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.
Negli ultimi 13 anni - uno-tre, 13 anni - ho fatto parte di un team eccezionale alla InSightec, in Israele che collaborava con altri ricercatori internazionali per trasferire l'idea, il concetto, di chirurgia non invasiva, dal laboratorio di ricerca all'uso clinico di routine. E ora ve ne parlerò. 13 anni - per alcuni questo numero ha dei significati simbolici. Per me oggi, proprio oggi, è come vivere un secondo bar mitzvah.
(Laughter)
(Risate)
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.
Questo sogno è reso possibile dalla convergenza di due note tecnologie. Una si basa sugli ultrasuoni mirati, e l'altra è la diagnostica per immagini della risonanza magnetica. Ma parliamo prima degli ultrasuoni mirati. Quello che ho in mano è un materiale simile a tessuto umano, è un modellino in silicone. E' trasparente, l'ho realizzato per questa occasione. Vedete, è intatto e completamente trasparente. Ora andiamo nel laboratorio acustico. Vedete questo materiale dentro l'acquario. Ho allestito il tutto in un laboratorio di fisica. Sulla destra c'è un trasduttore a ultrasuoni. Questo, fondamentalmente, emette un fascio di ultrasuoni che converge al centro del modellino. E ora, quando sentite un clic, l'energia viene emessa, e potete vedere una piccola lesione all'interno del modellino. Bene, tutto il resto è completamente intatto. E' solo una lesione interna. Fate finta che questo sia il vostro cervello. Dobbiamo colpire un obiettivo al suo interno. E lo possiamo fare senza danneggiare alcun tessuto. Questo credo che sia il primo sistema chirurgico ippocractico kosher.
(Laughter)
(Risate)
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.
Bene, parliamo un po' di ultrasuoni, del loro punto di forza. Sapete tutto sulla diagnostica per immagini con gli ultrasuoni. E conoscete anche la litotripsia - la frantumazione dei calcoli renali. Ma gli ultrasuoni si possono regolare per ottenere altri effetti, perché parliamo di forza meccanica. In pratica si tratta di esercitare una forza sul tessuto che ne viene attraversato. Ne potete cambiare l'intensità, la frequenza, la durata, la forma dell'impulso, per creare di tutto, dall'aerografo al martello. Ora vi mostrerò delle applicazioni nel campo medico che possono essere realizzate semplicemente concentrando gli ultrasuoni.
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.
Dunque questa idea di sfruttare ultrasuoni mirati per la cura di lesioni cerebrali non è affatto nuova. Questa idea era già stata concepita all'epoca della mia nascita da pionieri come i fratelli Fry e Lars Leksell, noto come l'inventore del bisturi a raggi gamma. Ma forse non sapete che aveva provato ad eseguire delle lobotomie, in modo non invasivo, con ultrasuoni mirati, già negli anni '50. Non ebbe successo, e così inventò il bisturi a raggi gamma. Ma il fallimento di questi pionieri ci fa riflettere. C'era qualcosa di fondamentale che gli mancava. Non avevano la visione. E bisognava aspettare l'invenzione della RM e la sua integrazione con gli ultrasuoni mirati per riuscire ad avere dei riscontri - sia a livello anatomico che fisiologico - per un protocollo chirurgico completamente non invasivo e a circuito chiuso.
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.
Ed ecco qui la sala operatoria del futuro, oggi. E' un locale per RM dotato di un sistema a ultrasuoni mirati. Vi farò alcuni esempi. Cominciamo dal cervello. Una delle patologie neurologiche che si possono trattare con gli ultrasuoni mirati è quella dei disordini del movimento, tipo il Parkinson o i tremori essenziali. Tipica di queste condizioni, ad esempio dei tremori essenziali, è l'incapacità di usare il cucchiaio senza rovesciarne tutto il contenuto, o di scrivere in modo intellegibile, ed essere del tutto indipendenti, senza l'aiuto degli altri.
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.
Vi voglio presentare John. John è un professore di storia in pensione della Virginia. Ha sofferto di tremori essenziali per tanti anni. E i trattamenti medici non erano più efficaci. Molti di questi pazienti rifiutavano la chirurgia per timore di danni al cervello. Ma circa 4-5 mesi fa si è sottoposto a una procedura sperimentale. Procedura approvata dal FDAIDE presso l'Università della Virginia a Charlottesville per l'uso di ultrasuoni mirati per l'ablazione di una zona del talamo. Questa è la sua scrittura. Se riuscite a leggere, dice: "20 giugno 2011". E' la sua calligrafia nel giorno del trattamento, prima dell'operazione con la RM. Ora vi spiegherò che cosa comporta una tipica procedura di chirurgia non invasiva.
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.
Abbiamo posizionato il paziente sul lettino scorrevole. Colleghiamo il trasduttore, in questo caso, al cervello, ma nel caso di organi diversi si useranno trasduttori differenti. E il medico esegue una regolare scansione di RM. E qual è l'obiettivo? Non ho un puntatore, ma vedete quella forma trapezoidale verde? E' l'area su cui si va a intervenire. E' una zona di sicurezza attorno al bersaglio. E il bersaglio si trova nel talamo. Una volta acquisite le immagini e impostati tutti i limiti di sicurezza e tutto il resto, il medico seleziona un punto - vedete il punto rotondo al centro, dove si trova il cursore - e preme questo bottone con la dicitura "sonicazione". Chiamiamo in questo modo la trasmissione di energia. L'unica attività fisica del medico sta nel muovere il mouse. E' l'unico strumento di cui ha bisogno per il trattamento.
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.
Dunque preme "sonicazione" ed ecco quel che succede. Vedete il trasduttore, la luce blu. C'è dell'acqua tra il cranio e il trasduttore. E questo crea una scarica di energia. Innalza la temperatura. Dapprima dobbiamo verificare di trovarci sul bersaglio. Dunque la prima sonicazione avviene a bassa energia. Non provoca danni ma innalza la temperatura di qualche grado. Una delle peculiarità della risonanza magnetica è la possibilità di misurare la temperatura in maniera non invasiva. Una peculiarità unica. Che non viene usata nella diagnostica per immagini tradizionale. Ma qui possiamo avere in tempo reale immagini e temperatura. Vedete questi punti sul grafico. Abbiamo elevato temporaneamente la temperatura a 43° Celsius. Cosa che non provoca danni. Ma il punto è che siamo proprio sull'obiettivo. Quindi dopo che il medico ha verificato di trovarsi esattamente sul bersaglio, effettua un'ablazione a tutta potenza come vedete qui. E la temperatura sale sino a 55-60 gradi. Poco più di un secondo è sufficiente a distruggere le proteine delle cellule.
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.
E questi sono i risultati ottenuti dal paziente - stesso giorno dopo il trattamento. Un beneficio immediato. (Applausi) Grazie. John fa parte di una dozzina di persone coraggiose ed eroiche che si sono offerte come volontari. Dovete capire cosa passa per la mente di queste persone quando decidono di correre il rischio. E questo è quello che ha detto John dopo averlo scritto. Ha detto: "Miracoloso". E la moglie ha detto: "E' il momento più felice della mia vita". E capite il perché. Voglio dire, uno dei messaggi che vorrei diffondere è, perché non difendiamo la qualità della vita? Queste persone perdono la propria indipendenza. Devono dipendere dagli altri. E oggi John è completamente indipendente. E' tornato alle sue normali attività quotidiane. E va anche a giocare a golf, come fate voi in Virginia quando andate in pensione. Bene, ora qui vedete questa macchiolina. Tre millimetri all'interno del cervello. Niente danni all'esterno. Non ha accusato nessun deficit neurologico. Non c'è bisogno di convalescenza, né di altro. E' tornato alla normalità.
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.
Ora spostiamoci su un argomento più doloroso. Il dolore può rendere la vita davvero miserabile. E le persone sono afflitte da tanti tipi di dolore, come il dolore neuropatico, le lombalgie, e il dolore dato dalle metastasi del cancro alle ossa, e quando le metastasi raggiungono le ossa sono talvolta veramente dolorose. Tutte queste patologie le abbiamo risolte con il trattamento a ultrasuoni mirati, che hanno rimosso il dolore molto rapidamente. Ora vorrei raccontarvi la storia di P.J. E' un agricoltore di 78 anni che soffriva di - come dire? - dolori al fondoschiena. Aveva metastasi nella natica destra, e non era in grado di rimanere seduto, neanche con i farmaci. Aveva dovuto abbandonare la sua attività. Aveva ricevuto trattamenti con le radiazioni, con la tecnologia più recente, ma niente da fare. Molti pazienti con problemi simili preferiscono questa terapia.
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.
E così si è offerto volontario per questo studio che abbiamo portato in tutto il mondo, anche negli USA. Ce l'ha portato sua moglie. Hanno guidato per tre ore dalla fattoria all'ospedale. Doveva sedere su un cuscino senza muoversi, perché altrimenti era molto doloroso. E dopo il trattamento, tornando a casa, è stato in grado di guidare lui stesso. Di nuovo, il miglioramento è stato immediato. Dovete capire come si sentono queste persone e cosa provano le loro famiglie quando questo accade. Ed è potuto tornare alle sue attività agricole. Guida il trattore. Va regolarmente a cavallo. Ed è molto felice.
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.
Ma ora mi chiederete, e che ne è della guerra al cancro? Mostraci esempi di cancro primario. Cosa si può fare in questi casi? Ho notizie buone e cattive. La notizia buona è che si può fare molto. L'abbiamo visto al di fuori degli Stati Uniti. Farlo negli Stati Uniti è molto difficile. Credo che, fino a che questa nazione non deciderà, collettivamente, che si tratta di un obiettivo da raggiungere a livello nazionale, nulla potrà accadere. E non solo a causa delle normative, ma per via della quantità di denaro necessario ai sistemi odierni di una medicina basata sull'evidenza e dei tempi per la sperimentazione clinica e quant'altro.
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.
Dunque, le prime due applicazioni sono state per il tumore del seno e per quello alla prostata. Sono state le prime a essere trattate con gli ultrasuoni mirati. Con il tumore al seno abbiamo risultati migliori della chirurgia. Ma ho un messaggio per gli uomini presenti. Ieri abbiamo ascoltato Quyen che parlava dei risvolti avversi del cancro alla prostata. Ora abbiamo un'opportunità unica con gli ultrasuoni guidati da RM, perché possiamo prendere in considerazione la lumpectomia prostatica - trattando solo la lesione locale senza rimuovere la ghiandola intera, e così evitare disfunzione erettile e incontinenza. Bene, esistono altri tipi di cancro nell'addome - molto pochi, in effetti - pancreas, fegato, reni. Qui il problema, con pazienti non sedati completamente - e in tutti i nostri trattamenti il paziente è sveglio e cosciente e parla con il medico - è insegnare agli addetti alla RM qualche trucchetto per eseguire il trattamento in tempo reale. E ci vorrà del tempo. Ci vorranno un paio d'anni.
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.
Ma ora ho un messaggio per le signore. Ed è che nel 2004 l'FDA ha approvato gli ultrasuoni mirati guidati da RM per il trattamento dei fibromi uterini sintomatici. Una cosa che provoca sofferenza. Tutti quei tumori provocano abbondanti perdite di sangue durante il ciclo, gonfiore addominale, mal di schiena, urinazioni frequenti. Talvolta rendono impossibile anche il concepimento e il portare a termine la gravidanza. Ecco Frances. Le era stato diagnosticato un fibroma grande come un pompelmo. Veramente grosso. Le avevano proposto un'isterectomia, cosa improponibile per una donna che desideri ancora poter avere dei figli. E così si decise a sottoporsi al trattamento con ultrasuoni nel 2008. E nel 2010 ha dato alla luce il suo primo bambino, del tutto sano. Era nata una nuova vita.
(Applause)
(Applausi)
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.
Perciò, in conclusione, vorrei lasciarvi con quattro messaggi. Il primo è, pensate a quanta sofferenza viene risparmiata ai pazienti che si sottopongono a questo trattamento, e anche al fardello economico e sociale che si toglie dalle loro famiglie e comunità, e dalla società in senso lato - e credo anche dai loro medici. L'altra cosa a cui vorrei che pensaste è il nuovo tipo di rapporto tra medico e paziente, quando il paziente sta sul lettino in modo cosciente, potendo seguire tutta la procedura. In tutti i nostri trattamenti il paziente può premere un bottone per arrestare la sonicazione. Può interrompere la procedura in qualsiasi momento.
And with that note, I would like to thank you for listening.
E con questo vorrei ringraziarvi per avermi ascoltato.
(Applause)
(Applausi)