Pieter Edelman
1 March 2013
Al uren voordat een patiënt er echt ziek van wordt, verraden de haarvaatjes dat er een bloedvergiftiging gaande is, een levensgevaarlijke situatie voor intensive-carepatiënten. De sensor van AMC-spin-off Microvision voor deze bloedvaatjes is hard op weg om tot de standaarduitrusting van het ziekenhuis te behoren.
In de tweede eeuw van onze jaartelling beschreef de Griekse arts Galenus hoe het bloedvatenstelsel via vertakkingen tot in alle delen van het lichaam doordringt. De exacte werking ontging hem echter; hij meende dat aderen en slagaderen twee gescheiden systemen waren die doodliepen in de organen. Zijn beschrijving miste een essentieel element: de haarvaten. Hierdoor stroomt het bloed door de organen van de slagaderen naar de aderen. Het zijn ultrafijne vertakkingen die ervoor zorgen dat een lichaamscel nooit ver weg is van een bloedvaatje; de kleinste haarvaatjes zijn nét breed genoeg voor een rode bloedcel, de zuurstoftransporteurs van het lichaam.
Galenus kon dit allemaal niet bevroeden. Pas in de zeventiende eeuw kwamen er microscopen die de haarvaatjes en rode bloedcellen in beeld konden brengen. De volgende stap liet minder lang op zich wachten: eind jaren negentig van de vorige eeuw ontwikkelde het Amerikaanse bedrijf Cytometrics een techniek om ze niet-invasief bij een patiënt aan het bed in beeld te brengen.
’Het AMC was een van de instellingen die toen veel onderzoek zijn gaan doen om te kijken wat daarmee kan‘, vertelt Keshen Mathura, COO van het Amsterdamse bedrijfje Microvision. Samen met CEO Jean-Marc ter Riet startte hij het bedrijf in 2003 als spin-off van het academische ziekenhuis om de geleerde lessen in te zetten voor een specifiek scenario: bij patiënten op de intensive care bloedvergiftiging detecteren, een levensgevaarlijke situatie die op een tijdschaal van slechts uren tot ernstige problemen kan leiden en vaak zelfs tot de dood.
Bloedvergiftiging ontstaat als ziektekiemen op de een of andere manier – bijvoorbeeld tijdens een operatie of ernstige verwonding – binnendringen in de bloedvaten, normaal gesproken een steriel gebied van het lichaam. Wanneer ze zich weten te vermenigvuldigen, kan dat uiteindelijk leiden tot een dramatische daling van de bloeddruk, waardoor de organen niet voldoende zuurstof meer krijgen.
Het lichaam geeft zich echter niet zonder slag of stoot gewonnen. Op het moment dat er te weinig bloed is, gaat het prioriteren. Hart, longen en hersenen móeten simpelweg altijd voorzien worden. De lever en nieren eigenlijk ook wel. Maar huid en slijmvliezen? Die kunnen wel met wat minder toe. De haarvaatjes krijgen de opdracht om een beetje samen te knijpen zodat er geen bloedcellen meer doorheen passen. ’De patiënt is daar uiteindelijk niet mee geholpen‘, vertelt Mathura. ’Maar het is wel al vroeg waarneembaar, vroeger dan elke andere indicator. De bloeddruk daalt pas uren later en dan is de patiënt al ernstig ziek aan het worden.‘ Terwijl snel ingrijpen juist cruciaal is.
Kleine föhn
De sensor van Microvision is bedoeld om dwars door weefsels heen te kijken en een afbeelding te maken van alleen de rode bloedcellen. Dat verraadt waar de bloedvaten lopen – deze cellen zitten altijd in een bloedvat. Meegeleverde software meet in het beeld hun diameter en lengte. Ontbreken de allerdunste haarvaatjes in het beeld, dan stromen daar geen rode bloedcellen door. Een teken aan de wand.
Het principe van de detector is eigenlijk verrassend simpel. In de basis bestaat hij uit een microscoop met beeldsensor, die tegen het weefsel wordt aangedrukt en daar tot enkele honderden micrometers diep kan kijken. Om ervoor te zorgen dat de microscoop alleen de rode bloedcellen in beeld brengt, is de sensor voorzien van een lichtbron die specifiek is afgestemd op het absorptiespectrum van hemoglobine: 540 nanometer ofwel groen. Eigenlijk probeert de sensor de bloedcellen dus juist niet te zien: door het ontbreken van teruggekaatst licht worden ze zwart afgebeeld terwijl de omliggende delen uniform worden verlicht. ’We gebruiken het hemoglobine in de rode bloedcellen als het ware als contrastmiddel‘, legt Ter Riet uit.
De lichtbron ligt als een ring om de microscoop heen. Hij wordt direct op het weefsel gedrukt en ligt een beetje teruggetrokken, waardoor er geen licht direct de microscoop in lekt. Het enige dat de sensor ziet, is daarmee het zwakke licht dat uit het weefsel wordt gereflecteerd.
De meting wordt uitgevoerd onder de tong van de patiënt. ’Je zou in principe door de huid heen kunnen kijken, maar die is vrij dik. Je zou dan een erg sterke lichtbron moeten gebruiken terwijl het beeld niet zo goed wordt‘, vertelt Mathura. ’Daarom moet je de plaatsen gebruiken waar de vaten vlak onder het oppervlak liggen, zeg maar de natte plekken.‘
Het geheel is gevat in een handheld sensor met de afmetingen van een kleine föhn. Op de voorkant wordt voor elke patiënt een nieuwe steriele wegwerpkap geplaatst, terwijl de gebruiker aan de achterkant belichting en focus kan instellen. De sensor is met een kabel verbonden met een batterij-unit en een laptop. ’In een toekomstige uitvoering zou de meting misschien kunnen worden geïntegreerd in de handheld unit. Voor de klinische toepassing is het nu eigenlijk niet meer nodig om over de videobeelden te beschikken. Maar we wilden het systeem in eerste instantie zo open mogelijk maken zodat onderzoekers over de ruwe meetdata kunnen beschikken‘, verklaart Ter Riet.
Even opletten
De technologie, sidestream dark field genoemd, is eigenlijk een doorontwikkeling van de aanpak van Cytometrics. Het belangrijkste verschil was dat de Amerikanen de microscoop en lichtbron niet optisch van elkaar isoleerden, maar polarisatiefilters gebruikten om het directe licht weg te filteren. Hun pogingen om deze aanpak tot commercieel succes te brengen, zijn nauw vervlochten met de ontstaansgeschiedenis van Microvision. ’Zij hadden een nogal ambitieus doel‘, aldus Ter Riet. ’Zij wilden die technologie inzetten voor het stimuleren van bloeddonoren. Want wat bleek nou: mensen hebben niet zo heel veel moeite met de dikke naald in hun arm om bloed af te staan, maar wel met het prikje in hun vingertop om te bepalen of ze geschikt zijn als bloeddonor. Cytometrics wilde dat prikje vervangen door een lichtmeting.‘
Ondanks tientallen miljoenen aan venture capital bleek dat een te harde noot om te kraken. Het bedrijf kwam in financiële problemen en ging uiteindelijk in 2003 over de kop. Een ramp, vonden Ter Riet en Mathura, want het was ondertussen duidelijk geworden dat de technologie op de ic levens kan redden. ’Er was destijds een onderzoek gepubliceerd naar de vernauwing van die haarvaten. Bij patiënten op de ic bij wie dit werd waargenomen, was 87 procent 24 uur later overleden!‘, vertelt Mathura.
De mogelijkheid om iets fundamenteels te verbeteren in de ic-zorg was voor hen uiteindelijk te groot om te laten liggen. Zij gingen op zoek naar een techniek die uit het vaarwater van Cytometrics‘ patentportfolio zou blijven en richtten daaromheen uiteindelijk een bedrijfje op, actief en financieel gesteund door het AMC. In 2005 kwam de Microscan-sensor op de markt. ’De meeste technologische vernieuwingen op de ic de afgelopen decennia zijn eigenlijk verbeteringen van bestaande systemen. Dit is echt wat nieuws. Maar als wij daar niks mee hadden gedaan na het faillissem*nt van Cytometrics was het gewoon blijven liggen‘, stelt Ter Riet. De ultieme bevestiging wat hem betreft, kwam op een conferentie bij monde van de inmiddels overleden arts Max Harry Weil, die als grondlegger van de hedendaagse traumazorg wordt beschouwd. ’Toen wij ons praatje wilden houden, stond hij op, richtte zich tot het publiek en zei: ’Nu moeten jullie even opletten, want dit is écht wat nieuws.‘‘
Over aandacht heeft het nu vijfkoppige bedrijf dan ook niet te klagen. De technologie staat duidelijk op de agenda van ic-artsen wereldwijd en er zijn adviezen in de maakt om standaard drie keer per dag de controle toe te passen op alle ic-patiënten. De technologie is ook in een nieuwe fase terechtgekomen, vertelt Mathura: ’In het begin werden er vooral onderzoeken gepubliceerd die de eerdere resultaten bevestigen. Nu zie je veel meer dat er publicaties komen over wat bepaalde metingen betekenen voor specifieke patiëntgroepen.‘
En andere toepassingen, zoals Microvision zelf ook een alternatieve toepassing werd voor de Cytometrics-technologie? Er zijn mogelijkheden zat, maar ze staan niet echt op de agenda van de oprichters. ’Er zijn onderzoeken over een relatie met hartfalen, en hier bij het AMC was een aio die onze oplossing gebruikte voor metingen aan wondherstel. Maar om daar goed in te kunnen kijken, moet je op de wondrand gaan zitten, en dat is juist het meest pijnlijke deel‘, licht Mathura toe. ’Ik schat dat negentig procent toch wel wordt gebruikt voor de ic. Maar als iemand vragen heeft, dan helpen we hem daar uiteraard wel mee.‘
