STW.nl
Het Open Technologieprogramma (OTP) is bedoeld voor projecten over de hele breedte van het technisch-wetenschappelijke onderzoek
Het sonore geluid van een MRI-scanner in het AMC Amsterdam wordt doorbroken door verontrustende opmerkingen van mensen in witte jassen. ‘Ik ga hem nog een keer pacen’, zegt een van hen. Met twee elektroden probeert hij het hart aan te zwengelen. Zijn collega kijkt geconcentreerd naar een scherm met grafiekjes, die het hartritme aanduiden. Opluchting alom: het ritme is goed. Het hart klopt. Dit is allerminst een standaard hartreanimatie. Ten eerste ligt hier geen mensenhart, maar een varkenshart. Bovendien heeft het varkenshart geen varkenslijf om zich heen. Onderzoekers van het medische-technologiebedrijf LifeTec  hebben zojuist een los varkenshart afkomstig uit het slachthuis opnieuw laten kloppen. Zo kunnen AMC-wetenschappers het effect van een hartklep op de bloedstroom testen, zonder dat daarvoor dierproeven nodig zijn. De wetenschappers willen vooral zien of het mogelijk is om de bloedstroom door het hart nauwkeurig in kaart te brengen met een MRI-scanner nadat hartklep is ingebracht.  Inventieve methodeHet experiment is onderdeel van het PAPAVER-project van STW, wat staat voor Progression in Image Analysis for Percutaneous Aortic Valve Replacement. Het project richt zich op patiënten die een nieuwe hartklep nodig hebben, maar voor wie een operatie te risicovol is. Deze patiënten komen in aanmerking voor een alternatieve behandeling, waarbij de hartklep in de lies wordt ingebracht en via de aorta het hart bereikt. Het is een buitengewoon inventieve methode, die echter ook gevaren met zich mee  kan meebrengen. De hartklep kan bijvoorbeeld gaan lekken als die niet op exact de juiste plek zit. Momenteel is onduidelijk hoe groot die gevaren precies zijn en welke patiënten het meeste risico lopen. Het PAPAVER-project moet nieuwe beeldvormingstechnieken opleveren die inzichtelijk maken welke risico’s kunnen optreden als een hartklep op deze niet-operatieve manier wordt geplaatst. Een MRI-scan maken van een kloppend varkenshart blijkt zeker geen sinecure. Allereerst moeten de onderzoekers ervoor zorgen dat het hart zelfstandig blijft kloppen, het liefst urenlang, zodat ze nauwkeurige scans kunnen maken. Om dat voor elkaar te krijgen, sluiten ze een stelsel van buizen met bloed aan op het hart. Ze proberen de bloeddruk in de verschillende buizen zodanig af te stemmen dat de situatie in het menselijk lichaam zo goed mogelijk wordt nagebootst. Als het hart een bloedcirculatie rond zich heeft die het prettig vindt, blijft het uit zichzelf kloppen.  BoswandelingHet duurt even, maar uiteindelijk hebben de LifeTec-onderzoekers dat voor elkaar. De grafieken geven een stabiel ritme aan. ‘Het is een heel jong hart, daarom is de finetuning anders dan normaal’, zegt LifeTec-onderzoeker Sjoerd van Tuijl. Bovendien is een hart niet gewend om vanuit stilstand direct in een constant ritme te gaan kloppen. ‘Alsof je iemand vlak na een hartoperatie een boswandeling laat maken.’  Nu moeten de onderzoekers goede MRI-scan maken van de bloedstroming, en ook dat is lastig. Het hart klopt, het bloed stroomt, kortom: alles beweegt. Innovatieve software is vereist om de zogeheten 4D-flow – de snelheid waarmee het bloed op elk moment in drie dimensies stroomt – weer te geven. Toch is dat in eerdere experimenten al gelukt. ‘Die beelden waren zelfs beter dan verwacht’, zegt AMC-onderzoeker Pim van Ooij, postdoc bij het 4D-flow-project. Toen bevatte het hart echter nog geen kunstmatige hartklep. De eerste keer dat de onderzoekers dat probeerden, bleef de hartklep tijdens de scan niet op zijn plek zitten.  WaterdichtExtra versteviging van de priegelige draadjesconstructie rond de hartklep moet verschuiving nu voorkomen. Dat lijkt te lukken. De eerste MRI-scan wordt volledig afgewerkt. Maar bij de tweede scan gaat het mis. De grafiekjes laten zien dat het hart ermee ophoudt. Bezorgd gaan de LifeTec-onderzoekers de scankamer binnen. Ze zien dat er te veel bloed uit het hart lekt, waardoor de bloedcirculatie is gestokt. Het hart kan nog net genoeg worden opgelapt om nog één korte scan te verrichten, maar daarna is het experiment voorbij. Van Ooij constateert eveneens de zogeheten paravalvulaire lekkage op zijn computerscherm. Het geeft aan dat de plaatsing van een hartklep via de lies en de bloedbaan zeker bij een jong hart de nodige risico’s met zich meebrengt. Zo heeft het experiment ondanks dat het voortijdig moest worden afgebroken, toch een belangrijk resultaat opgeleverd. Aan de andere kant ontbreekt een flink stuk hart volledig op de computerbeelden. Dat komt door signaalverlies als gevolg van het metaal in de kunstklep. De meetmethode is dus nog lang niet waterdicht. Mooie plaatjesHet experiment zou beter uitvoerbaar zijn als MRI-scans in de toekomst minder lang hoeven te duren. Daarom werkt Van Ooij met zijn onderzoeksgroep aan software die de bloedstroom tijdens een scan sneller in kaart brengt. Pas een paar uur voor het experiment heeft promovendus Eva Peper een cruciaal onderdeel van deze software afgerond. Met succes, blijkt nu. Hoewel de tweede scan slechts enkele minuten duurde, heeft die ‘mooie plaatjes’ opgeleverd, aldus een juichende Peper. Als de kortere scanmethode inderdaad werkt, hebben niet alleen varkenshartonderzoekers daar baat bij. Ook voor patiënten is het prettig om niet een half uur onder de scanner te hoeven liggen. En natuurlijk scheelt dat geld. Vervolgonderzoek moet uitwijzen of de non-operatieve hartingreep en de kortere MRI-scans inderdaad toekomst hebben. Voor vandaag is het experiment voorbij. De onderzoekers geven het hart een flinke injectie kalium en na een paar laatste stuiptrekkingen is het stil. ===== Tekst: Yannick FritschyFotografie: Alwin Slomp Dit artikel verschijnt binnenkort in Impact, het relatiemagazine van STW. Eerdere edities zijn beschikbaar als pdf-bestand. Liever een gedrukt exemplaar? Stuur dan een e-mail naar redactie@stw.nl.