科視為維爾康奈爾醫學院研究鋪平道路

【中國數字視聽網訊】 紐約維爾康奈爾醫學院成立于1898年，現在的紐約長老教會醫院是它的附屬醫院，是美國頂級臨床和醫療研究中心。除提供醫學學位外，維爾康奈爾還在維爾康奈爾醫學研究生院設置有生物醫學研究和教育博士學科點。維爾康奈爾與相鄰的洛克菲勒大學和紀念斯�。瓌P特琳癌癥中心合作組建了醫學博士學科點，讓學生們強化他們對教育、研究和病人護理三重任務的追求。這幾個機構一起組建了一個專業面廣的三院聯合研究企業。

維爾康奈爾醫學院的計算機生物醫學研究院的目的是在生物科學中實現計算機方法，如基因研究、分子建模、生物信息以及系統生物學。

為此，技術管理團隊與研究人員合作，取得下一代數據采集工具（如MRI和共焦顯微鏡）生成的3D數據集以及學院的超級計算機上計算生成的數據集，并將它們呈現在沉浸式3D環境中。結果得到了可以給研究帶來新視角的科學的可視化－在那里，研究人員可以非常快速地分析并得出結論，這用傳統的研究方法是不可能實現的。分析2D信息（如片段數據）會耗費幾天、幾周或幾個月的研究時間，還不一定能得到同樣全面的結論。

“我們采集數據集并以桌面上無法實現的方式將它們呈現出來。這可幫助您想象出以其它方式怎么也無法想象的事情，因為您極其快速地得到巨大的圖像，無需從無聯系的信息片段進行推測，”ICB的系統管理員Vanessa Borcherding解釋道。“一名研究人員可以將一個試驗模型帶到3D空間進行共享、教學和合作�？傻玫綇V闊的視野，并看見詳細的相互聯系。采用沉浸式技術和可視化，您可以挑戰幫助進一步理解的假設和總體發現過程。

維爾康奈爾可視化實驗室1

圖像科學在醫學的各種領域起著越來越重要的作用。維爾康奈爾可視化實驗室是世界上第一個高清3D虛擬逼真環境。它使用目前最高分辨率融合的圖像，投射在三面墻和一個配套層上。由主要使用者佩戴的互動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在三維數據集或結構中“遨游”。他們能夠以幾乎無限的視角探索和操縱自己的模型，體驗一種使用計算機桌面無法匹敵的無與倫比的沉浸感。

維爾康奈爾可視化實驗室2

在CAVE內，圖像非常出眾。數據模型的各個角度的高清視圖環繞著研究人員。輕輕地動一下手腕就可改變圖像。圖像的元素被分層堆積在一起、分隔開來并選擇性地從屏幕上完全移走，以揭示相互之間的連通性。點擊一下就可放大圖像，直到科學家真實地站在他們的數據里面，能夠在用其它方法永遠也看不到的景色和通道中穿行。它是對技術無與倫比地使用，已經引起了其它幾個醫學院校的興趣，他們正在考慮投資類似的技術。

維爾康奈爾可視化實驗室3

來自維爾康奈爾醫學院和哥倫比亞醫療中心的一個研究團隊合作進行一項科學研究，利用ICB的CAVE來確定抗抑郁藥品、柯卡因和安非他明怎樣與腦細胞交相感應。研究人員說：他們的突破性研究可能會為大批精神疾病的治療提供更有針對性的藥物治療鋪平道路，尤其是成癮方面的疾病。

“這些發現非常清楚，詳細到了分子行為的級別，它們對揭示情緒失調和神經現精神疾病的更有效的治療非常有價值。

為了擴充能力以研究大腦，科學應用專家Luis Gracia博士使用哈佛開發的軟件創建了一個全自動數據管線來拍攝2D MRI圖像或片段，并將它們重顯為全分段的3D電腦視圖�？梢詫⑸鷦拥膱D像進行扭曲和轉動，并可為了靠近觀察而放大到特別大的尺寸，以至于人被淹沒在大腦各區的色彩繽紛的、詳細分段視圖中。從這種虛擬模型中，研究人員仍能找出大腦發育不全的區域。

“采集2D數據并將其轉換成3D物體以快速作出決定的能力是此實驗室特有的，”Borcherding評論道。“它是做事情的更自然、直覺的方法。使用2D技術，您得不到對數據的身臨其境的感覺 – 確切地說是在您的數據中漫游的能力。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學研究機構中唯一的這類實驗室�？梢暬�中心從基礎開始設計，其創建主要歸功于David Cofrin博士的慷慨捐助，他與Harel Weinstein博士具有同樣的想法，想建造一個實驗室以一種其它方式無法實現的方式對信息進行可視化，Weinstein博士是生理學和生物物理學Maxwell M. Upson教授以及生理學和生物物理學系的主任，也是該研究院的院長。可視化中心是奧瓦里-賓-塔拉-賓-阿杜拉西斯-沃蘇王子殿下計算機生物醫學研究院中的科弗里生物醫學信息中心的一部分。

實驗室的沉浸式CAVE（計算機輔助虛擬環境）由8臺科視Christie Mirage HD3投影機投射－是行業中第一個具有主動立體能力的默認1920x1080 HD分辨率3片式DLP投影機。這種投影機分辨比以前的投影技術高41%，可輸出超級3D圖像，用于分子建模和生物醫學研究的其它數據密集領域。

CAVE分辨率非常高－每個融合幕墻的象素數為1920x1920，整個CAVE可解析多達14.74M象素。采用極其小巧的設計，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。每個幕墻兩臺投影機，利用科視Christie Twist™融合技術和科視的備選黑夜景觀光學融合創造無縫密合的圖像。系統使用100%數字信號傳輸，視頻信號路由全部通過Cat-5e完成，可讓信號從數據中心發送出去，設施對其影響極小。

科視在安大略省基奇納的制造工廠中對此解決方案進行了全面籌備。在籌備好解決方案、復制好圖像發生器且安裝好客戶配置軟件后，邀請維爾康奈爾進行工廠驗收，在將CAVE發給他們前進行查看和試用。

生理學和生物物理學系的研究人員Zeynep Hulya Gumus博士（其著作“煙草煙影響的基因表達和口腔黏膜白斑病細胞模型中細胞通路”發表在《癌癥防止研究》雜志2008年4月創刊號上）正在利用沉浸式可視化深入進行自己的工作。與生理學系助理教授和技術工程師以及管理CAVE實驗室的技術管理團隊主管Jason Banfelder合作，她正在利用Banfelder和ICB其它成員編寫的專用應用程序來幫助搞清楚生物網絡可以創造的大量混亂的數據的含義。

“用于基因和蛋白質的分子交互作用網絡是我們理解正常細胞活動以及患病狀態的基礎，在藥物發現和生物標志識別有重要的用途。

“大而復雜的生物網絡的可視化在技術上具有挑戰性，但回報也是相當大的，因為有效的可視化方法可以帶來對生物醫學研究中復雜的機理的全面、直觀和融會貫通的理解，縮短發現和診斷所用的時間。我們正在進行的研究是用CAVE技術解決這個困難，以使我們能夠識別大的交互作用網絡的要素，展現對基本生物的洞察力，并建議潛在的藥物目標。

作為世界著名的醫學和生物醫學研究中心，維爾康奈爾醫學院的戰略定位是培養未來的醫生和科學家。研究生院招生和員工招聘是維爾康奈爾的重要任務。由于在其可視化中心有了高清3D沉浸技術，學院提高了吸引高素質學生和研究人員的能力，提供了在生物醫學發現領域的進行合作和將成果應用到醫療中的更多的機會。