Het geluid van prostaatvergroting

dr.ir. Tim Idzenga.

technologiestichting STW

Idzenga: “Toen ik aan de opdracht begon, dacht ik: waarom trekken ze voor dit onderzoek vier jaar uit? Een meetopstelling met een microfoontje waarmee je naar het ruisen van vloeistof in de urinebuis kunt luisteren, is toch snel klaar!” Het begon allemaal met het maken van een eenvoudig model: een slangetje gemaakt van Polyvinyl Alkohol (PVA) zou dienst doen als urinebuis. Idzenga: “PVA is interessant materiaal. Bij kamertemperatuur is het zacht en vloeibaar. Je kunt het in elke willekeurige vorm maken. Daarna doe je het een nachtje in de vriezer, en het wordt geleiachtig. Nog een nacht, en het wordt als zacht rubber. Nog een nacht, en het wordt stug rubber, enzovoort.”

Als model voor de blaas werd een waterkolom gebruikt. De prostaat – een klier om de urinebuis die op oudere leeftijd groter kan worden, waardoor deze op de urinebuis gaat drukken – werd gesimuleerd door een manchet, zoals gebruikt bij bloeddrukmetingen. Een passende opblaasbare manchet voor de bloeddrukmeter werd bij de kindergeneeskunde gevonden. Idzenga: “Die is maar een paar centimeter groot, zodat die net als een prostaat het PVA-buisje kan afsluiten”.

Met deze opstelling kon Idzenga de belangrijkste parameters van langere urinewegen simuleren: hij kon de blaasdruk nauwkeurig regelen met de hoogte van het water in de waterkolom; de mate waarin de prostaat op de urethra drukt, liet zich met de opblaasbare manchet instellen, en de elasticiteit en viscositeit van de urinebuis was te variëren met PVA van verschillende vormen en stijfheid.

Daarna begon het maken van de microfoon. Omdat het stromingsgeluid maar tot een frequentie van tien kilohertz gemeten hoeft te worden, volstond een piëzoelektrische microfoon ter grootte van knoopcelbatterij. Omdat PVA onder water bewaard en bewerkt moet worden, was het daarna nog uitzoeken wat de beste manier was om het microfoontje waterdicht te maken. Idzenga: “Dat bleek het beste te gaan door er een condoom overheen te trekken. Dus ging ik regelmatig naar de afdeling Seksueel Overdraagbare Aandoeningen, om daar mijn pakje condooms te halen.” De microfoon werd aangesloten op een set zelf ontworpen ruisarme versterkers en analoog-naar-digitaal omzetters.

Ruisende urinebuize

Na het eerste jaar was inderdaad, zoals verwacht, een meetopstelling gemaakt waarmee het ruisen van vloeistof in een buis nauwkeurig te meten was. Maar toen kwamen de details om de hoek kijken. Idzenga: “Het hele tweede jaar ben ik bezig geweest met de vraag: hoe realistisch is de PVA-buis? Inmiddels was ik er al wel achter dat het onderzoek veel langer zou duren.” Literatuuronderzoek had uitgewezen dat de urinebuis van varkens veel overeenkomsten heeft met die van mensen. Dus zorgde Idzenga via medische collega’s die in een andere afdeling onderzoek deden, voor urinebuizen van varkens (die hij eigenhandig uit de varkens moest halen). Daarna mat hij nauwkeurig de elasticiteit en viscositeit ervan op. Hij experimenteerde met allerlei modellen van PVA: zachte buizen, harde buizen, ronde opening, Y-vormige opening, buizen met een dubbele wand, buizen met een enkele wand.

Uiteindelijk bleek een Y-vormige opening en een buis van een enkele wand en een hardheid van drie nachten in de vriezer het meest realistisch te zijn. Daarna kwam de hoofdvraag: welke eigenschap van het geluid zegt iets over de mate waarin de prostaat de urinebuis dicht drukt? De amplitude van het geluid werd als eerste onderzocht, en daarna het spectrum van het geluid. Idzenga programmeerde in zijn software mogelijkheden voor het laten zien van het gewogen gemiddelde van alle frequenties, de spreiding van het geluid over het frequentiespectrum en de mate van asymmetrie tussen de standaardverdeling van de frequenties over het spectrum en de gemeten waarden.

Idzenga: “Dit leverde mijn grootste doorbraak op. Toen ik uit die meetwaarden van het geluid inderdaad eenduidig de mate van vernauwing van de prostaat kon afleiden, was dat een fantastisch moment. Het bleek dat de plasbuis bij prostaatvernauwing eenvoudig gezegd een lager geluid maakt. Dat was echt: Eureka!”

Honkbalbroekje met microfoon

In het laatste jaar van zijn onderzoek testte Idzenga zijn methode bij proefpersonen. Het meten van prostaatvergroting met een microfoontje is absoluut niet pijnlijk, in tegenstelling tot bestaande meetmethoden. Idzenga: “Een microfoontje hoef je alleen maar dicht op het lichaam aan te brengen, direct achter de balzak.” Al improviserend vond Idzenga een manier om dat het meest praktisch te doen: “honkballers gebruiken broekjes om de edele delen te beschermen. Met wat aanpassingen kon ik zo’n broekje geschikt maken voor het eenvoudig aanbrengen van een microfoontje voor het plassen”.

Plaatsing van de microfoon in een aangepast honkbalbroekje om te luisteren naar het geluid van prostaatvergroting.

technologiestichting STW

Op de gang waar Idzenga werkt, waren ook vrij snel zestien vrijwilligers gevonden. Het belangrijkste resultaat uit die proeven was, dat het inderdaad mogelijk is om bij mensen het geluid van vloeistof in de plasbuis nauwkeurig genoeg te meten om een diagnose te kunnen stellen. Bij patiënten kon Idzenga slechts enkele metingen doen. “Patiëntgegevens zijn essentieel om artsen te overtuigen. Pas als je patiëntmetingen hebt, nemen artsen je serieus.” Momenteel doet Idzenga aan het UMC St. Radboud in Nijmegen onderzoek naar plakvorming in de halsslagader. Idzenga: “Ja, dat is ook weer een vloeistof die door een slangetje stroomt. Maar uit mijn promotieonderzoek weet ik nu, dat je niet alleen een model moet maken, maar ook moet laten zien dat je apparatuur echt bij mensen werkt.”

Het promotieonderzoek van Tim Idzenga is gefinancierd binnen het Open Technologieprogramma van STW.