“设计，就是要让生活更加美好！”9月11日，湖南大学设计艺术学院在读博士杜雨佳说起自己两年前参赛获得金奖的故事，非常自豪。
杜雨佳是湖南大学设计艺术学院博导王海宁教授带的博士生。2023年，她跟随王海宁教授参加了第二届“潇湘杯”工业设计大赛。团队五人在王海宁教授的指导下，历时半年，数十次修改设计作品“UL+RA人机工程腹腔镜手术刀”，最终斩获金奖。
UL+RA人机工程腹腔镜手术刀
“所有优秀的作品都是要解决痛点，满足人们对美好生活的需要。”王海宁教授说，“我们得知国内医生使用的腹腔镜手术刀大都是外国进口的，心里有点失望。要是我们能够设计一款适合中国人的手术刀那该是一件多么自豪的事情呢？”
外国进口的手术刀，由于欧美人的手形和华人不太一样，很多医生反映使用时间一久，就有一点不舒服。王海宁教授在和国内某知名医疗器械公司部门负责人交谈时得知这一信息后，就毅然决定带领自己的学生戴慧琳、姜睿、杜雨佳、刘珂祥、严妍等五人开始设计。
“这种‘不合手’绝不仅是手感问题，更是严峻的职业健康隐患。”杜雨佳说，腹腔镜手术平均时长超过2.5小时，器械的不适配迫使医生付出额外的肌肉力量来维持操控精度，长期累积，极易导致手腕劳损、肩颈疲劳等肌肉骨骼疾病。
王海宁教授带领的团队，一直专注于人体测量学，拥有中国人手部模型与数据的长期积累。“为了建立中国人手部数据库，团队耗时多年，跑遍了全国七个区域，扫描了不同地域、不同年龄段的数千人的手部模型。”这份庞大的数据积累，为团队成员共同攻克这一难题奠定了重要基础。
UL+RA手术刀要想适应市场，就要经受科学与人因的双重检验，彻底解决问题。王海宁教授带领团队从基础研究做起，自主探索中国人手部的复杂活动原理，并在此基础上建立中国外科医生的数字肌骨手模（DHHM）。
“我们要做的是一個手持式产品，但手的构成非常复杂，有骨骼、肌肉和软组织。当时我们能够掌握的，主要是中国人手的静态尺寸数据，而对于它们是如何联动、如何组合的活动原理，认知还比较模糊。”这是一个极其复杂的过程，需要将手部结构一层层解构后再数字化重建，才能奠定精准设计的基础。
UL+RA手术刀设计团队从庞大的数据库中调取与外科医生群体特征匹配的上千份数据样本，构建了5个百分位的代表性模型，在虚拟环境中精确模拟肌肉、骨骼和软组织的动态联动，进行毫米级的造型迭代，最终完成了中国外科医生的数字手模型的建立。
UL+RA手术刀设计团队建立的中国外科医生的数字肌骨手模
“我们建好了数字手模型，也通过逆向工程设计做出了第一个白模（1.0版本），但把它交到测试者手里时，才发现问题才刚刚开始。”杜雨佳说。最初的设计可能在数据上是“正确”的，但真实的手感却有些“奇怪”——或许是小拇指无处安放带来的僵硬，或许是某个棱角对虎口造成的压迫，这些微妙的不适感，超越了数字模型的预测能力，是只有经过真实握持后才能发现的“盲点”。
于是，一场“测试-迭代-再测试”的拉锯战开始了。在1.0版本测试问题出现后，团队很快对作品进行了优化，得到了2.0版本，同时广泛征集医学生进行测试，从简单的静态握持到复杂的动态抓握模拟任务中，收集最原始、最直接的反馈。他们像“打磨玉器”一样，根据这些反馈一次次修改模型，用实体迭代去填补数字与真实之间的最后一道鸿沟。20多次的模型打样与修改，背后是对“毫米之差”的执着。
UL+RA手术刀历经多个迭代版本
“好的设计作品一定要经得起市场检验。”
王海宁教授带领团队邀请了30名外科医生（男女各15名），在腹腔镜手术模拟器中执行了4轮特定任务。测试中，团队综合运用了肌电信号监测、IMU监测和主观评分，收集了主客观多维度的数据。同时，团队将最终版本与国外竞品同时进行测试，最终证明，优化后的设计模型表现更为出色。
“所有数据都指向同一个结论：我们的设计在客观性能上更具优势，”杜雨佳开心地告诉我们，“参加实验的医生们比较一致地反映，他们更愿意在手术中使用我们的作品。”
历经半年打磨，团队成员对手术刀外形进行了仿生学设计优化，使其更具产品感，更像一把可落地、可批量生产的成熟手术刀，而非仅停留于实验室的原型。
辛苦的汗水没有白流，2023年，UL+RA手术刀作品获得了第二届“潇湘杯”工业设计大赛金奖。
王海宁教授（左一）带领团队部分成员获奖后和评委合影
“获奖，只是美好生活的开始。”杜雨佳高兴地说道，参加大赛获得了金奖，团队成员都很开心。“2025年潇湘杯工业设计大赛的主题是‘设计赋能·创新创业’，我们期待大家踊跃参赛，精心创作，设计出更多优秀的作品，也期待更多作品转化为成果，造福更多人。”（唐宋）
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