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当VR也能治疗癌症的时候,它会拯救更多人类吗?

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科技传媒网 科技媒体 2016-10-17 20:58

当VR也能治疗癌症的时候,它会拯救更多人类吗?

当VR也能治疗癌症的时候,它会拯救更多人类吗?

文/VR次元 孙实

VR头盔已经渐渐走进我们的生活,让看电影、玩游戏的体验更加逼真,甚至已经开始尝试在医学方面的应用。

VR医疗目前大多数还停留在精神性、心理性等疾病的层次,为患者营造一个虚拟的环境,但VR医疗仅仅满足于此吗?

Oculus应用帮助研究人员寻找DNA如何发生突变

纽约市威尔康奈尔医学中心的研究人员已经开始使用VR技术,来更好地理解癌症基因突变的状况了。他们为Oculus头盔开发了一个新的程序,让用户看到并与微观蛋白质的3D模型进行交互。

这个项目被称为“IPM VR”,意思是“精准医学VR研究所”,旨在让研究人员更加容易确定患者DNA的哪个地方发生了突变,以及如何发生突变,因而导致了癌症,他们的目标是帮助全国医生更好地了解突变,从而快速找到最好的治疗方法来狙击这种疾病。

从医学的角度讲,每个人都有一些DNA突变。一些是遗传的,另一些是吸烟或暴晒太阳等环境因素产生的,而另一些只是自发形成的新的细胞形式。其中大多数是良性的,但是错误的突变组合有时可以导致特定器官或区域中的细胞生长失控,最终抑制身体的正常功能,这种失控的生长过程就是癌症。

通过观察蛋白质——我们DNA中的遗传指令创建的分子构建块——你可以了解到哪些基因突变有危害。这项技术的创立者奥利维尔艾利蒙说:“DNA水平上的突变没有什么影响,只有当基因被转录形成蛋白质,这些突变开始表达自身的时候才会有问题。”

蛋白质的结构是三维的,但通常是它被打印在纸上。如果临床医生没有看到3D蛋白质模型,他们无法彻底了解突变的影响。正是在这种情况下,康奈尔中心的科学家开发了IPM VR,为研究人员和临床医生提供了一种沉浸式的方法,来检查患者的独特基因突变。

当VR也能治疗癌症的时候,它会拯救更多人类吗?

Oculus头盔配备了一个运动传感器,可以检测到你正在看那个方向。 IPM VR还使用了一些外部摄像头(头盔中没有)来进一步跟踪你的身体和手部的运动。

当VR也能治疗癌症的时候,它会拯救更多人类吗?

在研究人员对患者肿瘤中的所有基因进行测序后,软件会把所有的突变都投射到特定的蛋白质模型上。研究人员可以从蛋白质数据库下载3D蛋白质形状的数字存档。

临床医生佩戴上VR头盔之后,可以改变视图,选择是仅仅查看突变热点,还是仅仅查看某个突变。他们可以用手和手臂的姿势来移动旋转模拟的蛋白质。如果想看到更多信息,临床医生可以从电子医疗记录中提取关于患者的二维“文档”——关于癌症类型的报告或患者的病史。

癌细胞内的VR之旅,帮助医生设计更好的化疗药物

麦克吉博士是新南威尔士大学艺术和设计学院的3D可视化美学实验室主管。他以真实的乳腺癌细胞高分辨率扫描数据为依据,使用游戏行业的技术来构建了这个虚拟世界。扫描的数据来自于昆士兰大学,麦克吉用它们构建成了3D模型,实验室的设计师为其增加了颜色、照明、纹理和动画。

当VR也能治疗癌症的时候,它会拯救更多人类吗?

“它提供了一个VR世界,让你完全沉浸在细胞的结构之中,”他说。这是第一次有人使用真实数据来开发这样的交互式VR模型。戴上VR头盔、耳机,手里握住控制器,你就好像缩小成了一个只有40纳米高的小人儿,可以在细胞的表面上走过。

当VR也能治疗癌症的时候,它会拯救更多人类吗?

按下一个开关,你被“瞬移”到了细胞的表面,见证了一个细胞膜孔洞事件——细胞壁打开吸收纳米颗粒。按下另外一个开关,你打开一道虚拟门,穿过它,你进入了细胞的内部,然后你还可以把头埋在线粒体和核内体里。

当VR也能治疗癌症的时候,它会拯救更多人类吗?

在设计新的癌症治疗方案时,化疗药物的形状、大小和化学性质是非常重要的。麦克吉博士的研究着眼于药物在释放化学物质之前,如何穿透细胞壁,以及如何进入细胞的核内体。

药物进入细胞的一种方式是透过细胞壁进行扩散。但是使用这种方式,是无法把化学物质靶向传输到核内体的。“将这一过程可视化,对设计未来的药物很有帮助,”他说。

卡拉佩罗是澳大利亚卧龙岗大学的靶向癌症治疗实验室的研究员和组长。她没有参与这项技术的设计。“这听起来像是药物疗法设计的一个绝佳工具,” 佩罗博士说。“在靶向纳米治疗的设计中,看到进入细胞的模式是极为重要的。尺寸对药物摄取机制的影响非常大。

麦克吉博士说,有了这个模型,当一些化学吸收过程不太清楚的时候,可以做出声明说该过程并不精确。 “能够看到这个水平上的药物的交互,意味着我们会获得更好的理解。下一步行动就是把运动数据运用到模型中,这样你就可以体验细胞的动态特性了。”他说。

VR可以改变医疗领域的游戏规则吗?

从上面的案例可以看出,当前VR在治疗癌症领域的应用,主要还集中在观察细胞癌变的范畴内。“使用Oculus的目的不是代替计算机,而是获得一些你难以用其他方式获得的信息,”奥利维尔艾利蒙说。

他的目标是让临床医生不必在计算机上学习使用另一个软件,就可以快速直观地理解基因突变和蛋白质形状的复杂信息。此外,这种技术还能让临床医生更加无缝地开展协作——只要戴上自己的VR头盔,不同学科的专家就可以看到相同的信息,方便地讨论一个特定病例。

在理想情况下,奥利维尔艾利蒙希望软件里包含患者的所有信息,临床医生可以很方便地分析它们,不会像在计算机上那样受到干扰。这对于精准医学尤其重要,因为精准医学需要使用大量的遗传和健康数据,医生在为患者寻找最佳治疗方式的时候,可能会被数据搞得晕头转向。

艾利蒙托最关心的是更快、更直观地向临床医生提供更多信息。“真正的问题是:你如何让临床医生更有成效地工作?”西格拉斯说。“我们希望临床医生能够以更快的速度浏览大量信息。”他说,和癌症斗争往往是在和时间赛跑,如果一个VR工具可以给让医生更快地找到合适的治疗方案,会给患者带来很大的好处。

本文链接:http://www.itmsc.cn/archives/view-127822-1.html
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(责任编辑:夏喧)
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