/Voorpagina /Mensen /Nieuws /Opinie /Cultuur /Studentenleven /Achtergrond /English page /Onderzoek /Reportage /Bestuur /Ruis /Harmpje /Colofon

/Vacatures /Mensa /Oude cursors /pdf formaat /Faculteits Berichten /Zoeken /TUE

jaargang 42, 23 maart 2000 Onderzoek

Een paar miljard keer probleemloos openen en sluiten Hartkleppen/Estella Kuppens Een technische universiteit is waarschijnlijk niet de eerste plek waar je aan denkt bij onderzoek naar het hart en vaatstelsel. Toch wordt er op de TUE al jaren onderzoek gedaan naar onder meer hartkleppen en vaatprotheses. Dichtslibbende bloedvaten en lekkende hartkleppen kunnen grote, zoniet fatale, gevolgen hebben. Ruim één op de drie Nederlanders overlijdt aan hart- en vaatziekten. In het hart zitten vier kleppen, die elk sluiten door middel van vliezen. De aortaklep, die tussen de linker boezem en de aorta zit, is het vaakst aan vervanging toe. Dr.ir. Frank Gijsen, beleidsmedewerker onderzoek bij de faculteit Biomedische Technologie: “Dit deel van het hart moet het hardst werken, omdat vanuit de linker boezem het hele lichaam van zuurstofrijk bloed wordt voorzien. Zwaar werk voor deze boezem, waardoor er eerder problemen kunnen ontstaan, bijvoorbeeld doordat de kleppen als gevolg van verkalking verstijven. Daardoor openen en sluiten de kleppen niet meer goed. Dat kan zeer ernstige gevolgen hebben voor de gezondheid van de patiënt, omdat de aortaklep voor een groot deel het functioneren van het hele hart bepaalt.” In een vergevorderd stadium van de aandoening is vervanging van de klep de enige oplossing. Dan staat de patiënt een zware operatie te wachten. “Dat is een van de redenen dat wij onderzoek doen naar kunstkleppen. Het is ook mogelijk om na preparatie een klep uit een varkenshart te gebruiken, deze komt het meest overeen met een menselijke klep. Ze functioneren heel goed, maar er zijn een paar nadelen”, weet Gijsen. “De patiënt moet medicijnen slikken om een afweerreactie te onderdrukken en de klep gaat maar zo’n tien jaar mee. Om de tien jaar zou een patiënt dus een zware operatie moeten ondergaan. Als dat fysiologisch gezien al mogelijk zou zijn. Dat is echter niet altijd het geval, omdat er op de plek van de oude klep littekenweefsel kan ontstaan. Bovendien is er nauwelijks ruimte om de klep een beetje naar voren of achteren te verschuiven.” Hinderlijke eigenschap Een alternatief is de kunstklep. Daarvan bestaan verschillende soorten. De eerste dateren van de jaren vijftig , zestig. Niet dat die kleppen niet goed zijn, maar het kan beter. Zo heeft een van de bestaande kunstkleppen de zeer hinderlijke eigenschap bij het openen en sluiten een klikkend geluid te maken, dat voor de patiënt en mensen die naast hem staan duidelijk te horen is. De stijve kleppen van een ander exemplaar beschadigen tijdens het sluiten het bloed waardoor de patiënt genoodzaakt is om altijd bloedverdunners te slikken. Verbeteringen zijn dus van harte welkom en daar werkt de capaciteitsgroep Materials Technology van de faculteit Werktuigbouwkunde aan. “Wij proberen de voordelen van een biologische klep en die van de bestaande kunstkleppen te combineren in een nieuw plastic exemplaar”, zegt Gijsen. In een vitrine liggen enkele voorbeelden van hartkleppen. Ze zien er zo eenvoudig uit, dat je bijna het idee krijgt dat je zoiets zelf ook kunt bedenken. “Zo’n klep kost qua materiaal misschien enkele tientjes, maar vergis je niet in de ontwikkelingskosten. Er is zo veel onderzoek nodig voordat een klep aan alle eisen voldoet”, vertelt Gijsen. “Het begint met het zoeken van geschikt materiaal. Onze kunstklep is gemaakt van vezelversterkt plastic; een plastic waarin vezels van een andere soort plastic zijn verwerkt voor de stevigheid. Hoeveel vezels moeten erin, onder welke hoek moeten ze worden aangebracht, hechten de twee soorten plastics goed aan elkaar, stoot het lichaam het ‘vreemde’ materiaal niet af? Belangrijke vragen, want de vezel layout, hoe zijn de vezels gerangschikt, luistert heel nauw. Is de klep te stijf of juist te slap dan leidt dat tot een onevenwichtige verdeling van de belasting op de vaatwand en vooral op de klep”, legt Gijsen uit. Een ander probleem vormt het testen van de klep. Die moet een mensenleven lang meegaan en dus een paar miljard keer openen en sluiten. Vooralsnog is vermoeiing van het materiaal het grootste struikelblok. Na verloop van tijd ontstaan er kleine scheurtjes in het plastic. Gijsen: “Als je alle mechanische eigenschappen wilt testen en materiaal parameters wilt optimaliseren ben je jaren bezig. Door computermodellen te gebruiken kan het allemaal veel sneller. Toch blijven testen nodig, alleen al om te controleren of het computermodel klopt.” Hopelijk zal voor het eind van dit jaar het eerste varken met een nieuw type aortaklep rondlopen. Vervolgens duurt het nog jaren voordat de eerste hartpatiënt aan de beurt is. Etalagebenen Ook bloedvaten behoren tot het onderzoeksterrein van de capaciteitsgroep. Als gevolg van aderverkalking, een proces dat al bij tieners kan beginnen, slibben bloedvaten langzaam dicht. Bij grote fysieke inspanning kunnen de vernauwde vaten niet voldoende bloed aanvoeren om alle cellen van zuurstof te voorzien. Het gevolg: snelle vermoeidheid of zelfs afsterving van een stukje orgaan als een bloedvat helemaal is afgesloten. Een bekend voorbeeld hiervan zijn de zogenoemde etalagebenen. Mensen blijven als gevolg van aderverkalking in de benen bij een etalage staan om hun vermoeidheid te verbergen. Het gevaarlijkst is aderverkalking in de vaten rondom het hart. In dat geval moet een patiënt een bypass operatie ondergaan. Met een nieuw bloedvat wordt een omleiding om het verstopte deel heen gelegd. Ook hier bestaat weer de keuze uit een biologisch of een kunststoffen vat. De biologische optie betekent wel dat er twee ingrijpende operaties nodig zijn: de eerste om een stukje van een ader uit bijvoorbeeld het been te halen en de tweede om de bypass te maken. Bovendien is de voorraad bruikbare aders beperkt. “Wij ontwikkelen een kunststoffen alternatief dat zo veel mogelijk lijkt op de eigen bloedvaten. Uit de klinische praktijk is gebleken dat in synthetische vaten met een kleine diameter een grote kans bestaat op tromboses, kleine klonteringen van het bloed die de bloedvaten (tijdelijk) geheel of gedeeltelijk kunnen afsluiten. “Om dit te voorkomen zouden we kunststoffen vaatwanden kunnen laten begroeien met cellen die ook in een echt bloedvat voorkomen. Dit onderzoeken we in samenwerking met andere onderzoeksgroepen”, vertelt Gijsen. Het dunne slangetje van hydrogel dat Gijsen laat zien is op twee plaatsen doorgeknipt en met draad aan elkaar genaaid. “Door alle aandacht voor technische aspecten, zoals flexibiliteit en de reacties van het bloed op het materiaal, zou je bijna vergeten dat het ook nog handelbaar moet zijn voor een chirurg. Daarom is dr. Buth van het Catharinaziekenhuis in Eindhoven actief betrokken bij het project en hebben we hem gevraagd om eens te komen oefenen met het synthetische bloedvat.” De groep zal in samenwerking met de Universiteit Maastricht gaan onderzoeken hoe er in de toekomst een bijdrage kan worden geleverd aan Cardiome. In dit wereldwijde project worden alle beschikbare gegevens over alle facetten van het hart gekoppeld, zodat een geïntegreerd computermodel kan worden gemaakt. Op deze manier werken technici en medici samen aan het opzetten van een gigantische databank. Dierproeven kunnen in de toekomst worden beperkt, operaties kunnen beter worden voorbereid en de invloed van medicijnen is te voorspellen”, aldus Gijsen./. Het hartkleppen-project wordt onder meer uitgevoerd door dr. Giovanna Cacciola en het vaatprothese-project door ir. Chris van Ooijen.