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心脏、胎儿尽于指掌间:新式全像科技让人体无所遁形


2020-07-09

心脏、胎儿尽于指掌间:新式全像科技让人体无所遁形

羡幕电影《钢铁人》里东尼史塔克能和漂浮在空气中的影像互动吗?不仅看见栩栩如生、三维空间的立体成像,还能触碰、指挥、比手画脚一番。现在拜科技发达所赐,你能和钢铁人比酷炫,而且掌握在股掌之间的可不是机器或操作系统,而是活生生的心脏影像,甚至还能透视母体里的胎儿。

来自以色列真实影像公司(RealView Imaging)和荷兰皇家飞利浦公司(Philips)合作开发一种用于医疗的全像投影技术(Holography)以及介面系统,这种梦幻般的医用影像,让医师可以在手术前模拟操刀,提高手术的精密度跟熟练,甚至提供远端医疗一个新的发展契机。

医学影像 3D 化介绍

事实上,医学影像 3D 化是个既存的技术,以电脑断层(Computed Tomography,简称 CT)为例,它利用单一轴面的 X 射线旋转照射人体,经由生物组织对 X 射线的吸收力(Radiodensity)不同,衰退后被侦测器吸收,电脑系统会划分成多个等体积格子(称为体素,Voxel),将之密度「数值化」(称为CT Number),再回推建构出一个比较值下影像,同样经由计算及数位化组成立体图像。

而另一医学常用的核磁共振(Magnetic Resonance Imaging,简称 MRI)则是藉由物体于磁场中,在电磁波照射后改变氢原子的旋转排列方向,共振进而分析它释放的电磁波,由于不同的组织会产生不同的电磁波讯号,同样经处理就能组成立体图。

心脏、胎儿尽于指掌间:新式全像科技让人体无所遁形

 核磁共振影像。

但每一种医学影像都有适用的特定情况及弱点,比如电脑断层对于骨折断面呈现清楚,超音波或核磁共振适合特定软组织判读,即便将这些影像重组立体化,也是在二维平面萤幕中去看 3D 影像。

整合式 3D 影像–更进阶的视觉体验

然而 RealView Imaging 介入的就是整合,它的技术分为两个层面:数据处理,也就是将所有拍摄的影像或导航系统资料(如 3D 电脑断层、3D 血管摄影、立体超音波或 X 光等)彙整,计算出全像图(Hologram);二是电光系统用于「把资料转换成发光的物体」,借助空间光调节器(Spatial Light Modulators,SLM)将全像图每个点跟面的纪录把光线投射出去,在真实环境中重建影像,进而创造出如幻似真的视觉体验,而今技术更进一步模拟出动态效果。

心脏、胎儿尽于指掌间:新式全像科技让人体无所遁形

这幺酷炫的技术应用在医疗,将原有呆板的医学影像表现得热闹非凡。以色列外科医师埃尔哈南‧布鲁克海默(Dr. Elchanan Bruckheime)就表示:这系统能将人体器官跟结构,超现实般地在空气中现形。于是外科医师能轻轻转动眼前飘浮的立体心脏,甚至利用触控笔或双手来直接操控,无论放大缩小、剖面、旋转、标记、测量,甚至模拟在心脏瓣膜上切开一个刀口,就像正在为病人手术一样。

未来医生不需再像《医龙》里的朝田龙太郎,只能在脑海中想像人体、演练手术,RealView Imaging 的发明是让医师的双眼能像进入病人身体里地看见、进而能分析器官和周边组织的交互作用,在正式手术前做足演练。当然,以病人端而言,有这幺栩栩如生的影像呈现,无疑加强医疗资讯的透明度和可亲性 ,让患者对自身病况及治疗更能够想像与理解。

由于成像方式是藉由大量的数据沟通,且能拟真重现,因此可将这些资讯藉由连线传播,让身在远方或世界各地的其他医生们都能身历其境,实现远距医疗的可能性。

小儿照护、孕妇产检皆受用

早期这项技术多应用于心血管外科手术。以色列的施耐德儿童医疗中心(Schneider Children’s Medical Center)组成一个团队,研究共八名患者的术前模拟影像系统,儿童心脏外科主任 Dr. Elchanan Bruckheimer 表示:「全像投影让我们全面了解这些小病患心脏立体解剖构造,以往的小儿心脏瓣膜置换或修补的精密手术,往往只能从二维平面想像关係,且必须在手术中同时拍摄影像导引出下一步,然而新技术可以极尽逼真,让手术时间及小朋友承受的辐射暴露量大为减少。」

但最令人感到惊奇的是 RealView Imaging 在医学的应用延伸到妇产科,主力是胎儿成像,藉由 3D 全像投影的全彩和 360 度广角技术,让医生可以检查子宫里的胎儿结构是否异常,并且标记和测量股骨生长。当然,怀孕的妈妈们也可以早一步看到未出世的宝贝,甚至模拟将他拥入怀中的感觉。

心脏、胎儿尽于指掌间:新式全像科技让人体无所遁形

现今有不少全像投影技术公司投入医疗领域,比如 Zebra Imaging 和 RealView Imaging ,也有 EchoPixel 这种专注将 2D 图像转换成 3D 图像技术的公司,然而 RealView 的特点在于独一无二的影像立体感、互动性以及色彩成像清晰,此外,医师也不须特别配戴装置(如眼镜),增加方便性。

这些创新发明赢得投资者的青睐,2014 年 11 月,RealView Imaging 获得中国风投公司 LongTec China Ventures 领投 1,000 万美元融资,目前产品等待 FDA 认可,预估 2016 年上市,首要瞄準中国市场,更仰赖 LongTec 公司做全球医材环境的布局。


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