Wiadra z wodą i prąd, czyli historia powstania elektrokardiografu

Dziś badanie EKG jest jednym z najprostszych i najczęściej wykonywanych badań diagnostycznych. Wystarczy kilka elektrod przyklejonych do skóry, aby w ciągu kilkudziesięciu sekund zarejestrować elektryczną pracę serca. Na początku XX wieku wyglądało to jednak zupełnie inaczej. Pacjent, który miał poddać się badaniu, musiał zanurzyć ręce i nogi w metalowych wiadrach wypełnionych roztworem soli.

Historia elektrokardiografii zaczęła się jednak wcześniej, jeszcze zanim powstały pierwsze „wiadra z prądem”. Już w 1887 roku brytyjski fizjolog Augustus Waller jako pierwszy zarejestrował aktywność elektryczną serca. Wykorzystał do tego elektrometr kapilarny – bardzo niedoskonałe urządzenie, które pozwalało wykrywać niewielkie zmiany napięcia.

Serce pod prądem

Waller prowadził swoje eksperymenty na zwierzętach, a uzyskane zapisy były zniekształcone i trudne do interpretacji. Mimo to udowodnił coś, co okazało się przełomowe – że serce rzeczywiście wytwarza impulsy elektryczne, które można mierzyć. Problem polegał na tym, że sygnały te były niezwykle słabe, a dostępna aparatura nie pozwalała na ich dokładne uchwycenie. Wyniki wymagały więc skomplikowanych obliczeń, by w ogóle miały sens.

Willem Einthoven /fot. Getty Images, Bettmann

Przełom nastąpił kilka lat później za sprawą holenderskiego fizjologa Willema Einthovena, pracującego na Uniwersytecie w Leiden. Początkowo wcale nie zamierzał on tworzyć narzędzia diagnostycznego dla lekarzy. Interesowało go raczej, czy da się precyzyjnie zmierzyć elektryczne sygnały powstające w ludzkim sercu.

Ruch cienkiej metalowej nici

Einthoven postanowił zbudować nowe urządzenie. Skonstruował galwanometr strunowy, który miał w środku cienką metalową nić umieszczoną w silnym polu magnetycznym. Gdy przepływał przez nią prąd, nić delikatnie się poruszała, a jej drgania były rejestrowane fotograficznie.

Dzięki temu po raz pierwszy udało się uzyskać czytelny zapis pracy serca zarówno u osób zdrowych, jak i u pacjentów z chorobami układu krążenia. Einthoven odkrył też charakterystyczne elementy tego zapisu i oznaczył literami P, Q, R, S i T. Ten system do dziś jest stosowany w diagnostyce kardiologicznej.

Aby jednak prąd z serca mógł dotrzeć do aparatu, potrzebny był jego odpowiedni kontakt z ciałem pacjenta. Zanim wynaleziono współczesne elektrody, rozwiązano to w sposób, który dziś może wydawać się zaskakujący. Pacjent wkładał ręce i nogi do metalowych naczyń wypełnionych roztworem soli, który dobrze przewodził prąd elektryczny. W ten sposób powstawał zamknięty obwód umożliwiający rejestrację sygnałów.

Aparat wielki jak pokój

Pierwsze elektrokardiografy były ogromnymi urządzeniami. Aparat Einthovena ważył kilkaset kilogramów, zajmował niemal całe pomieszczenie, a do jego obsługi potrzebnych było kilka osób. Mimo to urządzenie pozwoliło po raz pierwszy obiektywnie „zobaczyć” pracę serca.

Elektrokardiograf starego typu, 1900-1930 r. /fot. Getty Images, Science & Society Picture Library

Nowa metoda szybko znalazła zastosowanie w medycynie. Dzięki EKG lekarze mogli rozpoznawać zaburzenia rytmu serca, niedokrwienie mięśnia sercowego, a z czasem także zawały i inne schorzenia układu krążenia. Był to jeden z największych przełomów w diagnostyce chorób serca.

Za swoje odkrycie Willem Einthoven otrzymał w 1924 roku Nagrodę Nobla. Jego prace zapoczątkowały dynamiczny rozwój elektrokardiografii, który trwa do dziś.

Badanie dla wszystkich

Oczywiście w kolejnych dekadach aparaty EKG stawały się coraz bardziej precyzyjne i coraz mniejsze. Obecnie jest to niewielka skrzyneczka. Współczesne urządzenia nie tylko rejestrują sygnał, ale także analizują go za pomocą algorytmów komputerowych, wykrywając zmiany nie do zobaczenia i nie do usłyszenia przez człowieka. Powstały różne formy badania – od klasycznego 12-odprowadzeniowego EKG, przez całodobowe monitorowanie metodą Holtera, aż po testy wysiłkowe rejestrujące pracę serca podczas wysiłku.

Dziś elektrokardiogram można wykonać nie tylko w szpitalu czy przychodni, ale także w karetce, a nawet przy użyciu inteligentnych zegarków. Trudno wyobrazić sobie współczesną kardiologię bez tej technologii.