【中國(guó)數(shù)字視聽(tīng)網(wǎng)訊】 紐約維爾康奈爾醫(yī)學(xué)院成立于1898年，現(xiàn)在的紐約長(zhǎng)老教會(huì)醫(yī)院是它的附屬醫(yī)院，是美國(guó)頂級(jí)臨床和醫(yī)療研究中心。除提供醫(yī)學(xué)學(xué)位外，維爾康奈爾還在維爾康奈爾醫(yī)學(xué)研究生院設(shè)置有生物醫(yī)學(xué)研究和教育博士學(xué)科點(diǎn)。維爾康奈爾與相鄰的洛克菲勒大學(xué)和紀(jì)念斯隆－凱特琳癌癥中心合作組建了醫(yī)學(xué)博士學(xué)科點(diǎn)，讓學(xué)生們強(qiáng)化他們對(duì)教育、研究和病人護(hù)理三重任務(wù)的追求。這幾個(gè)機(jī)構(gòu)一起組建了一個(gè)專業(yè)面廣的三院聯(lián)合研究企業(yè)。

維爾康奈爾醫(yī)學(xué)院的計(jì)算機(jī)生物醫(yī)學(xué)研究院的目的是在生物科學(xué)中實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)方法，如基因研究、分子建模、生物信息以及系統(tǒng)生物學(xué)。

為此，技術(shù)管理團(tuán)隊(duì)與研究人員合作，取得下一代數(shù)據(jù)采集工具（如MRI和共焦顯微鏡）生成的3D數(shù)據(jù)集以及學(xué)院的超級(jí)計(jì)算機(jī)上計(jì)算生成的數(shù)據(jù)集，并將它們呈現(xiàn)在沉浸式3D環(huán)境中。結(jié)果得到了可以給研究帶來(lái)新視角的科學(xué)的可視化－在那里，研究人員可以非常快速地分析并得出結(jié)論，這用傳統(tǒng)的研究方法是不可能實(shí)現(xiàn)的。分析2D信息（如片段數(shù)據(jù)）會(huì)耗費(fèi)幾天、幾周或幾個(gè)月的研究時(shí)間，還不一定能得到同樣全面的結(jié)論。

“我們采集數(shù)據(jù)集并以桌面上無(wú)法實(shí)現(xiàn)的方式將它們呈現(xiàn)出來(lái)。這可幫助您想象出以其它方式怎么也無(wú)法想象的事情，因?yàn)槟鷺O其快速地得到巨大的圖像，無(wú)需從無(wú)聯(lián)系的信息片段進(jìn)行推測(cè)，”ICB的系統(tǒng)管理員Vanessa Borcherding解釋道。“一名研究人員可以將一個(gè)試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛶У?D空間進(jìn)行共享、教學(xué)和合作。可得到廣闊的視野，并看見(jiàn)詳細(xì)的相互聯(lián)系。采用沉浸式技術(shù)和可視化，您可以挑戰(zhàn)幫助進(jìn)一步理解的假設(shè)和總體發(fā)現(xiàn)過(guò)程。

維爾康奈爾可視化實(shí)驗(yàn)室1

圖像科學(xué)在醫(yī)學(xué)的各種領(lǐng)域起著越來(lái)越重要的作用。維爾康奈爾可視化實(shí)驗(yàn)室是世界上第一個(gè)高清3D虛擬逼真環(huán)境。它使用目前最高分辨率融合的圖像，投射在三面墻和一個(gè)配套層上。由主要使用者佩戴的互動(dòng)跟蹤裝置與手持式電子操縱桿配合操縱圖像，讓多名研究人員同時(shí)在三維數(shù)據(jù)集或結(jié)構(gòu)中“遨游”。他們能夠以幾乎無(wú)限的視角探索和操縱自己的模型，體驗(yàn)一種使用計(jì)算機(jī)桌面無(wú)法匹敵的無(wú)與倫比的沉浸感。

維爾康奈爾可視化實(shí)驗(yàn)室2

在CAVE內(nèi)，圖像非常出眾。數(shù)據(jù)模型的各個(gè)角度的高清視圖環(huán)繞著研究人員。輕輕地動(dòng)一下手腕就可改變圖像。圖像的元素被分層堆積在一起、分隔開(kāi)來(lái)并選擇性地從屏幕上完全移走，以揭示相互之間的連通性。點(diǎn)擊一下就可放大圖像，直到科學(xué)家真實(shí)地站在他們的數(shù)據(jù)里面，能夠在用其它方法永遠(yuǎn)也看不到的景色和通道中穿行。它是對(duì)技術(shù)無(wú)與倫比地使用，已經(jīng)引起了其它幾個(gè)醫(yī)學(xué)院校的興趣，他們正在考慮投資類似的技術(shù)。

維爾康奈爾可視化實(shí)驗(yàn)室3

來(lái)自維爾康奈爾醫(yī)學(xué)院和哥倫比亞醫(yī)療中心的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)合作進(jìn)行一項(xiàng)科學(xué)研究，利用ICB的CAVE來(lái)確定抗抑郁藥品、柯卡因和安非他明怎樣與腦細(xì)胞交相感應(yīng)。研究人員說(shuō)：他們的突破性研究可能會(huì)為大批精神疾病的治療提供更有針對(duì)性的藥物治療鋪平道路，尤其是成癮方面的疾病。

“這些發(fā)現(xiàn)非常清楚，詳細(xì)到了分子行為的級(jí)別，它們對(duì)揭示情緒失調(diào)和神經(jīng)現(xiàn)精神疾病的更有效的治療非常有價(jià)值。

為了擴(kuò)充能力以研究大腦，科學(xué)應(yīng)用專家Luis Gracia博士使用哈佛開(kāi)發(fā)的軟件創(chuàng)建了一個(gè)全自動(dòng)數(shù)據(jù)管線來(lái)拍攝2D MRI圖像或片段，并將它們重顯為全分段的3D電腦視圖。可以將生動(dòng)的圖像進(jìn)行扭曲和轉(zhuǎn)動(dòng)，并可為了靠近觀察而放大到特別大的尺寸，以至于人被淹沒(méi)在大腦各區(qū)的色彩繽紛的、詳細(xì)分段視圖中。從這種虛擬模型中，研究人員仍能找出大腦發(fā)育不全的區(qū)域。

“采集2D數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換成3D物體以快速作出決定的能力是此實(shí)驗(yàn)室特有的，”Borcherding評(píng)論道。“它是做事情的更自然、直覺(jué)的方法。使用2D技術(shù)，您得不到對(duì)數(shù)據(jù)的身臨其境的感覺(jué) – 確切地說(shuō)是在您的數(shù)據(jù)中漫游的能力。它是不可思議的漂亮迷人的可視化方法。”

維爾康奈爾的科弗里中心是生物醫(yī)學(xué)研究機(jī)構(gòu)中唯一的這類實(shí)驗(yàn)室。可視化中心從基礎(chǔ)開(kāi)始設(shè)計(jì)，其創(chuàng)建主要?dú)w功于David Cofrin博士的慷慨捐助，他與Harel Weinstein博士具有同樣的想法，想建造一個(gè)實(shí)驗(yàn)室以一種其它方式無(wú)法實(shí)現(xiàn)的方式對(duì)信息進(jìn)行可視化，Weinstein博士是生理學(xué)和生物物理學(xué)Maxwell M. Upson教授以及生理學(xué)和生物物理學(xué)系的主任，也是該研究院的院長(zhǎng)。可視化中心是奧瓦里-賓-塔拉-賓-阿杜拉西斯-沃蘇王子殿下計(jì)算機(jī)生物醫(yī)學(xué)研究院中的科弗里生物醫(yī)學(xué)信息中心的一部分。

實(shí)驗(yàn)室的沉浸式CAVE（計(jì)算機(jī)輔助虛擬環(huán)境）由8臺(tái)科視Christie Mirage HD3投影機(jī)投射－是行業(yè)中第一個(gè)具有主動(dòng)立體能力的默認(rèn)1920x1080 HD分辨率3片式DLP投影機(jī)。這種投影機(jī)分辨比以前的投影技術(shù)高41%，可輸出超級(jí)3D圖像，用于分子建模和生物醫(yī)學(xué)研究的其它數(shù)據(jù)密集領(lǐng)域。

CAVE分辨率非常高－每個(gè)融合幕墻的象素?cái)?shù)為1920x1920，整個(gè)CAVE可解析多達(dá)14.74M象素。采用極其小巧的設(shè)計(jì)，總占地面積（包括出入留余地）為25英尺寬X20英尺深X11.5英尺高。每個(gè)幕墻兩臺(tái)投影機(jī)，利用科視Christie Twist™融合技術(shù)和科視的備選黑夜景觀光學(xué)融合創(chuàng)造無(wú)縫密合的圖像。系統(tǒng)使用100%數(shù)字信號(hào)傳輸，視頻信號(hào)路由全部通過(guò)Cat-5e完成，可讓信號(hào)從數(shù)據(jù)中心發(fā)送出去，設(shè)施對(duì)其影響極小。

科視在安大略省基奇納的制造工廠中對(duì)此解決方案進(jìn)行了全面籌備。在籌備好解決方案、復(fù)制好圖像發(fā)生器且安裝好客戶配置軟件后，邀請(qǐng)維爾康奈爾進(jìn)行工廠驗(yàn)收，在將CAVE發(fā)給他們前進(jìn)行查看和試用。

生理學(xué)和生物物理學(xué)系的研究人員Zeynep Hulya Gumus博士（其著作“煙草煙影響的基因表達(dá)和口腔黏膜白斑病細(xì)胞模型中細(xì)胞通路”發(fā)表在《癌癥防止研究》雜志2008年4月創(chuàng)刊號(hào)上）正在利用沉浸式可視化深入進(jìn)行自己的工作。與生理學(xué)系助理教授和技術(shù)工程師以及管理CAVE實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)管理團(tuán)隊(duì)主管Jason Banfelder合作，她正在利用Banfelder和ICB其它成員編寫(xiě)的專用應(yīng)用程序來(lái)幫助搞清楚生物網(wǎng)絡(luò)可以創(chuàng)造的大量混亂的數(shù)據(jù)的含義。

“用于基因和蛋白質(zhì)的分子交互作用網(wǎng)絡(luò)是我們理解正常細(xì)胞活動(dòng)以及患病狀態(tài)的基礎(chǔ)，在藥物發(fā)現(xiàn)和生物標(biāo)志識(shí)別有重要的用途。

“大而復(fù)雜的生物網(wǎng)絡(luò)的可視化在技術(shù)上具有挑戰(zhàn)性，但回報(bào)也是相當(dāng)大的，因?yàn)橛行У目梢暬椒ǹ梢詭?lái)對(duì)生物醫(yī)學(xué)研究中復(fù)雜的機(jī)理的全面、直觀和融會(huì)貫通的理解，縮短發(fā)現(xiàn)和診斷所用的時(shí)間。我們正在進(jìn)行的研究是用CAVE技術(shù)解決這個(gè)困難，以使我們能夠識(shí)別大的交互作用網(wǎng)絡(luò)的要素，展現(xiàn)對(duì)基本生物的洞察力，并建議潛在的藥物目標(biāo)。

作為世界著名的醫(yī)學(xué)和生物醫(yī)學(xué)研究中心，維爾康奈爾醫(yī)學(xué)院的戰(zhàn)略定位是培養(yǎng)未來(lái)的醫(yī)生和科學(xué)家。研究生院招生和員工招聘是維爾康奈爾的重要任務(wù)。由于在其可視化中心有了高清3D沉浸技術(shù)，學(xué)院提高了吸引高素質(zhì)學(xué)生和研究人員的能力，提供了在生物醫(yī)學(xué)發(fā)現(xiàn)領(lǐng)域的進(jìn)行合作和將成果應(yīng)用到醫(yī)療中的更多的機(jī)會(huì)。