Medical Delta Cardiac Arrhythmia Lab

Hartritmestoornissen zijn de cardiovasculaire epidemie van de 21ste eeuw. Door veroudering, overgewicht, diabetes en verhoogde bloeddruk neemt het aantal patiënten met hartritmestoornissen snel toe.

Atriumfibrillatie is de meest voorkomende hartritmestoornis. Het is een progressieve ziekte, wat betekent dat de ritmestoornis begint met kortdurende episodes, vervolgens langere episodes en uiteindelijk episodes die niet meer eindigen. Atriumfibrillatie kan leiden tot een beroerte en hartfalen. Uiteindelijk kan het in sommige gevallen leiden tot dood.

Huidige behandelingen zijn vaak niet succesvol. Toch is het mogelijk met een nieuwe patiënt-specifieke therapie bestaande behandelingen te verbeteren. Dit kan door de mate van elektropathologie te meten ('enscenering van de aritmie'). Omdat er geen diagnostische hulpmiddelen zijn om elektropathologie te meten, is dit echter nog altijd niet mogelijk. Het is daarom ook niet mogelijk om patiënten met een risico op aritmie vroegtijdig te herkennen. Bovendien zijn er geen therapieën die specifiek gericht zijn op elektropathologie.

Behandeling van hartritmestoornissen

Elke hartslag wordt opgewekt door elektrische signalen. Elektrische signalen van jonge harten hebben meestal een eenvoudige morfologie, omdat elektrische golven zich soepel door het hartweefsel voortplanten. Door de jaren heen kunnen deze elektrische signalen complexer worden (elektropathologie) als gevolg van beschadigd hartweefsel. Wanneer de mate van elektropathologie een bepaalde waarde overschrijdt, kunnen hartritmestoornissen optreden.

Behandeling van hartritmestoornissen is in veel gevallen niet succesvol, zegt Natasja de Groot, hoogleraar en cardioloog-elektrofysioloog bij het Erasmus MC. De huidige behandeling bestaat uit het geven van een 'elektrische schok' om het normale hartritme terug te krijgen, het toedienen van medicijnen of het behandelen door middel van ablatietherapie. Hierbij wordt hartweefsel dat de ritmestoornis veroorzaakt, weggehaald. Helaas hebben deze therapieën bijwerkingen en zijn ze slechts matig effectief.

Ontrafelen van elektropathologie

Het Medical Delta Cardiac Arrhythmia Lab heeft als doel hartritmestoornissen te verminderen door ritmestoornis-gerelateerde elektropathologie te ontrafelen. Hiervoor worden nieuwe bio-elektrische diagnostische hulpmiddelen en therapieën ontwikkeld. Dit zou het mogelijk maken om in kaart te brengen tot welk stadium de hartritmestoornis is gevorderd. Met deze kennis kan een geschikte behandeling voor een individuele patiënt gemaakt worden.

Een eerste stap in het ontrafelen van elektropathologie is het kwantificeren van elektrische parameters. Hiervoor is een elektrode ontwikkeld met 192 meetpunten om elektrische signalen direct van het oppervlak van het hart te registreren tijdens openhartoperaties. Geavanceerde signaalverwerkingstechnieken worden vervolgens gebruikt om elektrische activeringspatronen tijdens de ritmestoornis te begrijpen. Het verbinden van elektrische signalen met de anatomie van het hart is essentieel om de mechanismen van de ritmestoornis te ontrafelen. In de toekomst is het doel om de mate van elektropathologie te kunnen bepalen met behulp van niet-invasieve technieken.

Hartritmestoornis-on-a-chip

Om de mechanismen van ritmestoornissen verder te ontrafelen, wordt in dit consortium een ​​ritmestoornis-op-een-chip ontworpen. Hiermee kan onderzoek worden gedaan naar de relatie van elektrische geleiding tot bijvoorbeeld genetische defecten.  

Lowlands centrum voor bio-elektrische geneeskunde

Het Lowlands centrum voor Bio-elektrische Geneeskunde, opgericht door prof. Natasja de Groot en Dr. Yanick Taverne, wil een gezonde, bio-elektrische functie van het hart herstellen door de bio-elektronische signalen van een individu vast te leggen, te analyseren en te moduleren. De doelen zijn:

• een orgaanspecifieke bio-elektrische atlas maken door bio-elektrische signalering te analyseren die de (dys)functionaliteit van organen regelt in een subset van ziekten
• ontwikkelen en testen van (diagnostische) interfacetechnologieën, waaronder elektrodengebaseerde interfaces voor het op afstand bewaken van de bio-elektrische functie; implanteerbare, in vorm aanpasbare elektrodengebaseerde interfaces voor het monitoren van de bio-elektriciteitsfunctie van organen; en geminiaturiseerde elektrodengebaseerde interfaces voor geïntegreerde bio-elektronische therapieën
• de therapeutische haalbaarheid vaststellen.

De scope van het Lowlands Centre for Bioelectric Medicine beperkt zich niet tot één orgaan, maar strekt zich momenteel ook uit tot andere organen, zoals de hersenen, huid, darmen en blaas. Onderzoeksfaciliteiten die in dit laboratorium beschikbaar zijn, omvatten een ex-vivo-hart-perfusie-opstelling en biomimetische systemen.

Rotterdam Study

In samenwerking met dr. Maryam Kavousi worden epidemiologische aspecten van hartritmestoornissen onderzocht in een populatieonderzoek, de Rotterdam Study.

Samenwerking

Dit programma is een samenwerkingsverband tussen biologen, ingenieurs en artsen van het Erasmus MC, het LUMC en de TU Delft. Zij combineren hun unieke expertise op het gebied van signaalregistratie en -verwerking, hulpmiddelen voor cardiale mapping en moleculaire mechanica.

(Foto: Esther Morren)