|技术在进步，但外科医生的手感却在消失。

2025年11月27日，国际顶刊《自然》（Nature）以封面文章形式刊发一项中国医工交叉重大突破——浙江大学团队研发的“活结智能缝线（Sliputure）”，凭借纯机械结构设计，无需任何电子传感器，即可实现外科手术打结力度的精准控制。

这一“以简驭繁”的技术创新，破解了微创手术与手术机器人长期存在的“力盲”痛点，为临床手术提供了全新思路。

一、从“凭手感”到“精准控”：

微创手术的“力盲”困境亟待破解

在传统开放手术中，医生的手指能直接感知组织的软硬程度，凭经验精准控制缝合力度，使松紧恰到好处，这种“触觉反馈”是外科医生数十年经验积累的核心价值。

但随着腹腔镜、机器人手术的普及，医生的双手被“隔在屏幕之外”：器械的力反馈大幅衰减，主流手术机器人（如达芬奇系统）虽能提供高清视野，却缺乏可靠的触觉感知模块。

手术中所打的“外科结”一般是死结，而这个结的松紧会影响后续的康复效果——过紧会引发组织缺血、缝线断裂，过松则可能导致肠漏、吻合口出血。

常规解决方案是加装电子力传感器，但医疗场景的特殊性让这一思路屡屡碰壁：微创手术的狭窄操作空间难以容纳传感器；反复灭菌会导致传感器精度衰减；而一套适配机器人的力反馈系统成本高达数十万元，难以在基层医院普及。

就在行业陷入“电子传感依赖”的困境时，浙大团队的创新思路打破了僵局——不用电子元件，让绳结本身成为力控工具，用活结控制死结。

二、活结智能缝线怎么实现95.4%的力控精度？

团队发现，经过标准化处理的活结，在被拉开的瞬间会产生一个高度一致的峰值力（F_peak）——只要在打结时施加固定的预紧力（F_tying），这个峰值力就像“设定好的密码”，每次打开都精准可控。

为了验证这一特性，团队进行了500次重复试验：结果显示活结的峰值力波动仅为±0.135N，力传递一致性高达95.4%。这意味着，无论操作者是谁，都能通过活结获得统一的力度标准，从根本上解决了人工操作的个体差异问题。

Mechanical modelling and characterization of slipknots.

▲ 图源：论文截图

为什么一个简单的活结能实现如此高的精度？通过高速摄像机和Micro-CT扫描，团队揭开了其力学本质：

◆拓扑突变触发峰值力：活结被拉开时，滑动圈会逐渐收紧，应力集中不断加剧，直到发生拓扑变换（结的结构突变），这一刻就是峰值力产生的瞬间；

◆多参数可调控：峰值力可通过预紧力、结环数量、缝线直径灵活调整——比如将结环从1个增加到3个，峰值力会相应提升；更换更粗的缝线，力值也会成比例变化；

◆环境稳定性强：活结放置32天后性能无衰减，适配手术场景的复杂需求。

基于这一机制，团队将活结与传统手术缝线结合，研发出“Sliputure（活结智能缝线）”——在普通缝线末端串联一个标准化活结，医生打结后只需拉动活结，直到其“啪”地打开，此时的缝合力度就是预设的安全值，无需再依赖经验判断。

三、临床验证：

精度提升121%，动物实验实现“零肠漏”

活结智能缝线的性能已通过多轮实验验证，在模型实验与动物实验中均展现出显著优势。

A slipknot gauges mechanical transmission in surgical operations.

▲ 图源：论文截图

在硅胶模拟组织实验中，低年资临床医生（从业经验＜10年）使用该技术后，打结力的精度较传统缝线提升121%，操作精度接近高年资医生（从业经验＞10年）的操作水平。

动物实验的临床效果更具说服力。在大鼠结肠损伤修复模型中，使用活结智能缝线的实验组，术后吻合口漏发生率为0，而传统缝线对照组为20%；术后组织粘连发生率仅30%，远低于对照组的100%。激光散斑成像结果显示，实验组修复的组织血供更充足，证实了精准张力控制对避免组织缺血的关键作用。

伤口愈合效率的提升同样显著。数据显示，使用活结智能缝线的大鼠结肠损伤，术后5天的破裂压力（评估伤口愈合质量的核心指标）即达到健康组织水平，比传统缝线组提前2天实现临床愈合标准。在猪腹腔镜手术模型中，该技术实现的创面平整性也优于传统缝线，无明显组织挤压隆起现象。

更值得关注的是，这项技术还能适配腹腔镜和机器人手术。团队将视觉反馈模块集成到达芬奇机器人上，可实时识别活结打开的图像特征，触发机器人手臂在毫秒级时间内自动刹车，避免过度牵拉组织。

四、无源设计、低成本，适配多场景需求

与传统电子力控方案相比，活结智能缝线有三大核心优势：

◆无源免维护：无需电源、传感器或复杂电路，完全依靠机械结构实现力控，避免了电子元件在手术中可能出现的故障；

◆低成本易量产：活结可标准化批量制作，适合一次性使用，无需考虑灭菌后的精度衰减；

◆场景适应性广：除了常规微创手术，它还能应用于资源有限的基层医院、野外救援甚至极端环境——比如在无电的郊区，医生仅凭活结就能完成精准缝合。

目前，浙大团队已启动“组织力值数据库”建设，针对消化道、心血管、神经外科等不同场景，研发不同峰值力的活结缝线。

当前，智慧医建正加速推动医疗服务从“经验驱动”向“精准智能驱动”转型，基层医疗对高性价比精准医疗设备的需求日益迫切，而这项“以简驭繁”的技术，无需复杂电子设备即可实现手术力控标准化，既适配腹腔镜、机器人手术等智慧手术场景，又能低成本落地基层医疗机构，填补了智慧手术中无源精准力控的技术空白。

「参考文献」

Xue, Y., Cao, J., Feng, T. et al. Slipknot-gauged mechanical transmission and robotic operation. Nature 647, 889–896 (2025).