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.
Przez ostatnie 13 lat, Przez ostatnie 13 lat, byłem częścią wyjątkowego zespołu w InSightec w Izraelu i partnerów na całym świecie odpowiadających za przeniesienie idei chirurgii nieinwazyjnej z laboratorium badawczego do codziennego użytku klinicznego. O tym wam właśnie opowiem. 13 lat, niektórzy z was mogą mieć różne uczucia związane z tą liczbą. Dla mnie, to coś jak druga bar micwa.
(Laughter)
(Śmiech)
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.
Więc to marzenie zostało umożliwione przez sprzężenie dwóch znanych technologii. Jedną są skoncentrowane ultradźwięki, a drugą obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego. Powiedzmy najpierw o skoncentrowanych ultradźwiękach. Trzymam w ręku imitację tkanki. Jest zrobiona z silikonu. Jest przezroczysta, zrobiona specjalnie dla was. Widzicie, że jest cała, całkowicie przezroczysta. Zabiorę was teraz to laboratorium akustycznego. Widać imitację w akwarium. To ustawienie, które stosuję w laboratorium fizycznym. Po prawej stronie widać przetwornik ultradźwięków. Ten przetwornik zasadniczo emituje strumień ultradźwięków który skupia wiązkę ultradźwiękową wewnątrz imitacji. Kiedy słychać kliknięcie, zaczyna się emisja energii i widać małą zmianę tworzącą się wewnątrz imitacji. Wszystko wokół jest całe i nietknięte. To tylko zmiana wytworzona w środku. Pomyślcie, że to w mózgu. Pomyślcie, że trzeba dosięgnąć celu w mózgu. Można to zrobić bez uszkodzenia żadnej tkanki. Według mnie, jest to pierwszy koszerny hipokratejski system chirurgiczny.
(Laughter)
(Śmiech)
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.
Pomówmy trochę o ultradźwiękach, sile ultradźwięku. Wiecie wszystko o obrazowaniu, ultrasonografii. Wiecie także o litotrypsji - rozbijaniu kamieni nerkowych. Ale ultradźwięki mogą być kształtowane by być wszystkim pomiędzy, ponieważ jest to siła mechaniczna. Mówiąc wprost, jest to siła działająca na tkankę, przez którą przechodzi. Można więc zmienić natężenie, częstotliwość, czas trwania, kształt impulsu ultradźwiękowego, by stworzyć wszystko od muśnięcia do młota. I pokażę wam liczne zastosowania medyczne, które są możliwe tylko przez skupienie, fizyczne skupienie.
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.
Pomysł zaprzęgnięcia skupionych ultradźwięków do leczenia guzów mózgu wcale nie jest nowy. Kiedy się urodziłem, ten pomysł już był badany przez pionierów takich jak bracia Fry i Lars Leksell, który znany jest jako wynalazca noża gamma. Ale możecie nie wiedzieć, że próbował przeprowadzać lobotomie, nieinwazyjnie, skupionymi ultradźwiękami w latach 50-tych. Nie powiodło mu się to, więc wynalazł nóż gamma. Zastanawiacie się pewnie, dlaczego tym pionierom się nie udało. Było coś fundamentalnego, czego im brakowało. Brakowało im obrazowania. Dopóki nie wynaleziono rezonansu magnetycznego, a tak naprawdę nie zintegrowano go ze skupionymi ultradźwiękami, nie można było zobaczyć efektów - zarówno anatomicznych jak i fizjologicznych by opracować całkowicie nieinwazyjną, zamkniętą procedurę chirurgiczną.
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.
Tak to więc wygląda, dzisiejsza sala operacyjna przyszłości. To komora rezonansu z układem skupionych ultradźwięków. Podam wam kilka przykładów. Pierwszym z nich jest mózg. Jednym ze schorzeń neurologicznych, które mogą być leczone skupionymi wiązkami ultradźwiękowymi, są zaburzenia ruchowe, jak choroba Parkinsona lub drżenie samoistne. Typowa dla tych schorzeń, np. dla drżenia samoistnego, jest niemożność wypicia lub zjedzenia płatków lub zupy bez rozlewania wszystkiego na siebie, lub pisania wyraźnie tak, by ludzie to zrozumieli i bycia całkowicie niezależnym w życiu, bez pomocy innych.
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.
Chcę żebyście poznali Johna. John jest emerytowanym profesorem historii z Wirginii. Cierpiał przez wiele lat na drżenie samoistne. Leki już mu nie pomagały. Wielu z tych pacjentów odmawiało poddania się operacji, cięcia mózgu. Jakieś 5 miesięcy temu, przeszedł on procedurę eksperymentalną. Została ona przyjęta według wytycznych FDAIDE na Uniwersytecie Wirginia w Charlottesville. Podczas procedury użyto skoncentrowanych ultradźwięków by dokonać zniszczenia pewnego punktu wzgórza mózgu. To jest jego pismo odręczne. "On June 20th" (20 czerwca), jeśli możecie odczytać, "2011". To jego pismo rano, w dniu leczenia przed rezonansem. Teraz przeprowadzę was przez typową procedurę chirurgii nieinwazyjnej.
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.
Kładziemy pacjenta na stole do rezonansu. Podłączamy przetwornik, w tym przypadku do mózgu, ale gdyby był to inny narząd, do pacjenta podłączylibyśmy inny przetwornik. Lekarz robi wtedy normalny rezonans magnetyczny. Jaki jest tego cel? Nie mam tu wskaźnika, ale widzicie zielony rodzaj prostokąta lub trapezu? To generalnie obszar leczenia. To granica bezpieczeństwa wokół celu. To cel we wzgórzu. Kiedy więc zbierze się te obrazy, a lekarz obrysuje wszystkie niezbędne granice bezpieczeństwa itd., wybiera on punkt, widzicie okrągły punkt w środku, tam gdzie jest kursor i wciska niebieski guzik z napisem "sonikacja". Nazywamy to wstrzykiwaniem energii, sonikacją. Jedyna praca fizyczna, jaką wykonuje tu lekarz, to poruszanie myszką. To jedyne urządzenie, którego potrzebuje w tym leczeniu.
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.
Wciska więc "sonikacja" i dzieje się coś takiego. Widzicie jasnoniebieski przetwornik. Między czaszką i przetwornikiem jest woda. Dochodzi do tego wybuchu energii. Podnosi on temperaturę. Najpierw musimy zweryfikować, że namierzyliśmy w cel. Pierwsza sonikacja ma mniejszą energię. Niczego nie uszkadza, ale podnosi temperaturę o kilka stopni. Jedną z unikalnych możliwości, które wykorzystujemy w rezonansie magnetycznym jest zdolność do mierzenia temperatury nieinwazyjnie. To naprawdę unikalna zdolność rezonansu. Nie jest używana w normalnym obrazowaniu diagnostycznym. Tu mamy zarówno obrazowanie anatomiczne jak i mapę temperatury w czasie rzeczywistym. Na tym wykresie możecie zobaczyć punkty. Temperatura została podwyższona tymczasowo do 43°C. To nie powoduje żadnego uszkodzenia. Ale wiemy, że jesteśmy u celu. Kiedy więc lekarz potwierdzi, że punkt skupienia jest na obranym celu, przechodzimy do ablacji przy użyciu pełnej energii, jak ta widoczna tutaj. Tu widzicie, że temperatura rośnie do około 55 do 60 stopni C. Jeśli robi się to przez ponad sekundę, to wystarczy do zniszczenia białek w komórkach.
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.
To wynik z perspektywy pacjenta, w dniu leczenia. To natychmiastowa ulga. (Oklaski) Dziękuję. John jest jednym z niewielu bardzo bohaterskich, odważnych ludzi, którzy zgłosili się do tego badania. Musicie więc zrozumieć co dzieje się w umysłach ludzi, kiedy chcą podjąć to ryzko. Oto co powiedział John po tym, gdy to napisał. Powiedział "Cudowne." Jego żona powiedziała "To najszczęśliwszy moment mojego życia." Zastanawiacie się pewnie dlaczego. Jedną z wiadomości, które chciałbym przekazać jest pytanie o obronę jakości życia. Ci ludzie tracą niezależność. Stają się zależni od innych. Dziś John jest całkowicie niezależny. Wrócił do normalnego trybu życia. Gra także w golfa, co zwykło się robić w Wirginii na emeryturze. Widzimy tu, ten oto punkt. Trzy milimetry w tkance mózgowej. Na zewnątrz nie ma uszkodzenia. Nie cierpi z powodu żadnych deficytów neurologicznych. Nie potrzeba rekonwalescencji, niczego. Wraca do swojego normalnego życia.
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.
Przejdźmy do bardziej bolesnego tematu. Przejdźmy do bardziej bolesnego tematu. Ból jest czymś, co może uprzykrzyć nam życie. Ludzie cierpią z powodu różnych rodzajów bólu, jak neuropatia, ból w lędźwiach i ból nowotworowy wywołany przerzutami do kości, i ból nowotworowy wywołany przerzutami do kości, czasem są bardzo bolesne. Wszystkie wymienione przeze mnie mogą już być z dobrym efektem leczone przy pomocy skoncentrowanych ultradźwięków znów bardzo szybko zmniejszając ból. Chciałbym wam opowiedzieć o PJ. To 78-letni farmer, który cierpiał z powodu - jakby to ująć? - to się nazywa wrzód na tyłku. Miał przerzuty w prawym pośladku i nie mógł siedzieć, nawet na lekach. Musiał porzucić wszystkie obowiązki na farmie. Był leczony radioterapią, najnowocześniejszą radioterapią, ale to nie pomogło. Wielu takich pacjentów jest za radioterapią.
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.
Zgłosił się więc na ochotnika do kluczowego badania, które prowadziliśmy na całym świecie, także w USA. Jego żona go zabrała. Jechali około 3 godzin ze swojej farmy do szpitala. Musiał siedzieć na poduszce, spokojnie, nie ruszając się, bo to bardzo bolało. Poddał się leczeniu, a w drodze powrotnej, sam prowadził ciężarówkę. Ulga jest natychmiastowa. Musicie zrozumieć, co czują ci ludzie i czego doświadcza ich rodzina kiedy to się dzieje. Znów powrócił do swoich codziennych zajęć na farmie. Prowadzi swój traktor. Regularnie jeździ konno do ich domku w górach. Jest bardzo szczęśliwy.
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.
Ale zapytacie mnie, co z wojną, wojną przeciwko rakowi? Pokaż nam jakiegoś raka pierwotnego. Co można zrobić w takim przypadku? Mam więc dobre i złe wieści. Wiele można zrobić. Wykazano to poza USA. Robienie tego w USA jest bardzo bolesne. Jeśli ten naród nie potraktuje tego jako wspólnej woli lub coś, co jest celem narodowym do zrealizowania, to do tego nie dojdzie. Nie tylko z powodu regulacji prawnych, ale z powodu ilości pieniędzy, potrzebnej w medycynie opartej na dowodach, z powodu rozmiaru prób itd., nie będzie można efektywnie leczyć raka.
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.
Dwa pierwsze zastosowania to rak piersi i prostaty. Jako pierwsze były leczone skupionymi ultradźwiękami. Mamy efekty lepsze niż w przypadku leczenia operacyjnego piersi. Ale mam wiadomość dla mężczyzn tutaj. Wczoraj słyszeliśmy tu Quyen, która mówiła o działaniach niepożądanych w przypadku raka prostaty. Istnieje teraz niesamowita okazja dzięki skupionym ultradźwiękom naprowadzanym przez rezonans, ponieważ możemy myśleć o usuwaniu guzów z prostaty - leczeniu tylko w miejscu samego guza, a nie usuwaniu całego gruczołu i przez to unikaniu problemów z potencją i nietrzymaniem moczu. Są inne guzy nowotworowe w jamie brzusznej, dość małe, naprawdę małe, w trzustce, wątrobie, nerkach. Tutaj wyzwaniem, z oddychającym i świadomym pacjentem, a we wszystkich naszych formach leczenia, pacjent jest przytomny i rozmawia z lekarzem, jest to, że trzeba nauczyć rezonans pewnych sztuczek jak to zrobić w czasie rzeczywistym. Na to potrzeba czasu. Zajmie to dwa lata.
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.
Ale teraz mam wiadomość dla kobiet. W 2004 roku FDA dopuściła skupione ultradźwięki prowadzone rezonansem do leczenia objawowych mięśniaków macicy. Kobiety cierpią z powodu tej choroby. Wszystkie te guzy powodują obfite krwawienia podczas miesiączki, ucisk w jamie brzusznej, ból pleców, częste oddawanie moczu. Czasami te kobiety nie mogą nawet zajść w ciążę z powodu mięśniaka. To Frances. Rozpoznano u niej mięśniaka rozmiarów grejpfruta. To duży mięśniak. Zaproponowano jej histerektomię, ale to propozycja nie do przyjęcia dla kogoś, kto chce pozostać płodny. Zdecydowała się więc poddać leczeniu z użyciem skupionych ultradźwięków w 2008 roku. W 2010 urodziła zdrowe dziecko. Urodziło się nowe życie.
(Applause)
(Oklaski)
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.
W ramach podsumowania chciałbym was zostawić z czterema wiadomościami. Po pierwsze, pomyślcie o ilości cierpienia, jakiego oszczędzono pacjentom poddanych chirurgii nieinwazyjnej, a także brzemieniu ekonomicznym i emocjonalnym zdjętym z barków ich rodzin i społeczności, oraz w ogóle społeczeństwa, myślę także przy okazji o ich lekarzach. Inną rzeczą, o której chciałbym żebyście pomyśleli jest nowy typ relacji między lekarzem i pacjentem, kiedy mamy na stole pacjenta, który jest przytomny i nawet może obserwować leczenie. We wszystkich naszych leczeniach, pacjent trzyma guzik zatrzymujący sonikację. Może w każdym momencie zatrzymać sonikację.
And with that note, I would like to thank you for listening.
Z tą wiadomością chciałbym wam podziękować za uwagę.
(Applause)
(Oklaski)