再一次看到「蘋果落地」

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導語：

歷史上許多重要的科學發現和技術發明，皆因偶發事件而致成功。一個蘋果、一次打賭、一回談話……等等，都能擦出科技的火花。當然，你也得有一個準備好了的頭腦，才能抓住往往是稍縱即逝的機會。

正如掉在牛頓面前的蘋果不是由上天所安排的一樣，所有的重大合作也並非都是事先計劃好的。實際上，許多完美的合作卻是時間和意外的傑作。這裡就有一個例子是關於兩個朋友在談論各自的生活和工作，忽然他們就從談話中產生關於一個可能造福全人類的創新靈感。

美國航空航天局高級微重力超聲診斷研究項目的首席研究員斯科特·德爾恰夫斯基博士，一次偶然碰到他的朋友，美國外科學院國家超聲系系主任斯蒂芬·斯密斯博士。在相互交談的過程中，他們發現了在他們兩人各自職業中很難想像到的交叉部分。德爾恰夫斯基擁有一套為培訓宇航員在超聲環境中使用的被稱為機載能力增強系統的先進軟體。相當巧合的是，斯密斯需要一個更好的方式來教育居民和讓全國各地醫生學習超聲知識和實踐超聲儀器。

「我認識斯科特很多年了嗎，」斯密斯說，「當他告訴我他在美國航空航天局是怎樣訓練空間站上的人使用超聲設備並且向我展示了他們製作的模型時，我們就開始想像著下一步以同樣方法訓練醫生的偉大計劃。」

超聲檢測方法普遍應用在觀察人體內部器官和組織上，它通常用於檢查胎兒和腹部臟器。在某種情況下，超聲波在太空中的工作情況甚至比在地面上好。那是因為在微重力環境下，人的臟器會在體內發生移動：心臟上移了，肝向北移動了3英寸，結果器官彼此靠得更近了。這對超聲診斷是一種好的現象，可以使診斷儀器發出的超聲波從一個器官移向另一個器官時失真較少，提供更加清晰的超聲圖像。

圖1 超聲診斷儀器的探頭

超聲診斷儀器操作人員的技術水平對診斷結果的準確性起至關重要的作用，操作技術的不熟練或錯誤，往往會導致錯誤的診斷。要熟練地操縱一台超聲診斷儀器並對測試結果做出正確的診斷也並不是一件容易的事。在地面上，訓練一個人掌握這項技術大約需要500小時。

德爾恰夫斯基回想起當他向美國外科學院國家超聲系的教員們展示他的超聲訓練軟體的可行性時他所收到的積極回應。「我把這套軟體給他們看，他們非常喜歡它。他們認為這套軟體非常適合於課堂教學，並想要把它融合到基於新光碟的為醫生培訓的課程當中。這套軟體現在需要為所有醫生提供超聲培訓說明。」德爾恰夫斯基說。

應美國外科學院教育科的要求，這套軟體應進行修改以適應從專門為空間站使用轉化到為醫生提供專業的超聲知識和技術。最終形成的多媒體外科培訓模塊已經為全美國居民和醫生所普遍採用。被稱為「外科醫師的超聲：基礎課程第二版」，該軟體提供了一個核心的、應用於臨床的超聲成像培訓教育。

「這是最先進的東西，它是真的不錯,」史密斯說。「居民喜愛它，教師也喜歡它。我們已經能夠傳播超聲教育到以前我們永遠也無法到達的地區。這隻有在部署到伊拉克或阿富汗的軍隊人員，使用光碟學習才能達到這樣的速度。」

這套軟體融合了豐富的多媒體資源，例如詳細的瑪雅模型，通過動畫解剖模型演示了在身體部位上至關重要的關係。這允許一個加速的學習曲線，與相比手工超聲波技術相比，簡化實際的許多考試的元素。

這個起源於空間站的訓練軟體也促成了最終產品的成功。「空間站在評估教育範例和提高醫療方面是絕佳的試驗基地。環境的束縛要求我們發展新奇並且合適的訓練方法，還得關注實效。在空間站的宇航員提供基本的反饋以促使軟體和程序的優化。」德爾恰夫斯基說。

基礎課程已經開設了差不多三年了，新的面向居民的模塊去年在市場上火爆熱銷。斯密斯相信，許多課程將會跟風，並從這款軟體中得到提升。「我們從石頭刻字到計算機時代，現在進入計算機在線培訓。我認為所有我們的子課程的培訓可以在某種程度上及時放置在網上或者放在光碟里，我們將繼續開發其他需要的模塊。」斯密斯說。

就這樣，原本為空間站宇航員研發的一套超聲軟體，現已從天上回到人間，正在為普通居民和醫生帶來好處。利用美國航空航天局訓練宇航員的方法，用幾小時甚至幾分鐘，就能教會不懂醫學知識的普通人，學會如何使用超聲設備。

圖2 在空間站中用超聲儀器給宇航員檢查眼睛

一項稱為超聲2的超聲延續性研究在2011年7月14日太空梭第135次飛行帶到了空間站。機載性能增強軟體在力學和人道主義方面能找到新的生命力，通用電氣公司和SonoSite公司（全球四大超聲儀器製造品牌之一）有意向開發關於人機交互的這款軟體的另一個版本。「我們正在同美國一起使用這款軟體來做全球的超聲培訓。」德爾恰夫斯基說。

當然，醫生超聲培訓軟體從根本上說是科學技術與巧合相結合的綜合產物，在這套軟體之前，許多航天科學家、工程師和宇航員們已經為軟體的誕生做過艱苦的工作和基礎性的貢獻。德爾恰夫斯基與斯密斯的交談如同使這些科學技術糅合在一起發生巨變的催化劑，迅速導致了超聲培訓技術的推廣和應用，科技就這樣神奇地展現著她的魅力！

作者：錢航 中國科學院國家空間科學中心博士 現中國運載火箭技術研究院總體設計部 型號設計師

來源：中國航天員科研訓練中心《航天員》刊

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