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VR抗癌调查:作用有限 认真你就输了

VR抗癌调查:作用有限 认真你就输了

文/VR次元 孙实

科学家把最新技术用于治疗癌症总是喜大普奔的消息,但VR与治疗癌症似乎风马牛不相及。不过,剑桥大学的研究人员近日正在探索VR技术在治疗癌症方面的应用。

该项目首席研究人员格雷格•汉农(Greg Hannon)表示,“我们希望制作交互式、逼真的3D肿瘤示意图,科学家在虚拟现实环境中可以‘走进’肿瘤,对其细节进行研究。”

从流程上看,肿瘤首先被切成极薄的切片,然后对这些切片进行成像和分析,直至对每个细胞的基因组成进行分析。全部切片将组装成3D模型,研究人员可以在虚拟环境中进行研究和实验。当然,剑桥大学这项研究并非最新的成果,他们是希望能够提供更详尽的细节和交互性。

从原理上看,通过VR治疗癌症,更多的是将癌细胞病变的过程进行显示,能让科学家更直观地了解到“病根”,从而确定治疗方案,并非像媒体说的“神乎其神”,动辄就用“震惊”、“颠覆”来形容。VR次元整理了一些已经在试验的案例,基本原理大同小异。(关注VR次元微信公众号:qqtechvr,了解更多有关VR抗癌的新闻)

Oculus应用揭秘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。

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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。

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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。

研究者使用VR在癌症细胞上行走

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阿帕里西奥Samuel Aparicio博士是一名乳腺癌研究员,阿帕里西奥博士作为团队成员,开发了真实乳腺癌肿瘤的虚拟现实3D成像技术。

“我们已经对它进行了调整,以便用来显示我们正在研究那些肿瘤,看到每个单细胞,”阿帕里西奥博士说。

癌细胞很小,但破外形极强。这种技术可以将癌细胞放大数百万倍,而且还能让你在癌细胞的表面和里面行走。

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一旦进入肿瘤的VR扫描成像中,研究人员就可以用颜色对不同类型的细胞进行编码。图中的巨噬细胞呈现为蓝色

这种3D图像不是乳腺癌肿瘤的模型,而是一个真正的肿瘤,从MRI和CAT扫描成像转换成了VR成像显示。所有的细胞最初都用黑色和白色显示,如果研究人员想要查看一组特定的细胞,不管是巨噬细胞、血细胞还是别的细胞,他们可以用不同的颜色来区别不同的细胞。

阿帕里西奥博士说,有了这种更详尽的新方法来观察肿瘤,科学家可以找出新的方法来诊断和治疗疾病。

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阿帕里西奥(右)和实验室助理使用虚拟现实在乳腺癌肿瘤内行走

阿帕里西奥博士说,经常有人问他,这项技术将如何推动癌症研究。“我们有一些基本目标,”他说,“预测癌症在个体患者体内的行为方式,结合不同的治疗方法,防止癌症随着时间推移而恶化。”

当他“进入”癌细胞内时,其他研究者也可以进入这个细胞,近距离地查看相同的3D数据。“我们以不同的方式思考如何处理它,”他说。“而且这也有利于促进合作。如果有人说,‘我想到一个办法’,你过去看看他的想法也变得更容易了。”

阿帕里西奥博士在乳腺癌领域有丰富经验,因此该团队把重点放在乳腺癌上。

VR项目为癌症患者鼓气

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除了将癌细胞病变过程进行3D可视化,VR也能从精神层面,对癌症的治疗产生一些作用。美国南加州大学诺里斯综合癌症中心和一家非营利组织合作,推出了一个面向年轻人的VR项目。

该项目名为AYA @ USC,旨在使用最先进的媒体技术,为病人提供某些电影和交互式VR体验,用高品质的娱乐活动来减轻病人的不适和焦虑感。

该大学Keck医学院的医学教授戴维•福莱尔(David Freyer)说:“这个项目想要治疗的是整个人,而不仅仅是癌症。 它可以在情感上为我们的患者提供重大益处,仅仅通过药物是无法实现这些益处的。”

这个试点项目将从今年秋季开始,先在门诊患者和非住院患者中试点三个月。非营利组织Springbok Cares将为这个癌症中心的患者免费提供VR设备、内容库和人员。癌症中心的临床工作人员将批准和监督这些设备的使用,以确保患者的安全。Springbok Cares与各种内容提供商和赞助商达成了合作伙伴关系,这个项目的内容库还会持续增长。

Keck医学院医学助理教授James Hu说:“除了让患者获得更丰富的体验,这个VR项目还可以为年轻的癌症患者带来切实的临床益处。”

研究已经证明,在面对医学、心理和教育领域的诸多挑战时,VR可以提供一些帮助,包括减少癌症患者接受化疗后的副作用和疲劳感等等。在获得VR体验之后,癌症患者的情绪得到了改善,负面心理症状也减少了。

Springbok娱乐公司首席运营官斯蒂芬-查尔斯•杰菲(Steven-Charles Jaffe)表示:“我的女儿曾经患上过癌症,我非常高兴能够与综合癌症中心和Keck医学院合作,开展这个具有突破性的项目。 在我女儿与癌症战斗期间,我了解到,在患者所需的娱乐活动方面有些空白需要填补,本项目希望填补这种空白。 VR技术可以把患者‘虚拟传送’到医院之外的环境中,为患者创造积极正面的体验”

在15和39岁之间的美国人里,和疾病相关的死亡原因中最大的元凶就是癌症。这个年龄组每年有7万多人被诊断为癌症,其中在洛杉矶地区每年约有4000多人。

从上面这些案例可以看出,VR更多是从3D成像和精神层面,对癌症的治疗有一些作用,但并非是决定性,毕竟了解病变的过程,并不一定非得通过VR来实现,而精神层面的调节,VR也未必是最优选择,只是说VR多提供了一条治疗癌症的途径而已,远远不能用“颠覆”、“革命”这样的词来形容。(Kathy参与编译)

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