Спостереження 3D мікроскопічних зображень за допомогою віртуальної реальності; Новини-Медичні
Інтерв’ю з доктором Крістофером Зюгатесом, інженером з додатків в arivis AG, який обговорював революційний спосіб аналізу складних 3D-зображень ... через віртуальну реальність!
З якими основними проблемами стикаються вчені при аналізі тривимірних мікроскопічних зображень?
Однією з найбільших проблем 3D-мікроскопії є розмір та складність зображень, які ми зараз можемо робити. Досягнення технологій означають, що ми не тільки збираємо більше інформації про зразок, ми також можемо проводити більше аналізу, використовуючи цю інформацію.
Першим випробуванням таких вдосконалених мікроскопів є розробка способу вивчення дуже складного зображення. Коли у вас масивні масиви даних, масивні обсяги або 3D-переміщення, як ми повинні бачити ці дані і як ми можемо їх дослідити?
Зараз дослідникам доводиться вирішувати, як найкраще аналізувати та представляти дані на складних 3D-зображеннях, і ділитися цим із науковою спільнотою.
Що таке InViewR?
InViewR - це програма, яка дозволяє дослідникам надіти комерційні гарнітури віртуальної реальності та зануритись у тривимірні мікроскопічні зображення. Замість того, щоб бачити 3D-зображення на екрані 2D-комп’ютера, дані представляються вам як об’єкти, що знаходяться поблизу вас, до яких ви можете дотягнутися і торкнутися. Це дає змогу маніпулювати даними таким чином, як це було б раніше.
Виходячи з власного досвіду досліджень, я зміг побачити об’єкт у далекому куточку зображення, відразу ж простягнути руку і доторкнутися до нього. Навколо майже немає почуттів. Мій мозок уже знав рухати моєю рукою на певній відстані. Я міг рухати конструкції навколо, обертати їх і спостерігати за ними під різними кутами. Я навіть міг покласти щось позаду і простягнути назад, не дивлячись, схопити і знову потягнути перед собою!
За допомогою плоского екрану ви втрачаєте зв’язок з реальністю. Ви почали з реальних тривимірних матеріалів і, наприклад, провели імуногістохімію, потім зробили візуалізацію і раптом це вже нічим не схоже на сировину. У гарнітурі VR матеріал знову стає реальним. Я думаю, що це перевага InViewR та рендерингу вихідних 3D-даних на основі VR загалом.
У гарнітурі VR ви можете знову взаємодіяти з матеріалом. Ви можете повертати його, заходити всередину, робити поперечні перерізи руками і найголовніше, проводити високоточні вимірювання ефективно та комфортно.
Це особливо корисно для відстеження нейронів. Це інструмент, який наноситься на вашу руку, тому, коли ви простягаєте руку і торкаєтесь нейрона, інструмент розпізнає це і вимірює відстань і діаметр під час руху вниз по аксону.
Це дозволяє співпрацювати з алгоритмом, щоб знайти центральну точку аксона і простежити його. Це світ, далекий від спостереження за зображеннями на плоскому екрані, але набагато більше схожий на природну роботу руками, як у лабораторії.
Як VR може трансформувати спосіб аналізу та подання даних дослідниками?
Безумовно, є ефективність, яку можна досягти, роблячи речі у віртуальній реальності. Маніпуляція та аналіз зображень на екрані комп’ютера здійсненна, але набагато ефективніше було б просто простягнути руку і торкнутися зображення, намалювати об’єкт або виміряти певну відстань між об’єктами.
Ще одне місце, де віртуальна реальність буде важливою, - це поділяти значення вашої роботи. Як вчені, ми зазвичай представляємо свої дані один одному за допомогою презентацій PowerPoint, що є 2D-форматом. Ми завжди намагаємось пояснити побачене словами або двовимірними зображеннями. Що ми в arivis помітили протягом багатьох років, це те, що VR - це чудовий спосіб розповісти історію. Вчені можуть ділитися своєю роботою, додаючи колегу до свого набору даних та чітко вказуючи важливі сфери.
Це також може бути корисно для навчальних лабораторій. Коли я починав навчання в аспірантурі, я навчався нейробіологу. Багато моїх ранніх тренувань стосувались читання статей, написаних іншими людьми, і цей процес навчання триває все життя. Існує величезна прірва між читанням цих робіт, які відображають 2D-зображення, і тим, що матеріал у вас у руках. ВР може стати мостом для освіти, де ви можете показати людям структури тканин та органів за межами лабораторії.
Однією з найбільших переваг для вчених буде аналіз зображень, де багато змішаних структур. Наприклад, якщо ви хочете спостерігати за нейроном, який рухається з однієї площини до іншої, і він перетинається з безліччю інших нейронів на своєму шляху. Ми хочемо спостерігати кожен окремий нейрон, оскільки в кожній із цих структур є щось особливе, і ми хочемо зрозуміти їх властивості індивідуально. Для цього нам потрібно розплутати кожен нейрон і відтягнути їх один від одного.
Якщо алгоритм недостатньо розумний, щоб розглядати структурний потік і безперервність на великі відстані, він не зміг би відокремити нейрони, які знаходяться дуже близько один до одного. Використовуючи VR, ви можете бачити структуру нейрона, і ваш мозок може відрізняти одну структуру від іншої, навіть коли нейрони торкаються і перетинаються. Це надзвичайно потужний для аналізу даних і дозволяє вам відібрати величезну кількість інформації.
Те саме з живими клітинами. Ми працювали з клієнтом, який маркує везикули, які швидко рухаються навколо клітини. За допомогою гарнітури VR я можу сісти всередину однієї з клітин і побачити, як рухаються пухирці. Це як мій мозок заповнює прогалини; Я легко бачу, що ця пухирчатка стрибала звідси туди, туди, і я можу простежити її.
Я можу покласти на нього палець і відстежувати його траєкторію навколо клітини. Я бачу, як пухирці потрапляють у мій периферичний зір, що перетинає моє поле зору і переходить на інший бік. Це легко зробити для вас, якщо ви можете це побачити, але це може бути порівняно складно вирішити на комп’ютері.