Hart- en vaatziekten zijn wereldwijd een van de belangrijkste doodsoorzaken. Deze ziekten zijn vaak een gevolg van vaatvernauwing door ‘plaques’- een afzetting van cholesterol, andere vetdeeltjes en ontstekingscellen tegen de (slag)aderwand. Ook kan calcium zich in deze plaques ophopen, waardoor bloedvaten verkalken en de bloedtoevoer naar essentiële organen zoals hart en hersenen, nog verder vermindert.

Als de plaque groter wordt, bestaat bovendien het risico dat er scheurtjes ontstaan - een zogenoemde instabiele plaque - en uiteindelijk openbarst. De vrijgekomen plaque-inhoud kan in de bloedbaan kleine stolsels veroorzaken die in het geval van verkalkte halsslagaders een herseninfarct tot gevolg kunnen hebben.

Levensbelang

Vroege diagnose van adervernauwing en een juiste beoordeling van de plaque-samenstelling zijn daarom soms letterlijk van levensbelang, benadrukt Ümit Arabul. Hij ontwikkelde tijdens zijn promotieonderzoek bij de groep Cardiovascular Biomechanics (BMT) een nieuwe methode om vaatvernauwingen in beeld te brengen.

“Artsen beoordelen plaques nu op basis van ultrageluidbeelden, bekend van de zwangerschapsecho’s”, legt Arabul uit. “Een prima techniek om de geometrie van de vaatvernauwing te bestuderen, maar uit onderzoek wordt steeds meer duidelijk dat niet zozeer de vorm, maar juist de samenstelling van de plaque de belangrijkste graadmeter is voor stabiliteit. Hoeveel vet en kalk zijn aanwezig, zijn er al kleine interne bloedingen van minibloedvaatjes in de plaque?”

Laserlicht

“Om in de plaque zelf te kunnen kijken, besloten we gebruik te maken van fotoakoestiek (photoacoustic imaging, PAI, red.). Hierbij stuur je een korte puls laserlicht het lichaam in. Deeltjes in het te onderzoeken weefsel nemen dat licht op en zetten het om in warmte. Daarbij zet het weefsel heel snel uit en klapt weer in, en deze drukverandering is als ultrageluid te detecteren met een speciale probe. De techniek zelf bestaat al tientallen jaren, maar klinische toepassing ervan is geheel nieuw.”

Arabuls onderzoek was onderdeel van een groot Europees project - FULLPHASE - waarin wetenschappers onderzochten of het gebruik van fotoakoestiek ingezet kan worden bij de opsporing van verschillende ziektebeelden, van kanker tot reumatoïde artritis en dus ook vaatvernauwing.

Arabul: “Al vroeg in het project ontwikkelden we een aangepaste, handzame fotoakoestische handscanner met ingebouwde lasertechnologie. Door deze te koppelen aan een bestaand echoapparaat konden we in detail - zowel structuur als samenstelling - halsslagaderplaques van patiëntenmateriaal bestuderen. De beelden zijn veelbelovend: we kunnen geconcentreerde regio’s van bepaalde moleculen in de plaque zichtbaar maken. Ook interne bloedingen zijn met deze probe duidelijk te zien.”

Vanwege de zeer positieve resultaten - en door het gebruik van nieuwe beeldverwerkingstechnieken wist Arabul bovendien de kwaliteit van verkregen beelden in rap tempo te verbeteren - focust een nieuwe Europese studie (CVENT) volledig op fotoakoestiek-toepassing bij vaatvernauwing. Aan de TU/e zijn recent drie onderzoekers verder gegaan waar Arabuls project stopte. Hij twijfelt er dan ook niet aan dat binnen afzienbare tijd fotoakoestiek zijn klinische intrede zal doen - en cardiologen dankzij deze techniek beter kunnen inschatten of de toestand van de plaque een risicovolle operatie vereist.

Zelf zal Arabul het vervolg niet van nabij meemaken. Sinds vier maanden is hij werkzaam als researcher bij ASML, ver weg van het biomedische veld. Toch laat hij de wereld van beeld en geluid niet achter zich, geeft hij lachend toe: “Nieuwe toepassingen, zelfde technieken”.