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Willem Einthoven

Veröffentlicht von: Onmeda-Redaktion (01. April 2014)

© Getty Images

* 21. Mai 1860 in Semarang (auf Java; heute Indonesien)
† 28. September 1927 in Leiden (Niederlande)

Willem Einthoven ist der Erfinder der Elektrokardiographie – dem Verfahren zur Registrierung der bei der Herztätigkeit entstehenden elektrischen Vorgänge (Aktionspotentiale), deren Potentialschwankungen in Form eines Elektrokardiogramms (EKG) als Funktion der Zeit wiedergegeben wird. Damit werden die Unterschiede zwischen normaler und pathologischer Herztätigkeit messbar.

Das EKG ermöglichte einen qualifizierten neuen und einzigartigen Zugang zur elektrischen Funktion des Herzens. Der Elektrokardiograph stellte erstmals die Herzfunktion direkt und unmittelbar dar, wie sie bisher mit keinem anderen Instrument - auch nicht mit dem klinischen Blick oder tastenden Finger - registrierbar war. Das EKG gehört daher heute zu den wichtigsten diagnostischen Methoden der modernen Medizin, und ist z.B. bei der Diagnostik von Herzrhythmusstörungen und koronaren Herzerkrankungen (wie beim "Herzinfarkt") unentbehrlich. Für seine Verdienste um "seine Entdeckung des Mechanismus des Elektrokardiogramms" erhielt Einthoven im Jahre 1924 den Nobelpreis für Medizin und Physiologie.

Willem Einthoven war der älteste Sohn von sechs Kindern eines Militärarztes auf Java im damaligen Niederländisch-Indien. Nach dem Tode des Vaters im Jahre 1870 kehrte die Familie in die Niederlande zurück und ließ sich in Utrecht nieder. Nach Abschluss der Oberschule begann Einthoven 1878 an der Universität von Utrecht mit dem Medizinstudium, das er 1885 mit dem Doktorgrad abschloss. Im gleichen Jahr erhielt er an der Universität von Leiden eine Professorenstelle für Physiologie und Histologie. 1886 heiratete er Frédérique Jeanne Louise des Vogel, mit der er vier Kinder hatte. Im Jahre 1887 hatte der Londoner Physiologe Augustus Désiré Waller (1856-1922) mit Hilfe eines Kapillarelektrometers erstmals Herzstromkurven aufgezeichnet, ohne allerdings daraus konkrete Schlüsse um deren klinische Bedeutsamkeit ziehen zu können. Willem Einthoven wiederholte ab 1895 Wallers Experimente mit dem Kapillarelektrometer und entwickelte in den folgenden Jahre daraus eine standardisierte Aufzeichnungsmethode von Herzaktionsstromkurven, die er "Elektrokardiogramm" (kurz: EKG) nannte.

In seinem Ende 1895 veröffentlichten Artikel "Über die Form des menschlichen Electrocardiogramms" berichtete Willem Einthoven von seiner Registrierung der Herzaktion: "Es ist uns nach Aufwand von vieler Mühe und Arbeit gelungen, durch eine besondere Vorrichtung die mechanischen Erschütterungen der Kapillarröhre, welche unsere früheren Experimente so sehr erschwerten, ganz zu beseitigen. Unsere Photogramme zeigen keine Spur von Erschütterungen ..." Einthoven konnte in dem entstandenen Kurvenbild vier Spitzen ausmachen, die er mit "A", "B", "C" und "D" bezeichnete. Da die Quecksilbersäule des Elektrometers durch ihre Trägheit die erhaltene Kurve verfälschte, musste er ihren tatsächlichen Verlauf mathematisch konstruieren. Die einzelnen Spitzen ("Zacken") der so konstruierten elektrischen Potentialschwankungen belegte er mit den Buchstaben "P", "Q", "R", "S" und "T", wie sie auch heute noch in Gebrauch sind.

Zur Verarbeitung der äußerst geringen elektrischen Signalgrößen im Millivoltbereich eines EKGs entwickelte Einthoven ab 1901 das Saitengalvanometer (die ersten Röhrenverstärker waren kurz vor dem 1. Weltkrieg verfügbar). Mit der Verbesserung des Mess- und Anzeigesystems konnte Einthoven schließlich jenes Instrument schaffen, mit dem die moderne Kardiologie entwickelt wurde. Ab 1903 erforschte Einthoven damit in mehr als 5.000 EKGs systematisch die elektrische Herzaktion am Menschen und auch in Tierversuchen. Dabei führte er die Extremitätenableitung ein, wie sie heute noch in Gebrauch ist:

Am rechten und linken Arm und am linken Bein werden jeweils zwei differente Elektroden angelegt ("Einthoven-Ableitung"). Diese so genannten Standardableitungen werden als Spitze eines gleichseitigen Dreiecks interpretiert, in dessen Mitte das Herz liegt ("Einthoven-Dreieck"). Das von ihm 1907 der Öffentlichkeit vorgestellte Gerät registrierte die durch unpolarisierte Platten-, Nadel- und Zangenelektroden abgeleiteten Herzaktionsstromkurven auf einer fotografischen Platte, die mit 25 mm pro Sekunde fortbewegt wurde.

Zwar dauerte es noch viele Jahre, bis das EKG von den Klinikern als diagnostische Standardmethode akzeptiert wurde. Die ersten von Willem Einthoven entwickelten Elektrokardiographen waren entsprechend dem Stand der Technik weniger Messinstrumente im heutigen Sinne, sondern nahezu zimmergroße, stationäre Maschinen, die mit ihren Hilfsaggregaten einige hundert Kilogramm wogen und mehrere technische versierte Assistenten zur Bedienung und Auswertung verlangten. Zur Untersuchung bettlägeriger Patienten im Leidener Krankenhaus musste man daher von Einthovens Laboratorium, in dem sich die Maschinen befanden, bis zu zwei Kilometer lange elektrische Leitungen verlegen. Bereits 1903 hatte Einthoven derartige "Telekardiogramme" aufgenommen.

Mit Entwicklung der Bauelemente-, Röhren- und Verstärkertechnik kamen Anfang der 1920er Jahren erstmals fahrbare Elektrokardiographen auf, und 1930 erste tragbare Ausführungen. In den 1950er Jahren begann man, entsprechende Geräte zur Patientenüberwachung und Langzeit-EKG-Registrierung einzusetzen. Jetzt erst wurde die Elektrokardiographie die Basis der nichtinvasiven Diagnostik und zum zentralen medizinischen Messverfahren in der Kardiologie.

Man unterscheidet heute in der Kardiographie im wesentlichen die erwähnte bipolare (zweipolige) Standardableitung nach Einthoven ("Einthoven-Ableitung" bzw. "-Dreieck") sowie die Brustwandableitung, insbesondere die unipolare (einpolige) "Wilsonsche Ableitung", die der US-amerikanische Kardiologe Frank Norman Wilson (1890-1952) 1929 beschrieb.

Neben der Entwicklung des EKG widmete sich Willem Einthoven der Aufnahme und Auswertung der menschlichen Herztöne. Im Jahre 1907 veröffentlichte er dazu einen Artikel über "Die Registrierung der menschlichen Herztöne mittels des Saitengalvanometer" und begründet damit eine neue Methode der Aufzeichnung von Herztönen und Herzgeräuschen: Die Phonkardiographie. Das so dargestellte Herzschallbild entspricht einer Weiterentwicklung der Auskultation (Abhorchen) mit dem Stethoskop.


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