Bugün birkaç dakika, o zaman iki oda
Bugün elektrokardiyografi, tıbbın en rutin incelemelerinden biri.
Elektrotlar hastanın göğsüne ve uzuvlarına yerleştiriliyor; birkaç dakika içinde kalbin elektriksel aktivitesini gösteren tanıdık dalgalar ekrana geliyor.
- yüzyılın başında ise aynı temel elektriksel olayları güvenilir biçimde kaydetmek için kullanılan sistem, modern bir EKG cihazından çok büyük bir fizik laboratuvarını andırıyordu.
Yaklaşık 600 pound, yani 272 kilogram ağırlığındaki ilk büyük düzenek iki odayı kaplıyor, dev elektromıknatıslar içeriyor ve çalıştırılması için yaklaşık beş kişilik bir ekip gerektiriyordu.
Bu dev makinenin arkasındaki isim Hollandalı fizyolog Willem Einthoven’dı.
Onun geliştirdiği yöntem, kalbin elektriksel faaliyetinin yalnızca deneysel olarak gösterilmesini değil, klinikte anlamlı ve tekrarlanabilir biçimde kaydedilmesini mümkün hale getirecekti.
İlk insan EKG’sini Einthoven çekmedi
EKG tarihinin sık tekrarlanan yanlışlarından biri, ilk insan elektrokardiyogramının Einthoven tarafından kaydedildiği düşüncesidir.
Oysa bu başarı daha önce gerçekleşmişti.
İngiliz fizyolog Augustus D. Waller, 1887 yılında Londra’da Lippmann’ın kapiller elektrometresini kullanarak insan kalbinin elektriksel aktivitesini kaydetti. Bu çalışma, literatürde ilk yayımlanmış insan elektrokardiyogramı olarak kabul edilmektedir.
Ancak Waller’ın kullandığı sistemin önemli bir sorunu vardı.
Cıvalı kapiller elektrometre, kalpten gelen hızlı ve çok küçük elektriksel değişimleri yeterince hassas biçimde izleyemiyor; cihazın mekanik özellikleri kayıtların bozulmasına yol açıyordu.
Dolayısıyla kalbin elektriği görülebiliyordu ama henüz bugünkü anlamda güvenilir bir klinik kayıt elde etmek kolay değildi.
Einthoven’ın büyük katkısı işte burada başladı.
Önce matematikle düzeltti, sonra yeni bir cihaz yaptı
Einthoven başlangıçta kapiller elektrometreyle çalıştı.
Cihazın oluşturduğu bozulmayı matematiksel yöntemlerle düzeltmeye çalışarak kalbin gerçek elektriksel eğrisine daha fazla yaklaşmayı başardı.
Ancak bunun yeterli olmadığını gördü.
Çok daha hassas bir kayıt sistemi gerekiyordu.
Einthoven, 1901’de çalışmalarını yayımlamaya başladığı ve 1903’te ayrıntılı biçimde tanımladığı tel galvanometreyi — string galvanometer — geliştirerek elektrokardiyografinin geleceğini değiştirdi.
Üç mikrometrelik tel, 270 kilogramlık düzenek
Cihazın kalbinde son derece ince, gümüşle kaplanmış bir kuvars lif bulunuyordu.
Bu lif yalnızca birkaç mikrometre kalınlığındaydı ve güçlü bir manyetik alanın içine yerleştiriliyordu.
Kalbin oluşturduğu çok küçük elektrik akımları telden geçtiğinde lif hareket ediyor; bu hareket optik olarak büyütülerek fotoğraf filmi üzerine kaydediliyordu.
İncecik telin çevresindeki düzenek ise hiç de küçük değildi.
Büyük elektromıknatıslar çok ağırdı.
Isınmamaları için sürekli suyla soğutulmaları gerekiyordu.
Sistem yaklaşık 600 pound, yani 272 kilogram ağırlığındaydı.
İki odayı kaplıyordu.
Çalıştırılması için yaklaşık beş kişi gerekiyordu.
Bugün tek bir teknisyenin birkaç dakika içinde gerçekleştirebildiği işlem için o günlerde adeta küçük bir laboratuvar ekibi çalışıyordu.
Yapışkan elektrotlar yerine sıvı dolu kaplar
İlk EKG uygulamalarının en çarpıcı görüntülerinden biri hastanın cihaza bağlanma biçimiydi.
Bugünkü tek kullanımlık yapışkan elektrotlar henüz yoktu.
Hastanın uzuvları, elektriksel iletimi sağlayan elektrolit çözeltisiyle doldurulmuş silindirik kaplara yerleştiriliyordu. Böylece vücuttaki elektriksel potansiyel değişiklikleri galvanometreye aktarılabiliyordu.
Ortaya çıkan görüntü günümüz tıbbına alışmış biri için oldukça sıra dışıydı:
Bir tarafta dev elektromıknatıslar ve optik sistemler…
Diğer tarafta uzuvları sıvı dolu kaplara yerleştirilmiş bir hasta…
Aralarında ise insan kalbinin ürettiği milivolt düzeyindeki elektriksel sinyalleri yakalamaya çalışan bir cihaz.
P, Q, R, S ve T: Bir asrı aşan alfabe
Einthoven’ın tıbba bıraktığı miras yalnızca dev bir makine değildi.
Kalbin elektriksel kaydında ortaya çıkan temel sapmaları P, Q, R, S ve T harfleriyle adlandırdı.
Bu isimlendirme günümüzde de kullanılmaya devam ediyor.
Bugün bir hekim EKG’ye baktığında P dalgasını, QRS kompleksini ve T dalgasını değerlendiriyor.
Cihazlar tamamen değişti.
Kayıt teknolojisi dijitalleşti.
Ancak elektrokardiyografinin temel dili büyük ölçüde yaşamaya devam etti.
Einthoven üçgeni
Einthoven ayrıca kalbin elektriksel aktivitesinin farklı yönlerden değerlendirilmesini sağlayan üç standart ekstremite derivasyonunun gelişiminde temel rol oynadı.
Bunlar bugün I, II ve III. derivasyonlar olarak bilinir.
Türkiye’de D1, D2 ve D3 ifadeleriyle de karşılaşılabilir.
Bu üç derivasyonun geometrik ilişkisi, elektrokardiyografi eğitiminde Einthoven üçgeni adıyla hâlâ temel kavramlardan biridir.
Modern 12 derivasyonlu EKG sistemi daha sonraki gelişmelerle ortaya çıktı.
Dolayısıyla günümüzde kullanılan EKG’nin tamamını tek başına Einthoven’a bağlamak doğru değildir.
Ancak onun çalışmaları, modern elektrokardiyografinin temelini oluşturan en önemli dönüm noktalarından birini meydana getirdi.
Makine hastaya gidemeyince sinyal makineye gitti
Dev galvanometrenin önemli bir sorunu vardı:
Taşınamıyordu.
Einthoven’ın fizyoloji laboratuvarındaki cihaz ile Leiden’daki hastane arasında mesafe bulunuyordu.
Çözüm son derece dikkat çekiciydi.
Hastadan alınan elektriksel sinyaller telefon hatları üzerinden laboratuvara iletildi ve burada kaydedildi.
Einthoven 1906 tarihli çalışmasında bu yöntemi “télécardiogramme” olarak tanımladı.
Bu uygulama, tıbbi fizyolojik verilerin uzaktan iletilmesinin erken örneklerinden biri olarak tarihe geçti.
Bir asırdan fazla zaman sonra kalp ritminin taşınabilir cihazlardan sağlık merkezlerine aktarılabilmesi düşünüldüğünde, temel fikir şaşırtıcı ölçüde tanıdık:
Hasta cihaza ulaşamıyorsa, hastanın verisini cihaza ulaştır.
Nobel Ödülü 1924’te geldi
Einthoven’ın çalışmaları fizyoloji laboratuvarının sınırlarını aşarak klinik tıbbı değiştirdi.
Elektrokardiyografi zamanla kalp ritminin, iletim bozukluklarının ve çeşitli kardiyak hastalıkların değerlendirilmesinde temel araçlardan biri haline geldi.
Willem Einthoven, 1924 yılında “elektrokardiyogramın mekanizmasını keşfinden dolayı” Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü’ne layık görüldü.
EKG artık yalnızca deneysel bir fizyoloji çalışması değildi.
Kalbin elektriksel dili klinikte okunabiliyordu.
270 kilogramdan taşınabilir cihazlara
Elektrokardiyografinin sonraki gelişimi aynı zamanda tıbbi teknolojinin küçülme hikâyesidir.
İlk sistem:
yaklaşık 272 kilogramdı,
iki odayı kaplıyordu,
beş kişiyle çalıştırılıyordu
ve hastanın uzuvlarını elektrolit çözeltisine yerleştirmeyi gerektiriyordu.
Sonraki yıllarda cihazlar giderek küçüldü.
1920’lere gelindiğinde hastanın yatağına götürülebilen modeller ortaya çıkmaya başladı. Daha sonra elektronik, bilgisayar teknolojisi ve dijital sinyal işleme sistemlerinin gelişmesiyle elektrokardiyografi bugünkü taşınabilir biçimine ulaştı.
Günümüzde klinik 12 derivasyonlu EKG cihazlarının yanı sıra tek veya sınırlı derivasyon üzerinden ritim kaydı yapabilen çok daha küçük kişisel cihazlar da bulunuyor.
Ancak bunların sağladığı bilgi, standart 12 derivasyonlu klinik EKG ile aynı değildir.
Bir makineden çok daha fazlası
Einthoven’ın yaklaşık 270 kilogramlık cihazına bugün bakıldığında devasa ve kullanışsız bir laboratuvar düzeneği görülebilir.
Fakat tarihsel önemi ağırlığında ya da büyüklüğünde değildi.
Asıl başarısı, insan kalbinin çok küçük elektriksel sinyallerini yeterli hassasiyetle kaydedilebilir hale getirmesiydi.
Waller kalbin elektriksel aktivitesinin insanda kaydedilebileceğini göstermişti.
Einthoven ise bu elektriksel izleri daha doğru, ölçülebilir ve klinik açıdan kullanılabilir bir yönteme dönüştürdü.
Bugün EKG kâğıdında veya monitör ekranında gördüğümüz P dalgası, QRS kompleksi ve T dalgası, bir asırdan uzun süredir aynı temel hikâyeyi anlatıyor:
Kalbin her atımı aynı zamanda elektriksel bir olaydır.
Bir zamanlar bu elektriksel hikâyeyi okuyabilmek için iki oda ve 270 kilogramlık bir makine gerekiyordu.
Bugün ise birkaç dakika yeterli.
Kaynaklar
- Nobel Prize – Willem Einthoven, Nobel Prize in Physiology or Medicine 1924.
- Barold SS. Willem Einthoven and the Birth of Clinical Electrocardiography a Hundred Years Ago.
- Rivera-Ruiz M, Cajavilca C, Varon J. Einthoven's String Galvanometer: The First Electrocardiograph. Texas Heart Institute Journal.
- Fisch C. Centennial of the String Galvanometer and the Electrocardiogram. Journal of the American College of Cardiology.
- AlGhatrif M, Lindsay J. A Brief Review: History to Understand Fundamentals of Electrocardiography.
- Waller AD. A Demonstration on Man of Electromotive Changes Accompanying the Heart's Beat. Journal of Physiology.
