In Nederland zijn er zo'n 1,7 miljoen mensen met een hart- of vaatziekte. Ook in de familie van dr.ir. Mathias Peirlinck komen hartproblemen voor. Het motiveert hem om te werken aan digital twins van het hart. Innovatieve computermodellen om het hart beter te begrijpen en de keuze voor de optimale behandeling patiënt-specifieker te maken. Tegelijkertijd heeft hij een grote bewondering voor het hart. “Het hart is een enorm indrukwekkende pomp die ingenieurstechnisch moeilijk te reproduceren valt.”
De groep van Peirlinck onderzoekt hoe het menselijk hart in elkaar zit, functioneert en reageert op veranderende elektrofysiologische, mechanische en hydraulische omstandigheden. Daarmee willen ze in kaart brengen hoe het hart verschilt tussen patiënten en hoe het reageert op zaken als intensief sporten, medicatie, een chirurgische ingreep of een implantaat. Peirlinck legt uit: “Om dit te doen, bouwen we computerprogramma's die medische beeldvorming, biomechanische data, de basisprincipes van de fysica, en heuse computationele rekenkracht samenbrengen: een digital twin van het hart. Zo kunnen we virtueel berekenen hoe het hart functioneert.”
Patiëntspecifieke behandelingen
Deze digitale tweelingen kunnen artsen helpen bij het maken van een betere analyse en keuze voor de optimale patiëntspecifieke behandeling. “Het model helpt dan bij het inschatten hoe medicatie op korte termijn gaat werken of hoe een nieuwe hartklep gaat passen. Ik verwacht dat we dit binnenkort met artsen in de praktijk kunnen brengen, maar ik wil die modellen een betere voorspellende waarde geven. Als we nu een nieuw implantaat plaatsen of een bepaald medicijn toedienen, wat gebeurt er dan met het hart over vijf jaar? Dat wil ik uitzoeken. Je wilt dat een patiënt na een ingreep nog jaren zo goed mogelijk kan verder leven.”
"Hartfalen is vaak een chronische ziekte die door langdurige overbelasting alsmaar erger wordt. We willen die cyclus doorbreken en de mechanische overbelasting aanpassen, tunen als het ware."
Dr.ir. Mathias Peirlinck, Assistant Professor TU Delft
Mechanische overbelasting
Het doel van Peirlinck op de lange termijn is begrijpen hoe hartziekten zich ontwikkelen. “Hartfalen is vaak een chronische ziekte die door langdurige overbelasting alsmaar erger wordt. We willen die cyclus doorbreken en de mechanische overbelasting aanpassen, tunen als het ware. Als ik kan begrijpen hoe het hartweefsel reageert op overbelasting, dan kan ik zoeken naar de mechanische oorzaak en daar op inspelen. Artsen werken daar ook aan maar zijn afhankelijk van klinische trials die vaak 5 tot 10 jaar duren. Met onze digital twin kunnen we duizenden patiënten virtueel uitrekenen op één dag. Daarom geloof ik zo in onze techniek. Maar we hebben wel relevante data nodig om de modellen te voeden.”
Ingenieurshart
“Waar wij aan werken zal veel ingenieurs aanspreken. Hoe hartweefsel zich mechanisch gedraagt is best wel extreem. De vervormingen van de hartspier kun je niet vergelijken met die van staal of beton. Tegelijkertijd zit er veel meer biologische, structurele en functionele variatie op dit weefsel, wat ons vaak voor heel wat mathematische uitdagingen plaatst. Het hart is een enorm indrukwekkende pomp die ingenieurstechnisch moeilijk te reproduceren valt. Mensen beseffen soms niet welke vernuftigheid er in het lichaam zit. De architectuur van de spiervezels in het hart is bijvoorbeeld heel knap. Het is een hoogst efficiënte manier om een volume bloed heel snel en met minimale energie rond te pompen. Ik vind dat gigantisch interessant.”
Experimenten
Om extra data te verzamelen als input voor de computermodellen wil Peirlinck stukjes hartweefsel testen onder bepaalde mechanische belastingen. “We hebben data nodig van gezonde en van zieke harten. Omdat je niet wilt ingrijpen in een gezond mensenhart gebruiken we daarvoor weefsel van varkensharten. Dat lijkt heel sterk op het mensenhart. Op termijn willen we dezelfde experimenten uitvoeren op hartweefsel van patiënten dat soms overblijft na een hartoperatie. Het Erasmus MC helpt ons hierbij. Zij hebben daar de technieken en de kennis voor.”
Donaties van alumni
Donaties van alumni kan Peirlinck gebruiken voor de materialen die nodig zijn voor de experimenten en de onderzoekers die deze gaan uitvoeren. “Deze testen leveren ons een extra bron van informatie en geven ons sneller en beter inzicht in de werking van het hart en wat er gebeurt bij hartfalen.”
Doet u mee?
Met een gift helpt u onderzoek te versnellen, maakt u een pilot of extra testen mogelijk.
Welke Tech for Impact onderzoeker mag op uw steun rekenen?
-
Universiteitsfonds Delft gebruikt uw gegevens voor het uitvoeren en vastleggen van de donatie en om u te informeren over de activiteiten en het werk van het Universiteitsfonds. Uw gegevens worden vertrouwelijk behandeld volgens de Wet Registratie Persoonsgegevens en nooit aan derden verstrekt. Lees hier ons privacy statement
Onderzoekersprofiel
Naam: Mathias Peirlinck (33)
Geboren in: België
Expertise: biomechanisch ingenieur
Faculteit: Mechanical Engineering
Werkt aan: digital twin van het hart
Potentiële toepassing: voorspellen van de beste behandeling bij hartproblemen en het mechanisme van hartziekten beter begrijpen
Besteding donatie: extra onderzoek naar het functioneren van hartweefsel
Waarom TU Delft
“De belangrijkste reden dat ik voor TU Delft heb gekozen is dat het een heel sterke achtergrond heeft in mechanical engineering. Er is veel expertise in het bestuderen van complexe materialen, het modelleren van hun gedrag, en het ontwerpen van nieuwe experimentele set-ups en implantaten. Dankzij de nauwe samenwerking met het Erasmus MC hebben we ook toegang tot weefsels en de kennis van medici die klinisch onderzoek doen. Er zijn niet zoveel plekken in de wereld waar dit zo goed samenwerkt als hier in Delft en het convergentie initiatief tussen Erasmus MC en TU Delft maakt de banden alleen maar sterker.”
Digitale tweelingen van het hart kunnen artsen helpen bij het maken van een betere analyse en keuze voor de optimale patiëntspecifieke behandeling.
