显微镜+VR，成就预防和治疗疾病的新方法​

　　近日，美国卡内基梅隆大学和贝纳罗亚研究所（Benaroya）的一个联合研究团队正在将纳米成像技术与虚拟现实（VR）技术结合起来，以创造一种新方法，使研究人员能“进入”他们的生物数据。

　　通过将这种被称为“扩展显微镜”的技术与VR技术相结合，研究人员将能够扩展、探索和分析远远超出传统光学显微镜功能的细胞结构。

　　这些技术的开发将通过比尔和梅林达•盖茨基金会发起的“大挑战”项目分两步进行。开发这些技术将加快研究人员对传染病和自身免疫性疾病的了解，并提高开发疾病诊断、预防和治疗方法的能力。

　　Yongxin(Leon) Zhao是卡内基梅隆大学梅隆科学学院的生物学助理教授。他致力于开发一种扩展显微技术，以便在物理上放大活检，使研究人员可以使用常规显微镜看到生物样本中的精细细节。

图片来源：Carnegie Mellon University

　　Zhao通过将活检样本化学转化为水溶性水凝胶，并使其体积增大。随后用一种方法将组织松散，使其体积膨胀超过100倍。然后，样本中的组织和分子可以被标记、成像并编译成一组复杂的数据，用于研究细胞及其结构之间的相互作用。

　　然而，该技术的一个局限性是，它提取的数据比现有技术能解释的数据多2-3个数量级。为了帮助解决这一问题，盖茨基金会将Benaroya开发的虚拟现实技术与扩展显微镜相结合。

　　博士后助理研究员Caroline Stefani说：“在Benaroya，我们将准备好感染性和自身免疫性疾病的活体样本，然后把这些样本照片发送给卡内基梅隆大学，他们在那里将放大样本，并将图像传回Benaroya，以便在VR中观看。”

　　Zhao说：“这将是科学家如何处理复杂数据的未来。这也是一种身临其境的体验，就像你坐在你的数据里一样。你可以自由地从每个角度和每个位置探索你的数据。”

　　这项虚拟现实技术是由Benaroya的前研究技术总监Tom Skillman开发的，他后来成立了一家VR公司，即身临其境式科学(Immersive Science)。

　　Skillman说：“我在这笔赠款中所扮演的角色是开发一种软件工具，使研究疾病的科学家能够通过‘身临其境式科学’的计算技术来理解大量数据。将所有数据引入虚拟现实不仅允许科学家看到他们2D显微镜图像的全3D显示，而且还可以与数据交互、选择通道、调整视图、颜色和对比度、以及抓取和旋转图像以快速识别与研究疾病相关的的关键点。”

　　他们的最终目标是将名为ExMicroVR™的VR工具与其他研究人员一起在开放平台上共享，同时使用扩展显微镜，这样他们也可以查看疾病过程的新细节，并理解更大、更复杂的数据集。

　　将扩展显微镜数据转换为VR 3D图像的系统成本很低，发展中国家的研究人员和医生可以轻松访问。它还允许最多六个人同时远程协作和查看相同的样本。