Эйнтховен, Виллем

Эта статья находится на начальном уровне проработки, в одной из её версий выборочно используется текст из источника, распространяемого под свободной лицензией
Материал из энциклопедии Руниверсалис
Виллем Эйнтховен
нидерл. Willem Einthoven
Место рождения Семаранг, Голландская Ост-Индия
Место смерти Лейден, Нидерланды
Страна  Нидерланды
Научная сфера физиология
Место работы Лейденский университет
Альма-матер Утрехтский университет
Известен как основоположник электрокардиографии
Награды и премии Нобелевская премия Нобелевская премия по физиологии или медицине (1924)

Ви́ллем Эйнтхо́вен (нидерл. Willem Einthoven; 21 мая 1860, Семаранг — 29 сентября 1927, Лейден) — нидерландский физиолог, основоположник электрокардиографии, сконструировал в 1903 году прибор для регистрации электрической активности сердца, впервые в 1906 году использовал электрокардиографию в диагностических целях, получил Нобелевскую премию по физиологии или медицине в 1924 году.

Ранние годы

Виллем Эйнтховен родился 21 мая 1860 года в Семаранге в семье военного врача Якоба Эйнтховена, потомка испанских евреев, переселившихся в Голландию во времена инквизиции в XV веке[1], и его второй жены Луизы Марии Матильды Каролины де Фогель, дочери местного финансового управляющего Виллема де Фогеля. Фамилия Эйнтховен произошла от двоюродного деда Якоба — согласно кодексу Наполеона все граждане Франции и её провинций, которой тогда являлась Голландия, были обязаны обзавестись фамилиями, и Израиль Давид, двоюродный дед Якоба, взял искажённую фамилию по своему месту жительства, городу Эйндховену. Виллем был старшим из трёх сыновей и третьим ребёнком в семье. В 1866 году Якоб Эйнтховен умер от инсульта, оставив на руках Луизы шестеро детей. Спустя четыре года семья переехала в Утрехт. Там Виллем окончил среднюю школу (нидерл. Hogere burgerschool) и 16 октября 1878 года поступил на медицинское отделение в Утрехтский университет[2], заключив армейский контракт для оплаты учёбы, поскольку семья испытывала финансовые затруднения.[3][4]

Обучение и становление как учёного

Виллем намеревался пойти по стопам отца, однако его исключительные способности начали развиваться в совершенно другом направлении. После прохождения практики в качестве помощника офтальмолога в известной в Голландии глазной больнице «Госпиталь для страдающих от глазных болезней» (нидерл. Gasthuis voor Ooglijders) и получения степени бакалавра он провёл два исследования, вызвавшие впоследствии широкий интерес. Первое называлось «Некоторые замечания о механизме локтевого сустава» (фр. Quelques remarques sur le mécanisme de l’articulation du coude).[5] Дело в том, что Эйнтховен был поклонником физического воспитания. В студенческие годы он был отличным спортсменом и не раз убеждал своих друзей «не дать погибнуть телу». Он был избран президентом союза гимнастов и фехтовальщиков и позже стал одним из основателей Утрехтского студенческого гребного клуба. Во время занятия гимнастикой он сломал запястье и для того, чтобы восстановить работоспособность руки, занялся гребным спортом, отчасти ради соперничества со своим братом за первое место в соревновании по гребле среди голландских студентов.[4] В то же время, будучи вынужденно ограниченным в движении, он заинтересовался пронацией и супинацией руки и работой плечевого и локтевого суставов.

Основное здание Лейденского университета

Позднее Эйнтховен под руководством офтальмологов Франса Дондерса и Херманна Снеллена[3] провёл второе исследование «Стереоскопия посредством дифференцировки цветов» (нидерл. Stereoscopie door kleurverschil, 1885), которое было опубликовано в качестве его докторской диссертации. В том же году Эйнтховен получил степень доктора медицины и философии.[6] Согласно условиям армейского контракта он был обязан пройти службу в медицинском корпусе. Однако в том же году умер профессор физиологии в Лейдене Адриан Хейнсиус, и с решительной поддержкой Ф. Дондерса Виллем был назначен преемником Хейнсиуса, что освободило его от воинской повинности.[3][7] Таким образом, Эйнтховен в январе 1886 года в возрасте 25 лет вошёл в должность профессора Лейденского университета и оставался в этой должности всю жизнь. Первым его серьёзным исследованием, проведённым в Лейдене, было «О работе бронхиальной мускулатуры, изученной новым методом, и о нервной астме» (нем. Über die Wirkung der Bronchialmuskeln nach einer neuen Methode untersucht, und über Asthma nervosum, 1892).[8] В книге В. Нагеля «Справочник по физиологии человека» (нем. Handbuch der Physiologie des Menschen) оно охарактеризовано как «большая работа».[9]

В то же время Эйнтховен возобновил исследования в оптике. Среди его работ на эту тему можно выделить «Простое физиологическое объяснение различных геометрическо-оптических иллюзий» (нем. Eine einfache physiologische Erklärung für verschiedene geometrisch-optische Täuschungen, 1898),[10] «Аккомодация человеческого глаза» (нем. Die Accomodation des menschlichen Auges, 1902),[11] «Вид и величина электрического отклика глаза на световое возбуждение различной интенсивности» (англ. The form and magnitude of the electric response of the eye to stimulation by light at various intensities, 1908).[12]

В 1886 году Виллем Эйнтховен женился на Фредерике Жанне Луизе де Фогель, сестре бывшего руководителя системы здравоохранения в Голландской Ост-Индии. У них родилось четверо детей: Аугуста (1887 год), Луиза (1889 год), Виллем (1893 год) и Джоанна (1897 год).[13]

Вклад в электрокардиографию

Зубцы стереотипной электрокардиограммы

В 1885-1889 годы Эйнтховен занимался исследованием физиологии дыхания, в частности изучением работы блуждающего нерва в механизме контроля дыхания.[3] В 1889 году Эйнтховен посетил первый международный конгресс по физиологии в Базеле.[14] Там он познакомился с техникой записи электрокардиограммы, продемонстрированной Огастесом Уоллером[англ.] на примере своей собаки Джимми, которому в 1887 году впервые удалось записать кардиограмму человека на капиллярном электрометре.[15][16] В 1893 году на заседании Нидерландской медицинской ассоциации[нидерл.] Эйнтховен предложил к использованию новый термин «электрокардиограмма». Позже, однако, он отказался от авторства в пользу Уоллера.[17] С 1890 по 1895 годы Эйнтховен занимался устройством капиллярного электрометра, улучшая его функциональность и увеличивая разрешение, применяя физико-математический подход. Ему удалось получить хорошие электрокардиографические изображения. Каждому циклу сердечного сокращения соответствовало пять зубцов, для которых Эйнтховен ввёл новую номенклатуру: P, Q, R, S, T и U, чтобы избежать разногласий с номенклатурой A, B, C и D, введённой им в предыдущих работах по исследованию электрометра, в которых он не записывал отрицательные зубцы.[18][19][20]

Струнный гальванометр Эйнтховена

Эйнтховену не удавалось усовершенствовать капиллярный электрометр настолько, чтобы он мог применяться в диагностических целях. Поэтому он начал работать с другим инструментом — струнным гальванометром. Эйнтховен не знал о том, что в 1897 году похожее устройство уже было сконструировано как средство связи французским инженером Клементом Адером. Однако аппарат Адера обладал чувствительностью, которой не было достаточно для использования применительно к электрокардиографии.[3] Тем не менее, в своей работе «Новый гальванометр» (фр. Un nouveau galvanomètre, 1901)[21] Эйнтховен упомянул аппарат Адера.

При разработке собственного струнного гальванометра Эйнтховен взял за основу конструкцию магнитоэлектрического гальванометра Депре-Д’Арсонваля. Он заменил подвижные части (катушку и зеркало) на тонкую посеребрённую кварцевую нить (струну). По нити пропускался электрический сигнал сердца, регистрируемый с поверхности кожи. Вследствие этого на нить в поле электромагнита действовала сила Ампера, прямо пропорциональная величине силы тока ([math]\displaystyle{ d\vec F = I[d\vec l, \vec B] }[/math]), и нить отклонялась нормально к направлению линий магнитного поля.[22] Кварцевые нити изготовлялись следующим образом: на конце стрелы закреплялось кварцевое волокно таким образом, чтобы оно удерживало стрелу при натянутой тетиве лука; волокно нагревалось до той степени, когда оно не было способно сдерживать натяжение тетивы, и стрела выстреливала, вытягивая волокно в тонкую однородную нить диаметром 7μ. Далее нить требовалось покрыть слоем серебра, для этого Эйнтховен сконструировал специальную камеру, в которой она бомбардировалась беспримесным серебром. Одной из самых больших проблем было создание источника сильного и постоянного по значению магнитного поля. Эйнтховену удалось создать электромагнит, обеспечивавший поле в 22 000 Гс, однако он настолько разогревался в рабочем состоянии, что для него пришлось подвести систему водяного охлаждения. Другая проблема заключалась в создании системы записи и измерения отклонений нити. Посоветовавшись с Дондерсом и Снелленом, Эйнтховен сконструировал систему линз, позволявшую фотографировать тень нити. В качестве источника света он использовал массивную дуговую лампу. Устройство фотографической камеры включало в себя фотографическую пластинку, которая во время снятия показаний двигалась с постоянной скоростью, регулируемой масляным поршнем. Пластинка передвигалась под линзой, на которой была нанесена шкала в вольтах. Временна́я шкала наносилась на саму пластинку тенями от спиц вращающегося с постоянной угловой скоростью велосипедного колеса.[3]

Ранняя модель электрокардиографа

Благодаря использованию очень лёгкой и тонкой нити и возможности изменять её напряжение для регулирования чувствительности прибора струнный гальванометр позволил получить более точные выходные данные, чем капиллярный электрометр. Первую статью о записывании электрокардиограммы человека на струнном гальванометре Эйнтховен опубликовал в 1903 году.[23] Существует мнение, что Эйнтховену удалось достичь точности, превосходящей многие современные электрокардиографы.[1][24]

Виллем Эйнтховен. Фотография 1906 г.

В 1906 году Эйнтховен опубликовал статью «Телекардиограмма» (фр. Le télécardiogramme),[25] в которой описал метод записи электрокардиограммы на расстоянии и впервые показал, что электрокардиограммы различных форм сердечных заболеваний имеют характерные различия. Он привёл примеры кардиограмм, снятых у пациентов с гипертрофией правого желудочка при митральной недостаточности, гипертрофией левого желудочка при аортальной недостаточности, гипертрофией левого ушка предсердия при митральном стенозе, ослабленной сердечной мышцей, с различными степенями блокады сердца при экстрасистоле.[22]

Вскоре после опубликования первой статьи о применении электрокардиографа Эйнтховена посетил инженер из Мюнхена Макс Эдельманн с предложением наладить производство электрокардиографов и выплачивать Эйнтховену отчисления примерно по 100 марок за каждый проданный аппарат. Первые электрокардиографы, произведённые Эдельманном, были фактически копиями образца, сконструированного Эйнтховеном. Однако изучив чертежи электрокардиографа Эйнтховена, Эдельманн понял, что его можно усовершенствовать. Он увеличил мощность и уменьшил размеры магнита, а также устранил необходимость его водяного охлаждения. В результате Эдельманн сконструировал аппарат, сильно отличающийся по параметрам и дизайну от первоисточника, к тому же он узнал об аппарате Адера и использовал это как довод к тому, чтобы больше не выплачивать дивиденды от продаж. Разочаровавшись, Эйнтховен принял решение в дальнейшем не сотрудничать с Эдельманном и обратился с предложением заключить соглашение о производстве к директору компании CSIC Хорэсу Дарвину[англ.].

Усовершенствованная модель, выпущенная CSIC

Представителю компании, посетившему лабораторию Эйнтховена, не приглянулись возможности аппарата в силу его громоздкости и требовательности к людским ресурсам: он занимал несколько столов, весил приблизительно 270 килограммов и требовал для полноценного обслуживания до пяти человек. Однако в своей статье «Дополнительно об электрокардиограмме» (нем. Weiteres über das Elektrokardiogramm, 1908)[26] Эйнтховен показал диагностическое значение электрокардиографии. Это послужило серьёзным аргументом, и в 1908 году CSIC начала работы по усовершенствованию аппарата; в том же году был произведён и продан британскому физиологу Эдварду Шарпей-Шеферу[англ.] первый произведённый компанией электрокардиограф.[3][27]

К 1911 году была разработана «настольная модель» аппарата, владельцем одной из которых стал кардиолог Томас Льюис. Используя свой аппарат, Льюис изучил и классифицировал различные типы аритмии, ввёл новые термины: пейсмейкер, экстрасистола, мерцательная аритмия и опубликовал несколько статей и книг об электрофизиологии сердца.[1] Устройство и управление аппаратом всё же оставалось затруднительным, о чём косвенно свидетельствует прилагавшаяся к нему десятистраничная инструкция.[28] В период с 1911 по 1914 годы было продано 35 электрокардиографов, десять из которых было отправлено в США.[27] После войны было налажено производство аппаратов, которые можно было бы подкатить непосредственно к больничной койке. К 1935 году удалось снизить вес аппарата до примерно 11 килограммов, что открыло широкие возможности к его использованию в медицинской практике.[1]

Треугольник Эйнтховена

Схематичное представление треугольника Эйнтховена

В 1913 году Виллем Эйнтховен в сотрудничестве с коллегами опубликовал статью,[29] в которой предложил к использованию три стандартных отведения: от правой руки к левой, от правой руки к ноге и от ноги к левой руке с разностями потенциалов: I,II и III соответственно.[30] Такая комбинация отведений составляет электродинамически равносторонний треугольник с центром в источнике тока в сердце.[31] Эта работа положила начало векторкардиографии, получившей развитие в 1920-х годах ещё при жизни Эйнтховена.[4]

Закон Эйнтховена

Закон Эйнтховена является следствием закона Кирхгофа[30] и утверждает, что разности потенциалов трёх стандартных отведений подчиняются соотношению I+II=III.[32] Закон имеет применение, когда вследствие дефектов записи не удаётся идентифицировать зубцы P, Q, R, S, T и U для одного из отведений; в таких случаях можно вычислить значение разности потенциалов, при условии, если для других отведений получены нормальные данные.[33]

Поздние годы и признание

В 1924 году Эйнтховен прибыл в США, где помимо посещения различных медицинских заведений прочитал лекцию из цикла Лекций Харви (англ. Harvey Lecture Series), положил начало циклу Лекций Данхема (англ. Dunham Lecture Series) и узнал о присуждении ему Нобелевской премии. Примечательно, что когда Эйнтховен в первый раз прочитал эту новость в Boston Globe, он подумал, что это либо шутка, либо опечатка. Однако его сомнения развеялись, когда он ознакомился с сообщением от Reuters.[3] В том же году он получил премию с формулировкой «За открытие техники электрокардиограммы».[34] За свою карьеру Эйнтховен написал 127 научных статей. Последняя его работа была опубликована посмертно, в 1928 году, и посвящалась токам действия сердца. Исследования Виллема Эйнтховена порой причисляются к десяти величайшим открытиям в области кардиологии в XX веке.[35] В 1979 году был основан Фонд Эйнтховена, целью которого является организация конгрессов и семинаров по кардиологии и кардиохирургии.[36]

Эйнтховен долгие годы страдал от артериальной гипертензии. Однако причиной его смерти 29 сентября 1927 года стал рак желудка. Эйнтховен был похоронен на церковном кладбище в городе Угстгест.[4]

См. также

Примечания

  1. ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 Rivera-Ruiz M., Cajavilca C., Varon J. Einthoven's String Galvanometer: The First Electrocardiograph (англ.) (pdf). Texas Heart Institute (2008). Дата обращения: 30 августа 2009.
  2. ↑ EINTHOVEN, Willem (1860-1927) (нид.). Instituut voor Nederlandse Geschiedenis. Дата обращения: 30 августа 2009.
  3. ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 3,7 Burch G. E., DePasquale N. P. A history of electrocardiography. — Norman Publishing, 1990. — 309 p. — ISBN 0-930-40521-8.
  4. ↑ 4,0 4,1 4,2 4,3 Snellen H. A. Willem Einthoven (1860-1927): father of electrocardiography: life and work, ancestors and contemporaries. — Springer, 1994. — 140 p. — ISBN 0-792-33274-1.
  5. ↑ Einthoven W. Quelques remarques sur le mécanisme de l’articulation du coude (фр.). — Archives néerlandaises des sciences exactes et naturelles, 1882. — No 17. — P. 189-198.
  6. ↑ Raju T. N. The Nobel chronicles. 1924: Willem Einthoven (1860–1927) (англ.). — Lancet, 1998. — Vol. 352, no. 9139. — P. 1560.
  7. ↑ Lama A. Einthoven: the man and his invention (исп.). — Revista médica de Chile, 2004. — V. 2, no 132. — P. 260-264.
  8. ↑ Einthoven W. Über die Wirkung der Bronchialmuskeln nach einer neuen Methode untersucht, und über Asthma nervosum (нем.) : pdf. — Pflügers Archiv European Journal of Physiology, 1892. — Bd. 51, Nr. 6-8. — S. 367-445. (недоступная ссылка)
  9. ↑ Nagel W. A. Handbuch der Physiologie des Menschen. — Braunschweig: Vieweg, 1905. — P. 29. — 896 p.
  10. ↑ Einthoven W. «Eine einfache physiologische Erklärung für verschiedene geometrisch-optische Täuschungen» (нем.) : pdf. — Pflügers Archiv European Journal of Physiology, 1898. — Bd. 71, Nr. 1-2. — S. 1-43. (недоступная ссылка)
  11. ↑ Einthoven W. «Die Accomodation des menschlichen Auges» (нем.) : pdf. — Monatsschrift Kinderheilkunde, 1902. — Bd. 1, Nr. 2. — S. 680-694. (недоступная ссылка)
  12. ↑ Einthoven W., Jolly W.A. «The form and magnitude of the electric response of the eye to stimulation by light at various intensities» (англ.) : pdf. — The Physiology Society, 1908. (недоступная ссылка)
  13. ↑ Willem Einthoven: The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1924 (англ.) (недоступная ссылка). The Nobel Foundation. Дата обращения: 29 августа 2009. Архивировано 30 августа 2009 года.
  14. ↑ Barbara J. G. Physiology in Europe and the birth of European Neuroscience (англ.). Club d'Histoire des Neurosciences. Дата обращения: 30 августа 2009. (недоступная ссылка)
  15. ↑ Waller A. D. «A demonstration on man of electromotive changes accompanying the heart’s beat» (англ.) // J Physiol : pdf. — London, 1887. — No. 8. — P. 229-234.
  16. ↑ Efimov I. R., Kroll M. W., Tchou P. J. Cardiac Bioelectric Therapy: Mechanisms and Practical Implications. — Springer, 2008. — P. 46. — 704 p. — ISBN 0-387-79402-6.
  17. ↑ [Jenkins.] ECG timeline - History of the electrocardiogram (англ.) (недоступная ссылка) (4 декабря 1996). Дата обращения: 3 сентября 2009. Архивировано 20 апреля 2009 года.
  18. ↑ Reisner A. T., Clifford G. D., Mark R. G. The Physiological Basis of the Electrocardiogram (англ.) // Massachusetts Institute of Technology : pdf. — Boston, 2006.
  19. ↑ Katz A. M. Physiology of the heart. — Lippincott Williams & Wilkins, 2005. — P. 434. — 644 p. — ISBN 0-781-75501-8.
  20. ↑ Hurst J. W. Naming of the Waves in the ECG, With a Brief Account of Their Genesis (англ.) : pdf. — Boston: Circulation, 1998. — No. 98. — P. 1937-1942. Архивировано 25 октября 2010 года.
  21. ↑ Einthoven W. Un nouveau galvanomètre (фр.). — Archives néerlandaises des sciences exactes et naturelles, 1901. — No 6. — P. 625-633.
  22. ↑ 22,0 22,1 Lindsten J. Nobel Lectures: Physiology or medicine, 1922-1941. — World Scientific, 1999. — 546 p. — ISBN 9-810-23410-4.
  23. ↑ Einthoven W. Galvanometrische registratie van het menschelijk electrocardiogram (англ.). — Leiden: Eduard Ijdo, 1902. — P. 101-107.
  24. ↑ The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1924: Presentation speech (англ.) (недоступная ссылка). The Nobel Foundation. Дата обращения: 3 сентября 2009. Архивировано 29 января 2010 года.
  25. ↑ Einthoven W. Le télécardiogramme (фр.). — Paris: Arch Int Physiol, 1906. — No 4. — P. 132-164.
  26. ↑ Einthoven W. Weiteres über das Elektrokardiogramm (нем.). — Bonn: Archiv für die gesammte Physiologie des Menschen und der Thiere, 1908. — Nr. 122. — S. 517-585.
  27. ↑ 27,0 27,1 Cooter R., Pickstone J. Companion to medicine in the twentieth century. — Routledge world reference series. — Taylor & Francis, 2003. — 756 p. — ISBN 0-415-28603-4.
  28. ↑ Instructions for using the Einthoven String Galvanometer (англ.) (недоступная ссылка). Cambridge Scientific Instrument Company (1910). Дата обращения: 8 сентября 2009. Архивировано 19 марта 2007 года.
  29. ↑ Einthoven W., Fahr G., de Waart A. Über die Richtung und die manifeste Grösse der Potentialschwankungen im menschlichen Herzen und über den Einfluss der Herzlage auf die Form des Elektrokardiogramms (нем.). — Archiv für die gesammte Physiologie des Menschen und der Thiere. — Nr. 150. — S. 275-315.
  30. ↑ 30,0 30,1 Magjarevic R., Sun K. I., Suh T. S. World Congress On Medical Physics and Biomedical Engineering 2006: August 27-september 1, 2006 Coex Seoul, Korea. — Springer, 2008. — P. 470. — 4220 p. — ISBN 3-540-36839-6.
  31. ↑ Fleming P. R. A short history of cardiology. — The Wellcome Institute series in the history of medicine. — Rodopi, 1997. — P. 154. — 241 p. — ISBN 9-042-00048-1.
  32. ↑ Malmivuo J., Plonsey R. Bioelectromagnetism: principles and applications of bioelectric and biomagnetic fields. — Oxford University Press US, 1995. — P. 194. — 482 p. — ISBN 0-195-05823-2.
  33. ↑ Hurst J. W. Interpreting electrocardiograms: using basic principles and vector concepts. — Fundamental and clinical cardiology. — Informa Health Care, 2001. — P. 68. — 317 p. — ISBN 0-824-70513-0.
  34. ↑ The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1924 (англ.) (недоступная ссылка). The Nobel Foundation. Дата обращения: 10 сентября 2009. Архивировано 29 января 2010 года.
  35. ↑ Mehta N. J., Khan I. A. Cardiology's 10 Greatest Discoveries of the 20th Century (англ.) // Tex Heart Inst J. : pdf. — 2002. — Vol. 3, no. 29. — P. 164–171.
  36. ↑ The Einthoven Foundation Cardiology Information Portal (англ.) (недоступная ссылка). Дата обращения: 28 января 2011. Архивировано 18 июля 2011 года.
Источник — https://xn--h1ajim.xn--p1ai/index.php?title=Эйнтховен,_Виллем&oldid=24566148