小到细胞大到整个器官 疾病在VR面前变得越来越渺小

　Caroline Stefani有一个很酷的工作，她任职于美国西雅图的贝纳罗亚研究所，寻找治疗多发性硬化症和1型糖尿病等疾病的新方法。为此，Stefani花了很多时间通过显微镜拍摄细胞的照片，然后根据这些照片构想它们的三维形态。

　　这并不容易，很多科学家每天都要花费很多精力去构想这些细胞或是蛋白质的微小三维结构。

　　幸运的是Stefani的办公室就在技术部门领导Tom Skillman的隔壁。Skillman有一天跟Stefani说他有一个想法，那就是利用显微镜数据，在虚拟现实中创建完整的细胞三维模型。

　　一年之后，Stefani工作的实验室便有了一个投入使用的VR应用程序，使得她和其他研究人员以前所未有的方式开展工作。这只是虚拟现实和增强现实在医学和医学研究领域引起轰动的众多方法之一。

　　Stefani所在的实验室负责人Adam Lacy-Hulbert说，这个应用程序对于研究工作来说意义重大。虽然它看起来可能有点华而不实，但医学研究大多意味着反复地尝试。

　　Caroline Stefani(左)和Adam Lacy-Hulbert(中)一直在使用VR观察三维的免疫细胞，该程序由研究技术主管Tom Skillman(右)开发

　　Lacy-Hulbert的实验室研究自身免疫疾病，就是指机体对自身抗原发生免疫反应而导致自身组织损害所引起的疾病。科学家们花费大量时间来试图弄清单个细胞究竟发生了什么，或者细胞之间怎样相互作用。

　　Lacy-Hulbert谈到投入使用的VR应用程序时说道：“这很酷，几乎是立竿见影的!”

　　技术人员Skillman说，看到贝纳罗亚研究所的科学家使用这个应用程序令人难以置信。他说：“VR使科学家们感到非常兴奋，因为他们看到了以前从未见过的东西。”

　　简单介绍一下Confocal VR应用程序的工作原理：首先使用共聚焦显微镜拍摄图像，得到的图像就像下图中一样，是从不同角度拍摄的细胞的2维图像，这和医院里的核磁共振成像差不多。

　　这是通过共聚焦显微镜拍摄的图像。绿色的是一个正在死亡的细胞，被免疫细胞吞噬。免疫细胞核呈蓝色。

　　尽管这些图像有助于我们大致了解细胞在哪里以及它们是如何相互作用的，但是很难有更真切的感知，也很难看清究竟发生了什么。即使是经过合成的3D图像，通过计算机显示器也很难透彻地理解。

　　然后这些图像会被转移到Skillman通过现在流行的视频游戏制作软件Unity打造的Confocal VR程序中，这个过程非常快，Lacy-Hulbert说，基本上当你从显微镜走到VR头显的位置时就完成了。

　　他说：“你可以在显微镜下快速查看这些图像，然后你就可以第一时间在VR中研究这些它。”

　　这个项目组除了有Skillman和Stefani，还有另一位研究员Mridu Acharya。他们使用技术领域所说的快速原型技术。

　　“我会先创建一些东西交给Stefani，她会在使用后给我反馈。然后我去更新、调整它，尽可能快地迭代。“Skillman说。

　　最终的产品相当惊人：该程序不仅以新的方式向科学家展示了细胞，而且使用起来也非常快捷。

　　就个人而言，我以前从来没有使用共聚焦显微镜，也没有深入研究过免疫系统。当Stefani解释了二维图像的细节时，我很难理解她。但是一旦我戴上了实验室的Vive头显，我就立即明白了她所描述的那些细节。 我能看到更多的东西，并询问研究人员有关细胞不同部位的问题。

　　这个应用还让科学家能够控制和操纵图像。Confocal的VR实验室包括一个带滑块的控制面板，用于调整亮度，对比度和照明等，使用起来非常直观。

　　虚拟现实的直观性是其优势之一，特别是在医学领域，人们不断尝试理解高度复杂的对象。

　　这项技术也在医院和其他医疗机构也备受关注。总部位于西雅图的创业公司Pear Med就是其中一例，该公司正在开发一个混合现实程序，可以从病人的扫描中创建3D交互模型，向病人和医生有效地显示他们的器官和其他部位解剖的3D图像。

　　Pear Med的CMO Seslar表示，该工具的目标是通过更好的可视化和三维交互，在手术室等医疗环境中构建更好的病人的解剖模型。让病人更好地了解自己的健康状况，也帮助医生为复杂的手术做好准备。

　　Pear Med开发的应用程序

　　Seslar说：“我们预计很快就会有一天，我们的技术将用于在临床过程中实时显示病人的解剖结构。

　　另一方面，Benaroya也在开发一个VR程序，让科学家与蛋白质结构在VR中进行交互。这些高度复杂的分子负责细胞的大部分功能。

　　这个名为AltPDB的应用程序允许多人在VR中协作，并且向公众开放：任何拥有VR头显和AltSpace帐户的人都可以在自己的客厅中试用。他们还计划与非营利组织共享Confocal VR。

　　无论是微小的蛋白质，小细胞还是整个器官，混合的现实都能帮助我们以新的方式看待事物。

　　Lacy-Hulbert说，科学家通过Confocal VR经常看到以前从来没有注意过的东西，尽管他们几十年来一直在研究这种类型的细胞。免疫细胞吞噬死亡细胞的图像就是一个很好的例子。

　　你可以在二维图像中看到细胞质似乎穿过了它的细胞核。科学家们从这些图像中可以看到一些奇怪的事情正在发生，但是他们不确定具体是什么。

　　而在VR中，你可以抓住它，把它转到正确的角度，然后放大它。“Lacy-Hulbert说。

　　他还说道：“这至关重要，因为以前人们用过去的方式来研究这个问题时，科学家们认为某些蛋白质实际上已经侵入了细胞核。现在我们可以告诉他们，他们是两种不同的结构，是一个在推动另一个。”

　　在某些情况下，这个细节可能是一个小小的改变。但在特定情况下，这可能意味着一种新的治疗过敏症的方式，一种急救药物的研发或其他的医疗进展。