In den letzten 13 Jahren Eins und drei, 13 Jahren war ich Teil eines außergewöhnlichen Teams bei InSightec in Israel und dessen Partnern auf der ganzen Welt, um diese Idee, dieses Konzept von nicht invasiver Chirurgie von Forschungslaboren in die Routine der Kliniken zu bringen. Und darüber werde ich berichten. 13 Jahre -- manche von Ihnen können diese Zahl nachvollziehen. Für mich ist das hier und heute eine Erfahrung wie eine zweite Bar Mitzwa.
Over the last 13 years -- one, three, 13 years -- I've been part of an exceptional team at InSightec in Israel and partners around the world for taking this idea, this concept, noninvasive surgery, from the research lab to routine clinical use. And this is what I'll tell you about. 13 years -- for some of you, you can empathize with that number. For me, today, on this date, it's like a second bar mitzvah experience.
(Lachen)
(Laughter)
Dieser Traum wurde ermöglicht durch die Zusammenführung zwei bekannter Technologien. Eine ist die Kraft des Ultraschall, die andere nennt sich Bildgebende Magnetresonanztomographie (MRT). Zuerst wollen wir über den Ultraschall reden. Ich halte hier ein Gewebe nachahmendes Modell. Es besteht aus Silikon. Es ist transparent und nur für Sie gemacht. Wie Sie sehen ist es intakt und vollständig durchsichtig. Schauen wir uns dieses Modell im Akustiklabor in so einem Aquarium an. Dieser Aufbau ist aus einem Physiklabor. Auf der rechten Seite ist ein Ultraschallwandler zu sehen. Dieser Ultraschallwandler sendet im Wesentlichen einen Ultraschall-Strahl aus der in dem Modell fokussiert wird. Wenn Sie ein Klicken hören beginnt die Ausstrahlung und es formen sich kleine Risse in dem Modell. Alles rund um diesen Schaden ist vollständig und intakt. Die Risse begrenzen sich auf das Innere. Stellen Sie ich das im Gehirn vor. Wir müssen auf etwas im Gehirn zielen. Und wir schaffen das ohne Gewebe zu beschädigen. So wie ich das sehe ist das die erste koschere hypokratische Chirurgiemethode.
So this dream is really enabled by the convergence of two known technologies. One is the focused ultrasound, and the other one is the vision-enabled magnetic resonance imaging. So let's first talk about focused ultrasound. And I hold in my hand a tissue-mimicking phantom. It is made out of silicon. It is transparent, made just for you. So you see, it's all intact, completely transparent. I'll take you now to the acoustic lab. You see the phantom within the aquarium. This is a setup I put in a physics lab. On the right-hand side, you see an ultrasonic transducer. So the ultrasonic transducer emits basically an ultrasonic beam that focuses inside the phantom. Okay, when you hear the click, this is when the energy starts to emit and you see a little lesion form inside the phantom. Okay, so everything around it is whole and intact. It's just a lesion formed inside. So think about, this is in your brain. We need to reach a target inside the brain. We can do it without harming any tissue. So this is, I think, the first kosher Hippocratic surgical system.
(Lachen)
(Laughter)
Lassen Sie uns ein wenig über Ultraschall sprechen, die Kraft von Ultraschall. Sie alle kennen Ultraschallbilder. Und Sie kennen die Lithotripsie -- das Zerstoßen von Nierensteinen. Aber Ultraschall kann die Form von allem dazwischen annehmen, weil es eine mechanische Kraft ist. Es ist eine Kraft, die auf Gewebe wirkt welches sie durchquert. Man kann die Intensität, die Frequenz, die Dauer und die Form anpassen um alles Mögliche nachzustellen von einer Sprühdose bis zum Hammer. Ich werde Ihnen zeigen dass zahlreiche Anwendungen in der Medizin möglich gemacht werden nur durch das Fokussieren, das physikalische Fokussieren.
Okay, so let's talk a little bit about ultrasound, the force of ultrasound. You know all about imaging, right, ultrasound imaging. And you know also about lithotripsy -- breaking kidney stones. But ultrasound can be shaped to be anything in between, because it's a mechanical force. Basically, it's a force acting on a tissue that it transverses. So you can change the intensity, the frequency, the duration, the pulse shape of the ultrasound to create anything from an airbrush to a hammer. And I am going to show you multiple applications in the medical field that can be enabled just by focusing, physically focusing.
Diese Idee gerichtete Ultraschallwellen für die Behandlung von Hirnschäden zu nutzen ist keineswegs neu. Diese Idee war noch vor mir geboren von Pionieren wie den Gebrüdern Fry und Lars Leksell, der bekannt ist als Erfinder der Gamma-Knife Chirurgie. Was Sie vielleicht nicht wissen ist, dass er versuchte Lobotomien durchzuführen, nicht-invasiv, mit gerichtetem Ultraschall. In den 50ern. Er scheiterte und entwickelte die Gamma-Knife. Das bringt einen ins Grübeln warum diese Vorreiter scheiterten. Etwas Grundlegendes fehlte ihnen. Ihnen fehlte die Bildgebung. Also dauerte es bis zur Erfindung des MRT und dessen Kombination mit Ultraschall bis wir das Feedback hatten – das anatomische und physiologische – um eine vollständig nicht-invasive und geschlossene chirurgische Prozedur zu haben.
So this idea of harnessing focused ultrasound to treat lesions in the brain is not new at all. When I was born, this idea was already conceived by pioneers such as the Fry brothers and Lars Leksell, who is know actually as the inventor of the gammaknife. But you may not know that he tried to perform lobotomies in the brain, noninvasively, with focused ultrasound in the '50s. He failed, so he then invented the gammaknife. And it makes you ponder why those pioneers failed. And there was something fundamental that they were missing. They were missing the vision. It wasn't until the invention of the MR and really the integration of MR with focused ultrasound that we could get the feedback -- both the anatomical and the physiological in order to have a completely noninvasive, closed-loop surgical procedure.
Und so sieht er aus, der OP der Zukunft von heute. Das ist ein MRT-Raum mit Ultraschall-System. Und ich werde Ihnen ein paar Beispiele liefern. Das Erste ist das Gehirn. Eine der neurologischen Krankheiten die mit Ultraschall behandelt werden können sind Bewegungsstörungen, wie Parkinson oder krankhaftes Zittern. Typisch für diese Erkrankungen, für krankhaftes Zittern zum Beispiel, ist die Unfähigkeit zu trinken oder Suppe zu essen, ohne einen Großteil zu verschütten, oder lesbar zu schreiben, so dass es leicht verständlich ist, und wirklich unabhängig zu sein im Leben ohne Hilfe von außen.
So this is how it looks, you know, the operating room of the future today. This is an MR suite with a focused ultrasound system. And I will give you several examples. So the first one is in the brain. One of the neurological conditions that can be treated with focused ultrasound are movement disorders, like Parkinson's or essential tremor. What is typical to those conditions, to essential tremor for example, is inability to drink or eat cereal or soup without spilling everything all over you, or write legibly so people can understand it, and be really independent in your life without the help of others.
Das hier ist John. John ist Geschichtsprofessor im Ruhestand, aus Virginia. Er litt viele Jahre an krankhaftem Zittern. Medikamente halfen ihm nicht mehr. Viele solcher Patienten verweigerten sich einer Operation und dass Leute in ihrem Hirn rumschneiden. Vor vier oder fünf Monaten unterzog John sich einer experimentellen Behandlung. Diese ist nach FDA IDE genehmigt und wurde an der Universität von Virginia in Charlottesville mithilfe von Ultraschall durchgeführt, um einen Punkt in seinem Thalamus abzutragen. Hier sehen wir seine Handschrift "On June 20th," wenn Sie es lesen können, "2011". Das ist seine Handschrift morgens am Tag der Behandlung vor dem Gang ins MRT. Jetzt besprechen wir den typischen Verlauf der Behandlung, wie nicht-invasive Chirurgie aussieht.
So I'd like you to meet John. John is a retired professor of history from Virginia. So he suffered from essential tremor for many years. And medication didn't help him anymore. And many of those patients refused to undergo surgery to have people cut into their brain. And about four or five months ago, he underwent an experimental procedure. It is approved under an FDAIDE at the University of Virginia in Charlottesville using focused ultrasound to ablate a point in his thalamus. And this is his handwriting. "On June 20th," if you can read it, "2011." This is his handwriting on the morning of the treatment before going into the MR So now I'll take you through [what] a typical procedure like that looks like, [what] noninvasive surgery looks like.
Wir legen den Patienten auf den MRT-Tisch. Wir bringen einen Wandler an sein Gehirn an aber wenn es sich um ein anderes Organ handelt muss auch ein anderer Wandler angebracht werden. Der behandelnde Arzt führt dann einen gewöhnlichen MRT-Scan durch. Das Ziel dabei? Ich habe keinen Pointer dabei, aber sehen Sie das grüne, trapezartige Etwas? Das ist das grobe Behandlungsareal. Eine Schutzgrenze um das Ziel herum. Das Ziel befindet sich im Thalamus. Sobald diese Bilder gemacht sind und der Arzt die Sicherheitszonen und sonstiges aufgemalt hat, wählt er einen Punkt – Sie sehen den runden Punkt wo der Zeiger ist – und drückt seinen "Beschallen"-Knopf. Diese Art der Energieanwendung nennen wir Beschallung. Das einzige was hier von Hand geschieht, ist das Bewegen der Maus. Das ist das einzige Gerät, was der Arzt braucht.
So we put the patient on the MR table. We attach a transducer, in this case, to the brain, but if it will be a different organ, it will be a different transducer attached to the patient. And the physician will then take a regular MR scan. And the objective of that? I don't have a pointer here, but you see the green, sort of rectangle or trapezoid? This is the sort of general area of the treatment. It's a safety boundary around the target. It's a target in the thalamus. So once those pictures are acquired and the physician has drawn all the necessary safety limits and so on, he selects basically a point -- you see the round point in the middle where the cursor is -- and he presses this blue button called "sonicate." We call this instance of injecting the energy, we call it sonication. The only handwork the physician does here is moving a mouse. This is the only device he needs in this treatment.
Er drückt "Beschallen" und folgendes passiert. Sie sehen den blau beleuchteten Wandler. Zwischen Wandler und Schädel befindet sich Wasser. Das erzeugt diesen Energiestoß. Es wird wärmer. Wir müssen erst feststellen ob wir richtig gezielt haben. Deswegen ist die erste Beschallung mit weniger Energie. Das richtet keinen Schaden an aber erhöht die Temperatur um wenige Grad. Und eine der einzigartigen Fähigkeiten die das MRT uns gibt umfasst die Möglichkeit Temperaturen nichtinvasiv zu messen. Das ist eine einzigartige Fähigkeit der MRT. Sie wird nicht bei der normalen Diagnostik benutzt. Aber hier können wir das anatomische Bild und die Temperatur in Echtzeit darstellen. Auf diesem Diagramm können wir es sehen. Die Temperatur wurde kurzzeitig auf 43° Celsius erhöht. Das verursacht keinen Schaden. Aber wir haben genau gezielt. Wenn sich der Arzt versichert hat, dass der Fokus genau auf dem Ziel ist, dann führt er eine energiereiche Abtrennung durch, wie Sie hier sehen. Die Temperatur steigt sichtbar auf bis zu 55 bis 60° C. Wenn man das länger als eine Sekunde macht reicht das für die Zerstörung der Eiweiße in den Zellen.
So he presses "sonicate," and this is what happens. You see the transducer, the light blue. There's water in between the skull and the transducer. And it does this burst of energy. It elevates the temperature. We first need to verify that we are on target. So the first sonication is at lower energy. It doesn't do any damage, but it elevates the temperature by a few degrees. And one of the unique capabilities that we leverage with the MR is the ability to measure temperature noninvasively. This is really a unique capability of the MR. It is not being used in regular diagnostic imaging. But here we can get both the anatomical imaging and the temperature maps in real time. And you can see the points there on the graph. The temperature was raised to 43 degrees C temporarily. This doesn't cause any damage. But the point is we are right on target. So once the physician verifies that the focus spot is on the target he has chosen, then we move to perform a full-energy ablation like you see here. And you see the temperature rises to like 55 to 60 degrees C. If you do it for more than a second, it's enough to basically destroy the proteins of the cells.
Das hier ist das Ergebnis aus Patientensicht – noch am selben Tag. Eine sofortige Erleichterung. (Applaus) Danke. John ist einer von etwa 12 sehr mutigen, heldenhaften Menschen, die sich für die Studie freiwillig gemeldet haben. Und Sie müssen verstehen was in den Menschen vorgeht wenn sie bereit sind das Risiko einzugehen. Das hier ist ein Zitat von John. Er sagte: "Wundervoll." Seine Frau sagte, es sei "der glücklichste Tag in ihrem Leben." Und Sie fragen sich warum. Eine der Sachen, die versuche rüberzubringen ist, was ist mit der Verteidigung von Lebensqualität? Diese Menschen verlieren ihre Unabhängigkeit. Sie sind abhängig von anderen. John ist heute vollständig unabhängig. Er führt ein normales Leben. Er spielt Golf, wie man es in Virginia so tut wenn man berentet ist. Hier sehen wir noch einmal den Punkt. Das sind knapp drei Millimeter inmitten des Gehirns. Drumherum ist kein Schaden. Er leidet an keinerlei neurologischen Defiziten. Er brauchte keine Reha, nichts dergleichen. Er ist zurück in seinem normalen Leben.
This is the outcome from a patient perspective -- same day after the treatment. This is an immediate relief. (Applause) Thank you. John is one of [about] a dozen very heroic, courageous people who volunteered for the study. And you have to understand what is in people's mind when they are willing to take the risk. And this is a quote from John after he wrote it. He said, "Miraculous." And his wife said, "This is the happiest moment of my life." And you wonder why. I mean, one of the messages I like to carry over is, what about defending quality of life? I mean, those people lose their independence. They are dependent on others. And John today is fully independent. He returned to a normal life routine. And he also plays golf, like you do in Virginia when you are retired. Okay, so you can see here the spot. It's like three millimeters in the middle of the brain. There's no damage outside. He suffers from no neurodeficit. There's no recovery needed, no nothing. He's back to his normal life.
Lassen Sie uns nun einem schmerzbehafteterem Thema widmen. Schmerz ist etwas was das Leben unglücklich machen kann. Die Menschheit leidet an unzähligen Formen von Schmerz neuropathische Schmerzen, Kreuzschmerzen und Krebsschmerzen von Knochenmetastasen. Wenn die Metastasen die Knochen erreichen sind sie manchmal äußerst schmerzhaft. Alle eben genannten wurden bereits erwiesenermaßen erfolgreich durch gerichteten Ultraschall behandelt um den Schmerz sehr schnell zu bessern. Jetzt werde ich ihnen von PJ erzählen. Er ist ein 78 Jahre alter Landwirt der an - wie soll man es sagen? - Schmerzen im Hinterteil litt. Er hatte Metastasen im rechten Gesäß, und nichtmal mit Medikamenten konnte er sich hinsetzen. Er musste sämtliche landwirtschaftlichen Aktivitäten aufgeben. Er wurde mit Strahlentherapie behandelt, der modernsten Form, aber es half nicht. Viele derartige Patienten ziehen die Strahlentherapie vor.
Let's move now to a more painful subject. Pain is something that can make your life miserable. And people are suffering from all kinds of pain like neuropathic pain, lower-back pain and cancer pain from bone metastases, when the metastases get to your bones, sometimes they are very painful. All those I've indicated have already been shown to be successfully treated by focused ultrasound relieving the pain, again, very fast. And I would like to tell you about PJ. He's a 78 year-old farmer who suffered from -- how should I say it? -- it's called pain in the butt. He had metastases in his right buttock, and he couldn't sit even with medication. He had to forgo all the farm activities. He was treated with radiation therapy, state-of-the-art radiation therapy, but it didn't help. Many patients like that favor radiation therapy.
Und nochmal, er meldete sich freiwillig zu einer grundlegenden Studie die international ausgeführt wurde, auch in den USA. Seine Frau brachte ihn hin. Sie fuhren knapp drei Stunden von ihrer Farm zum Krankenhaus. Er musste auf einem Kissen sitzen, völlig regungslos, weil es ihn so schmerzte. Er unterzog sich der Behandlung und auf dem Rückweg fuhr er sein Auto selbst. Wieder einmal war es sofortige Erleichterung. Und Sie müssen verstehen was diese Menschen fühlen und was die Familien erleben wenn es passiert. Er kehrte zurück zu der Routine auf seinem Hof. Er lenkt seinen Traktor. Er reitet mit seinem Pferd regelmäßig zur Berghütte. Und ist sehr glücklich.
And again, he volunteered to a pivotal study that we ran worldwide, also in the U.S. And his wife actually took him. They drove like three hours from their farm to the hospital. He had to sit on a cushion, stand still, not move, because it was very painful. He took the treatment, and on the way back, he drove the truck by himself. So again, this is an immediate relief. And you have to understand what those people feel and what their family experiences when it happens. He returned again to his daily routine on the farm. He rides his tractor. He rides his horse to their mountain cabin regularly. And he has been very happy.
Aber jetzt fragen Sie mich: Was ist mit dem Krieg gegen Krebs? Zeigen Sie uns einen Primärtumor. Was kann man da machen? Es gibt gute und schlechte Neuigkeiten. Die Gute: Man kann viel machen. Und das wurde außerhalb der USA schon gezeigt. Das Gleiche ist in den USA allerdings sehr mühsam. Wenn diese Nation nicht ein wenig Grundsolidarität aufbringt oder sich dies zum landesweiten Ziel macht wird nichts in der Richtung passieren. Es geht nicht nur um rechtliche Bedingungen; es ist wegen der Menge an Geld die nötig ist in der heutigen beweisbasierten Medizin und dem Ausmaß von Studien und so weiter die erforderlich sind.
But now, you ask me, but what about war, the war on cancer? Show us some primary cancer. What can be done there? So I have good news and bad news. The good news: there's a lot that can be done. And it has been shown actually outside of the U.S. And doing that in the U.S. is very painful. I don't see, without this nation taking it as some collective will or something that is a national goal to make that happen, it will not happen. And it's not just because of regulation; it's because of the amount of money needed under the current evidence-based medicine and the size of trials and so on to make it happen.
Die ersten beiden Anwendungen sind Brustkrebs und Prostatakrebs. Das waren die Ersten, die mit gerichtetem Ultraschall behandelt wurden. Die Ergebnisse sind besser als die Chirurgischen. Aber ich habe eine Nachricht für all die Männer hier. Gestern haben wir von Quyen gehört wie er über ein nachteiliges Erbmerkmal für Prostatakrebs sprach. Wir haben jetzt eine einzigartige Möglichkeit mit vom MRT gelenkten Ultraschall, weil die Durchführung einer erhaltenden Prostataoperation möglich geworden ist – behandelt wird nur die zentrale Schädigung und der Rest der Drüse bleibt erhalten, was sämtliche Probleme mit Potenz und Inkontinenz vermeidet. Naja, es gibt noch weitere Tumorarten im Bauchraum – eigentlich sogar sehr wenige – Pankreas, Leber, Niere. Die Herausforderung dabei liegt beim wachen und atmenden Patienten. In sämtlichen Behandlungen ist der Patient bei vollem Bewusstsein und redet mit dem Arzt. Also muss man die MR-Tomographie verfeinern, sodass das in Echtzeit klappt. Und das braucht Zeit. Knapp zwei Jahre.
So the first two applications are breast cancer and prostate cancer. They were the first to be treated by focused ultrasound. And we have better-than-surgery results in breasts. But I have a message for the men here. We heard here yesterday Quyen talking about the adverse event trait in prostate cancer. There is a unique opportunity now with focused ultrasound guided by MR, because we can actually think about prostate lumpectomy -- treating just the focal lesion and not removing the whole gland, and by that, avoiding all the issues with potency and incontinence. Well, there are other cancer tumors in the abdomen -- quite lethal, very lethal actually -- pancreas, liver, kidney. The challenge there with a breathing and awake patient -- and in all our treatments, the patient is awake and conscious and speaks with the physician -- is you have to teach the MR some tricks how to do it in real time. And this will take time. This will take two years.
Aber jetzt habe ich eine Nachricht für die Damen. Und zwar hat die FDA seit 2004 eine MRT-gelenkte Ultraschallbehandlung zugelassen um ein Gebärmutterfibrom zu behandeln. Frauen leiden an dieser Krankheit. Diese ganzen Geschwulste rufen heftige Periodenblutungen hervor, außerdem Bauch- und Rückenschmerzen und dauernden Harndrang. Und manche Frauen werden sogar unfruchtbar wegen des Fibroms. Das hier ist Frances. Bei ihr wurde ein Fibrom so groß wie eine Grapefruit diagnostiziert. Das ist ein großes Fibrom. Ihr wurde eine Hysterectomie angeboten, aber das war nicht annehmbar für jemanden, der seine Fruchtbarkeit behalten möchte. Also entschied sie sich für eine Ultraschallbehandlung in 2008. Und 2010 wurde sie Mutter von einem gesunden Baby. Ein neues Leben wurde geboren.
But I have now a message to the ladies. And this is, in 2004, the FDA has approved MR-guided focused ultrasounds for the treatment of symptomatic uterine fibroids. Women suffer from that disease. All those tumors have heavy bleeding during periods, abdominal pressure, back pain, frequent urination. And sometimes, they cannot even conceive and become pregnant because of the fibroid. This is Frances. She was diagnosed with a grapefruit-sized fibroid. This is a big fibroid. She was offered a hysterectomy, but this is an inconceivable proposition for someone who wants to keep her pregnancy option. So she elected to undergo a focused ultrasound procedure in 2008. And in 2010, she became a first-time mother to a healthy baby. So new life was born.
(Applaus)
(Applause)
Alles in Allem habe ich vier Botschaften für Sie. Denken Sie an die Menge an Leid die verhindert werden kann bei Patienten die sich der nichtinvasiven Chirurgie unterziehen, und auch an die ökonomische und emotionale Belastung die den Familien und Gemeinschaften genommen wird und auch der Gesellschaft an sich – und auch von den Ärzten, so nebenbei. Sie sollten auch darüber nachdenken, das eine neue Art der Beziehung entsteht, zwischen dem Arzt und dem Patient. Denn der Patient liegt mit vollem Bewusstsein auf dem Tisch und kann die Behandlung beobachten. In sämtlichen unserer Behandlungen hat der Patient einen "Beschallung stoppen" Knopf. Er kann den Eingriff jederzeit und sofort stoppen.
So in conclusion, I'd like to leave you with actually four messages. One is, think about the amount of suffering that is saved from patients undergoing noninvasive surgery, and also the economical and emotional burden removed from their families and communities and the society at large -- and I think also from their physicians, by the way. And the other thing I would like you to think about is the new type of relationship between physician and patients when you have a patient on the table [who] is awake and can even monitor the treatment. In all our treatments, the patient holds a stop sonication button. He can stop the surgery at any moment.
Und mit diesem Satz bedanke ich mich für Ihre Aufmerksamkeit.
And with that note, I would like to thank you for listening.
(Applaus)
(Applause)