核心观点 - 浙江大学科研团队在国际顶级学术期刊《自然》上以封面文章形式发表了一项跨学科研究成果 该研究阐明了“基于活结的力学传导机制” 并创新性地开发出“活结智能缝线” 成功应用于外科手术缝合 该技术有望指导其他机器人和智能结构设计 [1] 行业现状与痛点 - 外科手术正逐步迈向机器人时代 但机器人辅助手术存在一个现实难题：外科医生在获得高清视野和更强稳定性的同时 无法获得触觉反馈 尤其在机器人缝合打结时可能存在“力盲” [1] - 机器人打结过紧会导致组织缺血坏死甚至缝线断裂 打结过松则可能引发渗漏 精准控制缝合力度是关乎手术成功与否的关键 [1] 技术原理与突破 - 研究团队提出了一种巧妙的“活结”设计 通过将活结和死结串联在同一条缝线上 使它们能共享拉力 [1] - 当医生拉紧缝线时 活结结点被解开的瞬间会产生一个预设好的精准峰值力 该力会通过绳子瞬间传送给另一头的死结 活结打开的时刻即提示系统力度已到位 死结应在此刻锁定 [1] - 该技术被称为“基于活结的力学传导机制” 研究团队历经上千次设计迭代 完成了该机制的程序 并将这一力学“密码”稳定地“编织”进外科缝线中 从而研发出活结智能缝线 [1] 研发团队与过程 - 该研究由中国科学院院士、浙江大学航空航天学院交叉力学中心主任杨卫团队和中国科学院院士、浙江大学医学院附属邵逸夫医院院长蔡秀军团队合作完成 [1] - 研究历时三年跨学科攻关 涉及力学、医学、数学、材料、机械、控制等不同学科的老师和学生通力合作 [1] 应用前景与产品开发 - 活结智能缝线已成功应用于外科手术缝合 [1] - 该技术有望指导其他机器人和智能结构设计 [1] - 目前 研究团队正在构建针对不同组织的力值数据库 并开发适用于消化道、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 [2]

研究核心观点 - 浙江大学研究团队在Nature期刊发表封面论文，提出基于活结的力学传导机制并开发出名为“Sliputure”（活缝合）的智能缝线 [3][4] - 该技术无需依赖复杂的电子传感器，通过机械传力方式实现外科手术缝合的精准力控 [4][7] - 智能缝线使年轻医生的打结力精准度提升121%，并改善术后血供和组织愈合状况 [8][14][15] 技术原理与创新 - 从拓扑学角度重新设计活结结构，通过控制打结时的预紧力，使活结在解开时能释放特定的峰值力，一致性高达95.4% [10] - 活结的力学过程分为两个阶段，当力达到临界点F peak时发生拓扑变换并迅速解开，实验显示500个活结的F peak值集中在2.945±0.135 N范围内，证明高度一致性 [12] - 将活结与传统缝合线结合，拉紧缝线时活结在达到预设力度自动解开，提供触觉反馈，防止缝合过紧或过松 [14] 应用与性能 - 在达芬奇机器人手术中开发了基于视觉的活结检测系统，当摄像头识别到活结解开时系统立即停止机械臂运动，实现自动力控，在活体猪实验中表现优异 [16][17] - 技术优势在于完全不依赖电子设备、成本低廉且易于消毒，特别适用于微创手术、偏远地区或战地医疗、手术培训教学等场景 [21] - 研究团队开发了全自动活结生产线实现标准化大规模生产，该原理甚至适用于纳米尺度的DNA分子打结与解结过程 [21] 行业影响与前景 - 该研究开启了“机械智能”新方向，展示了一条不同于纯电子化的技术发展路径 [23] - 基于简单结构的智能传动机制可能成为连接数字世界与物理世界的重要桥梁，让机械系统真正拥有“手感” [23] - 这项跨越力学、医学与机器人学的创新研究，为解决实际医疗难题提供了回归基本原理的简洁设计方案 [23]