Wat hebben moderne vliegtuigen en kritisch zieke patiënten met elkaar gemeen? Meer dan op het eerste gezicht lijkt. Onderzoekers van het Erasmus MC en de TU Delft werken aan een nieuw concept waarmee voor iedere patiënt persoonlijke veiligheidsgrenzen kunnen worden berekend. De aanpak is geïnspireerd op de zogenoemde flight envelope-modellen uit de luchtvaart, die bepalen binnen welke grenzen een vliegtuig veilig kan opereren.
Volgens de onderzoekers kan deze methode artsen in de toekomst ondersteunen bij complexe behandelbeslissingen en een belangrijke stap betekenen richting werkelijk gepersonaliseerde zorg.
Individuele veiligheidsmarges
In de dagelijkse praktijk baseren artsen veel beslissingen op algemene richtlijnen en vaste grenswaarden. Denk aan minimale bloeddrukwaarden, de hoeveelheid bloed die het hart moet rondpompen of de hoeveelheid zuurstof die een patiënt nodig heeft. Deze grenzen gelden doorgaans voor alle patiënten, ondanks grote individuele verschillen.
Volgens cardioloog-intensivist Christiaan Meuwese van het Erasmus MC schuilt daarin een fundamentele beperking. De ambitie binnen de zorg is immers om behandelingen steeds beter af te stemmen op de individuele patiënt.
Tegelijkertijd neemt de hoeveelheid beschikbare patiëntinformatie snel toe. Moderne monitoringssystemen leveren continu gegevens over onder meer bloeddruk, zuurstofgebruik, ademhaling, hartfunctie en medicatie. Voor artsen wordt het daardoor steeds moeilijker om alle informatie in samenhang te beoordelen.
Leren van de luchtvaart
Voor inspiratie keek Meuwese buiten de zorgsector. Samen met luchtvaartdeskundige Joris Melkert van de TU Delft onderzocht hij hoe de luchtvaart omgaat met vergelijkbare complexiteit.
Ook piloten kregen na de Tweede Wereldoorlog te maken met steeds ingewikkeldere systemen. Vliegtuigen werden sneller, zwaarder en technologisch geavanceerder, waardoor vliegen op ervaring en intuïtie alleen niet langer voldoende was. Dat leidde tot de ontwikkeling van mathematische modellen die continu berekenen binnen welke grenzen een vliegtuig veilig kan opereren.
Deze zogenoemde flight envelope beschrijft de veilige combinaties van snelheid, hoogte, belading en externe factoren zoals turbulentie. Moderne vliegtuigen gebruiken deze modellen voortdurend om binnen veilige marges te blijven.
Envelope-modellen
Meuwese en Melkert hebben dit principe vertaald naar de geneeskunde. In recente publicaties in onder meer het European Heart Journal, Critical Care en Trends in Cardiovascular Medicine beschrijven zij hoe envelope-modellen kunnen worden toegepast op cardiovasculaire monitoring, beademing en de behandeling van cardiogene shock.
Het model verwerkt grote hoeveelheden patiëntdata tegelijkertijd en berekent op basis daarvan persoonlijke veiligheidsgrenzen. Daardoor zou het mogelijk kunnen worden om nauwkeuriger te bepalen hoeveel vocht een patiënt nodig heeft, welke dosis medicatie optimaal is of wanneer mechanische ondersteuning van hart of longen noodzakelijk wordt.
Volgens Meuwese draait goede zorg vaak om balans. Te weinig behandeling kan schadelijk zijn, maar overbehandeling eveneens. Door per patiënt de optimale bandbreedte te berekenen, ontstaat een beter onderbouwde basis voor behandelkeuzes.
Uitgebreid vervolgonderzoek
Voordat de technologie daadwerkelijk aan het bed van de patiënt kan worden ingezet, is uitgebreid vervolgonderzoek nodig. In de luchtvaart worden modellen getest door bewust de grenzen van een vliegtuig op te zoeken. In de zorg is een dergelijke aanpak vanzelfsprekend niet mogelijk.
Daarom willen de onderzoekers de modellen eerst valideren met grote hoeveelheden historische patiëntgegevens. Door terug te kijken naar ziekteverlopen en behandeluitkomsten kan worden vastgesteld of de berekende veiligheidsgrenzen overeenkomen met de klinische werkelijkheid.
Hoewel toepassing in de dagelijkse praktijk nog toekomstmuziek is, groeit de belangstelling binnen verschillende medische disciplines. Naast cardiologie en intensive care zien de onderzoekers ook mogelijkheden voor longgeneeskunde, nierziekten en andere specialismen.
Uiteindelijk zou voor elk orgaansysteem een afzonderlijk model kunnen worden ontwikkeld, die samen één geïntegreerd beeld van de patiënt vormen. Daarmee ontstaat volgens de onderzoekers een nieuw raamwerk voor het verwerken van complexe medische data en het ondersteunen van gepersonaliseerde besluitvorming in de zorg.
Ruimtevaarttechnologie
Vorig jaar schreven wij over een ontwikkeling geïnspireerd door technologie uit de ruimtevaart op zoek naar een nieuwe methode om hartproblemen nauwkeuriger op te sporen met MRI-scans. De link met de ruimtevaart was de speciale ‘lower body negative pressure suit’, een broek die negatieve druk uitoefent op het onderlichaam en zo de effecten van zwaartekracht nabootst.
Tijdens traditionele MRI-inspanningstests liggen patiënten plat, waardoor de bloedtoevoer naar het hart groter is dan in een normale staande of bewegende situatie. Dit kan leiden tot een overschatting van de hartfunctie. De nieuwe technologie simuleert juist de bloedcirculatie tijdens staan of inspanning, waardoor afwijkingen realistischer zichtbaar worden.
