Wiskunde helpt bij genezing brandwonden

Daniël Koppenol richtte zijn onderzoek onder meer op hypertrofische littekens: verdikte, vaak rode en zeer stugge littekens, die pijnlijk aanvoelen, jeuken en kunnen leiden tot bewegingsbeperkingen. Deze littekens zijn een zeer vervelende complicatie die relatief vaak ontstaat bij (brand)wonden bij jonge mensen tussen de 20 en 30 jaar en in hogere mate bij mensen met een donkere huid.

Aanzienlijk verbeterd

Hoewel de behandeling van wonden de afgelopen decennia aanzienlijk is verbeterd, leidt een behandeling nog steeds niet tot volledige regeneratie van de verwonde huid, maar tot littekenweefsel. De aanwezigheid van littekenweefsel kan complicaties veroorzaken, zoals een beperking in de beweegbaarheid van de aangedane huid. Daarnaast raakt de genezing van grote wonden ook vaak verstoord en dit kan leiden tot de ontwikkeling van bijvoorbeeld een abnormale stand van een lichaamsdeel (een contractuur) en hypertrofisch littekenweefsel. "Helaas zijn de mechanismen achter het ontstaan van contracturen en hypertrofisch littekenweefsel op dit moment niet bekend", zegt Koppenol. "Verder is het moeilijk om de materiaaleigenschappen van ontwikkelend littekenweefsel te beïnvloeden. Een beter begrip van de mechanismen die ten grondslag liggen aan de genezing van wonden zal de behandeling waarschijnlijk verbeteren."

Wiskundige modellen in plaats van experimenten

Er is al volop onderzoek gedaan naar deze mechanismen, maar helaas is veel nog niet volledig bekend. Dit wordt gedeeltelijk veroorzaakt door de complexiteit van het wondgenezingsproces, maar het komt ook doordat het nu eenmaal erg moeilijk is om de interacties tussen verschillende componenten van het wondgenezingsproces te onderzoeken met experimenten. Door gebruik te maken van wiskundige modellen, kan met dit probleem worden omgegaan. Koppenol ontwikkelde wiskundige modellen waarmee de genezing van verschillende type wonden en het ontstaan van littekens nagebootst kan worden. Hij levert daarmee een bijdrage aan het ontrafelen van de mechanismen achter (afwijkende) wondgenezing en duidt daarbij ook de ontwikkelrichting voor alternatieven voor dierproeven.

Behandeling

Als we beter begrijpen hoe een wond geneest, dan kan dit leiden tot een betere behandeling van wonden zodanig dat het ontstaan van littekens wordt geminimaliseerd. Op dit moment is bijvoorbeeld niet bekend wanneer idealiter gestart zou moeten worden met spalktherapie na de plaatsing van een huidtransplantaat over een uitgesneden brandwond om zo het ontstaan van contracturen te voorkomen. Op basis van de uitkomsten van één van zijn modellen stelt Koppenol voor dat het ideale tijdstip om te starten met spalktherapie direct na de plaatsing van het huidtransplantaat is.

Koppenol: "Uiteindelijk willen we toe naar een breed inzetbaar wiskundig model dat nauwkeurig allerlei eigenschappen van de genezing van verschillende typen wonden kan nabootsen om hiermee bij te dragen aan het ontdekken van de mechanismen achter (abnormale) wondgenezing en dus de verbetering van de behandeling van zowel wonden als littekens."

Voor zijn proefschrift Biomedical implications from mathematical models for the simulation of dermal wound healing werkte Koppenol onder meer samen met VUmc en RKZ Brandwondencentrum Beverwijk via Paul van Zuijlen en Frank Niessen. Het onderzoek van Daniël Koppenol wordt gefinancierd door de Nederlandse Brandwonden Stichting.