биомолекула.ру. Взгляд изнутри.
 

Логин:
Пароль:


Автор главного треугольника медицины

[15 февраля, 2015 г.]

...В 2002 г. Texas Heart Institute Journal опубликовал редакционную статью «10 величайших открытий в кардиологии XX века». Среди них были и ангиопластика, и открытая операция на сердце. Однако, бесспорно, первым методом в этом списке стоит электрокардиография, а рядом — фамилия голландца Виллема Эйнтховена, создателя первого распространенного метода инструментальной неинвазивной диагностики, с которым сталкивался каждый из нас. Нобелевский комитет по достоинству оценил изобретение и с формулировкой «за открытие техники электрокардиографии» вручил Эйнтховену премию.

Огастес Уоллер и Джимми

Рисунок 1. Огастес Дезире Уоллер и его собака Джимми.

Если быть совсем точными, то, конечно, первую в истории электрокардиограмму (ЭКГ) снял не Эйнтховен. Но рейтинг Texas Heart Institute Journal [1] всё же справедлив — по ней было абсолютно ничего не понятно. И «голландцем» нашего героя назвать можно, но можно и по-другому. Однако все по порядку.

Если рассуждать по принципу «государство N — родина слонов», Резерфорд, к примеру, окажется первым новозеландским нобелевским лауреатом, а Виллем Эйнтховен — первым нобелиатом Индонезии. Потому что родился он на острове Ява, в городе Семаранг, ныне — пятом по величине городе Индонезии. Тогда это была Голландская Ост-Индия, о государстве Индонезия никто не слышал, ведь до признания ее независимости оставалось более 80 лет.

С происхождением у Эйнтховена тоже все замысловато: он потомок изгнанных из Испании евреев. Фамилия появилась при Наполеоне, который в своем Кодексе указал, чтобы все граждане его империи, куда входила Голландия, имели фамилии. Двоюродный дед Эйнтховена выбрал немного искаженное название города, где он жил (надеюсь, не нужно упоминать, какого).

Отцом будущего нобелиата был военный врач, Якоб Эйнтховен, который, к сожалению, не смог обеспечить собственное здоровье. В 1866 г. он умер от инсульта, и через четыре года (Виллему тогда было уже 10) его семья перебралась 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.

В студенческие годы Виллем был очень спортивным человеком, регулярно заявлял, что и в учебе нужно «не дать погибнуть телу», был прекрасным фехтовальщиком и гребцом (последнее — опять же вынужденно, поскольку сломал запястье и занялся греблей для восстановления функциональности кисти). Да и первая работа Эйнтховена по медицине была посвящена механизму работы локтевого сустава, одинаково важного как гребцу, так и фехтовальщику. В этой работе, пожалуй, уже проявилась двойственность таланта Эйнтховена: прекрасное знание анатомии и физиологии и интерес к физическим принципам работы человеческого организма. В данном случае — механике. А ведь дальше были работы и по оптике, и, разумеется, по электричеству.

Капиллярный электрометр Липпманна

Рисунок 2. Капиллярный электрометр Липпманна.

Дальше нашему герою очень повезло. Правда, при этом не повезло профессору физиологии Лейденского университета Адриану Хейнсиусу: он умер. А юному Эйнтховену, четверти века от роду, вместо службы в медицинском корпусе досталось профессорское место в не самом последнем европейском университете. Это случилось в 1886 г., и с тех пор более 41 года Эйнтховен работал в Лейдене — до самой своей смерти в 1927 г.

Активно занимался Эйнтховен и офтальмологией — его докторская диссертация называлась «Стереоскопия посредством дифференцировки цветов». Позже вышли очень интересные работы «Простое физиологическое объяснение различных геометрико-оптических иллюзий», «Аккомодация человеческого глаза» и другие. Впрочем, больше всего времени молодой исследователь занимался физиологией дыхания. В том числе и работой нервных импульсов в механизме контроля дыхания.

Но тут подоспел Первый Международный конгресс по физиологии — важнейшее событие в мировой медицине (Базель, 1889 г.). Там и произошла эпохальная встреча с Огастесом Уоллером (рис. 1), который первым в мире показал, что можно снять запись электрических импульсов сердца, не вскрывая тело живого организма (1887 г.) [2]. То, что само тело человека может производить электричество, было очень новой мыслью в физиологии.

В Базеле Уоллер показывал свою работу при помощи собственного пса Джимми. Именно Уоллера нужно называть (и называют) первооткрывателем ЭКГ.

Правда, надо сказать, что кардиограммы у Уоллера были ужасные. Он регистрировал импульсы при помощи капиллярного электрометра (кстати, разработанного нобелевским лауреатом по физике 1908 года и одним из изобретателей цветной фотографии Габриэлем Липпманном) (рис. 2).

Струнный гальванометр Эйнтховена

Рисунок 3. Струнный гальванометр Эйнтховена.

Подлинная кардиограмма, снятая Эйнтховеном

Рисунок 4. Подлинная кардиограмма, снятая Эйнтховеном. Иллюстрация из нобелевской лекции [7].

Треугольник Эйнтховена

Рисунок 5. Треугольник Эйнтховена.

В этом приборе электрические импульсы от сердца попадали на капилляр с ртутью, уровень которой 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. Более того, записать импульсы сердца — это интересная задача, но тут любой ученый должен уметь отвечать на самый главный вопрос — «и что?»

Пять лет (с 1890 по 1895 гг.) Эйнтховен занимался усовершенствованием технологии капиллярной электрометрии и попутно создал нормальный математический аппарат обработки «каши». Что-то начало получаться, но все равно прибор был ненадежным, неточным и громоздким. Однако нельзя сказать, что эти годы прошли зря: в 1893 г. на заседании Нидерландской медицинской ассоциации из уст Эйнтховена впервые официально прозвучал термин «электрокардиограмма».

Однако нормальной кардиограммы получить капиллярным методом не удалось. И в 1901 году Виллем Эйнтховен сделал собственный прибор — струнный гальванометр [3], а первую статью о том, что на нем записана кардиограмма, он опубликовал в 1903 г. (издание датировано 1902 г. [4]).

Его главной частью была кварцевая струна — ниточка из кварца толщиной в 7 микрон (рис. 3). Она делалась весьма оригинальным способом: стрела, к которой было прикреплено кварцевое разогретое волокно, выстреливалась из лука (от себя добавим, что таким же способом 20 лет спустя в свежесозданном ленинградском Физтехе молодые исследователи Николай Семенов и Петр Капица получали сверхтонкие 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 (рис. 4).

Зубцы и интервалы кардиограммы

Рисунок 6. Зубцы и интервалы кардиограммы.

Интересно, как 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.

Эйнтховен придумал и три стандартных отведения ЭКГ, попарно размещая электроды и измеряя разность потенциалов от левой руки к правой, от правой руки к левой ноге и от левой ноги к левой руке. Это получило название «треугольник Эйнтховена» (рис. 5). Он же ввел стандартное название зубцов кардиограммы: чтобы избежать путаницы с терминологией электрометра, в струнном гальванометре зубцы получили названия P, Q, R, S, T.

Что же такое эти зубцы, и что нам дает кардиограмма?

Итак, обычно на кардиограмме видно пять зубцов (рис. 6). 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. Действительно, по ЭКГ видно не только частоту сердцебиений (и отклонения от нормы), но и наличие экстрасистол или выпадений очередных сокращений — признаков аритмий, гипертрофии желудочков, ослабленности сердечной мышцы и прочих заболеваний сердца.

Соотнесение участков ЭКГ с соответствующей фазой работы сердца.

Так ЭКГ стала диагностическим методом — с момента выхода в 1908 году статьи «Дополнительно об электрокардиограмме» [5]. Именно после этой статьи электрокардиографы (рис. 7) стали выпускаться промышленно. Уже к 1935 году удалось снизить вес аппаратов до 11 кг, что сильно расширило возможности их применения (рис. 8).

Электрокардиограф Эйнтховена

Рисунок 7. Электрокардиограф Эйнтховена.


Электрокардиограф фирмы CSIC

Рисунок 8. Коммерческий электрокардиограф фирмы CSIC.

Любопытно, что голландец не стал почивать на лаврах и продолжал свои работы. К примеру, вместе со своим сыном в 1920-е годы он организовал прием радиограмм из Индонезии при помощи того же струнного гальванометра. А то, что он достоин «нобеля», стало ясно достаточно быстро.

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 6 номинаций в 1913, две в 1917 и по одной в 1911, 1914, 1920 и 1921 гг. 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 [6]. В 1905 г. — его соратника Эмиля Ру, который так и не получил «нобеля». 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.

Пишут, что Нобелевский комитет оказался в некотором теоретическом затруднении: можно ли давать премию по физиологии за прибор? В итоге сформулировали так: «за открытие техники электрокардиографии».

Любопытно, что сам Эйнтховен узнал о своей премии в США, где он читал лекции. Изначально он прочитал об этом в бостонской газете и решил, что это шутка, ошибка или розыгрыш. Сообщению от Reuters пришлось поверить.

Кстати, в 1924 г. продолжилась некоторая неразбериха с Нобелевскими премиями, о которой сейчас мало кто знает. Нет, мы прекрасно знаем, что в определенные годы Первой и Второй мировых войн премии не присуждались вообще. Однако было такое и в 1920-х. Так, Эйнтховен стал... единственным «естественнонаучным» нобелевским лауреатом, удостоенным премии в 1924 г. В этот год Нобелевский комитет присудил премию лишь Эйнтховену, а решение по премиям по физике и химии перенес на следующий год. Торжественного вручения премий не было. В 1925 г. комитет присудил премию 1924 года по физике Карлу Сигбану за рентгеновскую спектроскопию, а премию по химии 1924 г. решил не вручать совсем, а перенести деньги в спецфонд. Решение по премиям же 1925 г. снова отложили на год (потом чехарда продолжилась). В итоге нобелевский банкет 1924 г. состоялся в декабре 1925 г., и свою нобелевскую лекцию (строгий доклад о струнном гальванометре) Эйнтховен прочел 11 декабря 1925 года [7].

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).

И еще одно любопытное наблюдение. Статья про Эйнтховена в русскоязычной Википедии [8] гораздо подробнее и длиннее, чем статья в англоязычной [9], и более того, входит в число «хороших» статей (свидетельствую — хороша!). Удивительный факт, но у открывателя кардиограммы есть свои русскоязычные поклонники. Впрочем, теперь их стало минимум на одного больше.

Первоначально статья была опубликована в блоге автора на сайте Политехнического музея [10].

Литература

  1. Mehta N.J., Khan I.A. (2002). Cardiology’s 10 greatest discoveries of the 20th century. Tex. Heart Inst. J. 29, 164–71;
  2. Waller A. D. (1887). A demonstration on man of electromotive changes accompanying the heart’s beat. J. Physiol8, 229–234;
  3. Einthoven W. (1901). Un nouveau galvanomètre. Archives néerlandaises des sciences exactes et naturelles. 6, 625–633;
  4. Einthoven W. (1902). Galvanometrische registratie van het menschelijk electrocardiogram. Leiden: Eduard Ijdo, 101–107;
  5. Einthoven W. (1908). Weiteres über das Elektrokardiogramm. Bonn: Archiv für die gesammte Physiologie des Menschen und der Thiere122, 517–585;
  6. биомолекула: «Первый “медицинский нобель”»;
  7. The string galvanometer and the measurement of the action currents of the heart. Нобелевская лекция В. Эйнтховена (1925);
  8. Википедия: «Эйнтховен, Виллем»;
  9. Википедия (англ): Willem Einthoven;
  10. Паевский А. «Запечатлевший ритм сердца». Сайт политехнического музея.

Автор: Паевский Алексей.

Число просмотров: 397.

Creative Commons License — условия использования и распространения материалов сайта.
Вернуться в раздел «Личность»

Комментарии

(Оставить комментарий) (показывать сначала старые комментарии)

Яндекс.Метрика

© 2007–2015 «биомолекула.ру»
Электропочта: info@biomolecula.ru
О проекте · RSS · Сослаться на нас

Дизайн и программирование —
Batch2k15.

Сопровождение сайта — НТК «Биотекст».

Условия использования сайта
Об ошибках сообщайте вебмастеру.