Виллем эйнтховен изобретение электрокардиографа кратко
Обновлено: 03.07.2024
Виллем Эйнтховен
Родился: 21 мая 1860 г., Семаранг, Голландская Ост-Индия
Умер: 29 сентября 1927 г., Лейден, Нидерланды
С происхождением у Эйнтховена тоже все замысловато: он потомок изгнанных из Испании евреев. Фамилия появилась при Наполеоне, который в своем кодексе указал, что у всех граждан его империи, куда в то время входила и Голландия, должна быть фамилия. Двоюродный дед Эйнтховена выбрал немного искаженное название города, где он жил — Эйндховена.
Старинная улочка Семаранга
Отцом будущего нобелиата был военный врач, Якоб Эйнтховен, который, к сожалению, не смог обеспечить собственное здоровье. В 1866 году он умер от инсульта, и через четыре года (Виллему тогда было уже десять) его семья вернулась в Утрехт. Разумеется, большого достатка в семье не было — его мать осталась одна с тремя детьми. Виллем решил пойти по стопам отца — отчасти по призванию (медицина), отчасти — по нужде. Дело в том, что, заключив военный контракт, он смог обучаться на медицинском факультете Утрехтского университета бесплатно.
Дальше юноше повезло. Правда, при этом не повезло профессору физиологии Лейденского университета Адриану Хейнсиусу: он умер. А юному Эйнтховену, четверть века от роду, вместо службы в медицинском корпусе досталось профессорское место в не самом последнем европейском университете. Это случилось в 1886 году, и с тех пор более 41 года Эйнтховен работал в Лейдене — до самой своей смерти в 1927-м.
А тут подоспел первый международный конгресс по физиологии — важнейшее событие в мировой медицине того времени (Базель, 1889 г.). Там и произошла эпохальная встреча с Огастесом Уоллером, который первый в мире показал, что, не вскрывая тело живого организма, можно снять запись электрических импульсов сердца (1887 г.). В Базеле Уоллер показывал свою работу при помощи собственного пса Джимми. Именно Уоллера нужно называть первооткрывателем метода ЭКГ.
Огастес Уоллер, его бульдог и снятая кардиограмма
Правда, надо сказать, что кардиограммы у Уоллера были ужасные. Он регистрировал импульсы при помощи капиллярного электрометраэлектрометра (кстати, его изобрел нобелевский лауреат по физике 1908 года и один из изобретателей цветной фотографии Габриэль Липпманн).
В этом приборе электрические импульсы от сердца попадали на капилляр с ртутью, уровень которой в капилляре менялся в зависимости от силы тока. Но сама по себе ртуть меняла положение не мгновенно, а обладала некоей инерцией (ртуть ведь очень тяжелая жидкость). В результате получалась каша. Метод был, но то, что говорили полученные кардиограммы, понять было невозможно.
Однако нормальную кардиограмму получить капиллярным методом не удалось. И Виллем Эйнтховен сделал собственный прибор: струнный гальванометр. Первую статью о том, что на нем записана кардиограмма, он опубликовал в 1903 году (издание датировано 1902 годом).
Его главной частью была кварцевая струна — ниточка из кварца толщиной в 7 микрон. Она делалась весьма оригинальным способом — стрела, к которой было прикреплено кварцевое разогретое волокно, выстреливалась из лука (кстати, таким же способом 20 лет спустя будущие нобелевские лауреаты Семенов и Капица тянули капилляры). Эта нить при попадании на нее электрических импульсов отклонялась в постоянном магнитном поле. Чтобы фиксировать отклонение нити, параллельно ей во время измерений двигалась фотобумага, на которую при помощи системы линз проецировалась тень от нити.
Струнный гальванометр Эйнтховена
Интересно, что на первые кардиограммы наносилась временная координатная сетка (сейчас бумага для кардиограмм сразу содержит сетку, но у Эйнтховена-то была фотобумага!). Сетка наносилась при помощи теней от спиц велосипедного колеса, вращавшегося с постоянной скоростью.
Зубцы и интервалы кардиограммы
Что же такое эти зубцы и что нам дает кардиограмма?
Итак, обычно на кардиограмме видно пять зубцов. С легкой руки Эйнтховена они получили названия P, Q, R, S, T. Не всегда, но достаточно часто, за ними можно увидеть еще и небольшую волну-зубец U.
Первый зубец, P, характеризует процесс возбуждения мышечной ткани предсердий; то, что называется комплексом QRS, отражает систолу (сокращение) желудочков и выброс крови в аорту, фрагмент ST и сам зубец T – реполяризацию (восстановление потенциала покоя) мембран клеток миокарда желудочков.
Но самое главное — Эйнтховен сумел увидеть некие общие черты в кардиограммах людей с одинаковыми сердечно-сосудистыми заболеваниями. Так ЭКГ стала диагностическим методом.
Один из ранних электрокардиографов
Интересно разобраться с номинациями Эйнтховена. Наш герой номинировался на премию 31 раз. При этом в 1924 г. он был номинирован лишь трижды, а вот в 1922 г. — 16 раз! Еще шесть номинаций в 1913 г., две в 1917 и по одной в 1911, 1914, 1920 и 1921 г. Сам же Эйнтховен имел право номинировать с самой первой премии, но воспользовался им лишь четырежды. В 1901 г. он номинировал Эмиля фон Беринга, который и стал Нобелевским лауреатом. В 1905 г. — его соратника Эмиля Ру, который так и не получил премию. В 1917 и 1921 гг. он номинировал сэра Чарлза — но не Баскервиля, а Шеррингтона, который получит свою премию за исследования функции нейронов лишь в 1932 г., уже после смерти автора кардиограммы.
Голландец недолго прожил в лауреатах — через два года после своей нобелевской лекции он умер от рака желудка. Печальнее всего, что, несмотря на открытость своей лаборатории (в ней часто бывали гости), ни учеников, ни научной школы после Эйнтховена не осталось. А вот лаборатория Эйнтховена есть: его именем названа лаборатория экспериментальной сосудистой медицины в его родном Лейдене (Лейденский университетский медицинский центр, LUMC).
Благодаря голландскому профессору Утрехтского университета Виллему Эйнтховену регистрация электрических потенциалов сердца получила широкое практическое применение. На основе струнного гальванометра, изобретенного Д. Швейггером, Эйнтховен создал электрокардиограф. В приборе электрический ток от электродов на поверхности тела проходил через кварцевую нить, которая находилась в поле электромагнита. При взаимодействии проходящего по ней тока с полем, нить вибрировала. Тень от нити фокусировалась оптической системой и передавалась на светочувствительный экран. Устройство было громоздким, весило 270 кг и требовало обслуживания пятью сотрудниками. Тем не менее, данное изобретение произвело революцию в области медицинских знаний, дало возможность получать подробную информацию о состоянии сердца.
Вклад Виллема Эйнтховена в историю развития ЭКГ огромен. Ему принадлежит идея крепления электродов на руки и ноги. Ученый ввел понятие стандартных отведений от конечностей (I, II, III). Эти изобретения используются и сегодня в медицинской практике. Труды Эйнтховена оценены по достоинству. В 1924 году ему присудили Нобелевскую премию.В двадцатых годах прошедшего столетия благодаря трудам Гольдбергера появились усиленные отведения: aVR, aVL, aVF. При регистрации одна из конечностей служит электродом. Метод ЭКГ не прекращал развиваться. Вильсон предложил грудные отведения. При таком способе регистрации точка на поверхности грудной клетки служит одним из электродов, а другой – объединенный электрод от конечностей.
Стандартные, усиленные и грудные отведения активно используются в современной медицине. В случаях аномального расположения сердца, нарушений ритма в работе сердца применяются дополнительные отведения:
- Правые грудные (симметричны к левым);
- Высокие грудные (выше стандартных на одно межреберье);
- V7 - V9 (продолжение основных)
- Пищеводное отведение. Располагается в пищеводе. Используется для регистрации электрической активности предсердий;
- Отведения по Нэбу: D (спианальное), A (переднее), I (нижнее);
- Системы отведений Франка и Лиана не используются в современной практике.
Современная электрокардиография
Каждая клетка миокарда напоминает электрический генератор. При прохождении волны возбуждения он разряжается и заряжается. ЭКГ отображает процесс распространения электрического импульса в сердце. В норме электрические импульсы генерируются в синоатриальном узле – небольшой группе клеток предсердий. Отсюда и название нормального ритма – синусовый.
Обычная скорость движения бумаги при регистрации ЭКГ 25 мм/сек. Для детальной записи скорость увеличивают до 50 - 100 мм/сек. При длительной записи скорость 2,5 – 10 мм/сек. Мониторы ЭКГ старых моделей вели запись на магнитофонную кассету. Сейчас электрокардиографы регистрируют данные на особую дискету или электронную память. Затем специальная компьютерная программа обрабатывает информацию и диагностирует патологии, частоту сокращений и другие показатели.
Электрокардиорафия – ценный инструмент диагностики. Позволяет получить данные о ритме сердца, регулярности сокращений, их частоте. Следует отметить, что стандартная процедура ЭКГ не служит средством диагностики опухолей сердца, пороков, не регистрирует шумы сердца, не отражает гемодинамику. Для исследования данных отклонений необходимо проведение суточного мониторирования, нагрузочных проб. Процедура без сомнений является действенным и доступным методом диагностики, позволяет обнаружить различные заболевания сердца на ранней стадии, зафиксировать отклонения и назначить своевременное лечение.
8 ноября 1901 года в Голландии сообщается об изобретении электрокардиографа
Виллем Эйнтховен, голландский врач-физиолог, потомок испанских евреев, бежавших от инквизиции в XV веке в Голландию, родился в 1860 году в Восточной, или Голландской Ост-Индии (ныне остров Ява) в семье колониального врача. В шестилетнем возрасте у Виллема умер отец, и семья вернулась в Утрехт. Как сын колониального врача мальчик имел право на бесплатное образование, но только по трем специальностям: учитель, врач и бухгалтер. Обязательным условием было возвращение на работу в колонии.
Фото: British Medical Journal / Wikipedia
Эйнтховен искренне хотел пойти по стопам отца, но во время учебы в Утрехтском университете проявились его способности исследователя. Он понял, что научная работа привлекает его гораздо сильнее, чем врачебная практика. Уже его дипломная работа содержала научное открытие. Он исследовал оптическую иллюзию восприятия цвета: если на ровной поверхности расположены два круга разного цвета, например, синий и желтый, то один из цветов воспринимается как приближающийся, а другой как удаляющийся.
За эту работу Эйнтховен получил степень доктора медицины и философии и был рекомендован на освободившуюся в этот момент кафедру гистологии и физиологии Лейденского университета. Благодаря настойчивости своих научных руководителей, профессоров Дондерса и Снеллена, в 1886 году в возрасте 25 лет Эйнтховен становится профессором.
На четвертый год своего заведования кафедрой Эйнтховен услышал выступление Огастуса (Августа) Уоллера, читавшего лекции по физиологии в престижной лондонской больнице Сент-Мэри. Уоллер демонстрировал опыт на своем бульдоге Джимми.
Одна передняя и одна задняя лапы животного были помещены в две емкости с водой, которые были подключены к капилляру, заполненному ртутью и серной кислотой. При большом увеличении было видно, что на границе ртути и кислоты возникают повторяющиеся колебания. Джимми был знаменит на всю Англию, но когда парламентская комиссия возбудила уголовное дело о жестоком обращении с животными, Уоллер продемонстрировал опыт на себе.
Струна освещалась сверху мощным рефлектором, система линз переводила изображение колебаний на фотобумагу. Магниты были очень большими, требовали водяного охлаждения, система линз также требовала тщательной настройки. Целиком весь прибор весил около 290 кг, и требовалась команда из пяти человек для его обслуживания. Но главное было достигнуто: можно было снять электрические потенциалы работающего сердца у живого человека и зафиксировать их для дальнейшего анализа и изучения.
Для того чтобы не путать зубцы новых кардиограмм с предыдущими, снятыми с помощью ртутного капилляра и обозначавшимися буквами А, В, С, D, Эйнтховен использовал новую последовательность букв латинского алфавита: P, Q, R, S, T, U, которая и сохранилась до настоящего времени. Лаборатория Эйнтховена располагалась более чем в километре от клиники Лейденского университета, и это способствовало тому, что он назвал телекардиография. Токи от пациента по проводам передавались в лабораторию, и происходила запись кардиограммы. Очень быстро были описаны все основные нарушения ритма сердца и проводимости, а также изменения ЭКГ при различных заболеваниях. Метод оказался настолько информативным, что в лабораторию Эйнтховена потянулись врачи из всей Европы.
Эйнтховен выступал на съездах и конференциях врачей. В 1904 году на съезде в Брюсселе он познакомился с Александром Филипповичем Самойловым, основоположником электрокардиографии в России. Профессора подружились и до конца жизни состояли в переписке, в которой нередко шутили на тему сложной настройки струнного гальванометра.
Сейчас ЭКГ входит в перечень стандартных обследований. Зубцы электрокардиограммы стали символом кардиологии: их изображают на упаковках лекарств, заставках телепередач. Но чтобы метод стал доступным и информативным, потребовалась серьёзная работа. И проделал её Виллем Эйнтховен.
О поисках, успехах и просто интересных фактах из жизни Виллема Эйнтховена наша статья.
Врач, физик, спортсмен.
Виллем Эйнтховен родился 21 мая 1860 года. Его отец – Якоб Эйнтховен – был военным врачом. В 60-е годы он служил в Голландской Ост-Индии – колонии Нидерландов на островах Малайского архипелага. Поэтому ребёнок появился на свет в Семаранге – городе на северном побережье острова Ява.
Когда мальчику исполнилось шесть, Якоб умер от инсульта. Мама Виллема осталась многодетной вдовой. Через четыре года семья вернулась в Нидерланды и поселилась в Утрехте.
Виллем хотел стать врачом. Он не мог сам оплатить высшее образование, поэтому заключил армейский контракт. Согласно контракту, студент мог учиться на медицинском отделении Утрехтского университета бесплатно, но после выпуска был обязан некоторое время отслужить в медицинском корпусе.
Однокурсники и преподаватели видели в Эйнтховене не только способного студента, но и увлечённого спортсмена. Он возглавлял местный союз гимнастов и фехтовальщиков и убеждал знакомых в пользе спорта. Но во время одной из тренировок сломал запястье. О фехтовании на время пришлось забыть. После выздоровления Виллем Эйнтховен занялся греблей, чтобы тренировать руки. Он так увлёкся, что основал студенческий гребной клуб. На учёбе всё это тоже сказалось: личный опыт стал почвой для научной работы о механизме функционирования локтевого сустава. В ней медицинские наблюдения сочетались с глубоким знанием физики.
Неожиданное назначение
Однако нести службу Эйнтховену не пришлось. В 1885 году умер Адриан Хейнсиус – профессор физиологии Лейденского университета. Франс Дондерс видел, что исследования ученика весьма перспективны, и настоял, чтобы тот занял освободившееся место. Дондерс возглавлял Нидерландскую королевскую академию наук, был президентом двух международных конгрессов по офтальмологии и обладал большим научным авторитетом. И раз уж он посчитал, что в университете молодой доктор принесёт больше пользы, чем в армии, к его мнению прислушались. В январе 1886 года Виллем Эйнтховен вступил в новую должность.
В Лейдене Эйнтховен выпустил несколько работ по офтальмологии. Но его новым увлечением стала физиология дыхания и её связь с нервными импульсами. В частности, учёного занимал вопрос роли блуждающего нерва в механизме работы дыхания.
Пишущий сердцем
В 1889 году в Базеле состоялся первый международный конгресс по физиологии. Эйнтховен отправился туда, и поездка оказалась поистине судьбоносной. В том же конгрессе принимал участие Огастес Уоллер.
Электрофизиология была сравнительно молодой отраслью. На электрические импульсы в работе сердца пристальное внимание обратили только в 80-е годы XIX века. Уоллер первым попытался регистрировать возникающие при сокращении сердца изменения потенциалов, наложив электроды на поверхность тела. На конгрессе Уоллер продемонстрировал эту технику на своём бульдоге Джимми.
Для измерений использовался капиллярный электрометр. Результат оказывался полон погрешностей, метод не мог иметь практическую значимость. Но Эйнтховен заинтересовался. Он назвал метод электрокардиографией и взялся за разработку более точного прибора. Сперва пытался усовершенствовать капиллярный электрометр, смог добиться большей точности, научился вносить коррективы с помощью математических расчётов. Но всё больше убеждался, что для широкого применения капиллярные приборы не подходят.
Фото из первого учебника по электрокардиографии, 1906 г.
Новые рубежи
У Виллема Эйнтховена было три дочери и один сын. Сына назвали в честь отца. Эйнтховен-младший стал инженером-электриком.
Отец и сын провели эксперимент по передаче радиотелеграмм с помощью струнного гальванометра. Их телекардиограммы предвосхитили современную телемедицину.
Эйнтховен узнал о награде из прессы и сперва решил, что его разыгрывают. В нобелевской лекции он сказал, что современные достижения в кардиологии принадлежат не ему одному, а многим талантливым людям.
До конца жизни Виллем Эйнтховен оставался профессором физиологии Лейденского университета. Коллеги и друзья отмечали, что он не стремился к почестям, относился к себе с иронией, любил шутки и не терпел пафоса.
Вскоре после вручения награды учёный заболел. У него обнаружили рак желудка. 29 сентября 1927 года Виллема Эйнтховена не стало.
На протяжении многих лет сердечно-сосудистые патологии являются одними из самых распространенных заболеваний среди взрослого населения, причем с каждым годом они все чаще угрожают молодым поколениям.
Поэтому применение электрокардиографов в клинической практике имеет особое значение для диагностики, профилактики и лечения. Прибор для записи кардиограмм незаменим в различных кардиологических отделениях, больших больницах, госпиталях и частных клиниках.
Электрокардиографы прошли долгий путь эволюции, прежде чем стали теми устройствами, которые знакомы специалистам сегодня. Стоит осветить этапы развития данного прибора, чтобы понять, как проходило его техническое развитие и изменение функционала.
Это необходимо для получения наиболее полного представления о том, как работает современный электрокардиограф.
Изобретение метода
Впервые метод электрокардиографии был разработан около века назад. Техника записи эхокардиограммы была изобретена Огастесом Уоллером (1856 - 1922) в 1887 году. Один из первых экспериментов был проведен экспертом на собаке.
Чуть позднее его современник нидерландский физиолог Виллем Эйнтховен (1860 - 1927), ставший лауреатом Нобелевской премии, усовершенствовал идею и предложил использовать уникальное устройство с особым принципом работы.
Электрические поля производятся сердечной мышцей, что в результате приводит к распространению особых гальванических токов по поверхности тела. Прибор, спроектированный Эйнтховеном, позволяли регистрировать их.
Данный метод остается актуальным до сих пор при проведении исследований работы сердечной мышцы.
Первый электрокардиограф 1911 года
В 1911 году компания Cambridge Scientific Instrument Company выпускает первый кардиограф, который представлял собой специализированное оборудование больших габаритов с функцией ведения записи через проекционный оптический регистратор на специальной бумаге. При этом использовались солевые ванны, выполнявшие роль электродов для 3 отведений.
Уже тогда специалисты понимали, что необходимо создать портативное устройство с легким весом, чтобы его было проще переносить и транспортировать. Также перед ними стояла важная задача – нужно было повысить точность снятия показаний, а также обеспечить эргономику.
Дополненный электрокардиограф 1942 года
Вильсон и Гольдерберг оснастили в 1942 году прибор дополнительными 3 отведениями (однополюсными и усиленными), чтобы их можно было применять в тех случаях, когда мало базовых соединений для проведения исследования. Такая конструкция в электрокардиографах по-прежнему применяется.
Электрокардиограф с ламповым усилителем 1950-х годов
В 50-е годы ХХ века аппарат ЭКГ был оснащен ламповым усилителем, а также специальными накладными электродами и малогабаритным регистратором. Со временем устройство стало портативным, хотя его вес был еще тогда не самым легким (около 10 кг).
Allen Electric Equipment Company выпустила первые серийные переносные приборы, но они все еще мало напоминали те портативные электрокардиографы, которые существуют сейчас.
Благодаря стараниям инженера Нормана Холтера в 1959 году появляется аппарат с легкой портативной конструкцией, что уже было грандиозным достижением для тех лет. Теперь можно было вести запись за пределами лечебного отделения.
Развитие портативных электрокардиографов после 1960 года
В 60-70-е годы прошлого века были использованы полупроводниковые элементы. Через некоторое время стали появляться портативные электрокардиографы, которые своим внешним видом и техническими характеристиками уже больше напоминали современный аппараты ЭКГ.
Габариты таких устройств уменьшились, а по весу их можно было сравнить с одним книжным томом. В это время кардиографы могли питаться от батареи, обрели прочный корпус. Одной из лучших вариантов моделей того времени стал аппарат ЭК1Г-03М, выпущенный в 1976 году.
Электрокардиографы в XXI веке
Постоянное развитие новых технологий позволило постепенно усовершенствовать аппарат ЭКГ. Сегодня заметно расширился ассортимент, что позволяет современным специалистам подбирать наиболее оптимальные модели для своей работы.
Производители выпускают различные портативные устройства, причем многие имеют малые габариты, позволяющие помещать их в карман.
В настоящие дни электрокардиографы стали автоматизированными многоканальными аппаратами с расширенным функционалом. Современные аппараты ЭКГ имеют встроенные термопринтеры и интерфейс для передачи получаемых показателей на ПК. Анализ кардиограмм у многих аппаратов ЭКГ проводится автоматически.
Но при этом нельзя недооценивать прошлые достижения. Сам принцип работы электрокардиографов остается прежним, так как основывается на гальванической регистрации потенциалов.
Инновации будущего
Последние двадцать лет – эпоха прогресса. Стали появляться датчики с различным уровнем потребляемой мощности, коэффициентом усиления и полосой пропускания. Недавно было предложено инновационное устройство CardioQVARK с весом всего 58 г.
Данное устройство напоминает чехол для смартфона и имеет датчики снаружи, разъем для подключения телефона. Создатели считают, что достаточно одного прикосновения пальцев к электродам для запуска приложения. На считывание информации нужно всего лишь двадцать секунд.
Показатели будут отображены на экране смартфона. При этом специалист может вести базу данных пациента и легко переносить результаты на компьютер и другие устройства.
В настоящее время американские специалисты трудятся над новыми проектами и разработками. Возможно, очень скоро электрокардиографы станут еще более доступными и эргономичными, что позволит заметно улучшить качество диагностики и самого уровня жизни.
Читайте также: