Op een hartkopie kan elke klep alvast worden getest

Komt een patiënt bij de dokter. Hij is kortademig, heeft pijn op de borst en is snel moe. Het is goed mis, de cardio­ loge vertelt de man dat hij aan hartfalen lijdt. Hij heeft zelfs een nieuwe hartklep nodig. Met een echo wordt zijn hart in beeld gebracht.

Als de patiënt weer in de spreekkamer zit om de operatie te bespreken, draait de car­ diologe plots het computerscherm naar hem toe. De patiënt knippert even met zijn ogen. Want daar, op dat scherm, ziet hij zijn eigen hart kloppen. De computer heeft op basis van de echobeelden berekend hoe zijn specifieke hart functioneert en reageert.
Je zou het zijn tweelinghart kunnen noe­ men. De kamers en boezems trekken samen zoals dat alleen in zijn hart gebeurt. In die virtuele kopie heeft de arts soorten en maten kleppen uitgeprobeerd om te kijken hoe zijn hart daarop in de toekomst gaat re­ ageren. De klep die het beste resultaat voortbrengt, wordt een week later in zijn hart gezet. Voorlopig gaat het in de spreekkamer nog niet zo. Maar lang zal dat niet duren, want het onderzoek naar virtuele hart­ kopieën gaat snel.

Peirlinck verbaast zich er nog dagelijks over hoe ingenieus het hart in elkaar zit

Voorspellen van ziekteverloop

Dat onderzoekers en bedrijven in de medi­sche wereld er vaart achter zetten, is niet zo vreemd. De modellen kunnen niet alleen gebruikt worden voor het uitkiezen van de perfect passende hartklep. Denk ook aan het testen van medicatie, of het voorspellen van ziekteverloop door de ontwikkeling van zulke kopieën te versnellen. Intussen roept de opmars van die compu­termodellen ook vragen op. Want: hoe nauwkeurig zijn de kopieën, en op welke manier gaan artsen ze gebruiken? Niemand zit te wachten op een model dat een foutie­ve voorspelling doet waarop een cardioloog een oordeel baseert. Biomechanisch ingenieur Mathias Peir­linck werkt al elf jaar aan het modelleren van harten, en hij verbaast zich er nog dage­ lijks over hoe ingenieus het in elkaar zit. Neem de manier waarop het hart bloed uit de kamers pompt. “Het hart roteert een eetje en trekt tegelijkertijd samen, alsof je een natte handdoek uitwringt. Die draaien­ de beweging is gewoon heel efficiënt.” Neem maar eens twee waterflessen, zegt hij, en je giet ze leeg, dan gaat de fles die je roteert ook sneller leeg. Peirlinck heeft sinds drie jaar zijn eigen lab in Delft. Geen ruimte vol toeters en bel­ len, gigantische machines of onderzoeksap­paratuur. Die heeft hij meestal niet nodig, omdat zijn voornaamste hulpmiddel de computer is. Zijn collega’s werken dus in kale witte kantoorruimtes van de faculteit werktuigbouwkunde van de TU Delft. Af en toe laat Peirlinck daar op zijn computer­ scherm plaatjes van pulserende harten zien. Wie iets leest over de werking van het hart in een willekeurig biologieboek zou zomaar kunnen denken dat we precies we- ten hoe het werkt. Wie een tijdje met Peir- linck praat, gaat daar toch aan twijfelen. Hoe cellen in het hartweefsel met elkaar verbonden zijn en communiceren is nog lang niet begrepen, zegt hij. Net zoals we de mechanische kracht van het weefsel niet goed kennen. Ook onderzoek naar hoe elektrische prikkels via een netwerk van cellen het hartritme aanzwengelen, is nog volop in ontwikkeling. Als ingenieur wil Peirlinck uiteindelijk begrijpen hoe het hart ziek wordt, en hoe hartweefsel gedurende de tijd evolueert.
Zo gaan harten falen als de bloeddruk lange- re tijd hoog is, legt hij uit. In reactie op die bloeddruk wordt de wand dikker, want het hart wil die kracht beter aankunnen. “Dat is de biomechanische respons op overbelasting. Maar uiteindelijk neemt de pomp- kracht af, en het hart krijgt steeds meer moeite om het werk te doen.”