Die roboterassistierte vitreoretinale Chirurgie (RAVS) ist eine fortschrittliche Operationstechnik, bei der intraokulare Manipulationen über einen Operationsroboter durchgeführt werden. Sie reduziert den unvermeidlichen physiologischen Tremor der menschlichen Hand (durchschnittliche Amplitude 156 μm) und ermöglicht präzise Manipulationen im Mikrometerbereich1).
Die Geschichte der vitreoretinalen Chirurgie reicht zurück bis zur Vitrektomie von Machemer in den 1970er Jahren. Versuche der Roboterunterstützung begannen mit der Anwendung des da Vinci-Systems im Jahr 2007, und der spezielle Augenoperationsroboter „Preceyes“ erhielt 2019 die CE-Kennzeichnung (Europa). Derzeit haben nur zwei Systeme klinische Erfahrung: Preceyes und der KU Leuven-Kooperationsroboter1).
Augenchirurgieroboter werden nach der Bedienungsmethode in drei Kategorien eingeteilt.
Handgehalten
Repräsentatives Beispiel: Micron (intelligentes Handstück)
Merkmale: Integrierte aktive Auslöschungsfunktion, die Tremor um bis zu 90 % reduziert. Das Aussehen ähnelt herkömmlichen chirurgischen Instrumenten.
Verwendung: Leicht in bestehende Operationsumgebungen integrierbar, geringer Zusatzaufwand.
Ko-Manipulator
Repräsentative Beispiele: KU Leuven Co-Manipulator, Steady-Hand Robot
Merkmale: Chirurg und Roboter halten das Instrument gemeinsam und führen die Bewegungen des Chirurgen präzise.
Verwendung: Angewendet bei Verfahren, die hohe Präzision erfordern, wie z. B. Netzhautvenenkanülierung.
Teleoperiert
Repräsentative Beispiele: Preceyes (CE-Kennzeichnung erhalten), IRISS
Merkmale: Der Chirurg steuert per Joystick aus der Ferne. Verfügt über Tremor-Filterung, Bewegungsskalierung und virtuelle Sicherheitsgrenzen.
Verwendung: Subretinale Injektion, Peeling der inneren Grenzmembran usw. Am weitesten verbreitet in der klinischen Forschung.
Randomisierte kontrollierte Studien haben bestätigt, dass die Sicherheit zwischen Roboter- und manueller Gruppe vergleichbar ist, und die Robotergruppe deutet auf eine Verringerung von Mikrotraumata durch Tremor hin. Allerdings ist die Einrichtungszeit länger (+20 Minuten im Vergleich zur manuellen) und es gibt ein unterschiedliches Risikoprofil aufgrund fehlender haptischer Rückmeldung.
Die Verfahren, bei denen RAVS besonders nützlich ist, sind die folgenden:
Die innere Grenzmembran (ILM) und die epiretinale Membran (ERM) sind extrem dünne, durchscheinende Membranen, deren Peeling eine feine Kraftkontrolle erfordert. Die Tremorreduktion und Kraftkontrolle durch den Roboter kann das Risiko einer Netzhautschädigung bei diesem Manöver verringern. Es wurde auch berichtet, dass die Entfernung der inneren Grenzmembran den subretinalen Injektionsdruck um etwa 6 PSI senkt1).
Wird für die präzise Abgabe von Gentherapeutika (wie Voretigen Neparvovec) in den subretinalen Raum verwendet 1). Die manuelle direkte Injektion hat eine steile Lernkurve und birgt Risiken einer Bruch-Membran-Perforation und subretinalen Blutung 1). Eine robotergestützte stabile Injektion kann diese Risiken verringern.
Die erste humane retinale Venenkanülierung (RVC) wurde mit dem KU-Leuven-System durchgeführt, wodurch die Medikamentenabgabe in kleine Gefäße mit einem Durchmesser von 80–120 μm ermöglicht wurde. Der manuelle Eingriff ist äußerst schwierig und stellt eine der klarsten Indikationen für die Überlegenheit von RAVS dar.
Bei der subretinalen Gabe von Gewebe-Plasminogen-Aktivator (t-PA) für subretinale Hämatome wurde durch robotische Unterstützung eine Reduktion der erforderlichen Retinotomien berichtet.
Peeling der inneren Grenzmembran und epiretinalen Membran
Indikation : Epiretinale Membran, Makulaloch
Effekt : Reduzierter Infusionsdruck, geringeres Mikrotraumarisiko 1)
Subretinale Injektion
Indikation : Gentherapie (RPE65-Mutation etc.)
Effekt : Reduziertes Risiko einer Bruch-Membran-Perforation 1)
Retinale Venenkanülierung
Indikation : Retinaler Venenverschluss
Effekt : Direkte Medikamentenabgabe in 80–120 μm Gefäße möglich
Management submakulärer Blutungen
Indikation: Blutung bei altersbedingter Makuladegeneration
Effekt: Reduktion der Anzahl von Retinotomien
Die retinale Venenkanülierung (RVC) ist manuell äußerst schwierig, und der Nutzen von RAVS ist hier am deutlichsten. Auch die subretinale Injektion wird mit der Verbreitung der Gentherapie immer wichtiger, und eine stabile, robotergestützte Verabreichung wird erwartet.
Preceyes ermöglicht eine 4-Achsen-Steuerung mit einer Spitzengenauigkeit von etwa 10 μm. Die wichtigsten Steuerungsfunktionen sind:
Die intraoperative optische Kohärenztomographie (iOCT) wird verwendet, um das Volumen der Blase (subretinale Flüssigkeitsansammlung) in Echtzeit zu schätzen (Anwendung der Kugelkalottenformel)1). Dadurch werden Über- oder Unterinjektion vermieden und eine angemessene Blasenbildung ermöglicht.
Diese Technik nutzt die nach der Ablösung der inneren Grenzmembran gebildete „Pfütze (puddle)“ als Verabreichungsweg für die subretinale Injektion 1). Durch die kontinuierliche Durchführung von Ablösung und Injektion wird die Effizienz des Verfahrens verbessert.
Bei dieser Methode wird zunächst eine Vorblase (pre-bleb) mit BSS (ausgeglichene Salzlösung) gebildet, dann wird das Medikament zusätzlich injiziert. Sie hat den Effekt, den Druckanstieg während der Injektion zu unterdrücken, birgt jedoch das Risiko einer Erweiterung der Retinotomie 1).
Die erste robotergestützte subretinale Medikamentenabgabe am Menschen mit Preceyes wurde 2022 unter Lokalanästhesie durchgeführt 2).
Im Folgenden werden die Eigenschaften von Preceyes und dem KU Leuven-Kooperationsroboter verglichen.
| Merkmal | Preceyes | KU Leuven |
|---|---|---|
| Bedienungsart | Fernbedienung | Kooperative Manipulation |
| Spitzengenauigkeit | Ca. 10 μm | Mikrometerbereich |
| Hauptindikationen | Subretinale Injektion, Ablösung der inneren Grenzmembran | Retinale Venenkanülierung |
Die Spitzengenauigkeit von Preceyes beträgt etwa 10 μm. Im Vergleich zum menschlichen physiologischen Tremor (durchschnittliche Amplitude 156 μm) kann die Bewegungsunschärfe auf weniger als ein Fünfzehntel reduziert werden 1).
In randomisierten kontrollierten Studien (RCT) zur RAVS gab es keinen signifikanten Sicherheitsunterschied zwischen der Roboter- und der manuellen Gruppe, wobei die Robotergruppe eine Tendenz zu weniger Mikrotraumata zeigte.
Die Operationszeit war in der Robotergruppe verlängert (ILM-Peeling-Zeit in einer RCT mit 12 Fällen: Robotergruppe 4 Minuten 5 Sekunden vs. manuelle Gruppe 1 Minute 20 Sekunden). Dieser Unterschied könnte durch die Beherrschung der Einrichtungsverfahren und Systemverbesserungen verringert werden.
Nachfolgend sind die wichtigsten Vergleichsindikatoren aufgeführt.
| Indikator | Robotergruppe | Manuelle Gruppe |
|---|---|---|
| Physiologischer Tremor | Nach Korrektur etwa 10 μm | 156 μm (Durchschnitt) |
| ILM-Peeling-Zeit | 4 Minuten 5 Sekunden | 1 Minute 20 Sekunden |
| Sicherheit | Gleichwertig zur manuellen | (Referenz) |
Bei der ersten 2022 berichteten robotergestützten subretinalen Medikamentenabgabe wurde die Abgabe mit Preceyes unter Lokalanästhesie erfolgreich durchgeführt2).
Cehajic-Kapetanovi et al. (2022) veröffentlichten den ersten Humanbericht einer robotergestützten subretinalen Medikamentenabgabe unter Lokalanästhesie2). Die Abgabe an der Zielstelle wurde ohne chirurgische Komplikationen bestätigt.
Obwohl RAVS vielversprechende Möglichkeiten bietet, gibt es derzeit mehrere zu überwindende Herausforderungen.
Ein neues Gerät für die subretinale Injektion, das NANO SubRet Gateway Device, befindet sich in der Entwicklung. Es ist so konzipiert, dass es ohne hintere Glaskörperabhebung (PVD) auf den subretinalen Raum zugreifen kann, was eine Vereinfachung des chirurgischen Verfahrens erwarten lässt 1). Auch das Orbit SDS, das den Zugang zum suprachoroidalen Raum ermöglicht, wird weiterentwickelt 1).
Es wird erforscht, wie die Echtzeit-Gewebeerkennung durch intraoperatives OCT und die automatische Entscheidungsunterstützung durch KI kombiniert werden können, um die Sicherheit und Präzision robotergestützter Operationen weiter zu verbessern. Die Integration eines Kraftrückmeldesystems ist ebenfalls ein wichtiges Entwicklungsziel.
Ferngesteuerte Robotersysteme werden für die Telechirurgie in Betracht gezogen, um Operationen in Regionen zu ermöglichen, in denen der physische Zugang zu Spezialisten schwierig ist. Kommunikationsverzögerung und Sicherheitsgarantie sind zu lösende Herausforderungen.
Derzeit befindet sich RAVS noch nicht in der allgemeinen klinischen Anwendung, sondern in der Forschungs- und klinischen Testphase. Preceyes hat die CE-Kennzeichnung in Europa erhalten, wird aber in vielen Ländern, einschließlich Japan, nicht als Standardpraxis durchgeführt. Für eine zukünftige Verbreitung sind Zulassung, Vergütungsregelungen und Schulungssysteme erforderlich.
