▎药明康德/报道
演讲实录 人们不了解这个红光和这个温和的近红外光可以穿透你的手，就像这样。利用这个原理，可以实现更好，更快，更便宜的医疗护理。半透性是关键。我即将要向各位展示，如何利用这一点以及其他的关键性能来看透我们身体与大脑深层。 各位看到这支激光笔和我手上这个光点了吗？这道光穿透了我的手，但各位已经看不到那个激光点了，只看到我手上的光晕，那是因为光线分散了，我需要各位先了解什么是光的分散现象，这样才能让各位明白如何摆脱它，并看到我们身体与大脑的深层内部。 这里有一块鸡肉。它是生的。我戴上手套。鸡肉和人肉有相同的光学特性。这是鸡肉...把它放到光上面。各位有看到这道光穿越过鸡肉了吗？我在鸡肉里植入了一块肿瘤。你们有看到吗？ 观众：有。 讲者：这意味着利用红光和红外线光，我们可以看到人身上的肿瘤。但有一个问题。如果我再放上另一块鸡肉，光仍然可以穿过去，但你看不到肿瘤了。那是因为光被分散了。所以我们要想办法克服光线分散的问题，这样我们才能看到肿瘤。我们要把光反分散。 在职业生涯的早期，我研究实现反散射的技术。它叫全息影像技术，在上世纪70年代获得了诺贝尔物理奖，这个神奇的技术，可以帮你处理光的问题。这个就是全息影像。它能捕捉到所有的光，辐射，所有光子的入射位置与角度，在同一时间内全部捕捉到。很神奇。 为了理解这个全息影像装置可以做些什么，请各位注意看这些正在障碍物上弹跳着的弹珠，这就像是光在我们体内散射的现象。当这些弹珠在这迷宫似的弹珠台上往下掉时，它们会到处乱跑，散开，弹跳。如果我们在荧幕底部记录它们的全息路径，就能记录到所有弹珠穿越迷宫时各自的位置与角度。然后我们可以把弹珠从下面带上来，透过全息影像装置，导引每颗弹珠以正确的位置与角度回弹，使它们回到一开始从散射矩阵掉下来的地方。 我们要用这个来做。这个东西的光学特性跟我们人类的大脑很像。我现在要换到绿光，因为绿光对人类的肉眼而言，比红光或红外线来得更明亮，我真的需要各位看清楚这个。我们要在这个类似人脑的物体上，放上一个全息影像装置，然后从它后面打光。看起来不可思议，但真的可以。这是你们将要看到的装置：绿光，全息影像装置放在这里，绿光打进去，这是我们的大脑，然后一股绿光从里面出来了。我们刚做了高密度散射组织的大脑辐射。看起来很不可思议，之前没有人这样做，各位是我第一次公开展示的观众。也就是说，我们可以看到组织的深层内部。我们的半透明性是第一个关键。全息影像装置的反散射作用是第二关键。 各位可能在想，“听起来不错，但头颅和骨头呢？不看穿骨头，怎么能看穿大脑呢？”是的，这是真实的人头骨。我们很尊重这个头骨，不管是在实验室或TED演讲现场。就如各位所看到的，红光透过去了，穿透了我们的骨头。所以只要用红光就可以穿透我们的头骨，骨头，肉体。γ射线和X光也可以，但可能会引发肿瘤。而我们的生活周遭都是红外线。 我继续用那个装置向各位展示比大脑辐射更有用的东西。我们挑战自己到底能把脑组织看到多细微。要聚焦看大脑，它的聚焦是如此细微，我们在它前面放了一粒相机裸晶。你们看到了吗？每个像素的宽度为千分之二毫米，也就是二微米大小。意思是，那一点的焦距，半宽波长（FWHM）是六到八微米。为了让各位更容易了解，这相当于人类大脑里最小神经元的直径。也就是说，我们能穿透头骨和大脑直接聚焦神经元。 这是用我们的系统办到的重大突破。这可不是仅仅50颗弹珠而已，而是有上亿，上兆的光子全都按照全息影像装置的指挥排好了，弹跳似地闪过密密麻麻的大脑组织，最后通通聚焦到一个点。很厉害。我们很兴奋。 这是核磁共振仪。这一台要好几百万美金，占用一个房间，很多人可能用过。我在一台里面待了很久。它的影像清晰度大约是一毫米，比起我刚展示给各位看的，算是比较大。用我们技术做的系统，可以大大降低成本，增加解析度，医学成像更精细。这是我们已经开始做的事。我的团队和我建了个实验机台来扫描细胞组织。上面是它正在运作的样子。我们想知道能做到多好。成果就是，我们找得到肿瘤，在这个七厘米厚的样本里找得到，光线从这里进去，0.5毫米的解析度，那是它找到的肿瘤。 各位可能在想，“这系统看起来是不错，但还是有点大。它比核磁共振仪要小。但还能把它缩得更小吗？”答案是：当然没问题。这个系统里的每个大零件都能用小零件取代——小型的集成电路，像小朋友指甲一样大小的显示晶片。 聊一下我的背景：在过去的二十年里我一直在光学物理的尖端领域里，发明、开发原型，推出了数十亿美元的有客制晶片的消费性电子产品。我的团队和我建了这个大型实验机台，来完善我们的作品，并在极端条件下做测试，在大量制造生产前，花好几百万小心翼翼地微调我们的晶片设计。我们发明的新晶片把系统瘦身了，速度变快了，可以快速扫描及反散射光线，好深入检视我们身体的内部。这是实现更好，更快，更便宜医疗保健的第三个关键。这个实体模型可以取代价值好几百万的核磁共振仪的功能，而且可以达到消费性电子产品的价位等级，你可以像绑绷带，戴雪帽那样穿戴，或放在枕头里。那是我们正在开发的产品。 你可能会想，“我把光打进了身体，甚至有了全息影像装置来反分散光源。但我们到底是如何使用这个新的晶片产品来进行扫描的？” 我们用声音，没错，我们用声音。这三个碟子代表我们设计的集成电路。其中一点，一个晶片，会发出声音，声音会集中往下传递，然后我们把红灯打开。红光经过那个声音点会稍微改变颜色，有点像是警笛快速经过你身边时所产生的声音变化现象。 所以，这就是全息影像技术的另一件事。只有颜色完全相同的两条光束才能产生全息影像。从声音点出来的橘色光，颜色稍微变了，我们在相邻晶片的下方建了个泛着橘光的碟子，然后相机晶片会记录全息影像。就像这样。 我们可以从全息影像中抽取与那个声音点有关的讯息，因为我们把所有的红色光滤掉了。然后，我们可以选择将光线聚焦到大脑中，以刺激部分的神经元或大脑。接下来转移声音焦点到另一个位置。用这样的方式一点一点地扫描大脑。 我们的晶片可以解读全息影像，这有点像是罗莎琳·富兰克林第一次解析出DNA结构。用我们的晶片，以电子的方式记录图像并解码信息，仅仅用了百万分之一秒。我们的扫描速度很快。 我们的系统在寻找血液时可能非比寻常，因为血会吸收红光及红外线光。血是红色的。这烧杯里有血液。我展示给你们看。这是我们的激光射过去。这真的是激光，你看，射进去了。跟这些相比，光散射到各处。这就是关键：血会吸收光，肉会把光散射掉。这很重要，因为每个大于1-2立方毫米的肿瘤，它周围的血液是正常组织的五倍。 所以可以想象，用我们的系统，在容易治疗的早期就发现肿瘤，或追踪肿瘤的变大或缩小。我们的系统寻找缺血部位表现也应该不错，比如动脉阻塞方面的检测；或者用于检测神经元的活动，因为随着血液中携带氧气的变化，血液颜色也会变化。有人说“太阳光”是最好的消毒剂。真的是这样。研究人员可以将光照入肺部深处来杀死肺炎，我们的系统可以无创地实现这一目标。 我再多举三个例子来说明这项科技可以为我们做些什么。第一：中风。中风的原因主要有两个：脑血管堵塞和脑血管破裂。如果你能在一到两个小时内判定是哪一种类型的中风，就可以服用正确的药物，大大地减少脑部受损的危险。吃错药，病人就会完蛋。今天，中风后的一到两个小时内，要用核磁共振仪来进行扫描（判断中风类型）。未来，有了这个小巧，可携带，又不贵的成像技术，每一台救护车和每家医院都能及时判断，并采取正确的医治方式。 第二：这世上还有三分之二的人无法获得医学影像服务。这个小巧，可携带又不贵的医学成像技术能拯救无数性命。 第三：人脑与电脑的沟通。我在台上已向各位展示，我们的系统可以穿透头骨精准地观测到最小的神经元。你可以利用光及声音来刺激或抑制神经元的活动；同时，我们的规格不输给功能磁共振的成像扫描仪，可以用来测量脑部的氧气消耗量。我们通过观察血液的颜色变化来做到这一点，而不是用一台两吨重的磁铁仪器。你们可以借由共振成像扫描仪来想象，我们的技术能解码扫描到的文字，图片，梦境。我们正在把这三个功能结合在同一个系统里，利用光与声音来读写神经元，同时扫描脑中的含氧量，全部集合在无创的可携装置里，可促成人脑与电脑的沟通，无需植入，无需手术，不用考虑脑部开刀。这可以为全球两百万深受脑部疾病困扰的人带来很多益处。 人们问我这项技术能看到多深。答案是：全身。刚刚我整颗头亮了，想要再看一遍吗？这看起来很吓人，但实际并不可怕。真正可怕的是不懂我们的身体，大脑，疾病，以至于不能有效地治疗。这项科技可以帮助我们。 ▲Mary Lou Jepsen教授是全世界在光学、成像显示方面最重要的工程师和科学家之一，同时在麻省理工学院和澳大利亚皇家墨尔本理工学院任职，同时还是Openwater公司的创始人兼CEO。她推动了光学和物理学的可能性，制造新型设备，领导团队并和大型工厂合作，大量制造这些奇怪的新事物。 ▲Mary Lou Jepsen教授是全世界在光学、成像显示方面最重要的工程师和科学家之一，同时在麻省理工学院和澳大利亚皇家墨尔本理工学院任职，同时还是Openwater公司的创始人兼CEO。她推动了光学和物理学的可能性，制造新型设备，领导团队并和大型工厂合作，大量制造这些奇怪的新事物。（图片来源：TED官网） |
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