Bij meerdere vernauwingen in de kransslagaders rond het hart is het ingewikkeld om te bepalen welke ingreep de beste oplossing is. Biomedisch ingenieurs van de Technische Universiteit Eindhoven hebben een computermodel ontwikkeld dat raad geeft bij de behandelmethode. Met de spin-off AngioSupport willen de onderzoekers Bettine van Willigen en Tim van den Boom dit model nu naar de kliniek brengen.

De kransslagaders zorgen voor de toevoer van bloed naar het hart. Eén of meerdere vernauwingen in deze kransslagaders kunnen leiden tot pijn in de borst, hartfalen of een hartinfact. Door de vernauwing is de bloeddruk achter de vernauwing te laag en stroomt er te weinig bloed naar dat deel van het hart.

Cardiologen kunnen dit op verschillende manieren behandelen. De vernauwing verhelpen met dotteren of een stent, of zelfs een bypass waarbij een nieuwe vaatverbinding de vernauwing omzeilt. En áls de cardioloog een stent zet is het nog de vraag wáár deze het best geplaatst kan worden.

 

Meerdere vernauwingen

'Het is niet zo makkelijk om te voorspellen wat de beste oplossing is, vooral als het gaat om meerdere vernauwingen in verschillende vaten', zegt Frans van de Vosse, de onderzoeker van de TU/e die aan het hoofd van dit onderzoek staat. 'Meerdere vernauwingen in de kransslagaders kun je vergelijken met een complex waternetwerk met meerdere sluizen. Hoe weet je wat er in de tijd gebeurt met de waterdruk op het moment dat je één sluis geheel of gedeeltelijk open zet?'

In de ingenieurswereld worden hiervoor 3D-computermodellen gebruikt die lange tijd nodig hebben om tot de optimale voorspelling te komen. Dit zijn complexe modellen die dicht bij de werkelijkheid staan en veel rekentijd kosten. 'Dit duurt veel te lang voor cardiologen', zegt Van de Vosse. 'Zij hebben vaak meteen een uitslag nodig, een patiënt moet soms echt direct geholpen worden om fatale situaties van het hartfalen te voorkomen. Daarom hebben we het model versimpeld tot een 1D-model dat nog steeds goede voorspellingen kan doen. In dit model is het systeem van de kransslagaders in één dimensie nagemaakt, om zo de rekentijd aanzienlijk te verkleinen.'

 

Persoonlijke advies

Het versimpelde model geeft een persoonlijk advies per patiënt. 'De grootte van de vaten en lokale bloeddruk kunnen erg verschillen per patiënt en hebben een grote invloed op de keuze van de behandelmethode. Deze kunnen we allemaal invoeren in het model om zo een persoonlijk advies te verkrijgen', aldus Van de Vosse.

Deze parameters halen ze uit de vooronderzoeken die nu ook al worden gedaan in het ziekenhuis in het geval iemand hartklachten heeft. Bij het vermoeden dat een patiënt vernauwingen heeft, zal de cardioloog eerst het hart van de patiënt onderzoeken. Röntgenfoto's van het hart laten eventuele vernauwingen zien en ook de lokale bloeddruk kan gemeten worden tijdens deze handeling.

 

Wat is de beste behandelmethode?

In het laboratorium zijn de onderzoekers al bezig te kijken of de voorspellingen kloppen met zogenoemde in vitro experimenten. Ze bouwen de hartcirculatie na als referentie voor het computermodel. Maar hoe test je of het model in de praktijk de beste behandelmethode heeft voorgesteld? Daarvoor willen de onderzoekers nu een aantal klinische stappen ondernemen.

Eerst zetten ze een klinische retrospectieve studie op, een vooronderzoek waarbij het handelen van de arts nog niet wordt beïnvloed door het model. De onderzoekers vergelijken in deze studie de beslissingen van de artsen met de uitkomsten van hun model. Ook houden ze bij of de behandelmethode na een aantal maanden succesvol bleek te zijn en of het model hierin mogelijk een betere afweging had gemaakt. Dit is een manier om erachter te komen of het model een toegevoegde waarde heeft bij het behandelen van patiënten.

'Het is ook een manier om vertrouwen te winnen bij de cardiologen', legt Van de Vosse uit. 'Pas als cardiologen vertrouwen hebben in het model en zien dat het de behandeling kan verbeteren, zullen ze het willen uitproberen op testpersonen in klinische studies.'

 

Maanden later

Als de retrospectieve studies klaar zijn, kunnen de klinische studies van start. Hierbij wordt een testgroep in tweeën gedeeld, waarbij de cardiologen bij de helft van de patiënten het model als ondersteuning zullen gebruiken en bij de andere helft niet. Dat gebeurt blind, wat wil zeggen dat de patiënt niet op de hoogte is of de arts het model geraadpleegd heeft of niet.

'Direct na de ingreep is nog niet altijd vast te stellen of deze succesvol was', zegt Van de Vosse. 'Een aantal maanden later, bij het opnieuw zien van de patiënt, zal duidelijk worden of het model daadwerkelijk heeft bijgedragen. Pas dan kunnen we het model klaarmaken als commerciële model voor de medische wereld.'

 

Ondersteunend model

Maar zelfs als dit model een goed voorspellend vermogen blijkt te hebben en commercieel verkrijgbaar zal worden, dan is het nog steeds belangrijk dat de cardioloog het uiteindelijke besluit neemt, benadrukt Van de Vosse. 'Dit is echt bedoeld als ondersteunend model. Het is uiteindelijk altijd aan de behandelend arts om te kiezen of het advies doorslaggevend is voor een behandelmethode of niet. Er kunnen per slot van rekening ook factoren meespelen die niet in dit model worden meegenomen.'

 

Foto: TU/e