Als ingenieur voor het menselijk lichaam bouw ik mee aan waar elke patiënt met een zieke aortaklep op hoopt: een hartklep die een level lang meegaat. Vijf jaar lang zocht ik naar een oplossing voor een veelbelovende hartoperatie. En ik vond er één die vooral jongere patiënten een betere en langere levenskwaliteit kan bieden.
Leg je hand op je linkerborst en sluit je ogen. Zo voel je na een tijdje je hart kloppen. Bij elke samentrekking pompt je hart zuurstofrijk bloed via de aorta naar de rest van je lichaam.
De aorta is de grootste slagader van je lichaam en vertrekt rechtstreeks vanuit het hart. Tussen het hart en de aorta bevindt zich een kleine maar cruciale verbinding: de aortaklep. Bij elke hartslag opent en sluit die klep, ongeveer één keer per seconde. Zo’n 100.000 keer per dag, bij elke samentrekking van diezelfde hartspier.
In het geval van aangeboren aandoeningen of wanneer die klep echter ernstig beschadigd raakt, is een vervanging vaak onvermijdelijk. Maar zeker voor jonge patiënten is niet elke nieuwe klep even geschikt. Zo bestaan er mechanische hartkleppen uit metaal, of biologische kleppen gemaakt van dierlijk weefsel. Het probleem is dat deze kleppen niet meegroeien met het lichaam en vaak niet gemaakt zijn om een heel leven mee te gaan. Voor jonge patiënten is een nieuwe ingreep later in het leven daardoor vaak onvermijdelijk.
De hartklep van de toekomst
Een zieke hartklep vervangen door je eigen longslagaderklep is daarom een openhartoperatie die voor veel jonge patiënten met een zieke aortaklep een toekomst kan bieden. We noemen die ingreep de Ross procedure, vernoemd naar de Britse hartchirurg Donald Ross, die de operatie reeds in 1967 voor het eerst succesvol uitvoerde. Tijdens deze ingreep neemt de chirurg de longslagaderklep weg, die normaal het bloed richting de longen stuurt, en gebruikt die op de plaats van de beschadigde aortaklep. De vrijgekomen plaats wordt vervolgens opgevuld met een donorklep.
Zo komt er op één van de belangrijkste plaatsen in het hart, de verbinding met de aorta, een klep uit het eigen lichaam van de patiënt. En dat maakt deze ingreep zo bijzonder: het gaat om levende weefsel dat zich in de loop van de tijd kan aanpassen aan het lichaam. In tegenstelling tot mechanische of biologische prothesen kan deze klep daardoor meegroeien en een oplossing bieden die veel beter aansluit bij een heel leven.
Achter elke simulatie, elk experiment en elke wetenschappelijke publicatie schuilt uiteindelijk hetzelfde doel: een kloppend hart zo lang mogelijk gezond houden.
Tijdens de laatste maanden van mijn doctoraat vroeg ik mijn grootmoeder, die graag aquarellen schildert, om een menselijk hart te schilderen. Zo kreeg mijn onderzoek een persoonlijke illustratie, die later ook de cover van mijn proefschrift zou sieren. Op haar anatomische tekening zie je goed de longslagader in het blauw en de aorta in het rood. Tijdens de Ross procedure maakt de eigen longslagaderklep van de patiënt als het ware de overstap van het blauwe naar het rode bloedvat. Daar neemt ze de functie over van de zieke aortaklep.
Het bloedvat onder druk
Toch kent de Ross procedure een belangrijke uitdaging. De longslagaderklep is oorspronkelijk ontworpen voor de relatief lage bloeddruk naar de longen. Na de operatie komt ze terecht in aorta-positie, waar de bloeddruk vier tot vijf keer hoger ligt. Daardoor kan het bloedvat rond de klep geleidelijk uitzetten. Wanneer dat gebeurt, sluit de klep minder goed en kan uiteindelijk opnieuw een operatie nodig zijn. Om dat te voorkomen, proberen artsen en chirurgen het bloedvat vandaag van buitenaf te verstevigen. Je kan het vergelijken met een soort steunkous die rond het bloedvat wordt aangebracht en voorkomt dat het te ver uitzet.
Maar ook die oplossing heeft een nadeel. De huidige materialen die worden gebruikt om uitzetting te verhinderen, zijn vaak veel stijver dan natuurlijk vaatweefsel. Daardoor kan het bloedvat minder vrij bewegen. En net zoals je een spier niet permanent wil ondersteunen met een harde structuur, willen we ook een bloedvat niet voor altijd van buitenaf vastzetten. Op lange termijn kan het onderliggende weefsel daardoor zelfs een deel van zijn natuurlijke functie verliezen. Je kan het mooi vergelijken met een gipsverband: het geeft steun wanneer je die nodig hebt, maar je wil het niet voor altijd dragen. Mijn doctoraat vertrok daarom vanuit een eenvoudige vraag: kunnen we een ondersteuning ontwerpen die het bloedvat beschermt, maar het tegelijk de vrijheid geeft om natuurlijk te blijven functioneren?
Van computer naar patiënt
Om die onderzoeksvraag te beantwoorden moest ik eerst begrijpen hoe bloedvaten zich aanpassen aan hun omgeving. Eerst onderzocht ik daarom hoe bloedvaten reageren op de druk van elke hartslag. Daarna gebruikte ik artificiële intelligentie om dat gedrag na te bootsen in een computermodel. En met dat digitale model kunnen we voorspellen wat er in de jaren na de operatie met het bloedvat zal gebeuren.
We ontdekten dat de druk die bij elke hartslag op de hartwand wordt uitgeoefend, elke “bonk” dus, een belangrijke rol speelt in hoe het bloedvat zich herstelt. Met medische beelden kunnen we bovendien voorspellen hoe de hartklep zich op langere termijn zal gedragen.
Tijdelijke steun, blijvende winst
Die inzichten vormden de basis voor een nieuwe oplossing. Aan de hand van onze eigen 3D-printer aan de universiteit ontwikkelde ik een speciaal steunverband voor het bloedvat: een polymeer opgebouwd uit ultrafijne vezels die sterk lijken op natuurlijk weefsel. Het ondersteunt het bloedvat tijdens de kritieke periode na de operatie, maar breekt daarna geleidelijk af en verdwijnt vanzelf terwijl het lichaam zich aanpast.
Denk terug aan ons voorbeeld van het gips. Een gips helpt je bot herstellen, maar zodra het genezen is, wil je het weer verwijderen. Als je je spieren te lang niet gebruikt, worden ze zwak en verliezen ze hun natuurlijke functie. Onze redenering voor het bloedvat was dezelfde: geef het tijdelijk de ondersteuning die het nodig heeft, maar laat het daarna opnieuw op eigen kracht functioneren. Dankzij de computermodellen konden we bovendien bepalen welke eigenschappen die ondersteuning precies nodig heeft: sterk genoeg om overmatige uitzetting van het bloedvat tegen te gaan, maar soepel genoeg om de natuurlijke beweging ervan te behouden.
Van onderzoek naar levenslange oplossing
De ambitie van mijn onderzoek was aanvankelijk duidelijk: de Ross procedure duurzamer maken, zodat meer patiënten tientallen jaren met hun eigen levende hartklep kunnen leven. Maar om dat te bereiken, moesten we een heel nieuwe oplossing bedenken. Door computermodellen, artificiële intelligentie en nieuwe biomaterialen te combineren, ontwikkelden we een revolutionaire ondersteuning die het bloedvat tijdelijk beschermt en daarna geleidelijk verdwijnt. Zo krijgt het bloedvat eerst de steun die het nodig heeft, om daarna opnieuw volledig op eigen kracht te functioneren.
Wanneer ik vandaag naar het schilderij van mijn grootmoeder kijk, herinnert het me eraan waarom vijf jaar onderzoek de moeite waard waren. Achter elke simulatie, elk experiment en elke wetenschappelijke publicatie schuilt uiteindelijk hetzelfde doel: een kloppend hart zo lang mogelijk gezond houden. Niet alleen voor de mensen die ons dierbaar zijn, maar voor iedereen die ooit met een hartziekte wordt geconfronteerd.
Zo brengt dit doctoraat ons een stap dichter bij wat elke patiënt eigenlijk wil: een hartklep voor het leven.
Thibault Vervenne dingt mee naar de Vlaamse PhD Cup 2026. Ontdek meer over dit onderzoek op www.phdcup.be.
