探秘NASA海底医学实验室

        征服太空、合理地开发利用太空一直是人类的梦想，人类甚至还希望到月球和火星上去旅游、居住。然而，要实现上述目标，我们就无法回避这样一个难题：一旦有必要，如何在太空中顺利实施外科手术？

        美国宇航局在佛罗里达州南部基拉戈岛附近设立了一个海底医学实验室，正在进行这方面的探索。

        美国医疗专家肯•卡姆勒博士以研究项目特别顾问的身份，于4月初探访了宇航局的海底医学实验室。这次探访为期3天，卡姆勒为我们揭开了NASA海底医学实验室的神秘面纱。

        卡姆勒博士是太空外科手术的先驱者之一。2004年，一名在太空舱中工作的宇航员，不小心被PVC管型材料割破了手。卡姆勒博士在太空舱中以人工操作的方式为宇航员进行了手术，这是人类第一次在太空舱中顺利完成这类手术。2005年，加拿大的麦克马斯特大学微创外科中心主任莫哈恩•安瓦瑞斯博士坐镇安达略省汉密尔顿市，发出详细的操作步骤指令，遥控指挥卡姆勒博士和另外一位医学专家共同完成了一项太空模拟外科手术。

        NASA海底医学实验室在岸上设立了一个控制指挥中心，科学家和工程师在此利用无线设备，与处于3海里之外、深达62英尺海底的海底实验室保持联系。一些宇航员或者潜水员已经在那里整整工作和生活了2周，他们在太空舱中从事着若干项非常精细的海底实验。

      卡姆勒博士作为一个顾问的项目为“极端环境任务行动之九”（NEEMO9）。该项目是由美国空间联盟的科学家比尔•托得主持，主要内容是宇航员在深海海底环境中进行试验，模拟宇航员在国际空间站工作时所遇到的各种真实工作条件。此外，还可以模拟宇航员未来在月球和火星上所遇到的各种真实工作条件。

        NEEMO9的目标之一就是，探索在那些十分危险或者非常遥远而医生根本不能到达现场等特殊环境下，如何利用机器人代替医生顺利完成外科手术。

        海底医学实验舱的外形大致为圆柱状，其颜色类似于美国普通的校车，大小如同一个真正的太空空间站。在经过必要的潜水培训之后，NEEMO项目的几位科学家陪同卡姆勒下潜入海底实验室。他们在那里遇到了两名正在试验舱外进行工作的宇航员。这两名宇航员正在做“太空船”外活动———“月球行走”。他们的行走方向是垂直的———由于宇航员身上的系带、脚蹼上都分别加载了适当的重量，以模拟在火星上受到的万有引力，而这种引力只相当于地球的1/3。“陪伴”两名宇航员的是一个遥控操作潜水艇，潜水艇的体积类似于一辆游戏用的无车体小型汽车，另外一名宇航员在试验舱中遥控这个潜水艇。

        这一天，宇航员们正在进行一项建筑试验，建造一个临时水实验室，潜水艇负责给他们运送各种工具。从试验的角度来看，深海海底环境所能提供的并不仅仅是一个类似于火星万有引力的模拟环境，也基本上能够类似于宇航员在太空深处执行任务时所遇到的隔离状态和所能够涉及到的各种危险。如同在太空中一样，一旦发生任何出乎预料的差错，都需要宇航员利用创造性思维来解决。同时，在这里遇到一些风险比较大的意外事故，有助于任务设计者准备各种预案，以备将来的不时之需。

        在为期3天的探访中，卡姆勒博士考察了多种类似的试验。但是，此行的主要目的则是，考察并见证在深海海底这样的极端环境下，人类第一次通过遥控操作机器人顺利实施外科手术。

        在海底的第二天，他和美国辛辛那提大学外科医生泰姆•布罗德瑞克博士在实验舱内见证了一个被称为“M7”的外科手术机器人系统成功地重复了远在1500英里之外的医生所做的各种运动。

        M7型机器人外科手术机器人系统是根据美国陆军远距离医学和先进技术研究中心（TATRC）的要求，由美国著名的斯坦福研究院设计，并得到了TATRC的资助。中心主任格拉尔德•莫塞斯博士要求这种机器人系统，应该能够在那些危险地点和十分遥远的地方成功地进行外科手术。

        M7型机器人外科手术机器人系统由“主人机器人”和“奴隶机器人”组成，它也开创了机器人历史上的一个先河：是第一台体积足够小、适合在实验太空舱中工作的机器人。该机器人的两只手可以在7种不同的角度自由活动。在遥远的地方，“主人机器人”在进行外科手术时的各种位置和动作信息被记录后，通过互联网传送到NEEMO9项目管理中心，最终传输给实验舱内的“奴隶机器人”。

        通过此次试验发现，尽管有关信息是以光速传输，但系统仍然不可避免地存在“时间滞迟”现象，其滞后期大约为0．250毫秒。在此次试验中，M7外科手术机器人缝合模拟人体组织的一个伤口，伤口位于人体动脉附近。0．250毫秒的时间滞迟没有给此次缝合试验产生任何负面影响。但当研究人员人为地将这种时间滞迟增加为3秒钟（相当于将信息传输到月球上所耗费的时间）时，机器人就无法完成预定的任务。显而易见，将信息传输到火星上大约耗时20分钟，M7外科手术机器人也无法完成这样的任务。因此，科学家将不得不研发出更为先进的机器人系统，以使其能够依靠自身的“智慧”在外科手术中承担更多的任务。

        NEEMO9项目在外科手术方面的试验同时证明，除了太空领域的应用之外，这种机器人系统也有可能在另外一个领域发挥重要用途———利用机器人在一些危险的地方例如在战场上进行复杂的外科手术。

        最后一天，卡姆勒博士与项目组的全体成员享受成功后的“喜悦”。但是，试验舱从一个62英尺的海底升到水面的旅程，却经历了整整17个小时！任何过快的上升过程都可能造成致命性的后果，因为宇航员和潜水员在海底工作期间一直呼吸着压缩空气，18天之后体内血液中含有大量的氮气。如果突然释放压力，气态氮过快地从人体内释放出来，产生的气泡能够阻塞血液组织，会患上减压病（由于大气压迅速减低而发生的肢体和腹部疼痛）。   (责任编辑：泉水)

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