Je leest:

Een ultrasone camera voor bloedvaten

Een ultrasone camera voor bloedvaten

Auteur: | 13 juli 2008

Hart- en vaatziekten horen tot de meest voorkomende welvaartsziekten. Ze ontstaan vaak bij mensen die te weinig bewegen, roken, te veel vet eten of onder stress staan. Het gevolg is dat er bloedvaten verstopt raken, en dat kan de kans op te hoge bloeddruk of een hartaanval aanzienlijk verhogen. Maar hoe komt het dat bepaalde bloedvaten dichtslibben en andere niet?

Tot nu toe kunnen artsen op deze vraag maar met moeite antwoord vinden, omdat er geen diagnose-apparatuur bestaat die gevoelig genoeg is om de toestand van bloedvaten bij een patiënt met voldoende scherpte in kaart te brengen. Martijn Frijlink (1977) studeerde af aan de faculteit Elektrotechniek van de Technische Universiteit Delft op een verbetering van bestaande diagnosemethodes. Hij promoveerde aan de Erasmus Universiteit Rotterdam. Doel van dat onderzoek was een soort ultrageluidssonde te ontwikkelen die met behulp van ultrasoon geluid een scherp beeld kan geven van de binnenkant van een bloedvat.

dr.ir. Martijn Frijlink Foto: Ivar Pel

Wazig plaatje

Met de bestaande sondes, zo vertelt Frijlink, valt weliswaar de binnenkant van een bloedvat zichtbaar te maken, maar dat levert een wazig plaatje op. Frijlink: “Met die apparatuur kun je niet de haarvaatjes zichtbaar maken die in de rand van een bloedvat zitten – en die zijn nou juist interessant. Waarschijnlijk spelen die een grote rol bij het aankoeken op de binnenkant van een bloedvat”.

Het idee om een bestaande sonde nauwkeuriger te maken betekent vooral het verhogen van de frequentie van het ultrasone geluid. Hoe hoger de frequentie, hoe kleiner de details die je zichtbaar kunt maken. Frijlink: “Dat lijkt eenvoudig, maar in de praktijk is het lastig de frequentie van je apparatuur te verhogen van rond de 3 Megahertz tot 10 Megahertz. Zo zijn alle bestaande medische apparaten in dit terrein ongeschikt voor de hogere frequenties”.

Als eerste ging Frijlink op zoek naar geschikte meet-apparatuur zoals versterkers, oscilloscopen, kabels en sondes, die zouden kunnen werken in het hogere frequentiebereik. Het instellen en testen van die apparaten besloeg ruim het eerste jaar van zijn onderzoek. Frijlink: “Gelukkig bedacht ik een nieuwe methode waarmee je veel sneller kunt zien of de apparatuur geschikt is voor de nieuwe toepassing, anders was ik nu nog bezig met het uitzoeken van de apparatuur”.

Foto: Ivar Pel

Een bak met water

Daarna ging Frijlink experimenteren met de sonde in een laboratorium-omgeving die wat samenstelling het meest lijkt op het lichaam van een mens: een bak met water. Frijlink: “Onder water liet ik de sonde signalen uitzenden, om dan op heel precies gedefinieerde afstanden met een soort onderwatermicrofoon te meten hoe dat signaal aankomt. Dat is belangrijk, omdat je voor het maken van beelden nauwkeurig moet weten welk signaal er uit je sonde komt”. Het signaal zelf is heel zacht. Meestal wordt het overstemd door de elektrische ruis die door versterkers, kabels en sensoren wordt veroorzaakt, of door andere storingsbronnen, zoals radiozenders of mobiele telefoons. Er valt dan ook alleen met trucjes, zoals het middelen van telkens hetzelfde meetsignaal, een nauwkeurig signaal te behalen.

Toen de beelden in de waterbak voldoende scherp waren, ging Frijlink over op het gebruik van proefdieren. Frijlink: “je moet voor het ontwikkelen van dit soort apparatuur toch in vivo kunnen werken. Levend mate – riaal is niet homogeen, en bovendien word je met allerlei praktische dingen geconfronteerd, die je van tevoren niet had kunnen voorzien”. De keuze van het proefdier werd bepaald door de diameter van de bloedvaten. Frijlink: “De aorta van varkens is veel groter dan die van mensen. Uiteindelijk kwamen we daarom terecht bij konijnen, omdat de doorsnede en consistentie van de bloedvaten bij konijnen vergelijkbaar is met die van de mens”.

Gasbelletjes

Al snel bleek dat de nieuwe apparatuur in proefkonijnen weliswaar scherpere beelden gaf dan bestaande apparatuur, maar ook dat de beelden nog niet scherp genoeg waren. Frijlink, enthousiast, “het werd pas écht interessant toen we contrastvloeistof gingen gebruiken. Daarvoor gebruikten we geen radioactief materiaal, maar een vloeistof waarin hele kleine gasbelletjes zitten. Die gasbelletjes zie je glashelder omdat de echo die de belletjes terugkaatsen erg afwijkt van de echo die je van weefsel krijgt”. Door te experimenteren met de vorm en het aantal gasbelletjes in de contrastvloeistof, lukte het Frijlink om een heel scherpe afbeelding van een bloedvat te krijgen. Zelfs de haarvaatjes in de rand van een bloedvat konden nu scherp in beeld worden gebracht.

Foto: Ivar Pel

Frijlinks’ onderzoek kwam vanaf dit moment in een stroomversnelling terecht. De wetenschappelijke publicaties, die aan het begin van zijn onderzoek zo lang waren uitgebleven vanwege het werken aan de juiste meetapparatuur, kwamen nu op gang. Frijlink: “In de periode dat ik maanden aan het meten was, dacht ik wel eens dat de wereld niet zit te wachten op dit soort onderzoek. Maar toen kregen we plotseling zulke scherpe beelden, dat zelfs twee bedrijven interesse in de methode gingen krijgen”.

Als het unieke aan de afdeling van Ton van der Steen en Nico de Jong, waar hij zijn onderzoek deed, noemt Frijlink de grote intellectuele vrijheid waarmee onder – zoekers kunnen werken. Frijlink: “Van mijn professor Nico de Jong kreeg ik alle ruimte. Je hoefde niet te doen wat anderen zeggen, maar je kon zelf je eigen experimentele ervaringen opdoen. Dat geeft het gevoel dat je serieus genomen wordt.”

Martijn Frijlink werkt momenteel aan de Norwegian University of Science & Technologie in Trondheim (Noorwegen).

De artikelen in de brochure Technologisch Toptalent 2007 werden geschreven door wetenschapsjournalist Bruno van Wayenburg.

Dit artikel is een publicatie van Technologiestichting STW.
© Technologiestichting STW, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 13 juli 2008

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.