科技日報訊 （記者江耘）記者從浙江大學(xué)獲悉，中國科學(xué)院院士、浙江大學(xué)航空航天學(xué)院交叉力學(xué)中心主任楊衛(wèi)團隊和中國科學(xué)院院士、浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬邵逸夫醫(yī)院院長蔡秀軍團隊，歷時3年交叉研究，闡明了“基于活結(jié)的力學(xué)傳導(dǎo)機制”，并創(chuàng)新性研發(fā)出“活結(jié)智能縫線（Sliputure）”，成功將其應(yīng)用于外科縫合，彌補了機器人手術(shù)“力盲”缺陷。該研究成果日前以封面文章的形式發(fā)表于國際期刊《自然》。

外科手術(shù)中閉合組織時需要縫合打結(jié)，但“外科結(jié)”普遍是死結(jié)，一旦打牢很難調(diào)整，非常依賴醫(yī)生的精巧施力。文章通訊作者、浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬邵逸夫醫(yī)院醫(yī)師陳鳴宇介紹，在傳統(tǒng)開放手術(shù)中，醫(yī)生的雙手能直接感知組織軟硬，精準(zhǔn)掌控縫合力度，但代價是患者創(chuàng)傷大、恢復(fù)慢，而機器人微創(chuàng)手術(shù)雖能使手術(shù)過程獲得高清視野和強穩(wěn)定性，但醫(yī)生直接的力反饋大大減弱，容易在手術(shù)臺上陷入“力盲”困境。

研究團隊提出“以活結(jié)控死結(jié)”來解決這一痛點。文章通訊作者、浙江大學(xué)航空航天學(xué)院交叉力學(xué)中心研究員楊栩旭說：“當(dāng)醫(yī)生拉緊縫線時，活結(jié)的結(jié)點被解開瞬間所產(chǎn)生的一個預(yù)設(shè)好的精準(zhǔn)峰值力，會通過這根縫線實時傳送給另一頭的死結(jié)。活結(jié)打開就是告訴醫(yī)生‘力度已到位，死結(jié)請鎖定’?！?/p>

此項技術(shù)應(yīng)用的技術(shù)難點在于如何確保每一個活結(jié)都能穩(wěn)定在預(yù)設(shè)的、唯一的、精準(zhǔn)的力度下打開。對此，團隊通過高速攝像和Micro-CT捕捉活結(jié)細(xì)微的滑動軌跡，通過力學(xué)建模、有限元仿真等手段發(fā)現(xiàn)，活結(jié)打開力與縫線編活結(jié)時拉緊結(jié)點的預(yù)緊力、結(jié)環(huán)數(shù)量、直徑等因素相關(guān)。實驗顯示，針對特定的活結(jié)，解開它們最后那一瞬間的峰值力高度一致。

歷經(jīng)上千次設(shè)計迭代，團隊完成了“基于活結(jié)的力學(xué)傳導(dǎo)機制”的程序，并最終成功將這一力學(xué)“密碼”穩(wěn)定地“編織”進外科縫線中，研發(fā)出Sliputure。

文章通訊作者、浙江大學(xué)航空航天學(xué)院交叉力學(xué)中心教授李鐵風(fēng)說，Sliputure將力學(xué)智能融入外科縫線，其核心在于給活結(jié)預(yù)設(shè)的打開力，剛好等于縫合某一組織時適宜打死結(jié)的力。機械臂搭載的自動識別與反饋系統(tǒng)檢測到活結(jié)打開信號，會立即停止打“外科結(jié)”的動作，實現(xiàn)“感知—反饋—制動”的閉環(huán)控制。

多次實驗結(jié)果顯示，Sliputure讓術(shù)后臟器血供與組織的愈合程度得到改善。“Sliputure不僅能在開放手術(shù)中使用，也能適配腹腔鏡手術(shù)和機器人手術(shù)。”李鐵風(fēng)說。