Hochpräzise IVOM: Forschungsprojekt zur Spritzengabe per Roboter

Medizinische Roboter können präziser agieren als menschliche Fachleute – das geben inzwischen sogar viele Chirurgen zu. Doch die aufwändige Vorbereitung von Roboter-assistierten Operationen dauert bisher noch recht lang. Der von Prof. Mohammad Ali Nasseri von der Technischen Universität München (TUM) entwickelte neue Roboter-Assistent für Injektionen bei Altersbedingter Makuladegeneration (AMD) ist hingegen in nur knapp fünf Minuten startklar.

Derzeit behandeln Augenärzte die feuchte Form der AMD mit Medikamenten, die sie seitlich ins Auge injizieren. Das Verfahren wird intravitreale operative Medikamentengabe (IVOM) genannt. Der Roboter ist nach Angaben der TUM in der Lage, Spritzen mit einer Abweichung von nur 15 Mikrometern in die 200 Mikrometer dicke Netzhaut zu setzen. Damit gelange der Wirkstoff präzise an den richtigen Ort.
Aktuell leiden laut TUM weltweit knapp 200 Millionen Menschen an der Erkrankung, bis 2040 sollen es mehr als 280 Millionen sein. Besonders betroffen sind Menschen über 60 Jahren. Bei diesen ist AMD für fast jede zehnte Erblindung die Ursache.

Fünf Minuten Vorbereitungszeit für Roboter und Patient

Nasseri forscht am Lehrstuhl für Medizinische Autonomie und Präzisionschirurgie und gehört zum Munich Institute of Robotics and Machine Intelligence (TUM MIRMI). Sein Team hat eine fahrbare Plattform mit Drehscheibe und hochsensiblem Roboterarm entwickelt. Die Sensoren lokalisieren automatisch das Auge und die Iris. „Wir haben die neuronalen Netze entsprechend trainiert, damit der Roboter die für die Operation perfekte Position in weniger als fünf Minuten einnehmen kann“, so Nasseri. Normalerweise dauere die Vorbereitung für Roboter-unterstützte Operationen bis zu eine Stunde.

Spritzenplatzierung mit 15-Mikrometer-Genauigkeit möglich

Zum idealen OP-Vorbereitungsprozess gehört, so erläutert die TUM, dass die bewegliche Plattform zentimetergenau an das Behandlungsbett heranfährt, die robotischen Instrumente millimetergenau über dem Bett in Stellung bringt und letztlich mikrometergenau operieren kann. „Der letzte Schritt ist die größte Herausforderung“, so Nasseri, der für den hochpräzisen Manipulator mit einem japanischen Fertigungsunternehmen zusammenarbeitet. Diese Manipulator ist laut Mitteilung in der Lage, die Spritze mit einer Präzision von 15 Mikrometern zu platzieren.

Augenbewegungen werden erfasst

Allerdings kann sich das Auge während der Operation trotz Betäubung unwillkürlich bewegen. Um diese geringfügigen und langsamen Bewegungen zu bemerken, setzen die Forschenden einen optischen Kohärenztomographen (OCT) ein, der andauernd Bilder von der Netzhaut macht. Um diese Bewegung nachzustellen und zu simulieren, ließen die Forschenden ein künstliches Auge sinusartige Bewegungen ausführen. Der neue Präzisionsroboter schafft es nach Angaben der TUM, diese Bewegungen über eine ganze Minute hinweg mitzugehen. So kann das Medikament mit einer Abweichung von 25 Mikrometern eingebracht werden. „Das ist immer noch völlig ausreichend für solche Einsätze“, so Nasseri.

Komplikationen mittels Roboter vermeiden

Das TUM-Klinikum spielt eine wichtige Rolle bei der Entwicklung dieses Roboters. Der Direktor der Abteilung für Augenheilkunde, Prof. Peter Charbel Issa, setzt darauf, mit dem Roboter Komplikationen wie beispielsweise Entzündungen, die bei der manuellen Verabreichung von Medikamenten auftreten können, zu vermeiden.

Weitere Erprobungen und Tests nötig

Bis allerdings der Roboter seine erste Spritze tatsächlich ins menschliche Auge setzen könne, werde es noch einige Zeit dauern, betont die TUM. Im nächsten Schritt solle der Roboter Injektionen an den Augen von toten Schweinen testen, die sehr ähnlich wie die des Menschen aufgebaut seien. Erste Tests an lebendigen Tieren sein dann Anfang 2026 vorgesehen, ehe in einigen Jahren Menschen ihr erstes Medikament in klinischen Studien injiziert bekommen könnten.

Informationen zum Projekt

GRATA heißt das neue Forschungsprojekt von Nasseri, das das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) seit Oktober 2025 für die kommenden drei Jahre mit 1,91 Millionen Euro unterstützt. GRATA steht für GraphRAG-based training and education system for robot-assisted medical procedures.
Im Mittelpunkt des von Nasseri aus dem TUM-Klinikum koordinierten Projektes steht die Entwicklung einer modularen und KI-gestützten Plattform für die robotergestützte Mikrochirurgie. Das Ziel des Forschungsprojektes ist, das medizinische Personal darin zu unterstützen, mit robotischen Anwendungen sicher und kompetent umzugehen. Partner sind fortiss, TU Chemnitz, adesso SE, SynthesEyes GmbH und YOUSE GmbH. Mehr zum Projekt unter: https://www.mirmi.tum.de/mirmi/aktuelles/article/robotische-mikrochirurgie-millionenfoerderung-fuer-ki-lernplattform/