Licht en geluid in de slagader

Reading time: 3 minutes

Author:

Met een ultrageluidkatheter kunnen artsen aderverkalking binnen in de slagader bekijken, maar ze kunnen niet goed beoordelen hoe gevaarlijk deze is. Met financiering van STW gaat het Erasmus Medisch Centrum een prototype ontwikkelen van een katheter die dat wel kan.

Begin deze maand maakte technologiestichting STW de eerste zeven honoreringen bekend voor haar Demonstrator-subsidie. Wanneer de industrie aarzelt om een wetenschappelijke vinding tot product te ontwikkelen, kunnen de wetenschappers met behulp van de subsidie een prototype bouwen. Als die eerste belangrijke hobbel eenmaal is geslecht, wordt het veel makkelijker om de ontdekking bij het bedrijfsleven te krijgen, hoopt STW.

Een van de ontvangers is Gijs van Soest, onderzoeker bij het Rotterdamse Erasmus Medisch Centrum. Zijn groep werkt aan het verbeteren van de ultrageluidkatheters waarmee tijdens dotterbehandelingen naar aderverkalking in een slagader wordt gekeken. In het lab, waar zo‘n probe net een stuk van een vrij geprepareerde slagader in beeld brengt, toont hij de vinding: een katheter die, als je goed kijkt, niet alleen een ultrageluidtransducer bevat maar ook een glasvezel. Dat moet de samenstelling van de probleemgebieden onthullen.

Bij aderverkalking zet zich overal in het lichaam op de wanden van bloedvaten een plaque af. Die komt in twee vormen voor, de een vrij onschuldig, de ander levensgevaarlijk. ’Stabiele plaques vormen een verdikking die langzaam groter wordt. Als die in je kransslagader zit, kun je pijn op de borst krijgen. De cardioloog zal dat oplossen met een dotterbehandeling of door een stent te plaatsen‘, legt Van Soest uit. ’Maar de andere manifestatie is dat die plaque een vetophoping is. Je lichaam legt daar een kapje overheen om het van de bloedbaan te scheiden, maar dat is vrij fragiel. Als het scheurt en die troep in het bloed komt, ontstaat er een bloedpropje dat het vat kan blokkeren. En als dat in de kransslagader gebeurt, heet dat een hartaanval.‘

Vandaar dat artsen tijdens een dotterbehandeling even de tijd nemen om de plaques met een katheter te bekijken. Alleen geeft dat geen uitsluitsel over het type plaque – is het de stabiele variant of de gevaarlijke onstabiele?

Van Soests groep heeft aangetoond dat die vraag kan worden beantwoord met technologie die bekendstaat als fotoakoestiek. De aanpak bestaat uit twee stappen: eerst wordt er een kort maar fel lichtpulsje op het weefsel afgevuurd, waardoor dat plotseling opwarmt. Die opwarming is slechts minimaal – in de orde van millikelvins – maar genoeg om schokgolven te veroorzaken die een ultrageluidtransducer kan oppikken. Omdat het absorptiespectrum van vet anders is dan van bijvoorbeeld bindweefsel, is de samenstelling van de plaque te achterhalen.

Fotoakoestiek kan op twee manieren worden ingezet. Door een plaatje op de absorptiepiek (c) te vergelijken met een plaatje net ernaast (d) wordt vet in beeld gebracht. Een spectrogram behoort ook tot de mogelijkheden door stapsgewijs verschillende frequenties af te vuren. Dat kan vanwege tijdgebrek maar in één richting, hoewel diepte-informatie wel uit de reistijd van het geluid kan worden gehaald.

Stevige draad

Het principe is in het lab aangetoond, maar er is nog behoorlijk wat sleutelwerk nodig voor een functioneel prototype: de laserbron moet worden doorontwikkeld en de fiber ingepast in een katheter van slechts een millimeter doorsnede. Er is nog een andere complicatie. ’Een ultrageluidelement kan maar één kant op kijken. Er wordt wel gewerkt aan katheters met meerdere elementen, maar dat is erg complex en betekent vaak een compromis op bijvoorbeeld bandbreedte, gevoeligheid of beeldkwaliteit‘, licht Van Soest toe.

Er zit dus maar één ding op: het element wordt op een stevige draad geplaatst en met een motor aan de basis wordt het geheel fysiek rondgedraaid. Een optische vezel erbij maakt het koppelstuk dus een stuk ingewikkelder, vooral omdat de vermogens best hoog zijn en een goede optische afsluiting vereisen terwijl de diameter van de vezel erg klein is.

Een mooi klusje voor instrumentenmakerij van het EMC, plus een postdoc die nog aangetrokken moet worden. ’Uiteraard hebben we wel de gesprekken gevoerd met de bestaande marktpartijen om dit te ontwikkelen‘, zegt Van Soest. ’Maar die zien ook nog wel wat er nog allemaal mis aan zou kunnen gaan. Het ontwikkelen van een nieuw product duurt ook jaren en vergt een investering, dat moet wel een duidelijke plek op hun roadmap hebben. Ik hoop dat we dat plaatsje hiermee zullen krijgen.‘