酷！除了帮助治疗癌症，VR技术还能让医生捕捉癌基因_医疗器械

2016

03/01

09:24

DECODE解码医疗器械

VR头戴式显示器虽尚未普及，但他们早已拥有了对我们生活的方方面面进行改革的巨大的潜能，比如我们如何看待娱乐活动（电影或视频游戏），如何看待世界，甚至更重要的：如何从事科学研究和应用于临床医疗？

怎么用虚拟现实作科学研究？

地处纽约市的Weill康奈尔医学院的研究人员就在试图通过虚拟现实技术，加深对驱动癌症的基因突变的理解。他们已经为Oculus Rift VR头戴式显示器开发了一套新程序，让用户能够看到并与蛋白质的三维模型进行互动。这套新程序被称作“IPM VR”，是精准医学VR研究所（Institute of Precision Medicine VR）的简称，旨在让研究者更容易更准确地判断人类的DNA在哪一位置发生了何种变异才导致了癌症的发生，并迅速找到阻止癌症扩散的最佳方案。

或许你可以这样想，在以前，科学家们研究细胞和分子都是在显微镜下。而如今，带上VR头盔以后，细胞/DNA/蛋白等等就环绕在你的周围！太酷炫了。当然，直接这样说还是太科幻了。那么我们先癌症开始讲起。

变异在于基因，我们为何关注蛋白？

要回答这个问题，我们首先需要了解癌症在人体中是如何形成的。癌症的形成要追溯到人体的蓝本－DNA。基因决定了每个你身上每一个细胞会如何生长。而每个人的基因组都存在一些变异，有些通过遗传而得，有些则由环境因素所诱发，比如吸烟，日晒，以及在新细胞生成时自发产生的变异。这种变异是癌症的根源。尽管大多数突变都是良性的，但某些突变的错误组合有时就会引发特定器官或者区域的细胞生长失控，最终抑制人体的正常工作，这一过程就是癌症。

换句话说，就是你的源代码在复制的过程中出bug了：有几条语句丢失或出错（DNA变异），然后在执行新代码的时候（你身体上的细胞复制更新），运行结果不正确（产生癌症细胞）。

理解了这一点，我们继续来往下看。

当突变仅存在于DNA水平时起不到任何作用，只有当该基因被转录并翻译成蛋白时才会产生影响。

肿瘤所包含的基因突变多达1000多种，只有极少数突变真正驱动癌症的生长和扩散。要搞清楚究竟哪些突变才是某一特定癌症的驱动者就像大海捞针一样。但是，如果医生能做到这一点，从而使健康的细胞得以继续正常工作，患者必定受益无穷。这一领域就是精准医学。

然而当突变仅存在于DNA水平时起不到任何作用，只有当该基因被转录并翻译成蛋白时才会产生影响。

蛋白质是根据人体DNA的遗传指令所生成的分子构件模块。拥有三维结构的蛋白质，往往被作为平面结构绘在纸上。当需要判断一个新的突变是否会驱动癌症时，临床医生会检查它是否靠近“热点”，即在同一类型的癌症患者中常见的基因突变所聚集的区域。有些突变在蛋白质的二维结构中看起来距离离热点很远，但换成三维结构中观察就可能离热点很近。

这看似不起眼的小小差异，却可能对病人有着重大意义：发现这个可能会驱动癌症的突变，临床医生就有希望可以帮助病人选择一个可以靶定该突变的药物；毫不夸张地说，能否获取这些信息关乎生死。

或者换言之，再拿刚刚那个编程的故事来类比，这就好像在原来医生们就像程序员一样做测试，在电脑显示屏线面找到程序bug并修复，而通过虚拟现实技术，程序员（医生）可以化身成程序本身，就像黑客帝国中的Neo那样，在矩阵（人体）中去解决Bug（癌症）。

利用VR技术寻找致癌突变。

康奈尔大学的科学家在Oculus Rift VR头戴式显示器和游戏软件的早期版本的基础上开发出了RPM VR,帮助研究人员和临床医生身临其境地探究病人独特的基因突变。这套新程序不但配备了监测观看方向的运动传感器，而且能够依靠一些外部摄像头，进一步跟踪身体和手的运动。

当研究者对病人肿瘤中所有的基因进行测序后，软件会将测序监测到的所有突变投影到一个特定蛋白的3D结构影像上。带着VR设备的临床医生仅通过变换视角就能观察突变热点区域，或者研究有问题的突变，更能通过手和手臂的姿势，来浏览整个蛋白。若需了解更多信息，临床医生可以从电子病例中提取关于病人癌症类型和病史的二维报告。

目前，这款设备还主要被应用于科研领域，但康奈尔大学的研究团队相信，在五到十年的时间里，全美的临床医生都能用上这套VR设备。Oculus公司希望能在瞬间就把关于基因突变和蛋白形状的复杂信息直观地传达给医生。既能省去学习使用其他的软件的麻烦，又能实现医生之间的无缝协作，使不同学科的专家只需带上自己的VR设备就能共享到相同的信息并进行讨论。

Sigaras和Elemento希望自己团队开发的软件能够成为用虚拟实境技术医疗应用的先驱之一。

对于未来虚拟现实技术在医疗领域的应用，核心问题在于，如何通过该技术使医生能更快速更直观地获取信息，提高医生的工作效率和生产力。抗癌是一场与时间的赛跑，医生需要分秒必争。因此清楚了解医生的诉求，将他们最希望在虚拟实境中获取的信息呈现出来，才是VR在临床应用中的正确打开方式。

医谷链

《世界首例脑癌患者戴着VR头盔切除肿瘤，有何好处？》

来源：DECODE解码

（原标题：酷炫！虚拟现实让医生像在黑客帝国里那样挡(治)子(癌)弹(症)）

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