Crinoline verbindt bloedvaten razendsnel en supereenvoudig

In Nederland sterven elk jaar veertienduizend mensen aan hartinfarct, vaak het gevolg van een blokkade in de kransslagaderen van het hart. Zo’n blokkade – wellicht een combinatie van te vet eten, te lui leven en een genetische aanleg – verhindert dat het hart vers bloed krijgt waardoor een deel van de hartspier kan afsterven.

Als medicijnen of dotteren – weghalen van de blokkade met een ballonnetje – niet meer helpen, wordt een bypass gemaakt. De chirurg legt een minder belangrijke slagader om en sluit deze net na de blokkade aan op de kransslagader zodat het hart weer voldoende zuurstofrijk bloed krijgt.

Met de komst van de hart-longmachine in 1953 kwamen de eerste bypassoperaties waarbij het hart wordt stilgelegd en afgekoeld, en zijn functies overgenomen door de machine die het bloed rondpompt.

,,Groot voordeel van deze machine is dat een chirurg op een stilstaand hart werkt en alle tijd heeft om een slagader op de kransslagader te hechten”, vertelt Jules Scheltes van de sectie Mens-Machine Systemen (OCP). ,,Het is alleen een erg ingrijpende operatie, waarbij het borstbeen wordt opengezaagd. Het duurt zo’n twee tot drie maanden voordat de patiënt fit genoeg is om terug te keren naar zijn dagelijkse routine.”

In een team van zowel medici als ingenieurs, ontwikkelde Scheltes een koppeling waarmee chirurgen omgelegde bloedvaten razendsnel kunnen verbinden op een kloppend hart. Deze kloppendhartoperatie, waarbij slechts een gedeelte van het hart stil ligt, is in 1994 ontwikkeld door de vakgroep Experimentele Cardiologie in het Universitair Medisch Centrum Utrecht, destijds aangevoerd door Scheltes’ promotor, professor Cornelius Borst.

Een soort knijptang met een dubbele rij zuignappen stabiliseert het hartoppervlak op de plaats waar de verbinding wordt gehecht. ,,Op deze manier hoeft bloed niet meer uit het lichaam worden geleid en is er minder infectiegevaar. Daardoor kan de patiënt binnen vier dagen naar huis en heeft hij de eerste maanden na de operatie minder problemen met cognitieve vermogens zoals geheugenwerking en concentratie.”

Omdat bij deze techniek het hart blijft kloppen, moet een chirurg – voor het aan elkaar hechten van twee bloedvaten – de slagader afknijpen. Een geoefend chirurg heeft daarvoor vijftien minuten nodig maar dat is te lang voor een kloppend hart; de door de chirurg afgeknepen slagader zou alsnog een infarct veroorzaken.

Lijm

Scheltes en collega’s gingen op zoek naar een manier waarmeechirurgen het tijdrovende naald-en-draadwerk konden omzeilen. De uitdaging was een vaatkoppeling die chirurgen binnen twee minuten gemakkelijk aanbrengen. Zelfs een minder ervaren chirurg moest de procedure blind en razendsnel kunnen uitvoeren. Daarbij wilde Scheltes dat de vaten waren te verbinden met simpele instrumenten zoals een pincet.

Thuis aan de keukentafel fröbelde hij allerlei schaalmodellen van verbindingskoppelingen in elkaar met roze siliconenbuisjes als bloedvaten en stukjes metaal als klemmetjes. Uiteindelijk had hij zijn koppeling, de Crinoline. Alleen: Scheltes kreeg hem niet lekvrij.

,,De meeste modellen waren dan weer lekvrij en dan weer niet, of ik moest zoveel pinnetjes gebruiken om de vaten te verenigen, dat de verbindingsmethode veel te complex werd”, vertelt Scheltes die op varkensharten uit het slachthuis z’n koppelingen testte.

Uiteindelijk kwam hij op het idee om de verbinding lekvrij te maken met lijm. Zijn collega Marc Buijsrogge was bezig met een onderzoek naar de mogelijkheid om lijm te gebruiken voor het verbinden van vaten. Toen hun werk samenkwam, bleek Scheltes wel een perfecte lekvrije koppeling voor elkaar te krijgen.

Acht gezonde varkens ondergingen vorig jaar een bypassoperatie met zijn vaatverbinding en een druppeltje lijm. Slechts zes minuten waren de kransslagaders afgesloten, toen zat de koppeling (‘een hoepelrok van een halve centimeter’) op de vaten. Vijf weken later hadden de varkens een bloedstroom zoals voorheen. ,,Slechts drietiende microliter lijm wordt gebruikt. Desondanks wordt het mogelijk toch niet verdragen door het lichaam. Een ander punt is dat met deze hoepelrok de omgeleide slagader onder een hoek van negentig graden op de andere ander komt. Dat is niet natuurlijk en met deze twee bezwaren van de chirurgen heb ik een nieuw model bedacht”, vertelt Scheltes, die zelf niet veel moeilijkheden ziet in een slagader die loodrecht op de andere staat. ,,De resultaten laten zien dat het goed werkt en Buijsrogge bevestigt de koppeling tegenwoordig in drie minuten.”

Toch luisterde hij naar de wensen van de chirurgen en dat leidde tot de ‘cobrakoppeling’ een koppeling die net zo makkelijk aan te brengen is als zijn voorganger en waarbij de slagaderen samenkomen onder een andere hoek en zonder lijm. ,,We krijgen deze verbinding lekvrij door een hechtingsdraad om de samenkomende vaten te binden. Alleen, dat kost extra tijd en het is geen simpele handeling meer die een onervaren chirurg blind kan doen. Waarschijnlijk komen we toch weer op de lijm voor een lekvrije verbinding. Dat scheelt pinnetjes en de opening hoeft minder nauwkeurig,” vertelt Scheltes, die intussen al een patent aanvroeg op dit model. Of het uiteindelijk met lijm of zonder zal worden is nog de vraag. Een onderzoek waarbij zes maanden varkens met de Crinoline-lijmbypass worden gevolgd, zal dit uitmaken.

Druk

Er wordt heel veel ontwikkeld en uitgevonden op het gebied van bypasses, vooral in de Verenigde Staten. Alleen al in 2001 waren er veertig patentaanvragen voor bypasshulpstukken, variërend van ingewikkelde nietmachines die de vaten aan elkaar nieten of klemmetjes met magneetringen of gaasconstructies in dekransslagader. Deze constructies zijn al een fase verder in experimenten, sommige patiënten lopen er al mee rond, op proef. ,,Wij ontwikkelen een koppeling waarbij zo min mogelijk vreemd materiaal in de bloedbaan komt en die een chirurg snel en makkelijk kan inbrengen, zelfs in kleine kransslagaderen met een binnendiameter van anderhalve millimeter. Ik moet nog maar zien of al die ingewikkelde methoden dezelfde vaten kunnen behandelen als waar wij ons op richten. Welke manier chirurgen uiteindelijk kiezen, dat zal nog spannend worden.”

Scheltes erkent dat die druk soms best lastig is om mee te werken. Ook al verliest hij de bypasswedloop dan nog vindt hij niet dat hij een verloren race heeft gelopen. ,,Ik ken geen andere groep die het op onze manier probeert, waarbij de chirurg alleen maar een simpele en doodeenvoudige pincet nodig heeft.”

In Nederland sterven elk jaar veertienduizend mensen aan hartinfarct, vaak het gevolg van een blokkade in de kransslagaderen van het hart. Zo’n blokkade – wellicht een combinatie van te vet eten, te lui leven en een genetische aanleg – verhindert dat het hart vers bloed krijgt waardoor een deel van de hartspier kan afsterven.

Als medicijnen of dotteren – weghalen van de blokkade met een ballonnetje – niet meer helpen, wordt een bypass gemaakt. De chirurg legt een minder belangrijke slagader om en sluit deze net na de blokkade aan op de kransslagader zodat het hart weer voldoende zuurstofrijk bloed krijgt.

Met de komst van de hart-longmachine in 1953 kwamen de eerste bypassoperaties waarbij het hart wordt stilgelegd en afgekoeld, en zijn functies overgenomen door de machine die het bloed rondpompt.

,,Groot voordeel van deze machine is dat een chirurg op een stilstaand hart werkt en alle tijd heeft om een slagader op de kransslagader te hechten”, vertelt Jules Scheltes van de sectie Mens-Machine Systemen (OCP). ,,Het is alleen een erg ingrijpende operatie, waarbij het borstbeen wordt opengezaagd. Het duurt zo’n twee tot drie maanden voordat de patiënt fit genoeg is om terug te keren naar zijn dagelijkse routine.”

In een team van zowel medici als ingenieurs, ontwikkelde Scheltes een koppeling waarmee chirurgen omgelegde bloedvaten razendsnel kunnen verbinden op een kloppend hart. Deze kloppendhartoperatie, waarbij slechts een gedeelte van het hart stil ligt, is in 1994 ontwikkeld door de vakgroep Experimentele Cardiologie in het Universitair Medisch Centrum Utrecht, destijds aangevoerd door Scheltes’ promotor, professor Cornelius Borst.

Een soort knijptang met een dubbele rij zuignappen stabiliseert het hartoppervlak op de plaats waar de verbinding wordt gehecht. ,,Op deze manier hoeft bloed niet meer uit het lichaam worden geleid en is er minder infectiegevaar. Daardoor kan de patiënt binnen vier dagen naar huis en heeft hij de eerste maanden na de operatie minder problemen met cognitieve vermogens zoals geheugenwerking en concentratie.”

Omdat bij deze techniek het hart blijft kloppen, moet een chirurg – voor het aan elkaar hechten van twee bloedvaten – de slagader afknijpen. Een geoefend chirurg heeft daarvoor vijftien minuten nodig maar dat is te lang voor een kloppend hart; de door de chirurg afgeknepen slagader zou alsnog een infarct veroorzaken.

Lijm

Scheltes en collega’s gingen op zoek naar een manier waarmeechirurgen het tijdrovende naald-en-draadwerk konden omzeilen. De uitdaging was een vaatkoppeling die chirurgen binnen twee minuten gemakkelijk aanbrengen. Zelfs een minder ervaren chirurg moest de procedure blind en razendsnel kunnen uitvoeren. Daarbij wilde Scheltes dat de vaten waren te verbinden met simpele instrumenten zoals een pincet.

Thuis aan de keukentafel fröbelde hij allerlei schaalmodellen van verbindingskoppelingen in elkaar met roze siliconenbuisjes als bloedvaten en stukjes metaal als klemmetjes. Uiteindelijk had hij zijn koppeling, de Crinoline. Alleen: Scheltes kreeg hem niet lekvrij.

,,De meeste modellen waren dan weer lekvrij en dan weer niet, of ik moest zoveel pinnetjes gebruiken om de vaten te verenigen, dat de verbindingsmethode veel te complex werd”, vertelt Scheltes die op varkensharten uit het slachthuis z’n koppelingen testte.

Uiteindelijk kwam hij op het idee om de verbinding lekvrij te maken met lijm. Zijn collega Marc Buijsrogge was bezig met een onderzoek naar de mogelijkheid om lijm te gebruiken voor het verbinden van vaten. Toen hun werk samenkwam, bleek Scheltes wel een perfecte lekvrije koppeling voor elkaar te krijgen.

Acht gezonde varkens ondergingen vorig jaar een bypassoperatie met zijn vaatverbinding en een druppeltje lijm. Slechts zes minuten waren de kransslagaders afgesloten, toen zat de koppeling (‘een hoepelrok van een halve centimeter’) op de vaten. Vijf weken later hadden de varkens een bloedstroom zoals voorheen. ,,Slechts drietiende microliter lijm wordt gebruikt. Desondanks wordt het mogelijk toch niet verdragen door het lichaam. Een ander punt is dat met deze hoepelrok de omgeleide slagader onder een hoek van negentig graden op de andere ander komt. Dat is niet natuurlijk en met deze twee bezwaren van de chirurgen heb ik een nieuw model bedacht”, vertelt Scheltes, die zelf niet veel moeilijkheden ziet in een slagader die loodrecht op de andere staat. ,,De resultaten laten zien dat het goed werkt en Buijsrogge bevestigt de koppeling tegenwoordig in drie minuten.”

Toch luisterde hij naar de wensen van de chirurgen en dat leidde tot de ‘cobrakoppeling’ een koppeling die net zo makkelijk aan te brengen is als zijn voorganger en waarbij de slagaderen samenkomen onder een andere hoek en zonder lijm. ,,We krijgen deze verbinding lekvrij door een hechtingsdraad om de samenkomende vaten te binden. Alleen, dat kost extra tijd en het is geen simpele handeling meer die een onervaren chirurg blind kan doen. Waarschijnlijk komen we toch weer op de lijm voor een lekvrije verbinding. Dat scheelt pinnetjes en de opening hoeft minder nauwkeurig,” vertelt Scheltes, die intussen al een patent aanvroeg op dit model. Of het uiteindelijk met lijm of zonder zal worden is nog de vraag. Een onderzoek waarbij zes maanden varkens met de Crinoline-lijmbypass worden gevolgd, zal dit uitmaken.

Druk

Er wordt heel veel ontwikkeld en uitgevonden op het gebied van bypasses, vooral in de Verenigde Staten. Alleen al in 2001 waren er veertig patentaanvragen voor bypasshulpstukken, variërend van ingewikkelde nietmachines die de vaten aan elkaar nieten of klemmetjes met magneetringen of gaasconstructies in dekransslagader. Deze constructies zijn al een fase verder in experimenten, sommige patiënten lopen er al mee rond, op proef. ,,Wij ontwikkelen een koppeling waarbij zo min mogelijk vreemd materiaal in de bloedbaan komt en die een chirurg snel en makkelijk kan inbrengen, zelfs in kleine kransslagaderen met een binnendiameter van anderhalve millimeter. Ik moet nog maar zien of al die ingewikkelde methoden dezelfde vaten kunnen behandelen als waar wij ons op richten. Welke manier chirurgen uiteindelijk kiezen, dat zal nog spannend worden.”

Scheltes erkent dat die druk soms best lastig is om mee te werken. Ook al verliest hij de bypasswedloop dan nog vindt hij niet dat hij een verloren race heeft gelopen. ,,Ik ken geen andere groep die het op onze manier probeert, waarbij de chirurg alleen maar een simpele en doodeenvoudige pincet nodig heeft.”