Nhà bác học WILLEM EINTHOVEN và lịch sử ra đời kỹ thuật ghi điện tâm đồ

Trong y học hiện đại, điện tâm đồ (ECG) là một trong những công cụ chẩn đoán phổ biến và quan trọng nhất. Thiết bị này giúp bác sĩ theo dõi nhịp tim, phát hiện sớm các cơn nhồi máu cơ tim hay các tổn thương cấu trúc tim.

Tuy nhiên, ít ai biết rằng cỗ máy nhỏ gọn ngày nay từng bắt đầu từ một hệ thống cồng kềnh nặng gần 300 kg do nhà sinh lý học người Hà Lan – Willem Einthoven – chế tạo vào đầu thế kỷ 20.

Người đặt nền móng: Willem Einthoven là ai?

Willem Einthoven sinh ngày 21 tháng 5 năm 1860 tại Semarang, đảo Java (thuộc Đông Ấn Hà Lan, nay là Indonesia).

Cha ông là một sĩ quan quân y nhưng không may qua đời khi Einthoven mới 10 tuổi. Sau biến cố đó, mẹ ông đưa 6 người con trở về định cư tại Utrecht, Hà Lan.

Lớn lên trong truyền thống gia đình, Einthoven theo học ngành Y tại Đại học Utrecht vào năm 1878.

Dưới sự dẫn dắt của các giáo sư hàng đầu về vật lý, giải phẫu và nhãn khoa, ông bộc lộ niềm đam mê đặc biệt với việc ứng dụng cơ học và vật lý vào cơ thể sống.

Năm 1885, khi mới 25 tuổi, ông đã xuất sắc nhận bằng Tiến sĩ Y khoa và được bổ nhiệm làm Giáo sư Sinh lý học tại Đại học Leiden danh tiếng.

Bắt đầu hành trình chinh phục điện tim Cẩm nang hướng dẫn học điện tâm đồ từ sinh lý đến thực hành lâm sàng

Ý tưởng ghi lại dòng điện của trái tim

Vào cuối thế kỷ 19, giới khoa học đã biết rằng mỗi khi tim co bóp sẽ phát ra một dòng điện sinh học cực nhỏ. Năm 1887, nhà sinh lý học người Anh Augustus Waller lần đầu tiên ghi lại được hoạt động điện này bằng một thiết bị gọi là “điện kế mao quản” (sử dụng cột thủy ngân).

Năm 1889, tại Hội nghị Sinh lý học Quốc tế ở Basel, Einthoven tận mắt chứng kiến thí nghiệm của Waller. Dù ấn tượng, ông nhanh chóng nhận ra nhược điểm lớn của chiếc máy: cột thủy ngân chuyển động quá chậm và độ nhạy kém, khiến hình ảnh ghi lại bị méo mó, không phản ánh chính xác hoạt động thực tế của tim.

Einthoven quyết tâm tạo ra một thiết bị nhạy hơn để ghi nhận chính xác từng biến đổi nhỏ nhất của dòng điện tim.

Bắt đầu học: Điện tâm đồ là gì?

Phát minh điện kế dạng dây: Đột phá công nghệ

Sau nhiều năm nghiên cứu, năm 1901, Einthoven hoàn thiện thiết bị mang tính bước ngoặt: Điện kế dạng dây (String Galvanometer).

Cấu tạo then chốt của cỗ máy gồm:

• Sợi dây thạch anh phủ bạc: Một sợi thạch anh cực mảnh (đường kính chỉ khoảng vài micron) được kéo căng giữa hai cực của một nam châm điện có từ trường rất mạnh.

• Cơ chế ghi hình: Khi dòng điện sinh học từ tim người truyền qua sợi dây thạch anh, lực từ trường làm sợi dây dao động. Một nguồn sáng cực mạnh chiếu qua khe hẹp sẽ phóng đại bóng của sợi dây lên một cuộn phim/giấy ảnh chuyển động liên tục, từ đó vẽ ra đường cong hoạt động của tim.

Dù cỗ máy nặng tới gần 300 kg, cần nước làm mát liên tục và phải có nhiều người vận hành, nhưng độ nhạy của nó vượt trội hoàn toàn so với mọi thiết bị trước đó. Chính Einthoven là người đầu tiên chuẩn hóa và đặt tên cho các sóng điện tim kinh điển mà chúng ta dùng đến tận ngày nay: P, Q, R, S và T.

Tham khảo: Sóng P điện tâm đồ

Tam giác Einthoven và ca truyền dữ liệu đầu tiên

Để tín hiệu điện được ghi nhận đồng nhất, Einthoven quy ước gắn các điện cực vào hai tay và chân trái của bệnh nhân (ngâm vào các bình nước muối dẫn điện). Cách bố trí này tạo thành một tam giác đều bao quanh tim, được y học thế giới gọi là Tam giác Einthoven (Einthoven’s Triangle), đặt nền móng cho các chuyển đạo chuẩn D1, D2, D3 ngày nay.

Năm 1905, vì máy quá nặng không thể di chuyển vào bệnh viện, Einthoven đã thực hiện một kỳ tích: ông kéo một đường dây cáp dài hơn 1,5 km từ Bệnh viện Đại học Leiden về phòng thí nghiệm của mình. Đây chính là ca truyền dữ liệu y tế từ xa (Telemedicine) đầu tiên trong lịch sử nhân loại, ghi lại nhịp tim của một người bệnh nằm cách xa cả cây số.

Di sản trường tồn

Năm 1924, Willem Einthoven được trao tặng Giải Nobel Sinh lý học hoặc Y học để vinh danh phát minh ra cơ chế hoạt động của điện tâm đồ.

Đáng trân trọng hơn cả tài năng khoa học là nhân cách của ông. Khi nhận giải thưởng, Einthoven đã chủ động chia sẻ một phần tiền thưởng cho gia đình người thợ cơ khí tài hoa đã cùng ông chế tạo chiếc máy nhưng không may qua đời trong nghèo khó.

Willem Einthoven qua đời năm 1927. Từ cỗ máy khổng lồ trong phòng thí nghiệm Leiden, ngày nay máy điện tâm đồ đã được thu nhỏ thành các thiết bị cầm tay, máy theo dõi đầu giường bệnh nhân và đồng hồ thông minh, góp phần cứu sống hàng triệu ca nhồi máu cơ tim và rối loạn nhịp tim hiểm nghèo trên toàn cầu mỗi ngày.