Breast cancer is one of the leading causes of cancer deaths globally. About one in eight US women will develop invasive breast cancer over the course of their lifetime. And globally, millions of women suffer from breast cancer every year. But it is quite treatable if detected early. Right now, actually, mammography is the gold standard for breast cancer diagnosis. But mammography has a 10 percent chance of missed detection. Thousands of lives could be lost each year because of this 10 percent.
Le cancer du sein est une des principales causes de décès par cancer dans le monde. Environ une femme américaine sur huit développera un cancer du sein invasif au cours de sa vie. Et dans le monde, des millions de femmes en souffrent. Mais il est tout à fait traitable s’il est détecté à temps. À l’heure actuelle, la mammographie est la référence en matière de diagnostic. Mais son taux de détection n’est que de 90 %. Des milliers de vies pourraient être perdues chaque année à cause de ces 10 % manquants.
Today, I’m going to introduce a new technology: photoacoustic imaging. As you can see, it provides a much clearer image, leading to a more accurate diagnosis. It will be affordable, just like an ultrasound scan. It's painless and fast, taking only 15 seconds to scan the entire breast in 3D. And immediate results will be delivered to the patients. Beyond breast imaging, this technology will broadly transform how we see inside our bodies -- and, maybe one day, even allow us to diagnose cancer via a wearable watch-like device that monitors circulating tumor cells.
Aujourd’hui, je vais vous présenter une nouvelle technologie : l’imagerie photoacoustique. Comme vous pouvez le voir, elle fournit une image beaucoup plus claire, ce qui permet un diagnostic plus précis. Elle est abordable - le même coût qu’une échographie. Elle est indolore et rapide, puisqu’il ne faut que 15 secondes pour scanner l’ensemble du sein en 3D. Et les résultats sont fournis instantanément. Au-delà de la mammographie, cette technologie transformera la façon dont nous voyons à l’intérieur du corps et, peut-être même un jour, nous permettra de diagnostiquer le cancer grâce à un dispositif portable qui surveillera les cellules tumorales en circulation.
So what is photoacoustic imaging? Based on a photoacoustic effect, it is a conversion of light energy into sound energy. We shot a gentle laser pulse onto the tissue. The light is absorbed, raising its temperature a bit. The rise in temperature leads to a tiny fraction of volume expansion, which, in turn, generates acoustic waves. Sensors process those sound signals, resulting in a high-resolution image whose level of clarity and detail far surpasses what you've got with traditional CT scans or ultrasound.
Qu’est-ce que l’imagerie photoacoustique ? Basée sur l’effet photoacoustique, elle consiste à convertir l’énergie lumineuse en énergie sonore. Nous envoyons une légère impulsion laser sur le tissu. La lumière est absorbée, ce qui augmente un peu sa température. L’augmentation de la température entraîne une minuscule expansion du volume, qui génère à son tour des ondes acoustiques. Des capteurs traitent ces signaux sonores, ce qui donne une image à haute résolution dont le niveau de clarté et de détail dépasse de loin ce que vous obtenez avec les scanners traditionnels ou les ultrasons.
Now, about me. I started out in industrial optics, but changed direction after my grandparents died of cancer and stroke. I realized that we needed better imaging technology to aid early diagnosis and to provide a better understanding of the diseases. So I decided to devote myself to biomedical optical imaging. I now research and develop next generation medical imaging with applications ranging from diagnosing cancer to mapping brain functions and navigating medical micro robots for drug delivery.
Maintenant, parlons de moi. J’ai commencé dans l’optique industrielle, mais j’ai changé d’orientation après le décès de mes grands-parents, victimes d’un cancer et d’un AVC. J’ai réalisé que nous avions besoin d’une meilleure technologie d’imagerie pour faciliter le diagnostic précoce et mieux comprendre les maladies. J’ai donc décidé de me consacrer à l’imagerie optique biomédicale. Aujourd’hui, je développe une imagerie médicale de nouvelle génération dont les applications vont du diagnostic du cancer à la cartographie du cerveau, en passant par l’envoi de micro-robots médicaux pour administrer des médicaments.
Here are some examples showing what we can do. Take this mouse. The mouse has been virtually sliced into 600 pieces from head to toe. It took only 12 seconds to complete the whole body scan. It looks a little like a mouse carpaccio.
Voici quelques exemples montrant ce que nous pouvons faire. Prenez cette souris. La souris a été virtuellement découpée en 600 morceaux de la tête aux pieds. Il n’a fallu que 12 secondes pour réaliser le balayage du corps entier. Cela ressemble un peu à un carpaccio de souris.
(Laughter)
(Rires)
But don't worry, no mice were hurt during the imaging.
Ne vous inquiétez pas, aucune souris n’a été blessée pendant l’imagerie.
(Laughter)
(Rires)
In this next video, we hold the animal, another mouse, in position to image its liver. The liver has a lot of blood vessels inside. You can see them as a tree-like network. Because our imaging exposure time is too short, only 15 microseconds, there is no blur at all, despite the movement of the animal during the imaging. The mouse is breathing normally, and every frame in our video is clear. With each slice we can clearly see the internal structure and the blood vessel network. This enables us to differentiate a tumor from normal tissue. The light dose we use is well below the safety limit, and we don't need to inject any contrast agents. It is totally non-invasive.
Dans la vidéo suivante, nous réalisons l’image du foie d’une autre souris. Le foie contient de nombreux vaisseaux sanguins. Vous pouvez les voir sous la forme d’un réseau arborescent. Comme le temps d’exposition à l’imagerie est très court, seulement 15 µs, l’image n’est pas floue, malgré le mouvement de l’animal pendant l’opération. La souris respire normalement, et chaque image de notre vidéo est claire. Avec chaque tranche, nous pouvons clairement voir la structure interne et le réseau de vaisseaux sanguins. Cela nous permet de différencier une tumeur d’un tissu normal. La dose de lumière utilisée est bien inférieure à la limite de sécurité, et nous n’avons pas besoin d’injecter d’agents de contraste. C’est entièrement non invasif.
Now, for an example, that is a little closer to home. This is a side by side comparison of human brain images. On the left, you see an image from an MRI. On the right, from photoacoustic imaging. Photoacoustic imaging can reveal detailed vasculature, but with even faster detection of the brain functions and without using the costly high-magnetic field. What you are seeing here is the brain's activity, where a patient, now a human this time, taps his finger, puckers his lips, taps his tongue and is listening and thinking of words.
Maintenant, un exemple un peu plus proche de nous. Il s’agit d’une comparaison d’images du cerveau humain. À gauche, vous voyez une image provenant d’une IRM. À droite, une image obtenue par imagerie photoacoustique. L’imagerie photoacoustique révèle la vascularisation détaillée, mais avec une détection plus rapide des fonctions cérébrales et sans utiliser le coûteux champ magnétique élevé. Ce que vous voyez ici, c’est l’activité du cerveau, où un patient, humain cette fois, tape du doigt, bouge ses lèvres, fais claquer sa langue, écoute et pense à des mots.
Although I don't have a visual for it, I'd like to share one more example. In science fiction, micro robots enter our bodies to cure diseases in hard-to-reach areas. However, in reality, locating, guiding and controlling them inside of the body is a big challenge. Just like the satellites in space guiding cars to their destinations, a photoacoustic imaging system outside the body can serve similarly as a GPS for the micro robots.
Bien que je n’aie pas de visuel pour cela, j’aimerais partager un autre exemple. Dans la science-fiction, des micro-robots pénètrent dans notre corps pour soigner des maladies dans des zones difficiles à atteindre. Cependant, dans la réalité, les localiser, les guider et les contrôler à l’intérieur du corps est un grand défi. Tout comme les satellites guidant les voitures, un système d’imagerie photoacoustique à l’extérieur du corps peut servir de GPS pour les micro-robots.
Biomedical optics has come a long way. The microscope used every day in modern medical diagnosis was invented in the 17th century, which revolutionized 19th century medicine by letting us see into a cell. Then, optical coherence tomography developed in 1990s increased optical penetration to 1 millimeter, bringing huge benefits to clinical care for skin and eyes. Now, photoacoustic imaging, first adopted for medical use in the 2000s, allows us to see even more, allowing penetration by another order of magnitude, to several centimeters, allowing organ-level in vivo human imaging.
L’optique biomédicale a parcouru un long chemin. Le microscope qu’on utilise désormais quotidiennement a été inventé au 17e siècle, révolutionnant la médecine du 19e siècle en permettant de voir dans une cellule. Ensuite, la tomographie par cohérence optique, mise au point dans les années 90, a porté la pénétration optique à 1 millimètre, apportant d’énormes avantages aux soins cliniques de la peau et des yeux. Aujourd’hui, l’imagerie photoacoustique, adoptée pour la première fois en médecine dans les années 2000, nous permet de voir encore mieux, avec une pénétration d’un autre ordre de grandeur, jusqu’à plusieurs centimètres, ce qui permet l’imagerie humaine in vivo au niveau des organes.
Photoacoustic imaging is a highly-active and a fast-growing research field. Using microwaves instead of light, this imaging method holds promises for whole body penetration in humans in the future. We are hoping that the further advancement of this technology will aid early diagnosis of cancer and brain diseases, ultimately benefiting global health. I hope you all can share my excitement over this fast-growing field and hope you'll join us in advancing the technology.
La recherche en imagerie photoacoustique est très active et en pleine expansion. Utilisant des micro-ondes au lieu de lumière, cette méthode d’imagerie est prometteuse pour voir un jour la totalité de l’intérieur du corps humain. Nous espérons que les progrès de cette technologie faciliteront le diagnostic précoce du cancer et des maladies du cerveau, ce qui, en fin de compte, profitera à la santé de tous. J’espère que vous partagerez mon enthousiasme pour ce domaine et que vous vous joindrez à nous pour faire progresser cette technologie.
Thank you.
Je vous remercie.
(Applause)
(Applaudissements)