Wat gisteren nog science fiction was, kan vandaag werkelijkheid zijn. Maar dat de bionische mens er nog lang niet is, staat wel vast, zo bleek vorige week op het lustrumsymposium van de Elektrotechnische Vereniging (ETV).
Delen
/strong>
Futuristische films schetsen een wereld met cyborgs of bionische mensen die vaak superieur zijn aan gewone mensen. Ze zijn sterker en intelligenter, kunnen dingen beter zien en hebben vaak een geweldig goed gehoor. Verantwoordelijk voor de verbeterde eigenschappen zijn geïmplanteerde, elektronische apparaatjes.
Dat deze verhalen verlopig nog echt science fiction zijn, zal voor niemand een verassing zijn. Maar dat betekent niet dat elektrotechnici stil zitten als het gaat om medische toepassingen in het menselijk lichaam. Biotronica noemen zij dit veelbelovende vakgebied. Vorige week was dat het onderwerp van het vijfentwintigste symposium van de elektrotechnische vereniging.
Wensen voor nieuwe geïmplanteerde apparaatjes zijn er genoeg. Medici zouden graag constant het glucosegehalte in het bloed meten om suikerziekte efficiënter te lijf gaan. Of een hightech pil net onder de huid plaatsen die continu medicijnen aan het lichaam af geeft. Of met minisondes opnames van maag en darmen maken.
Deze nieuwe initiatieven komen echter moeizaam van de grond. Volgens dr. Hans Goosen, postdoc aan de TU, ligt dat ten dele aan het lichaam zelf. ,,Het lijf stelt extreem zware eisen. Alles wat er niet in thuishoort, probeert het af te stoten.” Deze afweerreactie kan passief zijn en leidt dan tot het inkapselen van het vreemde voorwerp. Een andere optie is het actief aanvallen met bijvoorbeeld bloedlichaampjes en antistoffen. Maar gelukkig zijn er ook materialen die weinig ophef uitlokken. ,,Het blijkt dat vooral roestvrijstaal en bepaalde rubbers (siliconen) bijna geen immuunreacties opwekken”, vertelt Goosen.
Borrelglaasje
,,Het succesnummer van de biotronica is zonder enige twijfel de pacemaker”, benadrukt prof.dr.ir. Kees Grimbergen, die zowel bij de TU werkt als bij het Amsterdams Medisch Centrum (AMC). Dit succes is vooral te danken aan de voortschrijdende miniaturisatie van de techniek. Pacemakers wegen nu nog maar tachtig gram en nemen het volume van een borrelglaasje in. Bij de schouder geplaatst onder de huid, heeft de patiënt er nauwelijks last meer van. Grimbergen: ,,Niet de elektronica, maar de batterijen vormen de beperking. Op dit moment gaan pacemakers zes tot negen jaar mee.”
Goosen liet op het symposium de nieuwste snufjes op dit gebied zien. Slimme pacemakers passen het hartritme aan naar de behoefte van de patiënt. Zo zitten er sensoren in die de beweging van de patiënt registreren. Meer bewegingen doet de hartslag omhoog gaan.
Maar dat kan ook tot onbedoelde situaties leiden: iemand die met deauto over een hobbelige weg rijdt wil juist niet dat zijn hartritme omhoog gaat. Daarom hebben huidige pacemakers een ademhalingssensor die de ademhalingsfrequentie meet. Het principe berust op geleidingsmetingen. Op iedere borsthelft zit een elektrode waartussen de elektrische weerstand bepaald wordt. Als we uitademen zet de borstkas uit en verandert de geleiding. Gaat nu onze borstkas sneller op en neer, dan registreert de pacemaker deze versnelling. Als reactie daarop geeft hij meer pulsen af en gaat het hart sneller kloppen.
Dr. Wim Rutten van de Universiteit Twente belichtte een ander voorbeeld van een implantaat: een gehoorapparaat dat chirurgen achter het slakkenhuis van het oor plaatsen. Daar stimuleert het device de zenuwen zodat de patiënt weer geluiden kan horen. ,,Een ideale oplossing is het niet, maar samen met liplezen zijn de resultaten positief”, aldus Rutten.
Wegwerpapparaten
Artsen benutten op dit moment lang niet alle technische mogelijkheden. In de operatiekamers schuiven specialisten katheters bijvoorbeeld via de lies in de bloedbaan. De katheters hebben een diameter van enkele millimeters en blijven hooguit enkele uren binnen. In die tijd moet de elektronica zijn werk zien te doen. Katheters zijn precisie-instrumenten. Met röntgenstraling kunnen ze precies naar de plek des onheil gestuurd worden. ,,Er zitten echter nauwelijks chips op katheters”, stelt Grimbergen. ,,De katheters zijn dure wegwerpapparaten terwijl chips niets kosten en er makkelijk opgezet kunnen worden.”
Delftse ingenieurs zijn inmiddels hard bezig om dit gat in de markt te vullen. Zij ontwikkelen een multisensor die onder andere temperatuur en druk kunnen registreren.
Tijdens het symposium liet Grimbergen verbluffende resultaten met het dotteren van bloedvaten zien. Dotteren is vooral een mechanische behandeling. Eerst manoeuvreren cardiologen ballonkatheters naar bloedvaten bij het hart waar een aangroei van vette plak de bloedstroming ernstig ontregelt. Eenmaal op de goede plek aangekomen, blazen ze de katheter op met een vloeistof zodat de plak tegen de wand gedrukt wordt en de bloedvaten weer open zijn. Maar Grimbergen merkte op dat het daar niet bij blijft. ,,Verrassend genoeg verdwijnen de vettige stoffen in zestig procent van de gevallen. Waarom weten we niet, maar het is wel mooi meegenomen.”
Stressmeter
Tijdens het symposium bleek ook dat buiten het lichaam de elektronica nog veel verbeteringen in petto heeft. Zo zijn er steeds meer handige gadgets te koop, zoals bijvoorbeeld de stressmeter. Om de vinger geschoven, meet hij daar de geleidbaarheid van de huid. Stress betekent klamme vingers waardoor de elektrische weerstand van de vinger daalt. Het principe van de eerste leugendetectors.
Ook in medische instellingen zijn ingenieurs tegenwoordig niet meer weg te denken. Maar deze invasie verloopt niet zonder spanningen tussen medici en techneuten. Ethicus Medard Hilhorst van de Erasmus Universiteit: ,,De ingenieur wil vooral een product metkwaliteitsgarantie afgeven. Artsen geven geen garanties over behandelingen. Zij zeggen alleen toe dat ze hun best doen.”
Deze spanningen staan vooruitgang soms in de weg. Als voorbeeld noemde Grimbergen alle draden en kabels die aan patiënten vast zitten tijdens operaties. ,,Technisch primitief”, classificeert Grimbergen operatiekamers. ,,Niets staat ons in de weg om ook hier draadloze communicatie in te voeren.”
Ook tijdens metingen aan het hart zijn draadloze verbindingen volgens hem taboe. ,,Nergens voor nodig. Met al die draden voelt de patiënt zich niet op zijn gemak waardoor het hart anders reageert dan normaal. Verbindingen met het apparaat zijn ongewenst.”
Technisch is het mogelijk bij deze patiënten een apparaatje op de borst te plakken en deze drie dagen later uit te lezen. Zo verkrijgt de cardioloog een veel completer beeld van eventuele tekortkomingen. Grimbergen begrijpt niet waarom artsen niet deze methode niet omarmen. ,,Bij sporters zoals wielrenners is dit al aan de orde van de dag. Sport is kennelijk belangrijker dan onze gezondheid.”
Elektronische mens of smart drugs?
,,Twente creëert primitief minibrein.” Dat kopten de kranten vorig jaar over het onderzoek aan neurotechnologie van dr. Wim Rutten van de technische universiteit Twente. Maar volgens Rutten is dit een overdreven reactie. De interface tussen de neurale wereld en de elektronica blijft vooralsnog een groot probleem. Grootschalige koppeling tussen hersenen en computers ziet hij niet zitten.
Al jaren is het mogelijk om signalen van een hersencel met een micropipet te onderscheppen of om deze cel juist te stimuleren. Maar om contact te maken met alle honderd miljard hersenencellen lijkt onbegonnen werk. Dus blijven verhalen waarin de informatie van hersenen gedownload wordt voorlopig science fiction.
Ook kleeft er een ethisch kant aan deze zaak. Stel dat we in staat zijn om naast onze ogen een infraroodsensor te plaatsen waardoor we meer dingen kunnen zien. Willen we dit dan? Misschien zeggen mensen over honderd jaar -die niet beter weten- dat het wel heel onhandig is zonder zo’n sensor. Of wat te denken van een oog achter op je hoofd?
Een forum discussieerde aan het eind van het symposium over de vraag: waar leggen we de grens?. Als het de mens ten goede komt? Er kwam geen echt antwoord. Rutten omzeilde de problematiek en wees op een andere mogelijkheid om bijvoorbeeld onze intelligentie te verhogen. ,,Er zijn heel wat smart drugs en vitaminepreparaten op de markt die ons denken positief beïnvloeden.%%
Illustratie: Matthijs van Baarsel
Wat gisteren nog science fiction was, kan vandaag werkelijkheid zijn. Maar dat de bionische mens er nog lang niet is, staat wel vast, zo bleek vorige week op het lustrumsymposium van de Elektrotechnische Vereniging (ETV).
Futuristische films schetsen een wereld met cyborgs of bionische mensen die vaak superieur zijn aan gewone mensen. Ze zijn sterker en intelligenter, kunnen dingen beter zien en hebben vaak een geweldig goed gehoor. Verantwoordelijk voor de verbeterde eigenschappen zijn geïmplanteerde, elektronische apparaatjes.
Dat deze verhalen verlopig nog echt science fiction zijn, zal voor niemand een verassing zijn. Maar dat betekent niet dat elektrotechnici stil zitten als het gaat om medische toepassingen in het menselijk lichaam. Biotronica noemen zij dit veelbelovende vakgebied. Vorige week was dat het onderwerp van het vijfentwintigste symposium van de elektrotechnische vereniging.
Wensen voor nieuwe geïmplanteerde apparaatjes zijn er genoeg. Medici zouden graag constant het glucosegehalte in het bloed meten om suikerziekte efficiënter te lijf gaan. Of een hightech pil net onder de huid plaatsen die continu medicijnen aan het lichaam af geeft. Of met minisondes opnames van maag en darmen maken.
Deze nieuwe initiatieven komen echter moeizaam van de grond. Volgens dr. Hans Goosen, postdoc aan de TU, ligt dat ten dele aan het lichaam zelf. ,,Het lijf stelt extreem zware eisen. Alles wat er niet in thuishoort, probeert het af te stoten.” Deze afweerreactie kan passief zijn en leidt dan tot het inkapselen van het vreemde voorwerp. Een andere optie is het actief aanvallen met bijvoorbeeld bloedlichaampjes en antistoffen. Maar gelukkig zijn er ook materialen die weinig ophef uitlokken. ,,Het blijkt dat vooral roestvrijstaal en bepaalde rubbers (siliconen) bijna geen immuunreacties opwekken”, vertelt Goosen.
Borrelglaasje
,,Het succesnummer van de biotronica is zonder enige twijfel de pacemaker”, benadrukt prof.dr.ir. Kees Grimbergen, die zowel bij de TU werkt als bij het Amsterdams Medisch Centrum (AMC). Dit succes is vooral te danken aan de voortschrijdende miniaturisatie van de techniek. Pacemakers wegen nu nog maar tachtig gram en nemen het volume van een borrelglaasje in. Bij de schouder geplaatst onder de huid, heeft de patiënt er nauwelijks last meer van. Grimbergen: ,,Niet de elektronica, maar de batterijen vormen de beperking. Op dit moment gaan pacemakers zes tot negen jaar mee.”
Goosen liet op het symposium de nieuwste snufjes op dit gebied zien. Slimme pacemakers passen het hartritme aan naar de behoefte van de patiënt. Zo zitten er sensoren in die de beweging van de patiënt registreren. Meer bewegingen doet de hartslag omhoog gaan.
Maar dat kan ook tot onbedoelde situaties leiden: iemand die met deauto over een hobbelige weg rijdt wil juist niet dat zijn hartritme omhoog gaat. Daarom hebben huidige pacemakers een ademhalingssensor die de ademhalingsfrequentie meet. Het principe berust op geleidingsmetingen. Op iedere borsthelft zit een elektrode waartussen de elektrische weerstand bepaald wordt. Als we uitademen zet de borstkas uit en verandert de geleiding. Gaat nu onze borstkas sneller op en neer, dan registreert de pacemaker deze versnelling. Als reactie daarop geeft hij meer pulsen af en gaat het hart sneller kloppen.
Dr. Wim Rutten van de Universiteit Twente belichtte een ander voorbeeld van een implantaat: een gehoorapparaat dat chirurgen achter het slakkenhuis van het oor plaatsen. Daar stimuleert het device de zenuwen zodat de patiënt weer geluiden kan horen. ,,Een ideale oplossing is het niet, maar samen met liplezen zijn de resultaten positief”, aldus Rutten.
Wegwerpapparaten
Artsen benutten op dit moment lang niet alle technische mogelijkheden. In de operatiekamers schuiven specialisten katheters bijvoorbeeld via de lies in de bloedbaan. De katheters hebben een diameter van enkele millimeters en blijven hooguit enkele uren binnen. In die tijd moet de elektronica zijn werk zien te doen. Katheters zijn precisie-instrumenten. Met röntgenstraling kunnen ze precies naar de plek des onheil gestuurd worden. ,,Er zitten echter nauwelijks chips op katheters”, stelt Grimbergen. ,,De katheters zijn dure wegwerpapparaten terwijl chips niets kosten en er makkelijk opgezet kunnen worden.”
Delftse ingenieurs zijn inmiddels hard bezig om dit gat in de markt te vullen. Zij ontwikkelen een multisensor die onder andere temperatuur en druk kunnen registreren.
Tijdens het symposium liet Grimbergen verbluffende resultaten met het dotteren van bloedvaten zien. Dotteren is vooral een mechanische behandeling. Eerst manoeuvreren cardiologen ballonkatheters naar bloedvaten bij het hart waar een aangroei van vette plak de bloedstroming ernstig ontregelt. Eenmaal op de goede plek aangekomen, blazen ze de katheter op met een vloeistof zodat de plak tegen de wand gedrukt wordt en de bloedvaten weer open zijn. Maar Grimbergen merkte op dat het daar niet bij blijft. ,,Verrassend genoeg verdwijnen de vettige stoffen in zestig procent van de gevallen. Waarom weten we niet, maar het is wel mooi meegenomen.”
Stressmeter
Tijdens het symposium bleek ook dat buiten het lichaam de elektronica nog veel verbeteringen in petto heeft. Zo zijn er steeds meer handige gadgets te koop, zoals bijvoorbeeld de stressmeter. Om de vinger geschoven, meet hij daar de geleidbaarheid van de huid. Stress betekent klamme vingers waardoor de elektrische weerstand van de vinger daalt. Het principe van de eerste leugendetectors.
Ook in medische instellingen zijn ingenieurs tegenwoordig niet meer weg te denken. Maar deze invasie verloopt niet zonder spanningen tussen medici en techneuten. Ethicus Medard Hilhorst van de Erasmus Universiteit: ,,De ingenieur wil vooral een product metkwaliteitsgarantie afgeven. Artsen geven geen garanties over behandelingen. Zij zeggen alleen toe dat ze hun best doen.”
Deze spanningen staan vooruitgang soms in de weg. Als voorbeeld noemde Grimbergen alle draden en kabels die aan patiënten vast zitten tijdens operaties. ,,Technisch primitief”, classificeert Grimbergen operatiekamers. ,,Niets staat ons in de weg om ook hier draadloze communicatie in te voeren.”
Ook tijdens metingen aan het hart zijn draadloze verbindingen volgens hem taboe. ,,Nergens voor nodig. Met al die draden voelt de patiënt zich niet op zijn gemak waardoor het hart anders reageert dan normaal. Verbindingen met het apparaat zijn ongewenst.”
Technisch is het mogelijk bij deze patiënten een apparaatje op de borst te plakken en deze drie dagen later uit te lezen. Zo verkrijgt de cardioloog een veel completer beeld van eventuele tekortkomingen. Grimbergen begrijpt niet waarom artsen niet deze methode niet omarmen. ,,Bij sporters zoals wielrenners is dit al aan de orde van de dag. Sport is kennelijk belangrijker dan onze gezondheid.”
Elektronische mens of smart drugs?
,,Twente creëert primitief minibrein.” Dat kopten de kranten vorig jaar over het onderzoek aan neurotechnologie van dr. Wim Rutten van de technische universiteit Twente. Maar volgens Rutten is dit een overdreven reactie. De interface tussen de neurale wereld en de elektronica blijft vooralsnog een groot probleem. Grootschalige koppeling tussen hersenen en computers ziet hij niet zitten.
Al jaren is het mogelijk om signalen van een hersencel met een micropipet te onderscheppen of om deze cel juist te stimuleren. Maar om contact te maken met alle honderd miljard hersenencellen lijkt onbegonnen werk. Dus blijven verhalen waarin de informatie van hersenen gedownload wordt voorlopig science fiction.
Ook kleeft er een ethisch kant aan deze zaak. Stel dat we in staat zijn om naast onze ogen een infraroodsensor te plaatsen waardoor we meer dingen kunnen zien. Willen we dit dan? Misschien zeggen mensen over honderd jaar -die niet beter weten- dat het wel heel onhandig is zonder zo’n sensor. Of wat te denken van een oog achter op je hoofd?
Een forum discussieerde aan het eind van het symposium over de vraag: waar leggen we de grens?. Als het de mens ten goede komt? Er kwam geen echt antwoord. Rutten omzeilde de problematiek en wees op een andere mogelijkheid om bijvoorbeeld onze intelligentie te verhogen. ,,Er zijn heel wat smart drugs en vitaminepreparaten op de markt die ons denken positief beïnvloeden.%%
Illustratie: Matthijs van Baarsel
Comments are closed.