當醫療遇上VR，原來可以這麼酷？！
原標題：當醫療遇上VR，原來可以這麼酷？！
2017年，在明尼蘇達大學一次里程碑式的手術中，外科醫生利用虛擬現實技術（VR）使連體雙胞胎姐妹得以成功分離。
文 | Michael Sen，西門子股份公司管理委員會成員
為準備這個風險高又複雜的手術，研究人員結合來自MRI和CT掃描的高解析度圖像，創建出連體嬰兒共用心臟的三維數字模型。醫生能夠通過VR眼鏡，查看兩個核桃大小的心臟，辨明重大的生理缺陷，並權衡分離方案。根據檢查結果，醫生改變了原定手術方案，採用了另外一種長達9小時的手術方案，拯救了兩個幼小的生命。
這聽起來像是科幻小說。事實上，「數字化雙胞胎」——患者心臟的計算模型，正成為標準醫療服務的一部分。「數字化雙胞胎」可以在電腦上查看，可模擬和分析心血管生理機能，並可利用3D印表機列印出來。現在，心臟病專家經常使用三維成像來實現動脈阻塞的可視化，而後再通過手術將其疏通。為矯正嬰幼兒嚴重的先天性心臟缺陷，倫敦大奧蒙德街兒童醫院（Great Ormond Street Hospital）的心臟病專家已經開始利用兒童幼小心臟的數字化建模，提前計劃手術。
數字化個人虛擬化身
了解患者心臟情況的最佳方法就是看到其活動狀態，所以，一顆跳動的「虛擬」心臟的原型正在開發中。實現身體的可視化，一直以來處於醫學探索的核心。如今，先進的技術提供了大膽的新方式來查看身體和發現問題。受電影行業中由電腦生成的逼真圖像啟發，一種被稱為「電影渲染」的技術產生了。該項技術通過結合CT和MRI掃描得到的原始數據，利用演算法對複雜的光影運動進行三維模擬，甚至能夠對光如何穿透活體組織進行建模。其結果是：醫生可以通過創建骨骼、肌肉、器官、血管和神經的三維渲染圖像，實現前所未有的、從內至外的檢查方式。
心臟是第一個以這種方式進行精確建模的器官，包括大腦在內的其他器官的數字化雙胞胎正在開發中。最終，我們將有個體患者完整的全身數字化雙胞胎，就像是數字化的個人虛擬化身。
該應用十分廣泛。腫瘤科醫生將能精確評估腫瘤與健康組織的位置關係。骨科醫生將能利用先進的三維圖像來實現複雜骨折的局部解剖結構的可視化。在卡迪夫大學腦成像中心的一項試點研究中，科學家利用電影渲染技術來研究與多發性硬化症有關的大腦神經元。
藉助專門的計算模型，我們可以在宏觀和微觀層面上創建數字化雙胞胎，不僅對器官的形狀和結構進行可視化，而且在細胞層面上模擬生物分子過程，包括構成細胞甚至是基因的蛋白質。最新的成像技術甚至可以檢測細胞的代謝變化，從而將癌細胞與健康細胞區別開來。
預測建模
換言之，數字化個人虛擬化身將遠遠不止是花哨的解剖模型，它們將結合患者的細胞、分子、遺傳及臨床信息。這一先進的個性化醫療將為醫生提供對於個體患者病情特點的深刻洞察。通過提前了解患者的基因和分子構成，醫生可以確定某種特定藥物的效果以及使用的劑量。通過預測建模，健康問題將早在臨床癥狀出現之前就被檢測出來。在患者生命過程中收集的數據將有助於深刻理解衰老和健康情況。
這一切的實現有賴於我們有能力利用人工智慧和機器學習來分析海量數字化信息。感受一下我們可用數據的規模：西門子醫療已創建的資料庫包含1億多張MRI、CT及其他成像技術形成的圖像，並附有相關臨床資料，它們被用於訓練人工智慧演算法。其目標是開發有助於醫生更好地診斷和治療多種疾病的演算法。
共享且保護數據
我們挖掘的數據越多，我們學到的就越多。但是，管理敏感的醫療數據是一項複雜的任務。目前，共享醫療數據存在競爭、監管和傳輸方面的重大障礙。一種方案是創建數字化「生態系統」，面向同意共享數據的合作夥伴開放，使用共同的存儲和通信系統。
無論作為個體患者還是社會，我們將通過共享醫療數據收穫巨大價值。但在數字化的個人虛擬化身時代，我們如何在保護個體患者數據隱私的同時，仍能將數據用於提升醫療技術的共同利益？加密貨幣比特幣的成功提供了一個潛在的可用模型。比特幣利用區塊鏈技術，通過將數據分為離散塊體存儲於不連接到一個共用處理器的分散式資料庫中的方式來保護數據。只有擁有加密密鑰的人，譬如患者和醫生，才能調取數據。其他人只有在獲得許可的情況下才可以共享離散部分的數據。藉助區塊鏈技術，可將數字化雙胞胎與其相應的人關聯起來，同時與第三方匿名共享數據。
數字化助力挽救生命
十年前，外科醫生戴上VR眼鏡通過數字渲染查看患者心臟的想法似乎有些遙不可及。十年後，數字化雙胞胎將成為醫學上的標配工具，而如今難以想像的奇蹟即將到來。諾貝爾獎得主、核物理學家尼爾斯?玻爾（Niels Bohr）曾打趣說：「預測是很難的，尤其是對於未來的預測。」有一件事我們可以肯定地說：數字化醫療將擴大精準醫療、改變醫療服務、改善患者體驗。而這將有助於醫療服務提供者以更低成本提供更佳診療效果。我們能在幾乎每一個層面上對個體患者的身體建模，從心臟結構到癌細胞蛋白質的形狀等不一而足，這將有助於帶來對生物醫學的全新洞見，進而拯救生命。
通過採用先進的三維成像技術實現成功分離的這對名叫Paisleigh和Paislyn Martinez的小女孩，就是生動的例證。
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