Heart Failure and 4DFlow is een IMDI project dat tot doel heeft een betrouwbare meting te realiseren van de druk-volume relatie in de hartkamers van patiënten met hartfalen.
Het project
Hartfalen is een levensbedreigende ziekte waarbij de pompfunctie van het hart verstoord is. Hoe goed de hartspier functioneert, wordt afgeleid uit de druk-volume relatie in de hartkamers. Daar is bloeddrukmeting alleen mogelijk via een ingrijpende hartkatheterisatie. Dit invasieve karakter van bloeddrukbepaling is moeilijk toepasbaar in diagnosestelling. Dit project bestudeert een nieuwe methode om druk-volume relaties in hartkamers niet-invasief te bepalen. Dat gebeurt via nieuwe beeldvormende technieken (ultrageluid en MRI) gecombineerd met computermodellen.
Meer informatie
De projectleider
Jos Westenberg studeerde Toegepaste Natuurkunde aan de TU Eindhoven. Sinds 2015 is hij associated professor aan de Universiteit Leiden. Zijn voornaamste velden van onderzoek zijn cardiovasculaire MRI en quantitative flow imaging.
Interview
Dit project is een samenwerking tussen het Erasmus MC Rotterdam, de TU Delft en het Leiden UMC. De druk-volumerelatie is een belangrijke maat voor de hartfunctie. Het wordt beschouwd als de ‘gouden standaard’ voor de met name diastolische functie. Maar tot nu toe kon voor de diagnose van hartfalen de druk-volumerelatie nog niet gebruikt worden. In dit project zijn nieuwe MRI- en echo-technieken en wiskundige methoden ontwikkeld. Die worden gebruikt om aan de hand van de stromingssnelheid van het bloed de bloeddruk te kunnen berekenen. Dat gebeurt met computational fluid dynamics, waarvoor de TU Delft modellen ontwikkelde om de bloeddruk te simuleren aan de hand van die snelheidsdata.
Westenberg: “De modellen zijn voor beide technieken, MRI en echo, inzetbaar en leveren uiteindelijk dezelfde informatie op. Daartoe heeft Erasmus MC een hartfantoom ontwikkeld in samenwerking met Universiteit Gent. Het is een kunsthart dat je in een experimentele opstelling kunt laten kloppen en er metingen aan doen. Dat hebben we gedaan in Delft via echo en laserlicht en in Leiden via MRI. De laser diende als kalibratie voor de metingen met echo en MRI. Vervolgens lieten we het computermodel los op de gegevens van het hartfantoom om ook dat te kalibreren. Zo konden we de metingen verfijnen zonder mensen of proefdieren te hoeven gebruiken.”
Het Erasmus MC testte een door hun partner Oldelft ontwikkelde transducer om een 3d echometing van de stromingssnelheden in het kunsthart tot stand te brengen. Dat is een nieuwe techniek. Klassieke echometingen kunnen in slechts één richting binnen een 2d-vlak de snelheid meten.
De nieuwe technieken worden verder ontwikkeld om een meting mogelijk te maken van de druk-volumerelatie in patiënten met diastolisch hartfalen. Diagnose is in deze groep patiënten lastig zonder de druk-volumerelatie. De functie waarbij het hart zich efficiënt vult met bloed, is in deze groep aangetast. Echter is die toestand vaak nog omkeerbaar door gerichte behandeling. Een vroege en nauwkeurige diagnose is daarvoor van groot belang.
Westenberg: “We zijn nog bezig met een vervolg van het MRI-traject. Met gebruikmaking van nieuwe technieken kunnen we de scan nog sneller en nauwkeuriger maken. Zo kunnen we bijvoorbeeld de onnauwkeurigheid wegnemen van ‘bewogen’ plaatjes die ontstaan als de patiënt normaal doorademt tijdens de scan.”
Klinische toepassing
De succesvolle ontwikkeling van deze techniek maakt het in de toekomst mogelijk om hartfalen in een vroeger stadium te herkennen. Daardoor wordt een betere behandeling van deze patiënten mogelijk en kan het ontwikkelende hartfalen mogelijk tot staan worden gebracht.
Zowel de MRI- als de echo-opnames zouden in combinatie met de modellering de druk-volumerelatie niet-invasief kunnen bepalen. De echotechniek is daarbij goedkoper en simpeler te gebruiken.