【中新社杭州十一月二十七日电】(张煜欢)北京时间十一月二十七日,浙江大学交叉力学中心与浙江大学医学院附属邵逸夫医院团队的一项研究成果发表于国际学术期刊《自然》(Nature)。该研究阐明了「基于活结的力学传导机制」,并创新性提出「Sliputure(活结智能缝线)」,成功将其应用于外科缝合,解决机器人手术的「力盲」难点,将外科操作的力推进到「可量化」和「可感知」新阶段。
在传统开放手术中,医生的双手能直接感知组织软硬,精准掌控缝合力度,但代价是患者创伤大、恢复慢;而在微创手术中,这种直接的力反馈大大减弱,使得打结力度的精准控制非常依赖医生的个人经验。
针对上述「力盲」难题,中国科学院院士、浙江大学航空航天学院交叉力学中心教授杨卫团队与中国科学院院士、浙江大学医学院附属邵逸夫医院院长蔡秀军团队协作,联合多个学科开展交叉研究。
从「以活结控死结」的灵感出发,研究团队解决了多个关键问题。最具挑战性的技术难题在于,活结必须稳定可控且保持力的一致性。团队通过高速摄像机和Micro-CT捕捉活结细微的滑动轨迹,通过力学建模、有限元仿真等手段发现了活结蕴藏的有序规律。
研究团队历经上千次设计迭代,完成了这套「基于活结的力学传导机制」的程序,并研发出「Sliputure(活结智能缝线)」。
通过与手术机器人深度集成,机械臂搭载的自动识别与反馈系统一经检测到活结打开信号,便立即触发机械臂锁定停止机制,实现「感知-反馈-制动」的闭环控制。
研究团队还构建了针对不同组织的力值数据库,正致力于开发适用于消化道、心血管、神经外科等领域的机器人手术高精度缝合系列产品。
团队成员、浙江大学航空航天学院交叉力学中心教授李铁风称,未来这种不依赖复杂电子器件构建操作逻辑的方法原理,不仅能满足常规手术中的深腔环境,还有望在其他极端条件(深海、深空、深地等特种作业)和极限尺寸研究(极微观系统构造或调控)中展现出应用前景。◇

