在外科手術逐步向機器人時代邁進的進程中,一個棘手的問題長期困擾著醫生。當外科醫生借助機器人輔助進行手術時,雖能擁有高清視野和更強的操作穩定性,但卻缺失了關鍵的觸覺反饋。特別是在機器人進行縫合打結操作時,容易出現“力盲”現象。打結力度過緊,會使組織因缺血而壞死,甚至導致縫線斷裂;而力度過松,又可能引發滲漏,這無疑給手術的成功帶來了巨大挑戰。
為了攻克這一難題,中國科學院院士、浙江大學航空航天學院交叉力學中心主任楊衛團隊,聯合中國科學院院士、浙江大學醫學院附屬邵逸夫醫院院長蔡秀軍團隊,展開了一場跨學科攻關。歷經三年時間,他們從多學科融合的角度深入研究,最終在手術縫線上找到了突破點,巧妙運用一個“活結”,實現了對關乎手術成敗的“死結”的精準控制。
浙江大學航空航天學院交叉力學中心教授李鐵風對這一創新機制進行了詳細介紹。他表示,若將一個活結和一個死結串聯在同一條縫線上,二者便能共享拉力。具體而言,當醫生拉緊縫線時,活結的結點在解開瞬間會產生一個預設好的精準峰值力,這個力會通過繩子迅速傳遞給另一頭的死結。活結打開的瞬間,就如同向系統發出了一個明確信號:“力度已達標,死結請在此刻鎖定!”
這一創新成果的背后,是來自力學、醫學、數學、材料、機械、控制等多個不同學科的老師和同學們的共同努力。在跨學科思維的激烈碰撞與反復磨合中,研究團隊進行了上千次的設計迭代,成功完成了“基于活結的力學傳導機制”的程序構建。并且,他們將這一獨特的力學“密碼”穩定地融入外科縫線之中,研發出了活結智能縫線,真正實現了“活結”對“死結”的精準賦能。
近日,這一具有重大意義的研究成果在國際頂級學術期刊《自然》上以封面文章的形式發表。目前,研究團隊并未停下探索的腳步,他們正在積極構建針對不同組織的力值數據庫,致力于開發適用于消化道、心血管、神經外科等多個領域的機器人手術高精度縫合系列產品,為推動外科手術機器人技術的發展貢獻更多力量。











