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手術中透視自己!狂人科學家利用3D成像技術實現人體器官視覺化

人們對更真實更新穎體驗的愛好, 似乎早就烙印在基因當中, 並沒什麼道理可言。 3D成像技術的成熟, 拉開了二維向三維升級的帷幕, 有望帶動光學創新大革命, 帶給人類醫療技術的全新升級。

日前, 日本宇都宮大學科研人員研發出一種全新的3D成像技術, 通過飛秒(femtosecond)雷射脈衝的多光子吸收技術, 在液態立體螢幕中形成微型氣泡, 這類氣泡能被固定在指定位置呈現立體圖像。

研究人員表示, 該技術未來將幫助醫生在術前觀察患者全息解剖圖像資訊, 同時也能在建築領域實現建築和地形剖析圖研究。

此項技術的詳細成果已發佈在近期出版的高影響力光學雜誌《OptiCA》上。

3D成像技術通過對物體進行三維掃描、電腦建模和渲染後, 即可通過鏡片、虛擬頭盔等媒介呈現出三維虛擬影像。 相比平面投影成像, 3D成像技術能呈現更全面的物體, 與三維成像產生交互體驗, 這也是不少增強現實企業著力開發3D成像技術的原因之一。

隨著技術逐步成熟, 3D成像技術已被廣泛應用於娛樂、製造、醫療和建築等領域。 醫療和消費電子是3D成像技術需求快速增長的兩大領域。 在醫療領域, 3D成像技術能為醫生實現3D全息人體器官視覺化, 解決複雜的診斷問題。

手術室中鮮有使用3D技術!

Larry Smarr在加州大學聖達戈分校向人們展示了其腸道內的詳細狀況

在與Larry Smarr長久相處後, 你會有幸受邀到加利福尼亞州的拉荷亞市參觀他的結腸。

超過一百萬的美國人患有炎症性腸病, Smarr也是其中一員。 但與大多數人不同, Smarr還運營著一家掌握前沿科技的研究機構。 該研究機構擁有許多超級電腦, 大批的圖形破解程式師,

高聳的數字顯示螢幕牆以及神秘的洞穴狀自動虛擬系統(VR cave), 這一切為Smarr研發其個人版本的數位3D技術提供了更好的支援, 該數位3D版本被其稱為“透明的Larry”。 該版本的神奇之處在於其對結腸進行了完美的複製, 包括腸道的每個角落, 縫隙以及發炎的組織。

69歲的Smarr是一位物理學家, 因致力於創建全國範圍的校園超級電腦網路而被廣泛知曉, 該網路最終演變成今天的互聯網。 現在, 他運營著一家名為Calit2的未來研究所。

動脈網瞭解到, 該研究所位於加州大學聖地牙哥分校和歐文分校, 致力於促進包括醫學研究在內的許多領域的研究工作。 在過去的十年裡, 他一直把技術運用在自己身上, 用來確定個人隱私方面的資料,

對於該試驗會產生什麼樣的結果, 他還未知。

但是當他的健康狀況開始惡化, 並且需要動手術時, Smarr看到了一個絕佳的機會, 他要將其儲存的大資料和先進的視覺效果加入手術室急需升級的軟體中。

他希望他的研究所能在未來幾年中, 致力於研發手術中使用的自動化3D成像軟體。

“我想, 我比我的外科醫生更瞭解自己內臟的情況, 情況不妙。 ”LARRY SMARR表示。

去年11月份, 在他手術開始的前幾天, 他拿自己做試驗。 當時他邀請他的手術醫生Sonia Ramamoorthy來參觀他研究所的洞穴狀自動虛擬系統(VR cave)。

“我想, 我比我的外科醫生更瞭解自己內臟的情況, ”他說, “它確實情況不妙。 ”

對於Smarr略顯奇怪的邀請, Ramamoorthy並不感到吃驚, 因為她和Smarr的關係一直就很特殊。 “與我以往看診過的病人不同,

”她表示, “他帶著一個PPT來看病。 ”

事實證明, Smarr發現當今現代化的手術室中也存在缺陷:即便是在大多數簡單視頻遊戲中運用的電腦3D成像技術, 對於醫生來說也無法使用, 儘管該技術可以檢測到影響手術的結構變化。

加州大學聖地牙哥分校的JÜRGEN SCHULZE提供了Larry Smarr病變結腸(綠色)的三維動畫模型, 以及脊柱(白色), 脊椎盤(黃色), 主要血管(藍色和紅色), 膀胱(淺藍色), 脾(品紅色)的三維動畫模型。

當可以利用3D成像技術時, Eric Wickstrom表示“外科醫生很喜歡” 。 他是費城湯瑪斯傑弗遜大學醫學院的生物化學和分子生物學教授。 十多年來, 他一直致力於開發用於癌症手術的3D成像技術, 並在2013年發出版了研究成果, 其中顯示外科醫生認為3D成像技術大有裨益。

“外科醫生們紛紛表示‘我們遇到的最大問題是在沒有預料到的血管上進行開刀’。”Wickstrom說道。

但是Wickstorm表示,手術室中鮮有使用3D技術的,因為其太耗時,需要利用病人成堆的常規2D圖片來創建逼真的圖像。他表示,這個過程需要有更多的研究工作和程式師來支援,從而提高其自動化程度和速度。

Smarr的3D模型經歷了多年的演進,虛擬實境專家Jürgen Schulze為此付出了大大量的辛勤工作:首先,他要通過一堆2D核磁共振(MRI)影像來給每個器官建模。然後,他將這些模型進行組合,創建一個適合在普通電腦顯示器上查看的3D模型。此步驟的關鍵是要實現自動化,從而使得這類圖像的日常使用更容易,更便宜。

一位外科醫生參觀“洞穴狀”自動虛擬系統

當Ramamoorthy走進黑暗的洞穴,戴上一副3D眼鏡時,她驚呆了。腹部區域的成像滯後於其他區域,因為該部位有許多密度不同的器官,並且腹部會隨著腸肌肉的每次呼吸和收縮而移動。

Ramamoorthy很快看到了一個“禁飛區”,Smarr發了炎的結腸搭在膀胱上面。借助於手術工具的開口,尿液可以流進腹腔(所幸二者沒有碰到一起)。她還注意到,Smarr的大腸增長得比預期多,並和他的脾臟粘在一起。作為一名經驗豐富的外科醫生,她立刻明白要改變手術計畫,手術室中需要那些3D圖像。

“2D影像的作用沒用那麼大,無法讓我從3D的角度來思考,” Ramamoorthy表示。有了3D影像,她可以預先看到腸內狀況,並且甚至可以在虛擬實境中穿梭。她表示“對我來說這就像是一個新鮮的糖果店。”但是當Ramamoorthy問Schulze是否會把3D影像引入手術室時,他感到不安。“我暈血。”他說。

最終,Schulze還是同意去手術室。

“他真是勇氣可嘉。”Smarr表示。

手術的前一天,Schulze在手術室裡擺弄著電纜,嘗試能否將其手提電腦與手術機器人相連接,並且能否將影像投影在雅各醫療中心的顯示器上。該醫療中心造價9.43億美元,在Smarr的手術前數天開業。新的手術室可以進行鐳射治療,機器人治療和核磁共振,似乎是先鋒成像技術運用的理想之地。

手術室的一切正常。當Ramamoorthy給Smarr的身體固定四臂達芬奇手術機器人時,其他人在手術室裡目不轉睛地盯著牆上85英寸的顯示幕。顯示幕上的圖像被劃為四格,分別顯示Smarr的3D虛擬結腸、核磁共振影像、機器人手臂上方進入他腹腔的影像以及結腸內部的近距離影像,該影像同樣來自手術機器人。

“看著我十幾歲的兒子們和他們的Xbox遊戲機,所有的技術都在那裡面,但為什麼不能用在病人身上呢?”SONIA RAMAMOORTHY醫生表示。

“VR影像看起來像是星際飛船。”Smarr表示。Ramamoorthy將視覺化技術比作在穀歌地圖的導航下開車。她表示,“你知道你所在的位置,離目的地還有多遠,以及前方是否有交通事故”,而不是只知道你可能在哪裡。

尖端的3D成像技術總會成為該醫院醫生討論的話題。現在,Ramamoorthy有機會將其在一名患者身上使用,她一直希望也能給其他的患者使用該技術,特別是在更複雜的手術中。

“看著我十幾歲的兒子們和他們的Xbox遊戲機,所有的技術都在那裡面,但為什麼不能用在病人身上呢?”她表示。

Smarr對他身上的72處資料獲取點進行了跟蹤,搜集了健康資料,並將其展現於他研究所裡的顯示幕牆上。該牆由32塊顯示器構成

一位懶人發現了甘藍

大約在二十年前,Smarr開始癡迷於研究一切關於他身體的東西,最初是飲食。

Smarr在伊利諾州呆了二十年,在那裡他負責國家超級電腦應用中心的建立,隨後在2000年,他加入了UCSD(加州大學聖地牙哥分校)。他來到海邊的校園時,身材肥胖,體重超標,並驚訝于周圍人們的健康生活方式。

“我以前從來沒吃過甘藍,”他說。“但是我害怕學校會送我回來。”於是Smarr趕緊找了私人教練,採用區域減肥法,並開始服用營養補充劑。

Smarr減了30磅的體重,將身體的1/6重量變成了線條。但他仍然把他的舊駕照放在他的錢包裡,以此提醒自己他以前的樣子。沒有人會輕易地選擇做任何事情。Smarr想知道他服用的魚油膠囊的數量是否是最合適的,所以他開始進行血液檢測。隨後,他開始對他所能收集到的所有資料上癮了。他想要的資料越來越多。

“我看著醫院,說道‘這些醫生是怎麼了?’” LARRY SMARR說。

他表示,“這就像一件毛衣上鬆開的線頭,我只是不停的拽它。”他也遇到了許多難題:他要與那些告訴他不要自己驗血的醫生來抗爭,而那些醫生也不會給他驗血,“他們說血檢費用不能通過保險報銷,血檢是預防性的。”他自費做血檢,據估計僅這一項他就花了數萬美元。“我們總是說醫療要以患者為中心,但是我們還有很長的路要走” 他表示。

2005年,雖然他感覺良好,但是他的血檢報告顯示他的健康出了問題。他的C-反應蛋白(CRP)含量是健康上限的5倍,然後變成了15倍。“我不知道CRP是什麼,所以我去PubMed中查詢,並且用穀歌搜索。” Smarr表示,他雖然沒有受過生物醫學方面的培訓,但曾給國家衛生研究院的幾位主任做過顧問。他知道CRP是炎症通用的一種測量法。檢測結果顯示他的身體出了問題,但他不知道出了什麼問題。

Smarr並沒有認為他的結腸會出問題,因為他2005的結腸鏡檢查結果顯示為正常。原來是因為他的疾病在許多方面是非典型的。他的病症是晚髮型的,因此他的醫生不期望他這種年齡的患者給腸子開刀,因為那樣會使腸道傷痕累累,而且腸道的損傷處僅局限在結腸的一小部分上。

當CRP水準在2008年再次暴升後,Smarr去找了他的醫生。曾是天體物理學家的Smarr表示,他立刻被送回了家。“他們問我,‘你有哪些症狀?’我說,‘我手上有檢測資料!’如果我發現天上有類似的情況,我會將所有的望遠鏡都瞄準它!他們卻說,‘等你有了症狀後再過來。’”

腹部的劇烈疼痛不久後便出現了。“這完全是可以預見的,”Smarr歎氣表示。“我看著醫院,說道‘這些醫生是怎麼了?’”服用了10天的抗生素後,疼痛得到了緩解,但他的CRP水準卻沒有完全得到控制。

他感到不安,決定看看他從23andMe網站得到的基因資料(他也是該網站的早期使用者)。他找到了一個SNP(基因組上單個核苷酸的變異),或者說遺傳變異,表明他攜帶克隆氏病的風險增加了80%,可能會偶然發作。

對資料有著異常的癡迷

2011年,他的CRP水準變得很糟糕,因此他開始收集糞便來分析,他對糞便做了90次檢測,每次的費用為375美元,並且檢測仍然在進行(千萬不要打開他的冰箱)。

“如果我沒有在10至15年前這麼做的話,那我就錯了。” LARRY SMARR表示。

Smarr的骨子裡還是個電腦科學家,癡迷于糞便的研究,因為糞便包含了太多的資料,其中包括有關免疫系統和腸道健康的指示。“一克糞便中有十億個細菌,每個細菌有五百萬個DNA堿基,”他表示。“在我眼中它就像一個磁碟機。”

到2011年中期,糞便的分析結果顯示,他的乳鐵蛋白的水準是正常上限的125倍,該蛋白與炎症性腸病有關。到2011年底,他的CRP水準已經達到健康極限的27倍。

結腸鏡檢查顯示他的結腸壁要比正常情況下要厚,這是由於其自身免疫系統免疫造成的。

在Calit2,Smarr可以在數字顯示牆上以圖表的形式展示十年來他的健康資料——膽固醇,葡萄糖,胰島素,維生素D,CRP等,這些是他跟蹤的72個參數中的一部分,該數字顯示牆由32塊高清螢幕組成。“這就是我,我的身體”,Smarr表示。

當他意識到相同的技術無法被大多數人所採用時,他深刻的體會到,消費者應該將健康掌握在自己的手中,要在自己身上尋找資料。

一個有爭議的觀點是:許多醫生認為,健康的人定期做血檢弊大於利。

檢測能出現假陽性的結果,畢竟,反復的檢測會讓人產生焦慮感,同時也使得醫療費用上漲。雖然事實證明,Smarr關注其自身的CRP水準是一件很正確的事情,但是在許多情況下,檢測結果的異常僅僅是異常而已,並不一定表示健康亮了紅燈。如果患者要根據檢測結果急於去治療每種疾病的話,他們要承擔的醫療費用不僅會增加,也會給自己帶來傷害。治療不可避免地有副作用。

鑒於這些風險,普通內科學會甚至不建議健康的成人每年都接受體檢或者是常規實驗室檢測。

但是,Smarr不認可這種做法。他知道人們認為他有點瘋狂,但是他不在乎。“如果我沒有在10至15年前這麼做的話,”他表示,“那我就錯了。”

“我感覺就像個要炸了的氣球”

因為癡迷於他搜集的自身疾病的資料,Smarr不想接受治療。“我不想弄亂這些漂亮的時間序列。”他表示。

對於他,咬著牙忍痛收集資料並不陌生。有次,他患上了嚴重的肺炎,卻仍然整晚地在新墨西哥州的甚大陣射電望遠鏡下工作,不放棄寶貴的觀察時間。“我是一個科學家,”他說,“為了獲得資料,你要做你必須做的事。”

但是在2012年,腹脹和直腸出血的情況愈演愈烈,Smarr決定放棄資料收集。“雖然我致力於資料的獲取,但是我並不蠢。”他表示。

他服用了療程為一個月的抗生素和類膽固醇藥物。他的CRP下降到1.3,這個水準是相對正常的,但他仍希望看到它變得更低。他注意到,隨著CRP水準的降低他的症狀並沒有減輕,這很奇怪。

2016年,他進行了全身的斷層(CAT)掃描,包括虛擬結腸鏡檢查,Smarr笑著說道,“他們從後面給你充氣。”結果顯示,某些地方腸壁過厚,而內腔或者結腸內部只有幾毫米寬。確實太窄了,即便是兒科的結腸鏡檢查工具也無法通過。腸道有一部分出現異常扭結,糞便被堵在裡面,產生甲烷氣體。

“我的妻子說,‘哦天呐,你看起來像懷孕了。’”Smarr表示。“我感覺就像一個要炸了的氣球。”

是該要做手術了。

2016年11月,根據3D影像,Sonia Ramamoorthy醫生給Smarr做了結腸手術,手術持續了五個小時

未來手術中心主任Santiago Horgan醫生在手術室的大螢幕上指出Smarr結腸需要關注的地方

切除“魔鬼的孩子”

借助於虛擬預覽,Smarr的手術進行很順利。Ramamoorthy利用機器人對發炎的結腸進行了切除和灼燒,將腸道接起來並重新打開了內腔。隨後,Ramamoorthy取出了兩大塊醜陋的紅色組織,Smarr稱之為“魔鬼的孩子”。

VR專家Schulze感到慶倖,整個手術沒有出現太多的血液,他見證了手術的全部過程。Smarr只失血15毫升,和一般的抽血量差不多。

3D成像的一個顯著好處是讓外科手術的時間變得更短,這通常會給患者帶來更好的結果。Ramamoorthy估計,因為提前知道了預期的結果,五個小時的手術至少節省了30分鐘,她將固定在Smarr身上的機器人安放在比以往更高的位置上,來處理他粘結的脾臟,這一過程又節省了45分鐘。

Smarr術後恢復很快。但是作為一名患者,他很不尋常。

蘇醒過後的數個小時,Smarr又開始收集資料了。他拼命地想要跟蹤他術後CRP水準,以此來觀察該手術如何影響他的身體。但護士告訴他,醫生還沒有批准進行CRP檢測。Smarr拒絕讓護士對他采血,除非他找到准許他和其他人一樣進行CRP檢測的醫生。

Smarr展示了他腸道中的詳細的多維圖像

“他們以為我是個傻子,是個有問題的患者。”他表示。除了整齊的資料點,Smarr認為CRP檢測應該是所有術後的常規檢測,來檢測諸如膿毒症這樣的疾病。“這只是花費15萬美元手術後的一個費用為11美元的血液檢測,”他表示。

他如願以償,看著他的CRP水準在未來的幾天中,從61降到42,再降到30,最後降到1以下,這是他十多年來CRP水準首次在1以下。動脈網發現,他還混入了Fitbit公司,這讓職員們大跌眼鏡,他的一組同事們在他的腹部下方裝上了電極,希望能探測到他的結腸再次蠕動的瞬間。

Smarr現在完全康復了,他並沒有放緩工作的跡象。

“你想抓住我的結腸嗎?”Larry smarr表示。

他的目標是研發出能自動創建出器官3D影像的軟體,他認為圖形影像公司可以在三到五年內使用這樣的軟體。他還認為他的研究所可以在培訓新一代的醫學成像VR專家方面發揮作用。

現在,他為那些對3D成像感興趣的醫生提供展示其身體的數位之旅,有時他們會與Ramamoorthy一起討論3D成像技術的魔力。

“你想抓住我的結腸嗎?”當他把3D列印的結腸拿出來時他會問道。

只要有機會,他總要讚美Ramamoorthy的醫術。“我喜歡我的新腸子,它太棒了。”在最近的一次病例研討會上,他表示。

我們或許記不得自己看過的第一部3D電影是什麼,但《Avatar》裡神奇的世界,冰河世紀中栩栩如生的猛獁象和小松鼠跳躍的場景或許印象更為深刻。我想,3D技術發展到今時今日,應該不會再被認為只是為人們帶來視覺上短暫新鮮感的一件玩具而已。科技隨著時代不斷加快腳步飛躍的今天,不論多麼難以想像的創新,終究要回歸到人本的需求。

儘管3D成像技術還沒有大量應用於醫療,甚至是醫療手術當中,即便投影技術還無法完全進入人們的家庭生活,我想,某天遠離醫院的我們在家中就能得到醫生的遠端治療,通過三維成像技術和醫生面對面交談自如,人和人的情感必然會無限接近,而科技則也將與我們的生活密不可分,如氧氣一般與人類共同呼吸。這樣的場景,也許並不遙遠。Smarr努力嘗試做的事情,也終將成為改變人類生活的一部分。

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“外科醫生們紛紛表示‘我們遇到的最大問題是在沒有預料到的血管上進行開刀’。”Wickstrom說道。

但是Wickstorm表示,手術室中鮮有使用3D技術的,因為其太耗時,需要利用病人成堆的常規2D圖片來創建逼真的圖像。他表示,這個過程需要有更多的研究工作和程式師來支援,從而提高其自動化程度和速度。

Smarr的3D模型經歷了多年的演進,虛擬實境專家Jürgen Schulze為此付出了大大量的辛勤工作:首先,他要通過一堆2D核磁共振(MRI)影像來給每個器官建模。然後,他將這些模型進行組合,創建一個適合在普通電腦顯示器上查看的3D模型。此步驟的關鍵是要實現自動化,從而使得這類圖像的日常使用更容易,更便宜。

一位外科醫生參觀“洞穴狀”自動虛擬系統

當Ramamoorthy走進黑暗的洞穴,戴上一副3D眼鏡時,她驚呆了。腹部區域的成像滯後於其他區域,因為該部位有許多密度不同的器官,並且腹部會隨著腸肌肉的每次呼吸和收縮而移動。

Ramamoorthy很快看到了一個“禁飛區”,Smarr發了炎的結腸搭在膀胱上面。借助於手術工具的開口,尿液可以流進腹腔(所幸二者沒有碰到一起)。她還注意到,Smarr的大腸增長得比預期多,並和他的脾臟粘在一起。作為一名經驗豐富的外科醫生,她立刻明白要改變手術計畫,手術室中需要那些3D圖像。

“2D影像的作用沒用那麼大,無法讓我從3D的角度來思考,” Ramamoorthy表示。有了3D影像,她可以預先看到腸內狀況,並且甚至可以在虛擬實境中穿梭。她表示“對我來說這就像是一個新鮮的糖果店。”但是當Ramamoorthy問Schulze是否會把3D影像引入手術室時,他感到不安。“我暈血。”他說。

最終,Schulze還是同意去手術室。

“他真是勇氣可嘉。”Smarr表示。

手術的前一天,Schulze在手術室裡擺弄著電纜,嘗試能否將其手提電腦與手術機器人相連接,並且能否將影像投影在雅各醫療中心的顯示器上。該醫療中心造價9.43億美元,在Smarr的手術前數天開業。新的手術室可以進行鐳射治療,機器人治療和核磁共振,似乎是先鋒成像技術運用的理想之地。

手術室的一切正常。當Ramamoorthy給Smarr的身體固定四臂達芬奇手術機器人時,其他人在手術室裡目不轉睛地盯著牆上85英寸的顯示幕。顯示幕上的圖像被劃為四格,分別顯示Smarr的3D虛擬結腸、核磁共振影像、機器人手臂上方進入他腹腔的影像以及結腸內部的近距離影像,該影像同樣來自手術機器人。

“看著我十幾歲的兒子們和他們的Xbox遊戲機,所有的技術都在那裡面,但為什麼不能用在病人身上呢?”SONIA RAMAMOORTHY醫生表示。

“VR影像看起來像是星際飛船。”Smarr表示。Ramamoorthy將視覺化技術比作在穀歌地圖的導航下開車。她表示,“你知道你所在的位置,離目的地還有多遠,以及前方是否有交通事故”,而不是只知道你可能在哪裡。

尖端的3D成像技術總會成為該醫院醫生討論的話題。現在,Ramamoorthy有機會將其在一名患者身上使用,她一直希望也能給其他的患者使用該技術,特別是在更複雜的手術中。

“看著我十幾歲的兒子們和他們的Xbox遊戲機,所有的技術都在那裡面,但為什麼不能用在病人身上呢?”她表示。

Smarr對他身上的72處資料獲取點進行了跟蹤,搜集了健康資料,並將其展現於他研究所裡的顯示幕牆上。該牆由32塊顯示器構成

一位懶人發現了甘藍

大約在二十年前,Smarr開始癡迷於研究一切關於他身體的東西,最初是飲食。

Smarr在伊利諾州呆了二十年,在那裡他負責國家超級電腦應用中心的建立,隨後在2000年,他加入了UCSD(加州大學聖地牙哥分校)。他來到海邊的校園時,身材肥胖,體重超標,並驚訝于周圍人們的健康生活方式。

“我以前從來沒吃過甘藍,”他說。“但是我害怕學校會送我回來。”於是Smarr趕緊找了私人教練,採用區域減肥法,並開始服用營養補充劑。

Smarr減了30磅的體重,將身體的1/6重量變成了線條。但他仍然把他的舊駕照放在他的錢包裡,以此提醒自己他以前的樣子。沒有人會輕易地選擇做任何事情。Smarr想知道他服用的魚油膠囊的數量是否是最合適的,所以他開始進行血液檢測。隨後,他開始對他所能收集到的所有資料上癮了。他想要的資料越來越多。

“我看著醫院,說道‘這些醫生是怎麼了?’” LARRY SMARR說。

他表示,“這就像一件毛衣上鬆開的線頭,我只是不停的拽它。”他也遇到了許多難題:他要與那些告訴他不要自己驗血的醫生來抗爭,而那些醫生也不會給他驗血,“他們說血檢費用不能通過保險報銷,血檢是預防性的。”他自費做血檢,據估計僅這一項他就花了數萬美元。“我們總是說醫療要以患者為中心,但是我們還有很長的路要走” 他表示。

2005年,雖然他感覺良好,但是他的血檢報告顯示他的健康出了問題。他的C-反應蛋白(CRP)含量是健康上限的5倍,然後變成了15倍。“我不知道CRP是什麼,所以我去PubMed中查詢,並且用穀歌搜索。” Smarr表示,他雖然沒有受過生物醫學方面的培訓,但曾給國家衛生研究院的幾位主任做過顧問。他知道CRP是炎症通用的一種測量法。檢測結果顯示他的身體出了問題,但他不知道出了什麼問題。

Smarr並沒有認為他的結腸會出問題,因為他2005的結腸鏡檢查結果顯示為正常。原來是因為他的疾病在許多方面是非典型的。他的病症是晚髮型的,因此他的醫生不期望他這種年齡的患者給腸子開刀,因為那樣會使腸道傷痕累累,而且腸道的損傷處僅局限在結腸的一小部分上。

當CRP水準在2008年再次暴升後,Smarr去找了他的醫生。曾是天體物理學家的Smarr表示,他立刻被送回了家。“他們問我,‘你有哪些症狀?’我說,‘我手上有檢測資料!’如果我發現天上有類似的情況,我會將所有的望遠鏡都瞄準它!他們卻說,‘等你有了症狀後再過來。’”

腹部的劇烈疼痛不久後便出現了。“這完全是可以預見的,”Smarr歎氣表示。“我看著醫院,說道‘這些醫生是怎麼了?’”服用了10天的抗生素後,疼痛得到了緩解,但他的CRP水準卻沒有完全得到控制。

他感到不安,決定看看他從23andMe網站得到的基因資料(他也是該網站的早期使用者)。他找到了一個SNP(基因組上單個核苷酸的變異),或者說遺傳變異,表明他攜帶克隆氏病的風險增加了80%,可能會偶然發作。

對資料有著異常的癡迷

2011年,他的CRP水準變得很糟糕,因此他開始收集糞便來分析,他對糞便做了90次檢測,每次的費用為375美元,並且檢測仍然在進行(千萬不要打開他的冰箱)。

“如果我沒有在10至15年前這麼做的話,那我就錯了。” LARRY SMARR表示。

Smarr的骨子裡還是個電腦科學家,癡迷于糞便的研究,因為糞便包含了太多的資料,其中包括有關免疫系統和腸道健康的指示。“一克糞便中有十億個細菌,每個細菌有五百萬個DNA堿基,”他表示。“在我眼中它就像一個磁碟機。”

到2011年中期,糞便的分析結果顯示,他的乳鐵蛋白的水準是正常上限的125倍,該蛋白與炎症性腸病有關。到2011年底,他的CRP水準已經達到健康極限的27倍。

結腸鏡檢查顯示他的結腸壁要比正常情況下要厚,這是由於其自身免疫系統免疫造成的。

在Calit2,Smarr可以在數字顯示牆上以圖表的形式展示十年來他的健康資料——膽固醇,葡萄糖,胰島素,維生素D,CRP等,這些是他跟蹤的72個參數中的一部分,該數字顯示牆由32塊高清螢幕組成。“這就是我,我的身體”,Smarr表示。

當他意識到相同的技術無法被大多數人所採用時,他深刻的體會到,消費者應該將健康掌握在自己的手中,要在自己身上尋找資料。

一個有爭議的觀點是:許多醫生認為,健康的人定期做血檢弊大於利。

檢測能出現假陽性的結果,畢竟,反復的檢測會讓人產生焦慮感,同時也使得醫療費用上漲。雖然事實證明,Smarr關注其自身的CRP水準是一件很正確的事情,但是在許多情況下,檢測結果的異常僅僅是異常而已,並不一定表示健康亮了紅燈。如果患者要根據檢測結果急於去治療每種疾病的話,他們要承擔的醫療費用不僅會增加,也會給自己帶來傷害。治療不可避免地有副作用。

鑒於這些風險,普通內科學會甚至不建議健康的成人每年都接受體檢或者是常規實驗室檢測。

但是,Smarr不認可這種做法。他知道人們認為他有點瘋狂,但是他不在乎。“如果我沒有在10至15年前這麼做的話,”他表示,“那我就錯了。”

“我感覺就像個要炸了的氣球”

因為癡迷於他搜集的自身疾病的資料,Smarr不想接受治療。“我不想弄亂這些漂亮的時間序列。”他表示。

對於他,咬著牙忍痛收集資料並不陌生。有次,他患上了嚴重的肺炎,卻仍然整晚地在新墨西哥州的甚大陣射電望遠鏡下工作,不放棄寶貴的觀察時間。“我是一個科學家,”他說,“為了獲得資料,你要做你必須做的事。”

但是在2012年,腹脹和直腸出血的情況愈演愈烈,Smarr決定放棄資料收集。“雖然我致力於資料的獲取,但是我並不蠢。”他表示。

他服用了療程為一個月的抗生素和類膽固醇藥物。他的CRP下降到1.3,這個水準是相對正常的,但他仍希望看到它變得更低。他注意到,隨著CRP水準的降低他的症狀並沒有減輕,這很奇怪。

2016年,他進行了全身的斷層(CAT)掃描,包括虛擬結腸鏡檢查,Smarr笑著說道,“他們從後面給你充氣。”結果顯示,某些地方腸壁過厚,而內腔或者結腸內部只有幾毫米寬。確實太窄了,即便是兒科的結腸鏡檢查工具也無法通過。腸道有一部分出現異常扭結,糞便被堵在裡面,產生甲烷氣體。

“我的妻子說,‘哦天呐,你看起來像懷孕了。’”Smarr表示。“我感覺就像一個要炸了的氣球。”

是該要做手術了。

2016年11月,根據3D影像,Sonia Ramamoorthy醫生給Smarr做了結腸手術,手術持續了五個小時

未來手術中心主任Santiago Horgan醫生在手術室的大螢幕上指出Smarr結腸需要關注的地方

切除“魔鬼的孩子”

借助於虛擬預覽,Smarr的手術進行很順利。Ramamoorthy利用機器人對發炎的結腸進行了切除和灼燒,將腸道接起來並重新打開了內腔。隨後,Ramamoorthy取出了兩大塊醜陋的紅色組織,Smarr稱之為“魔鬼的孩子”。

VR專家Schulze感到慶倖,整個手術沒有出現太多的血液,他見證了手術的全部過程。Smarr只失血15毫升,和一般的抽血量差不多。

3D成像的一個顯著好處是讓外科手術的時間變得更短,這通常會給患者帶來更好的結果。Ramamoorthy估計,因為提前知道了預期的結果,五個小時的手術至少節省了30分鐘,她將固定在Smarr身上的機器人安放在比以往更高的位置上,來處理他粘結的脾臟,這一過程又節省了45分鐘。

Smarr術後恢復很快。但是作為一名患者,他很不尋常。

蘇醒過後的數個小時,Smarr又開始收集資料了。他拼命地想要跟蹤他術後CRP水準,以此來觀察該手術如何影響他的身體。但護士告訴他,醫生還沒有批准進行CRP檢測。Smarr拒絕讓護士對他采血,除非他找到准許他和其他人一樣進行CRP檢測的醫生。

Smarr展示了他腸道中的詳細的多維圖像

“他們以為我是個傻子,是個有問題的患者。”他表示。除了整齊的資料點,Smarr認為CRP檢測應該是所有術後的常規檢測,來檢測諸如膿毒症這樣的疾病。“這只是花費15萬美元手術後的一個費用為11美元的血液檢測,”他表示。

他如願以償,看著他的CRP水準在未來的幾天中,從61降到42,再降到30,最後降到1以下,這是他十多年來CRP水準首次在1以下。動脈網發現,他還混入了Fitbit公司,這讓職員們大跌眼鏡,他的一組同事們在他的腹部下方裝上了電極,希望能探測到他的結腸再次蠕動的瞬間。

Smarr現在完全康復了,他並沒有放緩工作的跡象。

“你想抓住我的結腸嗎?”Larry smarr表示。

他的目標是研發出能自動創建出器官3D影像的軟體,他認為圖形影像公司可以在三到五年內使用這樣的軟體。他還認為他的研究所可以在培訓新一代的醫學成像VR專家方面發揮作用。

現在,他為那些對3D成像感興趣的醫生提供展示其身體的數位之旅,有時他們會與Ramamoorthy一起討論3D成像技術的魔力。

“你想抓住我的結腸嗎?”當他把3D列印的結腸拿出來時他會問道。

只要有機會,他總要讚美Ramamoorthy的醫術。“我喜歡我的新腸子,它太棒了。”在最近的一次病例研討會上,他表示。

我們或許記不得自己看過的第一部3D電影是什麼,但《Avatar》裡神奇的世界,冰河世紀中栩栩如生的猛獁象和小松鼠跳躍的場景或許印象更為深刻。我想,3D技術發展到今時今日,應該不會再被認為只是為人們帶來視覺上短暫新鮮感的一件玩具而已。科技隨著時代不斷加快腳步飛躍的今天,不論多麼難以想像的創新,終究要回歸到人本的需求。

儘管3D成像技術還沒有大量應用於醫療,甚至是醫療手術當中,即便投影技術還無法完全進入人們的家庭生活,我想,某天遠離醫院的我們在家中就能得到醫生的遠端治療,通過三維成像技術和醫生面對面交談自如,人和人的情感必然會無限接近,而科技則也將與我們的生活密不可分,如氧氣一般與人類共同呼吸。這樣的場景,也許並不遙遠。Smarr努力嘗試做的事情,也終將成為改變人類生活的一部分。

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