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外科手術中傷口縫合的打結是項精細活。結打松了，難以有效止血；結打緊了，容易斷線或損壞器官組織。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和中國科學院院士、浙江大學醫學院附屬邵逸夫醫院院長蔡秀軍團隊，歷時三年開展交叉研究，闡明了“基于活結的力學傳導機制”，并創新性研發出“Sliputure（活結智能縫線）”，成功將其應用于外科縫合，解決了機器人手術“力盲”缺陷。此項研究于北京時間11月27日以封面文章的形式登上國際學術期刊《自然》。

外科手術中閉合組織時需要縫合打結，即“外科結”。“外科結”普遍是死結，一旦打牢很難調整。因此，“外科結”非常依賴醫生的精巧施力。

如今，中國外科手術逐步從大開大合向精準微創迭代。“技術在進步，但外科醫生的打結手感卻在不斷消失。”文章通訊作者、浙江大學醫學院附屬邵逸夫醫院陳鳴宇醫師介紹，在傳統開放手術中，醫生的雙手能直接感知組織軟硬，精準掌控縫合力度，但代價是患者創傷大、恢復慢；而機器人微創手術能獲得高清視野和強穩定性的優勢同時，醫生直接的力反饋大大減弱，在手術臺上陷入“力盲”困境。

在此前兩個團隊的頭腦風暴中，陳鳴宇提出手術感知力反饋缺失的痛點。“那就在旁邊先打個活結，以活結控死結。”文章通訊作者、浙江大學航空航天學院交叉力學中心研究員楊栩旭靈光一現，脫口而出一個既傳統又科學的想法。

“想象一下，當醫生拉緊縫線時，活結的結點被解開瞬間所產生的、一個預設好的精準峰值力，會通過這根縫線實時傳送給另一頭的死結。活結打開的這一刻就是告訴醫生：‘力度已到位，死結請鎖定！’”楊栩旭說道。

天馬行空般“以活結控死結”的靈感，能否成為手術臺上穩定可靠的應用，技術難題在于：如何確保每一個活結都能穩定在預設的、唯一的、精準的力度下打開。

團隊通過高速攝像和Micro-CT捕捉活結細微的滑動軌跡，通過力學建模、有限元仿真等手段發現了活結蘊藏的有序規律：其打開力與縫線編活結時拉緊結點的預緊力、結環數量、直徑等因素相關。

實驗顯示，針對特定的活結，解開它們最后那一瞬間的峰值力高度一致。

歷經上千次設計迭代，團隊完成了“基于活結的力學傳導機制”的程序，并最終成功將這一力學“密碼”穩定地“編織”進外科縫線中，研發出Sliputure。

文章通訊作者、浙江大學航空航天學院交叉力學中心教授李鐵風介紹，Sliputure將力學智能融入外科縫線，其核心在于：給活結預設的打開力，剛好等于縫合某一組織時適宜打死結的力。

在動物腸道修復手術實驗中，Sliputure的打結力度被精準控制，恰好保持腸道閉合不滲漏的同時，又不發生撕裂。從開放大鼠腸道修復，到腹腔鏡下活體豬腸道修復，再到機器人下活體豬腸道修復等實驗結果顯示，Sliputure均讓術后臟器血供與組織的愈合程度得到改善。

“這意味著，Sliputure不僅能在開放手術中使用，也能適配腹腔鏡手術和機器人手術。”李鐵風表示，機械臂搭載的自動識別與反饋系統檢測到活結打開信號，立即停止“外科結”動作，實現“感知—反饋—制動”的閉環控制，將外科操作的力推進到“可量化”和“可感知”新紀元。