VR頭盔已經(jīng)漸漸走進(jìn)我們的生活，讓看電影、玩游戲的體驗(yàn)更加逼真，甚至已經(jīng)開始嘗試在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用。
但根據(jù)此前的報道，VR醫(yī)療目前大多數(shù)還停留在精神性、心理性等疾病的層次，為患者營造一個虛擬的環(huán)境，但VR醫(yī)療僅僅滿足于此嗎？
Oculus應(yīng)用幫助研究人員尋找DNA如何發(fā)生突變
紐約市威爾康奈爾醫(yī)學(xué)中心的研究人員已經(jīng)開始使用VR技術(shù)，來更好地理解癌癥基因突變的狀況了。他們?yōu)镺culus頭盔開發(fā)了一個新的程序，讓用戶看到并與微觀蛋白質(zhì)的3D模型進(jìn)行交互。
這個項目被稱為“IPM VR”，意思是“精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)VR研究所”，旨在讓研究人員更加容易確定患者DNA的哪個地方發(fā)生了突變，以及如何發(fā)生突變，因而導(dǎo)致了癌癥，他們的目標(biāo)是幫助全國醫(yī)生更好地了解突變，從而快速找到最好的治療方法來狙擊這種疾病。
從醫(yī)學(xué)的角度講，每個人都有一些DNA突變。一些是遺傳的，另一些是吸煙或暴曬太陽等環(huán)境因素產(chǎn)生的，而另一些只是自發(fā)形成的新的細(xì)胞形式。其中大多數(shù)是良性的，但是錯誤的突變組合有時可以導(dǎo)致特定器官或區(qū)域中的細(xì)胞生長失控，最終抑制身體的正常功能，這種失控的生長過程就是癌癥。
通過觀察蛋白質(zhì)——我們DNA中的遺傳指令創(chuàng)建的分子構(gòu)建塊——你可以了解到哪些基因突變有危害。這項技術(shù)的創(chuàng)立者奧利維爾艾利蒙說：“DNA水平上的突變沒有什么影響，只有當(dāng)基因被轉(zhuǎn)錄形成蛋白質(zhì)，這些突變開始表達(dá)自身的時候才會有問題。”
蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)是三維的，但通常是它被打印在紙上。如果臨床醫(yī)生沒有看到3D蛋白質(zhì)模型，他們無法徹底了解突變的影響。正是在這種情況下，康奈爾中心的科學(xué)家開發(fā)了IPM VR，為研究人員和臨床醫(yī)生提供了一種沉浸式的方法，來檢查患者的獨(dú)特基因突變。
Oculus頭盔配備了一個運(yùn)動傳感器，可以檢測到你正在看那個方向。 IPM VR還使用了一些外部攝像頭（頭盔中沒有）來進(jìn)一步跟蹤你的身體和手部的運(yùn)動。
在研究人員對患者腫瘤中的所有基因進(jìn)行測序后，軟件會把所有的突變都投射到特定的蛋白質(zhì)模型上。研究人員可以從蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫下載3D蛋白質(zhì)形狀的數(shù)字存檔。
臨床醫(yī)生佩戴上VR頭盔之后，可以改變視圖，選擇是僅僅查看突變熱點(diǎn)，還是僅僅查看某個突變。他們可以用手和手臂的姿勢來移動旋轉(zhuǎn)模擬的蛋白質(zhì)。如果想看到更多信息，臨床醫(yī)生可以從電子醫(yī)療記錄中提取關(guān)于患者的二維“文檔”——關(guān)于癌癥類型的報告或患者的病史。
癌細(xì)胞內(nèi)的VR之旅，幫助醫(yī)生設(shè)計更好的化療藥物
麥克吉博士是新南威爾士大學(xué)藝術(shù)和設(shè)計學(xué)院的3D可視化美學(xué)實(shí)驗(yàn)室主管。他以真實(shí)的乳腺癌細(xì)胞高分辨率掃描數(shù)據(jù)為依據(jù)，使用游戲行業(yè)的技術(shù)來構(gòu)建了這個虛擬世界。掃描的數(shù)據(jù)來自于昆士蘭大學(xué)，麥克吉用它們構(gòu)建成了3D模型，實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計師為其增加了顏色、照明、紋理和動畫。
“它提供了一個VR世界，讓你完全沉浸在細(xì)胞的結(jié)構(gòu)之中，”他說。這是第一次有人使用真實(shí)數(shù)據(jù)來開發(fā)這樣的交互式VR模型。戴上VR頭盔、耳機(jī)，手里握住控制器，你就好像縮小成了一個只有40納米高的小人兒，可以在細(xì)胞的表面上走過。
按下一個開關(guān)，你被“瞬移”到了細(xì)胞的表面，見證了一個細(xì)胞膜孔洞事件——細(xì)胞壁打開吸收納米顆粒。按下另外一個開關(guān)，你打開一道虛擬門，穿過它，你進(jìn)入了細(xì)胞的內(nèi)部，然后你還可以把頭埋在線粒體和核內(nèi)體里。
在設(shè)計新的癌癥治療方案時，化療藥物的形狀、大小和化學(xué)性質(zhì)是非常重要的。麥克吉博士的研究著眼于藥物在釋放化學(xué)物質(zhì)之前，如何穿透細(xì)胞壁，以及如何進(jìn)入細(xì)胞的核內(nèi)體。
藥物進(jìn)入細(xì)胞的一種方式是透過細(xì)胞壁進(jìn)行擴(kuò)散。但是使用這種方式，是無法把化學(xué)物質(zhì)靶向傳輸?shù)胶藘?nèi)體的。“將這一過程可視化，對設(shè)計未來的藥物很有幫助，”他說。
卡拉佩羅是澳大利亞臥龍崗大學(xué)的靶向癌癥治療實(shí)驗(yàn)室的研究員和組長。她沒有參與這項技術(shù)的設(shè)計。“這聽起來像是藥物療法設(shè)計的一個絕佳工具，” 佩羅博士說。“在靶向納米治療的設(shè)計中，看到進(jìn)入細(xì)胞的模式是極為重要的。尺寸對藥物攝取機(jī)制的影響非常大。
麥克吉博士說，有了這個模型，當(dāng)一些化學(xué)吸收過程不太清楚的時候，可以做出聲明說該過程并不精確。 ”能夠看到這個水平上的藥物的交互，意味著我們會獲得更好的理解。下一步行動就是把運(yùn)動數(shù)據(jù)運(yùn)用到模型中，這樣你就可以體驗(yàn)細(xì)胞的動態(tài)特性了。“他說。
VR可以改變醫(yī)療領(lǐng)域的游戲規(guī)則嗎？
從上面的案例可以看出，當(dāng)前VR在治療癌癥領(lǐng)域的應(yīng)用，主要還集中在觀察細(xì)胞癌變的范疇內(nèi)。”使用Oculus的目的不是代替計算機(jī)，而是獲得一些你難以用其他方式獲得的信息，“奧利維爾艾利蒙說。
他的目標(biāo)是讓臨床醫(yī)生不必在計算機(jī)上學(xué)習(xí)使用另一個軟件，就可以快速直觀地理解基因突變和蛋白質(zhì)形狀的復(fù)雜信息。此外，這種技術(shù)還能讓臨床醫(yī)生更加無縫地開展協(xié)作——只要戴上自己的VR頭盔，不同學(xué)科的專家就可以看到相同的信息，方便地討論一個特定病例。
在理想情況下，奧利維爾艾利蒙希望軟件里包含患者的所有信息，臨床醫(yī)生可以很方便地分析它們，不會像在計算機(jī)上那樣受到干擾。這對于精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)尤其重要，因?yàn)榫珳?zhǔn)醫(yī)學(xué)需要使用大量的遺傳和健康數(shù)據(jù)，醫(yī)生在為患者尋找最佳治療方式的時候，可能會被數(shù)據(jù)搞得暈頭轉(zhuǎn)向。
艾利蒙托最關(guān)心的是更快、更直觀地向臨床醫(yī)生提供更多信息。”真正的問題是：你如何讓臨床醫(yī)生更有成效地工作？“西格拉斯說。”我們希望臨床醫(yī)生能夠以更快的速度瀏覽大量信息。“他說，和癌癥斗爭往往是在和時間賽跑，如果一個VR工具可以給讓醫(yī)生更快地找到合適的治療方案，會給患者帶來很大的好處。
