顯微鏡+VR，成就預防和治療疾病的新方法?

　　近日，美國卡內基梅隆大學和貝納羅亞研究所（Benaroya）的一個聯合研究團隊正在將納米成像技術與虛擬現實（VR）技術結合起來，以創造一種新方法，使研究人員能“進入”他們的生物數據。

　　通過將這種被稱為“擴展顯微鏡”的技術與VR技術相結合，研究人員將能夠擴展、探索和分析遠遠超出傳統光學顯微鏡功能的細胞結構。

　　這些技術的開發將通過比爾和梅林達?蓋茨基金會發起的“大挑戰”項目分兩步進行。開發這些技術將加快研究人員對傳染病和自身免疫性疾病的了解，并提高開發疾病診斷、預防和治療方法的能力。

　　Yongxin(Leon) Zhao是卡內基梅隆大學梅隆科學學院的生物學助理教授。他致力于開發一種擴展顯微技術，以便在物理上放大活檢，使研究人員可以使用常規顯微鏡看到生物樣本中的精細細節。

圖片來源：Carnegie Mellon University

　　Zhao通過將活檢樣本化學轉化為水溶性水凝膠，并使其體積增大。隨后用一種方法將組織松散，使其體積膨脹超過100倍。然后，樣本中的組織和分子可以被標記、成像并編譯成一組復雜的數據，用于研究細胞及其結構之間的相互作用。

　　然而，該技術的一個局限性是，它提取的數據比現有技術能解釋的數據多2-3個數量級。為了幫助解決這一問題，蓋茨基金會將Benaroya開發的虛擬現實技術與擴展顯微鏡相結合。

　　博士后助理研究員Caroline Stefani說：“在Benaroya，我們將準備好感染性和自身免疫性疾病的活體樣本，然后把這些樣本照片發送給卡內基梅隆大學，他們在那里將放大樣本，并將圖像傳回Benaroya，以便在VR中觀看。”

　　Zhao說：“這將是科學家如何處理復雜數據的未來。這也是一種身臨其境的體驗，就像你坐在你的數據里一樣。你可以自由地從每個角度和每個位置探索你的數據。”

　　這項虛擬現實技術是由Benaroya的前研究技術總監Tom Skillman開發的，他后來成立了一家VR公司，即身臨其境式科學(Immersive Science)。

　　Skillman說：“我在這筆贈款中所扮演的角色是開發一種軟件工具，使研究疾病的科學家能夠通過‘身臨其境式科學’的計算技術來理解大量數據。將所有數據引入虛擬現實不僅允許科學家看到他們2D顯微鏡圖像的全3D顯示，而且還可以與數據交互、選擇通道、調整視圖、顏色和對比度、以及抓取和旋轉圖像以快速識別與研究疾病相關的的關鍵點。”

　　他們的最終目標是將名為ExMicroVR?的VR工具與其他研究人員一起在開放平臺上共享，同時使用擴展顯微鏡，這樣他們也可以查看疾病過程的新細節，并理解更大、更復雜的數據集。

　　將擴展顯微鏡數據轉換為VR 3D圖像的系統成本很低，發展中國家的研究人員和醫生可以輕松訪問。它還允許最多六個人同時遠程協作和查看相同的樣本。