Wiskundig model maakt schatting van druk in nierfilters

Door Gastredacteur 

Door Rosa Wouda - Een interview met arts-onderzoeker Didier Collard over het onderzoek naar het meten van druk in de nierfilters in het Amsterdam UMC.

Didier heeft een bachelor wiskunde en natuurkunde gedaan, gevolgd door een master mathematische fysica aan de Universiteit van Amsterdam. Via de zij-instroom is hij daarna geneeskunde gaan studeren en hij heeft inmiddels zijn opleiding tot arts afgerond. Tijdens zijn coschappen raakte Didier betrokken bij onderzoek naar druk en stroomsnelheid in de nierslagader. Nu werkt hij sinds twee jaar als arts-onderzoeker bij de afdeling vasculaire geneeskunde/nefrologie onder leiding van dr. Van den Born en dr. Vogt. Aansluitend bij zijn achtergrond als wiskundige en arts, heeft hij zijn mathematische kennis gebruikt om een model te maken dat de druk schat in de nierfilters. De nierfilters bestaan uit een kluwen haarvaatjes van zo’n 0,1 mm groot, wat het zeer moeilijk maakt om hierin metingen te doen.

Waarom is het van belang om de druk in de nierfilters beter te kunnen schatten?
Didier: 'Zowel een te hoge als een te lage druk is slecht voor het functioneren van de nier. Een te hoge druk beschadigt de nierfilters en een te lage druk zorg ervoor dat er onvoldoende bloed wordt gefiltreerd.' Om de druk in de nier te reguleren gebruiken de nieren een terugkoppelingsmechanisme. Didier: 'Bij patiënten met diabetes kan dit regelmechanisme beschadigd raken, waardoor de druk in de nier oploopt. Dit is een van de redenen dat patiënten met diabetes chronische nierschade ontwikkelen.'

Tot op heden is het niet mogelijk om de druk in de nierfilters te meten in mensen, daarom hebben jullie een model toegepast om een schatting te maken van de druk. Hoe werkt dat?
Didier: 'In de jaren ’80 van de vorige eeuw heeft men in diermodellen druk gemeten. Dit werd gedaan door het plaatsen van micropipetten in oppervlakkig gelegen nierfilters. De meting is echter zeer riskant en wordt om die reden bij mensen niet gedaan. Om toch een schatting te kunnen maken van de druk hebben we gebruik gemaakt van het windketelmodel.' Het windketelmodel ontleent zijn naam aan de windketel, een luchtreservoir in een brandweerpomp. Zoals in onderstaande afbeelding wordt weergegeven, wordt de schommelende afgifte van de pompstraal opgevangen en uitgesmeerd in de windketel. Hierdoor kan bij de brandspuit een gelijke uitstroom van water plaatsvinden. In het menselijk lichaam vindt iets vergelijkbaars plaats; de afgifte van bloed die pompsgewijs gaat met elke hartslag wordt opgevangen door de (grote) elastische bloedvaten, waardoor de druk in de bloedvaten constant wordt gemaakt. Didier: 'Dit model wordt al langer toegepast in de cardiologie, maar nog niet in de nefrologie. Omdat de doorbloeding van de nieren anders is dan in het hart hebben we het model aangepast op de nier. Door toepassing van dit model op de nieren is het mogelijk met behulp van de druk en stroomsnelheid in de nierslagader de druk in de haarvaten van de nierfilters te schatten.'

Schematische weergave van het windketelmodel

Om een schatting te maken van de druk in de haarvaten van de nier moet je dus eerst de druk en de stroomsnelheid van het bloed meten in de nierslagader, hoe meten jullie dat?
'Bij patiënten met (een verdenking op) een vernauwing van nierslagader wordt via de lies een dun slangetje (katheter) ingebracht ter plaatse van de vernauwing. Vervolgens wordt door middel van het opblazen van een ballonnetje (dotteren) of het plaatsen van een metalen gaas (stent) de vernauwing opgeheven. Tijdens deze procedure wordt tevens een meetdraad ingebracht, waarmee we de druk en de stroomsnelheid van het bloed in de nierslagader kunnen meten. Deze waarden hebben we gebruikt in het model.'

Komt de geschatte druk in de haarvaten die jullie hebben gevonden overeen met eerdere bevindingen in de diermodellen waarin de druk direct is gemeten?
Didier: 'Wij hebben een gemiddelde druk gevonden van 48 mmHg, in diermodellen lag deze druk tussen de 50-60 mmHg, dit lijkt dus goed overeen te komen. Daarnaast was de geschatte druk in de haarvaten van de nier hoger bij patiënten met diabetes. Dit klopt met wat we zouden verwachten.'

Wat zijn risicofactoren voor een verhoogde druk in de haarvaten van nier?
'Naast het hebben van diabetes is een hoge bloeddruk een belangrijke risicofactor voor het ontwikkelen van een verhoogde druk in de nierfilters.'

Kunnen we met deze nieuwe kennis patiënten ook beter behandelen?
'Deze bevindingen helpen ons de achteruitgang van nierfunctie door diabetes of een verhoogde bloeddruk beter te begrijpen. Daarnaast geeft het meer inzicht in wat er op het niveau van de nieren gebeurt bij een verlaagde bloeddruk. Tevens kan deze kennis worden toegepast om de behandeling van patiënten met vernauwing van de nierslagader te verbeteren. In samenwerking met de Nierstichting en collega-onderzoeker Lennart van de Velde (links op foto) onderzoeken we nu welke patiënten met een vernauwing van de nierslagader het meeste baat hebben bij een dotterbehandeling, middels metingen van de bloedstroomsnelheid. Hiervoor gebruiken we onder andere een gepersonaliseerd computermodel, eigenlijk een uitgebreide versie van het windketelmodel van de nierfilters.' Meer informatie over deze studie is te vinden op de website van de Nierstichting.

Wat zou je in de toekomst graag willen onderzoeken?
Didier: 'Het zou het heel gaaf zijn als we de druk en bloedstroomsnelheid van de nierslagader niet meer invasief hoeven te meten met een katheter, maar dat bijvoorbeeld kunnen doen met behulp van een flow MRI of een echo met contrast.'

Het volledige artikel van de onderzoeksgroep is te lezen in JASN

Gepubliceerd: maandag 13-07-2020 | Nog geen reacties

Reageer op dit artikel

    Gerelateerde artikelen

    Recente artikelen

    NierNieuws en zijn adverteerders maken soms gebruik van cookies. Klik hier voor meer informatie.
    Ons Pricaystatement vindt u hier


    NierNieuws en zijn adverteerders maken soms gebruik van cookies. Klik hier voor meer informatie.
    Ons Pricaystatement vindt u hier