中国科学家在人工智能领域迈出的一小步，却为人类带来了巨大的飞跃
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研究人员利用一个简单的活结的灵感，赋予了机器人手臂媲美经验丰富的外科医生的技能和精准度。

Zhang Tong in Beijing

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想象一下，如果有个机器人能帮你把鞋带系到恰到好处的松紧度，或者一只机械手能进行腹部手术，然后以无可挑剔的精准度缝合伤口，那该有多好。

你可能会认为这些壮举需要复杂的电子传感器，然而中国科学家的一项突破使得机器人能够凭借一个简单的结，即使“闭着眼睛”，也能与经验丰富的外科医生的技能相媲美。

这项成果由中国东部浙江大学的一个跨学科团队完成，相关论文被选为同行评审期刊《自然》的封面文章，发表于 11 月 27 日。

如何在缝合和打结等关键外科手术步骤中精确控制和传递机械臂的力，长期以来一直困扰着医学和机器人领域的研究人员。

常用的外科缝合结一旦固定就很难调整。然而，缝合过紧会阻碍血液流动，而缝合过松则会导致伤口裂开渗液。

该研究的通讯作者蔡秀军表示：“这在微创手术中尤为重要。”蔡秀军也是中国尖端医学领域的先驱。

“在传统的开放式手术中，医生可以直接感受到组织的柔软度，并精确地控制缝合线的张力，”他在一份大学新闻稿中说道。

“然而，在腹腔镜或机器人微创手术中，医生通过屏幕操作机械臂，失去了直接的触觉反馈，陷入了‘力盲’状态。”

转折点出现在一次跨学科讨论中。工程力学系的同事、同时也是该研究的通讯作者杨旭旭提出了一个解决方案：“为什么不先在旁边打一个活结呢？”

这个看似低科技的想法蕴含着深刻的机械智慧：一根绳子两端的张力总是相等的。

“简单来说，我们预先打一个活结，与需要收紧的手术结串联起来，”该大学工程力学系的李铁峰说道，他也是这项研究的通讯作者之一。

李医生说：“当医生或机器人拉动缝线时，当拉力达到预设值时，这个活结就会松开。打开活结的力会传递到固定结上，将其拉紧到合适的松紧度。”

根据论文所述，该团队通过精确控制重叠方法和滑结的材料特性，持续地以 95% 的准确率提供预设力。

研究人员报告称，该结还能保持稳定长达 32 天，即使以不同的速度拉动，也能像可编程力字符或机械保险丝一样发挥作用。

在对名为“sliputure”的智能滑结缝合系统进行实验测试时，该团队发现，由滑结控制的打结力被精确地保持在约 1.3 牛顿——大致相当于我们系鞋带的力。

相比之下，研究人员表示，一台执行相同手术修复小鼠肠道但未使用滑结引导的手术机器人施加了约 2-3 牛顿的力。

根据该论文，采用滑缝系统修复的结肠在手术后第五天恢复到健康水平——比传统缝合快了整整两天。

研究团队发现，在对活猪肠道进行腹腔镜修复时，机器人使用滑移缝合技术缝合的伤口均匀光滑，没有组织压迫，而传统缝合技术缝合的伤口经常出现凸起和变形。

该论文称：“当应用于外科修复时，这种机制帮助经验不足的外科医生将打结力度的精确度提高了 121%，使他们能够像经验丰富的外科医生一样打出高质量的外科结。”

“缝合线不仅可以作为培训工具，还可以作为传统外科缝合线的实用替代品，这对于医疗设备和培训资源匮乏的地区来说尤其有益。”

浙江大学发表声明称，这项研究开辟了一条“机械智能”的新途径，它不依赖于复杂的电子传感，即使在断电或网络连接中断的情况下也能做出即时反应。

声明称，该技术不仅适用于常规手术中的深腔环境，而且在其他极端条件下也具有应用潜力，例如在深海、太空或地下环境中进行特殊手术。

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