Hartfalen opsporen met 3D-geprinte hartkamer

Hoe weet je precies hoe het bloed in en om een hart stroomt? Het orgaan beweegt niet constant op dezelfde manier, onder meer omdat het voortdurend pompt. Voor artsen is het daarom lastig om te zien of een patiënt (mogelijk) hartproblemen heeft.

Doktoren kunnen via CT-scanners en MRI al wel in het lichaam kijken. “Maar die geven eigenlijk niet een gedetailleerd genoeg beeld van het hart. De resolutie van die beelden is te laag en de apparaten geven te weinig informatie over de bloedstroming”, zegt Sasa Kenjeres van de TU Delft. Terwijl die informatie van levensbelang is. Op basis van die beelden gaat een arts na of iemand ziek is, of er medicijnen nodig zijn en welke dosering het beste is.

Krachtige pomp, laser en camera’s

Wetenschappers maakten een 3D-geprinte linkerhartkamer, waarmee ze heel precies kunnen nagaan hoe bloed door het hart stroomt. Met behulp hiervan is het mogelijk de beelden van CT-scanners en MRI-apparaten te verbeteren. “We kalibreren deze apparaten dankzij ons onderzoek. Door onze opstelling maken we een nauwkeurig computermodel van de vloeistofdynamica in het hart. Dit model wordt vervolgens toegepast op de MRI- en CT-scans, die daardoor veel gedetailleerdere informatie geven over hoe het bloed zich in het hart gedraagt. Hierdoor ziet een arts beter of een patiënt iets mankeert en spoort hij dus ook in een vroeger stadium hartfalen op. Bijvoorbeeld door te kijken naar de manier hoe het bloed stroomt”, zegt Kenjeres. Het is dus niet zo dat dit nieuwe onderzoek direct op de patiënten wordt toegepast, maar via het computermodel dat eruit voortkomt kunnen zij wel veel beter behandeld worden, zo verwachten de onderzoekers.

De wetenschappers maakten voor hun opstelling gebruik van een hartkamer, dat is gemaakt van silicium, dat onder meer ook in computerchips wordt gebruikt. Ze kozen voor dit materiaal omdat het doorzichtig is en ze zo konden zien wat binnenin gebeurt. Met behulp van een krachtige pomp wordt een vloeistof, dat vergelijkbare eigenschappen heeft als bloed, door het kunsthart gejaagd. Daarin zitten reflecterende deeltjes, die de wetenschappers met een laser laten oplichten. Zo zien ze hoe het ‘bloed’ stroomt, wat ze vastleggen met meerdere camera’s. Op deze manier brengen ze de volledige driedimensionale vloeistofstroming en -dynamica in beeld.