Wanneer je een ballon maar blijft opblazen, is het wachten op de knal. Op de plaats waar het plastic het zwakst is spat de ballon dan met veel kracht uiteen. En dat is eigenlijk precies wat er met een aneurysma kan gebeuren, legt Judith Fonken uit. De afgelopen vier jaar heeft ze, net zoals haar collega Vera van Hal, in het Photoacoustics and Ultrasound Laboratory (PULS/e) gewerkt aan buikaneurysma’s. Die duiden ze met een vakterm aan als Abdominal Aortic Aneurysms (AAA). Eigenlijk gaat hun expertise al langer terug, want voor zowel Fonken als Van Hal is dit promotieproject een voortzetting van hun master afstudeerproject. Deze week komt er na het verdedigen van de proefschriften een einde aan die jarenlange samenwerking.

Tikkende tijdbom

Waardoor zo’n zwakke plek in een (buik)slagader ontstaat, is niet precies bekend. Wel zijn een hoog cholesterol, overgewicht, roken en mannelijk geslacht risicofactoren voor het ontwikkelen van een aneurysma. Het grote probleem is dat een aneurysma vaak geen gezondheidsklachten geeft, en patiënten met een tikkende tijdbom rondlopen zonder dat ze dat weten, benadrukt Fonken. “Vanaf een diameter van 5,5 centimeter (5 centimeter bij vrouwen) vindt een vaatchirurg het verstandig om te opereren. Maar sommige aneurysma’s scheuren nog voor die drempelwaarde, terwijl we ook iemand gezien hebben met een stabiele verwijding van maar liefst 16 centimeter.” Ter vergelijking: normaal gesproken heeft de aorta in de buik een doorsnede van zo’n 2 centimeter.

Een vaatchirurg wil graag een goede risicoafweging kunnen maken: wanneer moet ik opereren? Een gescheurde buikaorta geeft een grote kans op overlijden, maar een operatie is ook niet geheel zonder gevaren. Daarom is een patiëntspecifiek model en verbeterde beeldvorming volgens Fonken essentieel. “We willen een betere voorspeller hebben hoe een AAA zich ontwikkeld. Nu maakt een specialist een 2D echo-opname op de plek van de maximale diameter, maar ons werk laat zien dat eigenschappen van de vaatwand veel extra informatie kunnen geven. Dat probeer ik in een voor de arts bruikbaar model te vangen.”

Wat we eigenlijk willen, verduidelijkt Van Hal, is een soort 3D-weergave van de kans op scheuren. “Die laat de specifieke vorm van het aneurysma bij de patiënt zien, en geeft aan op welke plek de kans op doorbreken het hoogst is. En hoe hoog die kans dan is. We hebben daar een andere manier van visualiseren voor nodig, waarbij we ook de sterkte van de vaatwand en de spanningen die daar op staan, mee laten wegen.”

Matje op je buik

Patiënten met een buikaneurysma worden meerdere keren per jaar onderzocht, om te zien hoe de AAA groeit. Fonken: “Met een CT-scan kun je heel mooi het hele aangedane bloedvat zien, maar vanwege de hoeveelheid straling en het gebruik van contrastvloeistof kun je dat niet keer op keer doen. Echografie is een heel veilig en laagdrempelig alternatief.”

Maar de huidige echobeelden tonen niet het volledige aneurysma. Er mist vaak informatie over de zijkanten van het aneurysma, laat Van Hal aan de hand van een plaatje in haar proefschrift zien. Dat komt omdat de geluidsgolven daar in een andere richting worden weerkaatst en zo de echokop niet kunnen bereiken. Van Hal ontwikkelde daarom een nieuwe echotechnologie, waarmee ze met twee echokoppen tegelijkertijd beelden maakt van het aneurysma in de buik. “We meten hiermee vanuit twee verschillende richtingen, en dat geeft al een spectaculair verbeterd beeld. Nu heb ik die echokoppen nog gefixeerd in een metalen boogconstructie, maar uiteindelijk willen we naar een flexibele echokop. Die kun je als een matje over je buik leggen waardoor de signalen uit nog meer richtingen opgevangen kunnen worden.”

Vetweefsel

Wat vier jaar geleden begon met het ontwikkelen van experimentele technieken op stukken varkensaorta’s, werd recent succesvol vanuit het lab de kliniek binnengebracht. “Daar kom je nieuwe praktische uitdagingen tegen, zoals patiënten in alle soorten en maten. Soms kunnen door grote verschillen in de geluidssnelheid tussen vet- en spierweefsel de afzonderlijke echobeelden verschuiven. Daar kan ik nu met een nieuwe methode voor corrigeren. En soms blijkt gewoon iets harder duwen met de echokop ook voldoende.”

Naast een betere beeldkwaliteit met een hogere frame rate – het aantal beelden per seconde ging van 30 naar 130-180 per seconde – en het in beeld brengen van delen van de vaatwand die voorheen niet zichtbaar waren, kan Van Hal nu ook de lokale elasticiteit van de vaatwand bepalen.

Deze informatie wil Fonken uiteindelijk in haar computermodel gaan verwerken, dat ze in eerste instantie heeft opgezet met de huidige patiëntdata. “De directe rekking van de vaatwand is met de huidige technieken in de patiënt niet te meten, maar kunnen we simuleren met een biomechanisch model. Met de nieuwe echotechnieken kunnen we deze lokale uitrekking wél meten en als input gebruiken voor dit model. Uiteindelijk kunnen we daarmee de patiëntspecifieke materiaaleigenschappen van het aneurysma bepalen. De combinatie tussen wandspanning en wandsterkte kunnen we vervolgens vertalen naar een ruptuurindex. Die geeft de kans op het scheuren aan, maar we zien daarmee ook verschillen in patiënten qua groeisnelheid afhankelijk van locatie van het aneurysma.”