Dat laatste is in principe wel mogelijk met een verwante techniek: fotoakoestiek. Hierbij wordt de op te vangen geluidsgolf in het lichaam opgewekt met een korte laserpuls. “In plaats van hoogfrequent geluid stuur je een korte, intense puls laserlicht het lichaam in”, legt dr.ir. Marcel Rutten uit. “Dit licht wordt geabsorbeerd door bijvoorbeeld bloedcellen of andere deeltjes, afhankelijk van de kleur licht die je gebruikt. Die deeltjes worden daardoor heel warm en zetten razendsnel uit, waarna ze direct door het omliggende weefsel worden afgekoeld en als het ware weer in elkaar klappen.” Dat proces veroorzaakt een geluidspuls van tientallen tot honderden nanoseconden; zo ontstaat ultrasoon geluid met ongeveer dezelfde frequentie -vijf tot tien megahertz- als bij traditionele ultrageluidscanners.

Elk type weefsel heeft een verschillende respons bij een bepaalde kleur licht. Dat maakt het mogelijk om heel specifiek bepaalde weefsels op te warmen en daarmee -via het uitgezonden ultrageluid- als het ware op te laten lichten. “Door te spelen met de kleur van het licht, kun je bijvoorbeeld alleen zuurstofrijk bloed zichtbaar maken”, voegt dr.ir. Richard Lopata toe. Hij geeft nog een voorbeeld: “Zieke bloedvaten bevatten veel vet. Met fotoakoestiek kun je heel specifiek kijken waar dit vet zit en hoeveel het is.”

In laboratoria worden al jaren fotoakoestische experimenten gedaan, maar door de kosten en omvang van de benodigde laserapparatuur is de techniek nog niet tot in ziekenhuizen doorgedrongen. Lopata en Rutten, beiden universitair docent in de groep Cardiovascular Biomechanics van prof.dr.ir. Frans van de Vosse, willen daar verandering in brengen. Ze nemen daarom deel in een groot Europees project dat vorige maand van start is gegaan. Dit project, FULLPHASE, moet een handzame fotoakoestische scanner opleveren die artsen in het ziekenhuis eenvoudig kunnen bedienen.

De TU/e’ers hebben binnen dit project de leiding over de zogeheten ‘preklinische validatie’. Dat betekent dat ze de ontwikkelde apparatuur zullen testen op levend weefsel, onder meer door vergelijkingen met traditionele ultrageluidscans. Hiervoor krijgen ze -uit het totale budget van meer dan zeven miljoen- ruim acht euroton toegewezen. Voldoende voor twee promovendi en behoorlijk wat financiële armslag voor apparatuur. Daarnaast stelt projectleider Esaote, fabrikant van ultrageluidscanners, speciale scanners beschikbaar. Lopata: “Hieruit kunnen we de ruwe data uitlezen. Die bevat voor ons meer relevante informatie dan de plaatjes die klinische scanners automatisch produceren.”

Het werken met laserpulsen brengt uiteraard ook beperkingen met zich mee. Ten eerste dringt licht maar heel moeizaam in ons lichaam door, zelfs het infrarode licht (tussen 650 en 1300 nanometer) waar de scanner gebruik van maakt. Met de huidige lasers komen onderzoekers niet verder dan een centimeter onder de huid. “Hoe hoger de intensiteit van het licht, hoe dieper je echter in het lichaam kunt kijken”, zegt Rutten. “Het doel van FULLPHASE is tot twee centimeter te komen.”

Met fotoakoestiek kun je dan ook slechts weefsels in beeld brengen die zich vlak onder de huid bevinden. Binnen FULLPHASE wordt onder meer gekeken naar huidtumoren en reumatische artritis in vingerkootjes. De Eindhovense onderzoekers richten zich voornamelijk op doorbloeding van spieren en plaque in de halsslagader. Lopata: “Dat laatste is een heel relevant onderwerp. Als zo’n stukje plaque scheurt, komt de inhoud, veelal vet, in de bloedbaan. Het kan meegevoerd worden naar de hersenen en daar een infarct veroorzaken.”

Rutten noemt het zelfs de heilige graal van de vaatchirurgie: “In vijf van de zes gevallen waarbij plaque uit de halsslagader wordt verwijderd, blijkt dat die riskante operatie achteraf niet nodig was omdat de plaque stabiel was. Met een fotoakoestische scan zou je in principe heel snel kunnen bepalen of een operatie nodig is. Veel sneller en goedkoper dan met MRI of een CT-scan, waarbij specialisten de gemaakte afbeeldingen achteraf nog uitgebreid moeten bestuderen.”

Het zal niet eenvoudig zijn om de fotoakoestische scanner zowel handzaam als veilig te maken. Hoewel het gemiddelde laservermogen door de korte duur van de pulsjes niet bijzonder hoog hoeft te zijn, is wel een stevige voeding nodig die in het ‘handheld device’ moet worden geïntegreerd. Lopata: “Het risico is dat het apparaat te warm wordt, terwijl er ook allerlei gevoelige elektronica in zit en een arts een hele dag met het apparaat moet kunnen werken zonder dat hij zijn handen brandt.”

De benodigde hoge intensiteit van de laserpuls brengt nog een laatste probleem met zich mee: de huid kan zodanig worden opgewarmd dat er een brandwond ontstaat; de veiligheid is dan ook een belangrijk issue binnen het project. Rutten is er niet helemaal gerust op dat dit probleem overkomelijk is : “Voor lasers bestaan allerlei veiligheidsvoorschriften, maar die zijn opgesteld toen men nog maar weinig wist van de effecten van gepulste lasers. Het gevolg is dat men behoorlijk aan de veilige kant is gaan zitten. Er is dus een risico dat FULLPHASE straks een apparaat oplevert dat niet gebruikt mag worden, ondanks dat het veilig is, of dat het een té veilig apparaat wordt, waar je klinisch niets aan hebt.”