心臟、胎兒盡於指掌間:新式全像科技讓人體無所遁形

作者 | 發布日期 2015 年 04 月 21 日 13:12 | 分類 尖端科技 , 網路 , 醫療科技 follow us in feedly
RealView Imaging

羨幕電影《鋼鐵人》裡東尼史塔克能和漂浮在空氣中的影像互動嗎?不僅看見栩栩如生、三維空間的立體成像,還能觸碰、指揮、比手畫腳一番。現在拜科技發達所賜,你能和鋼鐵人比酷炫,而且掌握在股掌之間的可不是機器或操作系統,而是活生生的心臟影像,甚至還能透視母體裡的胎兒。



來自以色列真實影像公司(RealView Imaging)和荷蘭皇家飛利浦公司(Philips)合作開發一種用於醫療的全像投影技術(Holography)以及介面系統,這種夢幻般的醫用影像,讓醫師可以在手術前模擬操刀,提高手術的精密度跟熟練,甚至提供遠端醫療一個新的發展契機。

醫學影像 3D 化介紹

事實上,醫學影像 3D 化是個既存的技術,以電腦斷層(Computed Tomography,簡稱 CT)為例,它利用單一軸面的 X 射線旋轉照射人體,經由生物組織對 X 射線的吸收力(Radiodensity)不同,衰退後被偵測器吸收,電腦系統會劃分成多個等體積格子(稱為體素,Voxel),將之密度「數值化」(稱為CT Number),再回推建構出一個比較值下影像,同樣經由計算及數位化組成立體圖像。

而另一醫學常用的核磁共振(Magnetic Resonance Imaging,簡稱 MRI)則是藉由物體於磁場中,在電磁波照射後改變氫原子的旋轉排列方向,共振進而分析它釋放的電磁波,由於不同的組織會產生不同的電磁波訊號,同樣經處理就能組成立體圖。

wikipedia MRI

▲ 核磁共振影像。(Source:wikipedia

但每一種醫學影像都有適用的特定情況及弱點,比如電腦斷層對於骨折斷面呈現清楚,超音波或核磁共振適合特定軟組織判讀,即便將這些影像重組立體化,也是在二維平面螢幕中去看 3D 影像。

整合式 3D 影像–更進階的視覺體驗

然而 RealView Imaging 介入的就是整合,它的技術分為兩個層面:數據處理,也就是將所有拍攝的影像或導航系統資料(如 3D 電腦斷層、3D 血管攝影、立體超音波或 X 光等)彙整,計算出全像圖(Hologram);二是電光系統用於「把資料轉換成發光的物體」,借助空間光調節器(Spatial Light Modulators,SLM)將全像圖每個點跟面的紀錄把光線投射出去,在真實環境中重建影像,進而創造出如幻似真的視覺體驗,而今技術更進一步模擬出動態效果。

 

 

realviewimaging

這麼酷炫的技術應用在醫療,將原有呆板的醫學影像表現得熱鬧非凡。以色列外科醫師埃爾哈南‧布魯克海默(Dr. Elchanan Bruckheime)就表示:這系統能將人體器官跟結構,超現實般地在空氣中現形。於是外科醫師能輕輕轉動眼前飄浮的立體心臟,甚至利用觸控筆或雙手來直接操控,無論放大縮小、剖面、旋轉、標記、測量,甚至模擬在心臟瓣膜上切開一個刀口,就像正在為病人手術一樣。

未來醫生不需再像《醫龍》裡的朝田龍太郎,只能在腦海中想像人體、演練手術,RealView Imaging 的發明是讓醫師的雙眼能像進入病人身體裡地看見、進而能分析器官和周邊組織的交互作用,在正式手術前做足演練。當然,以病人端而言,有這麼栩栩如生的影像呈現,無疑加強醫療資訊的透明度和可親性 ,讓患者對自身病況及治療更能夠想像與理解。

由於成像方式是藉由大量的數據溝通,且能擬真重現,因此可將這些資訊藉由連線傳播,讓身在遠方或世界各地的其他醫生們都能身歷其境,實現遠距醫療的可能性。

小兒照護、孕婦產檢皆受用

早期這項技術多應用於心血管外科手術。以色列的施耐德兒童醫療中心(Schneider Children’s Medical Center)組成一個團隊,研究共八名患者的術前模擬影像系統,兒童心臟外科主任 Dr. Elchanan Bruckheimer 表示:「全像投影讓我們全面了解這些小病患心臟立體解剖構造,以往的小兒心臟瓣膜置換或修補的精密手術,往往只能從二維平面想像關係,且必須在手術中同時拍攝影像導引出下一步,然而新技術可以極盡逼真,讓手術時間及小朋友承受的輻射暴露量大為減少。」

但最令人感到驚奇的是 RealView Imaging 在醫學的應用延伸到婦產科,主力是胎兒成像,藉由 3D 全像投影的全彩和 360 度廣角技術,讓醫生可以檢查子宮裡的胎兒結構是否異常,並且標記和測量股骨生長。當然,懷孕的媽媽們也可以早一步看到未出世的寶貝,甚至模擬將他擁入懷中的感覺。

realviewimaging

現今有不少全像投影技術公司投入醫療領域,比如 Zebra Imaging 和 RealView Imaging ,也有 EchoPixel 這種專注將 2D 圖像轉換成 3D 圖像技術的公司,然而 RealView 的特點在於獨一無二的影像立體感、互動性以及色彩成像清晰,此外,醫師也不須特別配戴裝置(如眼鏡),增加方便性。

這些創新發明贏得投資者的青睞,2014 年 11 月,RealView Imaging 獲得中國風投公司 LongTec China Ventures 領投 1,000 萬美元融資,目前產品等待 FDA 認可,預估 2016 年上市,首要瞄準中國市場,更仰賴 LongTec 公司做全球醫材環境的布局。

(首圖來源:RealView Imaging) 

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