文/VR次元 孫實

VR頭盔已經漸漸走進我們的生活，讓看電影、玩游戲的體驗更加逼真，甚至已經開始嘗試在醫(yī)學方面的應用。

VR醫(yī)療目前大多數還停留在精神性、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)學中心的研究人員已經開始使用VR技術，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的3D模型進行交互。

這個項目被稱為“IPM VR”，意思是“精準醫(yī)學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，因而導致了癌癥，他們的目標是幫助全國醫(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)境因素產生的，而另一些只是自發(fā)形成的新的細胞形式。其中大多數是良性的，但是錯誤的突變組合有時可以導致特定器官或區(qū)域中的細胞生長失控，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——我們DNA中的遺傳指令創(chuàng)建的分子構建塊——你可以了解到哪些基因突變有危害。這項技術的創(chuàng)立者奧利維爾艾利蒙說:“DNA水平上的突變沒有什么影響，只有當基因被轉錄形成蛋白質，這些突變開始表達自身的時候才會有問題。”

蛋白質的結構是三維的，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，來檢查患者的獨特基因突變。

Oculus頭盔配備了一個運動傳感器，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）來進一步跟蹤你的身體和手部的運動。

在研究人員對患者腫瘤中的所有基因進行測序后，軟件會把所有的突變都投射到特定的蛋白質模型上。研究人員可以從蛋白質數據庫下載3D蛋白質形狀的數字存檔。

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，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模擬的蛋白質。如果想看到更多信息，臨床醫(yī)生可以從電子醫(yī)療記錄中提取關于患者的二維“文檔”——關于癌癥類型的報告或患者的病史。

癌細胞內的VR之旅，幫助醫(yī)生設計更好的化療藥物

麥克吉博士是新南威爾士大學藝術和設計學院的3D可視化美學實驗室主管。他以真實的乳腺癌細胞高分辨率掃描數據為依據，使用游戲行業(yè)的技術來構建了這個虛擬世界。掃描的數據來自于昆士蘭大學，麥克吉用它們構建成了3D模型，實驗室的設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，讓你完全沉浸在細胞的結構之中，”他說。這是第一次有人使用真實數據來開發(fā)這樣的交互式VR模型。戴上VR頭盔、耳機，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，可以在細胞的表面上走過。

按下一個開關，你被“瞬移”到了細胞的表面，見證了一個細胞膜孔洞事件——細胞壁打開吸收納米顆粒。按下另外一個開關，你打開一道虛擬門，穿過它，你進入了細胞的內部，然后你還可以把頭埋在線粒體和核內體里。

在設計新的癌癥治療方案時，化療藥物的形狀、大小和化學性質是非常重要的。麥克吉博士的研究著眼于藥物在釋放化學物質之前，如何穿透細胞壁，以及如何進入細胞的核內體。

藥物進入細胞的一種方式是透過細胞壁進行擴散。但是使用這種方式，是無法把化學物質靶向傳輸到核內體的。“將這一過程可視化，對設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的靶向癌癥治療實驗室的研究員和組長。她沒有參與這項技術的設計。“這聽起來像是藥物療法設計的一個絕佳工具，” 佩羅博士說。“在靶向納米治療的設計中，看到進入細胞的模式是極為重要的。尺寸對藥物攝取機制的影響非常大。

麥克吉博士說，有了這個模型，當一些化學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動數據運用到模型中，這樣你就可以體驗細胞的動態(tài)特性了。”他說。

VR可以改變醫(yī)療領域的游戲規(guī)則嗎？

從上面的案例可以看出，當前VR在治療癌癥領域的應用，主要還集中在觀察細胞癌變的范疇內。“使用Oculus的目的不是代替計算機，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。

他的目標是讓臨床醫(yī)生不必在計算機上學習使用另一個軟件，就可以快速直觀地理解基因突變和蛋白質形狀的復雜信息。此外，這種技術還能讓臨床醫(yī)生更加無縫地開展協作——只要戴上自己的VR頭盔，不同學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，不會像在計算機上那樣受到干擾。這對于精準醫(yī)學尤其重要，因為精準醫(yī)學需要使用大量的遺傳和健康數據，醫(yī)生在為患者尋找最佳治療方式的時候，可能會被數據搞得暈頭轉向。

艾利蒙托最關心的是更快、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。