Een internationaal onderzoeksteam van het Physics for Medicine Institute (Inserm/ESPCI Paris-PSL/CNRS) heeft een baanbrekende echotechnologie ontwikkeld waarmee voor het eerst de bloeddoorstroming van een volledig orgaan, zoals het hart, de nieren en de lever, in vier dimensies (3D + tijd) zichtbaar kan worden gemaakt. Deze innovatie belooft een grote stap voorwaarts te betekenen in zowel fundamenteel medisch onderzoek als de diagnostiek van vaatziekten.
De bloedmicrocirculatie, het fijnmazige netwerk van haarvaten dat zuurstof en voedingsstoffen naar cellen transporteert, is essentieel voor het functioneren van organen. Wanneer dit netwerk wordt verstoord, bijvoorbeeld door een vernauwing, ontsteking of blokkade, kan dat leiden tot ernstige aandoeningen zoals hartfalen, nierproblemen of chronische ziekten. Tot op heden was er echter geen beeldvormingstechniek beschikbaar die de volledige circulatie, van grote slagaders tot de kleinste haarvaten, in één beeld kon vastleggen.
Geavanceerde echosonde
Daar brengt deze nieuwe techniek verandering in. Onder leiding van dr. Clément Papadacci ontwikkelde promovendus Nabil Haidour een geavanceerde echosonde die in staat is om met hoge resolutie de bloedvatenstructuur en -stroming binnen een volledig orgaan in kaart te brengen. De onderzoekers testten de technologie op diermodellen met een orgaangrootte vergelijkbaar met die van de mens. Daarbij slaagden zij erin om de microcirculatie tot op 100 micrometer nauwkeurig te visualiseren.
De resultaten zijn indrukwekkend: bij de lever konden de drie belangrijkste bloednetwerken, het arteriële, veneuze en portale systeem, afzonderlijk worden geïdentificeerd op basis van hun unieke stromingsprofielen. Dat betekent dat onderzoekers en artsen niet alleen kunnen zien waar het bloed stroomt, maar ook hoe snel en in welke richting. Deze 4D-beeldvorming biedt daarmee een ongekend gedetailleerd en dynamisch beeld van de interne bloedcirculatie.
“De originaliteit van deze technologie ligt in het vermogen om de bloedvaten van een volledig orgaan in beweging te bekijken, met een resolutie die tot nu toe ondenkbaar was,” aldus Papadacci. “Het is de eerste keer dat we de volledige vaatdynamiek van een orgaan kunnen vastleggen in real time.”
Niet-invasief
De echosonde is bovendien niet-invasief, batterijvrij en draagbaar, waardoor ze eenvoudig kan worden geïntegreerd in bestaande medische apparatuur. Een klinische proef bij mensen wordt momenteel voorbereid, met ondersteuning van het Technological Research Accelerator for Biomedical Ultrasound van Inserm.
Volgens de onderzoekers kan deze innovatie in de toekomst uitgroeien tot een krachtig hulpmiddel voor de diagnose van microcirculatiestoornissen, het monitoren van behandelingen en het onderzoek naar hart- en vaatziekten.
“Met deze technologie kunnen we de dynamiek van de bloedsomloop beter begrijpen, van de grootste slagaders tot de kleinste haarvaten,” besluit Papadacci. “Het is een veelbelovende stap richting meer precisie in beeldvorming en gepersonaliseerde zorg.”
4D-innovaties
In 2023 werd in de VS gewerkt aan de ontwikkeling van interactieve 3D- en 4D-modellen van het hart om de pre-operatieve planning van complexe hart- en kankeroperaties te verbeteren. Daarbij werd gebruik gemaakt van AI en machine learning. Deze technologie zou het mogelijk maken voor chirurgen om dynamische obstructies in de hartspier beter te visualiseren en zo nauwkeuriger te bepalen welk weefsel moet worden verwijderd. Het doel: meer precisie, minder risico en betere behandeluitkomsten bij complexe operaties.
Al in 2020 schreven wij over 4D-MRI, een ontwikkeling die het mogelijk maakte om in de 3D- weergave van het hart ook de bloeddoorstroming, zowel de pompfunctie als de turbulenties in de vaten, live in beeld gebracht. Met behulp van slimme software kan vervolgens voorspeld worden wat de beste behandeling is.
