج تا، صدها جزء سازنده دیگر وجود دارد که در مقدار بسیار کمی هستند. اینها ترکیبات آلی فرار نامیده میشوند، و ما صدها و حتی هزاران، از آنها را آزاد میکنیم هر بار که بازدم میکنیم. تجزیه و تحلیل این ترکیبات آلی فرار در نفس ما تجزیه و تحلیل تنفس نامیده میشود. در واقع، به اعتقاد من بسیاری از شما قبلا تجربه تجزیه و تحلیل نفس را داشتهاید. تصور کنید: در حال رفتن به خانه درآخر شب هستید، ناگهان، افسر پلیس مهربانی که از شما با مهربانی اما قاطعانه میخواهد کنار بزنید و و در دستگاهی شبیه این بدمید. این تستر تنفس الکلی است که برای اندازهگیری غلظت اتانول در نفس شما استفاده میشود و تعیین اینکه آیا رانندگی در شرایط شما ایدهای هوشمندانه است. حالا، من میگویم رانندگیام خیلی خوب بود، اما اجازه دهید بررسی کنم.
(Beep)
(بوق)
0.0, so nothing to worry about, all fine.
۰/۰، بنابراین چیزی برای نگرانی نیست، همه چیز خوب است.
(Laughter)
(خنده حضار)
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.
حالا دستگاهی مثل این را تصور کنید، که نه تنها میزان الکل را در تنفس شما اندازه گیری میکند، بلکه بیماریهایی را تشخیص میدهد مثل آنهایی که به شما نشان دادهام و به طور بالقوه بسیاری دیگر را نیز. مفهوم ارتباط بوی نفس فرد با شرایط خاص پزشکی، در واقع، به یونان باستان بازمیگردد. اما اخیرا، تلاشهای تحقیقاتی در تجزیه و تحلیل نفس اوج گرفته است، و چیزیکه یک وقتی رویا بوده در حال تبدیل شدن به واقعیت است. و اجازه بدهید دوباره این لیستی که قبلا به شما نشان دادم را بالا بیاورم. برای اکثر بیماریهای ذکر شده در اینجا، شواهد علمی قابل توجهی وجود دارد که نشان میدهد بیماری میتواند توسط تجزیه تنفس تشخیص داده شود.
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.
اما دقیقا، چطور کار میکند؟ بخش ضروری دستگاه حسگر است که ترکیبات فرار آلی را در نفس ما تشخیص میدهد. به بیان ساده، هنگامی که یک نمونه نفس قرار دادید، حسگر فرمول پیچیده ای صادر میکند که منجر به مخلوط شدن ترکیبات فرار آلی است که در بازدم ما است. در حال حاضر، این اثر نشان دهنده انحصاری متابولیسم شما است، میکروبیوم شما و فرایندهای بیوشیمیایی که در بدن شما اتفاق میافتد. اگر بیماری دارید، ارگانیسم شما تغییر خواهد کرد و بنابراین با بازدم شما ترکیب خواهد شد. و سپس تنها چیزی که باید انجام شود این است که به یک فرمول خاص مرتبط شود با وجود یا عدم وجود شرایط پزشکی خاص.
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.
فناوری نویدبخش مزایای غیرقابل انکاری است. اولاً، حسگر میتواند کوچک باشد و در دستگاه قابل حمل کوچکی گنجانده شود مانند این تستر تنفس الکلی. اجازه میهد که آزمایش در محیطهای بسیارمختلف استفاده شود و حتی در خانه. طوری که معاینه در مطب دکتر مورد نیاز نیست هر زمانی که آزمایش باید انجام شود.
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.
ثانيا، تحلیل تنفس غیر تهاجمی میتواند به سادگی دمیدن در تستر تنفس الکلی باشد. چنین سادگی و سهولت استفاده زحمت بیمار را کاهش میدهد و انگیزهای فراهم میکند برای پذیرش گسترده فناوری.
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.
و ثالثاً، فناوری بسیار انعطافپذیر است که همان دستگاه را می توان برای تشخیص طیف گسترده ای از شرایط پزشکی استفاده کرد. تحلیل تنفس میتواند برای غربالگری بیماریهای متعدد بطورهمزمان استفاده شود. امروزه،هر بیماری به طور معمول نیازمند ابزار پزشکی مختلف جهت انجام آزمایش غربالگری است. اما این بدان معناست که فقط میتوانید آنچه را که به دنبال آن هستید بیابید.
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.
با تمام این ویژگیها، تجزیه و تحلیل تنفس پیش بینی شده است برای ارائه آنچه که بسیاری از غربالگریهای سنتی فاقد آن است. و مهمتر از همه، در نهایت تمام این ویژگیها باید برای ما خط مشى برای تجزیه و تحلیل پزشکی میسر سازد که میتواند در جذابیت کم هزینه بودن هر آزمایش عمل کند. برعکس، ابزار پزشکی موجود اغلب منجر به هزینه بالایی در هر آزمایش میشود. سپس، برای کاهش هزینهها، تعداد آزمایشها باید محدود شود، و این بدان معنی است که (الف) آزمایش فقط انجام میشود دربخش محدودی از جمعیت، به عنوان مثال، جمعیت پر مخاطره؛ و (ب) تعداد آزمایشات فردی باید در کمترین حالت نگه داشته شود. اما آیا واقعا مفید خواهد بود اگر آزمایش درگروهی بزرگتری از افراد انجام شد، و اغلب و بیشتر از دورهای طولانی از زمان برای هر فرد؟ به خصوص آنکه دومی دسترسی به به چیزی بسیار ارزشمند را میدهد که دادههای طولی نامیده میشود.
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.
دادههای طولی مجموعهای از داده است که همان بیمار را در طی چند ماه یا چند سال دنبال میکند. امروزه، تصمیمات پزشکی اغلب بر پایه مجموعهای محدود از داده است، جاییکه فقط با نگاهی اجمالی به تاریخچه پزشکی بیمار تصمیم گیری در دسترس است. در چنین موردی، ناهنجاریها معمولا تشخیص داده میشوند با مقایسه مشخصات سلامتی بیمار با مشخصات بهداشت عمومی از جمعیت مرجع. دادههای طولی بعدی جدید را بازمیکند و اجازه میدهد ناهنجاریها براساس تاریخچه پزشکی خود بیمار شناسایی شود. این روش درمان فردی را هموار میکند.
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.
به نظر بسیار عالی میرسد، درست است؟ حالا شما مطمئناً سوالی شبیه به این دارید، « اگر این فناوری بقدری عالی است که او میگوید، پس چرا از آن استفاده نمیکنیم؟» و تنها پاسخی که میتوانم به شما بدهم: همه چیز به آسانی چیزی نیست که به نظر میرسد. به عنوان مثال، مشکلات فنی وجود دارد. نیاز به حسگر بسیار قابل اعتمادی وجود دارد که بتواند مخلوط ترکیبات آلی فرار را با قابلیت مطلوب بازیابی شناسایی کند. و یکی دیگر از چالشهای فنی این است: چگونه نمونه تنفس فردی را به شیوهای بسیار مشخصی نشان میدهید به طوری که فرایند نمونهگیری خود را در نتیجه تجزیه و تحلیل تغییر نمیدهد؟ و نیاز به دادهها وجود دارد. تجزیه و تحلیل تنفس نیاز به بودن در آزمایشات بالینی معتبر دارد، و دادههای کافی باید جمع آوری شوند به طوری که شرایط فردی میتواند اساسی اندازه گیری شود. تجزیه و تحلیل تنفس موقعی میتواند موفق شود اگر داده به اندازه کافی بزرگ باشد که بتواند تولید شود و برای استفاده گسترده در دسترس باشد.
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.
اگر تجزیه و تحلیل تنفس به وعدههای خود عمل کند این تکنولوژی است که واقعا میتواند به ما کمک کند برای تبدیل نظام سلامت ما - تبدیل از یک سیستم تهاجمی جایی که درمان با بروزعلائم بیماری به یک سیستم پیشگیرانه شروع میشود، شناسایی بیماری، تشخیص و درمان میتواند در مرحله اولیه رخ دهد بسیار قبل از رخ دادن هر گونه علائمی.
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?
حال به سراغ آخرین نکته میروم، و اساسیترین است. دقیقا بیماری چیست؟ تصور کنید که تحلیل تنفس به عنوان تبلیغی تجاری به مانند چیزی باشد که عنوان کردم و تشخیص زودهنگام جریانی عادی باشد. مشکلی که باقی میماند در حقیقت، فقط مشکلی است که هر فعالیت غربالگری باید مواجه شود، زیرا، برای بسیاری از بیماریها پیش بینی با اطمینان کافی غیرممکن است حال آنکه بیماری هرگز علائمی ایجاد نمیکند یا زندگی فرد را در معرض خطر قرار دهد. که فراتر از تشخیص نامیده میشود، و به یک معضل منجر میشود. اگر بیماری شناسایی شود، شما میتوانید تصمیم بگیرید که آن را درمان نکنید زیرا احتمال خاصی وجود دارد که هرگز از آن رنجی نخواهید برد. اما چقدر رنج میبرید از دانستن اینکه شما بیماریای بالقوه مرگبار دارید؟ و در وهله اول حقیقتاً از شناسایی این بیماری پشیمان نیستید؟
Your second option is to undergo early treatment with the hope for curing it. But often, this would not come without side effects.
گزینه ثانوی شما درمان اولیه است با امید به درمان آن. اما این اغلب بدون عوارض جانبی اتفاق نمیافتد.
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.
به طور دقیق: مشکل بزرگ تشخیص زود هنگام نیست، بلکه درمان زود هنگام است، چرا که نه تنها هر بیماری باید بلافاصله درمان شود فقط به دلیل اینکه درمان در دسترس است. پذيرش روزافزون غربالگری مرتب این سوال را مطرح می کند: بیان چه بیماری میتواند برای درمان منطقی باشد، و چه اختلالی نباید عامل نگرانی باشد؟ امید من به روال عادی غربالگری با تجزیه و تحلیل تنفس میتواند اطلاعات و بینش کافی را فراهم کند به طوری که در برخی موارد قادر خواهیم بود این معضل را از بین ببریم و با اطمینان کافی پیشبینی کنیم چه زمانی باید مرحله اولیه درمان صورت گیرد.
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.
تنفس و مخلوطی از ترکیبات فرار ارگانیک که بیرون میدهیم مقدار زیادی اطلاعات از شرایط فیزیولوژیکی ما در بر دارد. با آنچه که امروز میدانیم، فقط سطح را خراشیدهایم. همانطور که اطلاعات بیشتر و بیشتری از تنفس مردم جمعآوری میکنیم، که شامل تمام انواع جنسیت، سن، مبدا و شیوه زندگی است، قدرت نفوذ تجزیه و تحلیل باید افزایش یابد. و در نهایت، تجزیه تنفس باید ابزار قدرتمندی به ما ارائه دهد نه تنها برای تشخیص فعالانه بیماریهای خاص بلکه برای پیش بینی و در نهایت جلوگیری از آنها. و این باید انگیزهای کافی باشد برای درک فرصتها و چالشها که تجزیه و تحلیل تنفس میتواند فراهم کند، حتی برای افرادی که همچون من یکسره نگران بیماریشان هستند .
Thank you.
متشکرم.
(Applause)
(تشویق)