Medizinnobelpreis 1924: Willem Einthoven

Medizinnobelpreis 1924: Willem Einthoven

 

Der niederländische Physiologe entdeckte den Mechanismus des Elektrokardiogramms, wofür er den Nobelpreis erhielt.

 

 Biografie

 

Willem Einthoven, * Semarang (Java) 21. 5. 1860, ✝ Leiden (Niederlande) 29. 9. 1927; 1885 Promotion und Berufung zur Professur für Physiologie an der Universität Leiden, 1895 Beginn der Untersuchungen zum menschlichen Elektrokardiogramm, 1903 Präsentation des Saitengalvanometers, während des Ersten Weltkriegs Weiterentwicklung zusammen mit seinem Sohn Willem Einthoven.

 

 Würdigung der preisgekrönten Leistung

 

Am 11. September 1889 demonstrierte der englische Physiologe Augustus Desire Waller auf dem Ersten Internationalen Kongress für Physiologie in Basel in einem eindrucksvollen Selbstversuch, dass rhythmische Stromschwankungen den Herzschlag begleiteten: Er schloss sich selbst an ein kleines Strommessgerät, ein Kapillarelektrometer an, indem er an seine linke Hand eine Elektrode anlegte und als zweite einen Silberlöffel in seinen Mund steckte. Dann bat er die anwesenden Kollegen, sich zu vergewissern, dass die Quecksilbersäule im Messinstrument genau im Rhythmus seines Pulses, den die Kollegen an seinem freien Arm tasten konnten, schwankte, weil mit den Elektroden entsprechend rhythmische Stromimpulse aufgenommen wurden. Einer der beobachtenden Kollegen war der niederländische Physiologe Willem Einthoven, der bald darauf seinen Schüler Thomas de Vogel diese Versuche wiederholen ließ. Vogel registrierte mit der gleichen Versuchsanordnung andere Kurven als Waller, die sich wiederum von weiteren englischen Versuchen unterschieden. Einthoven ging der Sache nach. Seine Forschungen zur Aufzeichnung der elektrischen Potenziale des Herzens sollten die gesamte Elektrophysiologie revolutionieren.

 

 Das Saitengalvanometer

 

Als Erstes bestimmte er den Aufzeichnungsfehler des verwendeten Instruments, um damit eine Korrekturmethode ausarbeiten zu können, die aus den verzerrt beobachteten Stromschwankungen eine exakt definierte Kurve der elektrischen Aktivität des Herzens machte. Bereits 1895 konnte Einthoven so die Standardkurve des Elektrokardiogramms (EKG) veröffentlichen, für die er auch die bis heute international gültige »P/Q/R/S/T«-Nomenklatur einführte. Was bis dahin ein nicht genau in Zahlen auszudrückender Effekt war, wurde auf diese Weise zur messbaren schwarz auf weiß abgebildeten elektrischen Herztätigkeit. In einem zweiten Schritt entwickelte Einthoven eine neue Aufzeichnungstechnik, die eine direkte Registrierung solcher Elektrokardiogramme möglich machte: das Saitengalvanometer. Dieses Gerät reduzierte das alte Prinzip der Strommessung mittels Drehspule in einem Magnetfeld auf sein absolutes Minimum, eine hauchdünne, mit Silber bedampfte Quarzsaite, die aufgrund ihrer Leichtigkeit in einem entsprechend starken Magnetfeld Stromstöße im Bereich einzelner Millivolt verlässlich und mit einer Trägheit von nur wenigen Millisekunden anzeigen konnte. Einthovens Saitengalvanometer stellte der Elektrophysiologie eine Registriermethode zur Verfügung, die der Erforschung der Bioelektrizität ein neues Zeitalter eröffnete und erst bei der Erforschung einzelner Nervenimpulse an ihre technischen Grenzen stieß. Schließlich vervollständigte Einthoven diese Methode um eine fotografische Aufzeichnung der Saitenschwankungen mit exakt steuerbarer Geschwindigkeit und gleichzeitiger automatischer Aufprägung eines Rastergitters auf die Aufzeichnung als Zeit- und Größenmarker. Damit stand bereits 1906 ein komplettes Registrier-, Darstellungs- und Dokumentationsverfahren für bioelektrische Signale zur Verfügung, das den bis heute gültigen Standard der EKG-Aufzeichnung definiert.

 

Mehrere Firmen begannen unmittelbar nach Einthovens Veröffentlichungen mit der Serienproduktion von Saitengalvanometern und EKG-Geräten. Das Saitengalvanometer revolutionierte rasch das Studium der Herzkrankheiten, dass Einthoven am Ende seines Lebens feststellen konnte: »Man findet kaum mehr ein großes Krankenhaus, welches nicht über die Mittel verfügt, die elektrischen Erscheinungen des Herzens bei den Patienten zu messen und zu registrieren.«

 

 Zusammenspiel von Wissenschaft und Technik

 

Die Entstehung der Elektrokardiographie ist exemplarisch für die Verschränkung von technischer und wissenschaftlicher Entwicklung in der Geschichte der Lebenswissenschaften im 20. Jahrhundert. Was Einthoven als ein neues Instrument konstruieren ließ, war in einer simpleren Variante schon als Empfangsgerät für Unterwasserkabeltelegrafie über weite Distanzen in Gebrauch. Telegrafie und Physiologie hatten hier zu analogen Instrumentenentwicklungen geführt. Ähnliche Überschneidungen bestanden auch zur Telefontechnik: Erst die Kombination von Saitengalvanometer und Telefon ermöglichte der Elektrokardiographie den Einzug in die Klinik. Einthovens raumfüllender Prototyp war nicht transportabel und funktionierte nur in seinem Labor außerhalb des Klinikgeländes. Zur Übertragung der Herzsignale von Patienten mussten deshalb zwischen Krankenbett und physiologischem Institut Telefonkabel verlegt werden. Aus der lokalen Anordnung des physiologischen Labors wurde so eine Telekardiogrammstation, in der mit avancierter Kommunikationstechnik die ersten klinischen EKGs von elektrischen Herzfehlern aufgezeichnet wurden. Als während des Ersten Weltkriegs die sichere Übertragung von Nachrichten zwischen den niederländischen Kolonien und dem Mutterland zum Problem wurde, konnte umgekehrt aus der physiologischen wieder eine Nachrichtentechnik werden, da nun die physiologischen Galvanometer einen entscheidenden Sensibilitätsvorsprung garantierten, mit denen der Empfang hochfrequenter Radiosignale aus Indochina möglich war.

 

Das Beispiel der Elektrokardiographie verdeutlicht, dass Verschränkungen von Wissenschaft und Technik über wechselseitige instrumentelle Anleihen weit hinausreichen. Die »naturgetreue« und »verzerrungsfreie« Aufzeichnung der elektrischen Schrift des Herzens war nicht einfach eine Ergänzung der inneren Medizin um eine weitere, technisch optimierte und aussagekräftige Diagnosetechnik. Mit dem EKG trat neben dem subjektiven und klinischen Herzbefund ein elektrischer. Herzbeschwerden und Herzkrankheiten wurden anhand ihrer elektrokardiographischen Zeichen neu arrangiert und medizinische Interventionen am EKG bewertet. Das graphische Normbild des EKG mit der charakteristischen Abfolge von Zacken wurde dabei zum Inbegriff eines gesunden Herzens weit über die Medizin hinaus. Einthoven hat aus der verzerrten Beobachtung elektrischer Ströme das Elektrokardiogramm gemacht, die elektrische Kurve des Herzens. Das eröffnete zugleich die Ersetzung einer körperlichen Aktivität durch ihre technische Repräsentation.

 

C. Borck