EKG Technik: damals und heute
1887 gelang es dem Physiologen Augustus Desiré Waller als erstem, bei einem Tier ein Elektrokardiogramm (EKG) mit Hilfe eines sogenannten Kapillar-Elektrometers abzuleiten und aufzuzeichnen. Dieses Verfahren wurde von Willem Einthoven (1860-1927) weiter verbessert, sodass es ab 1903 auch bei Menschen eingesetzbar war und in die klinische Routine eingeführt werden konnte. Das damals verwendete Messinstrument (String-Galvanometer) war raumfüllend, wog etwa 300 - 400 kg, erforderte 5 Personen zur Bedienung und produzierte soviel Hitze, dass eine Kühlung mittels wasserdurchströmter Metallrohre notwendig war (Fig. 1,2). Immerhin gelang es damit vor mehr als 100 Jahren, sehr schwache bioelektrischische Signale des menschlichen Herzens zu registrieren !
Diese technische und wissenschaftliche Grossleistung ist insbesondere auch deshalb zu würdigen, da zur damaligen Zeit noch keinerlei elektronische Verstärkertechnik (wie z.B. Röhren- oder Transistorverstärker) verfügbar war !
Der Physiologe Willem Einthoven (1860-1927) erhielt 1924 für seine Beiträge zur Entwicklung des EKG den Nobelpreis für Medizin. Obwohl heutzutage das EKG den Kinderschuhen natürlich schon längst entwachsen ist, bergen die an der Köprperoberfläche aufgezeichneten komplexen elektrischen Spannungskurven des Herzens noch immer viele ungelöste Fragen und Geheimnisse in sich. Das Standard-EKG hat in den letzten 100 Jahren absolut nichts von seiner Aktualität verloren und wird mit Sicherheit auch in Zukunft eine tragende diagnostische Rolle in der Inneren Medizin spielen.
Fig. 1: String-Galvanometer zur EKG-Registrierung
Dieses riesige Gerät war in der Lage, schwache biologische Signale wie das EKG (Signalspannung im Zehntel-Millivoltbereich) zu registrieren. Dies gelang damit, daß die EKG-Ströme durch einen Silberfaden geleitet wurden, welcher in einem sehr starken Magnetfeld aufgespannt war und damit aufgrund der sogenannten Lorentz-Kraft (=Kraft auf bewegte Ladungsträger in einem Magnetfeld)abgelenkt wurde. Die minimalen Bewegungen des Silberfadens wurden mit einer entsprechenden mechanischen Registriereinheit erfasst und z.B. mittels Lichtstrahl auf Photoplatten aufgezeichnet. Zur Erzeugung des starken Magnetfeldes diente ein grosser Elektromagnet mit sehr hohem Strombedarf und beträchtlicher Wärmeentwicklung - aus diesem Grunde war auch eine integrierte Wasserkühlung notwendig (erkennbar als helle, aufgewickelte Strukturen im Mittelteil des Messgerätes - das Gewicht dieser Maschine betrug insgesamt ca. 300 kg.
Fig. 2: EKG-Aufzeichnung bei einem Patienten anno 1905
An beiden Seiten des Patienten befinden sich Glasgefässe, welche Salzlösungen beinhalten. Um einen elektrischen Kontakt zwischen dem menschlichen Körper und der EKG-Apparatur herzustellen, wurden beide Arme in die Gefässe eingetaucht. Mit dieser Anordnung konnte natürlich nur ein einziger EKG-Kanal aufgezeichnet werden. (Moderne EKG-Geräte stellen üblicherweise bis zu 12 Signalkanäle simultan dar).
Fig. 3: Komplette EKG-Apparatur anno 1910
Dieses EKG-Gerät war raumfüllend und benötigte insgesamt 5 Personen zur Bedienung. Damals gab es zur EKG-Ableitung natürlich noch keine Klebe- oder Saugelektroden wie heutzutage - der elektrische Kontakt zwischen dem EKG-Gerät und dem Körper des Patienten wurde mittels Eintauchen der Arme und eines Beines in Gefäße mit Salzlösungen erreicht.
Fig. 4: Zeitgemässes 12-Kanal EKG mit Funkübertragung der Signale zu einem Computersystem anno 2012
Dieses zeitgemässe 12-Kanal EKG-Gerät wiegt ca. 100 Gramm, hat die Grösse eines Taschenrechners und liefert qualitativ hochwertige Elektrogramme, die per Funkverbindung zu einer Workstation gesendet werden. Die EKG-Kurven werden in weiterer Folge auf einem Computerbildschirm dargestellt und können vom Arzt befundet werden. Bei Bedarf ist natürlich auch auf ein Ausdruck auf Papier möglich.
Bildnachweis (Fig1-3): Einthoven Foundation