الکتروکاردیوگرافی پایه: تاریخچه‌ مختصر ساخت دستگاه نوار قلب

در درس‌های قبلی (درس اول: پتانسیل الکتریکی و درس دوم: پمپ سدیم-پتاسیم) در مورد مفاهیم پایه‌ای بیوالکتریسیته صحبت کردیم و حرفی جدی از خود مفهوم الکتروکاردیوگرافی به میان نیامد. این درس، در مورد تاریخچه‌ی ساخت دستگاه نوار قلب است. می‌خواهم خط فکری دانشمندان را بدانی و بفهمی که این الکتروکاردیوگرافی که امروزه می‌بینی، از کجا آمده است.

۱. قرن هجدهم

برگردیم به قرن ۱۸. اواخر قرن ۱۸ بود که در ایتالیا، لوییجی گالوانی (Luigi Galvani) در آزمایشگاه خود، یک قورباغه‌ی دیگر را کشت. او الکترودی را به پای قورباغه وصل کرد.

هر وقت جریان الکتریکی از طریق الکترود به پای قورباغه می‌رسید، پای حیوان دچار پرش می‌شد. گالوانی آن‌قدر این تحریکات مکرر را انجام داد که تو گویی قورباغه در حال رقص است.

گالوانی را به عنوان کسی در نظر می‌گیرند که الکتریسیته‌ی حیوانی را کشف کرد؛ آن‌چه که امروزه بیوالکتریسیته می‌نامیم.

گالوانی

Stefano Bianchetti

۲. قرن نوزدهم و بیستم

به قرن ۱۹ برویم.

اوایل قرن نوزدهم بود که دانشمند دیگری به دنیا آمد که او را نیز می‌توان از پیشگامان علم بیوالکتریسیته دانست.

دکتر Carlo Matteucci فیزیکدان و نوروفیزیولوژیستی ایتالیایی بود که در طی آزمایش‌هایش در دانشگاه پیزا به نتیجه‌ای رسید که بر اساس آن، دستگاه الکتروکاردیوگرام ساخته شد.

قورباغه‌ای دیگر، قربانی آزمایش او بود. وی فهمید که هر تپش قلب قورباغه را یک جریان الکتریکی همراهی می‌کند. نتیجه‌ی تحقیقات او، تعداد زیادی پرسش تازه را در ذهن آدمی ایجاد کرد. ماتئوچی بود که نشان داد بافت‌های بدن می‌توانند الکتریسیته تولید بکنند.

ماتئوچی در سال ۱۸۶۶ فوت کرد.

ماتئوچی

حدود یک دهه قبل از مرگ او آزمایش دیگری نیز انجام شد که شبیه به آزمایش ماتئوچی بود. Heinrich Müller، آناتومیست و فیزیولوژیست آلمانی، به کمک همکار سوئیسی خود Albert von Kölliker، دوباره به سراغ قورباغه رفتند؛ اما این بار قورباغه را نکشتند.

آن دو نفر، یکی از اعصاب پای قورباغه را از محل اصلی خود جدا کرده و بر روی قلب در حال تپش حیوان، قرار دادند. نتیجه‌ی آزمایش آن دو نفر را سخت شگفت‌زده کرد. با هر تپش قلب قورباغه، پای او نیز دچار پرش می‌شد.

در این نقطه بود که دیگر بر همگان مشخص شد که ضربان قلب، به خاطر محرک‌های الکتریکی منظمی است که به قلب وارد می‌شود و پس از هر تحریک است که قلب منقبض شده و می‌تپد.

چند دهه بعد از مرگ مولر و ماتئوچی، در انگلستان بود که اولین دستگاه الکتروکاردیوگرام ساخته شد. فیزیولوژیستی انگلیسی به نام Augustus Waller، با دستگاه حساسی که در اختیار داشت، تلاش می‌کرد که فرضیه‌ی خود را اثبات کند.

او یک الکترود بر پشت و الکترودی دیگر بر قفسه‌ی سینه‌ی انسان گذاشت. در آن روز احتمالا بارانیِ لندن، در دانشکده‌ی پزشکی St. Mary، بشر اولین نوار قلب خود را دید.

والر به کمک همکار خود Ludwig، با استفاده از دستگاهی به نام Capillary Electrometer نشان داد که می‌توان فعالیت الکتریکی قلب را از سطح پوست نیز دریافت کرد. دستگاهی که آن‌ها استفاده کردند از الکترود‌های حساسی ساخته شده بود که حتی فعالیت الکتریکی ضعیف را ثبت می‌کرد.

والر و اولین نوار قلب

عکس A: والر با سگ‌اش جیمی؛ عکس B: ثبت نوار قلب از جیمی؛ عکس C: استفاده از Capillary Electrometer؛ عکس D: برای حرکت کاغذ نوار قلب از واگن قطار استفاده کرد؛ عکس E: اولین نوار قلب ثبت‌شده از انسان. (منبع عکس)

بگذار در حد چند جمله به فیزیک برگردم. می‌خواهم بدانی که الکترود چیست.

ما می‌خواهیم این جریان‌های الکتریکی قلب را ثبت بکنیم. پس باید بتوانیم آن‌ها را اندازه بگیریم که بتوانیم ثبت بکنیم. برای اندازه گرفتن‌شان نیاز داریم که مداری ساخته و این جریان را وارد آن مدار کرده تا متوجه اندازه‌اش بشویم.

در یک مدار، برای وصل کردن یک قسمت غیر فلزی به مدار، از الکترود استفاده می‌شود. بدنمان از فلز نیست. یک الکترود به آن وصل می‌کنیم. الکترود واسطه می‌شود و به مدار متصل.

برگردیم به بحث خودمان.

این اولین فعالیت تپش‌های دیوانه‌وار قلب یک انسان است که بر روی کاغذ ثبت گشته. اولین الکتروکاردیوگرافی در زمین ما.

اولین نوار قلب

همان نوار قلبی است که والر در دانشکده‌ی پزشکی St. Mary ثبت کرد. خط بالا زمان را در ثانیه ثبت می‌کند (t)؛ خط وسط فعالیت مکانیکی بطن‌ها را نشان می‌دهد (h) و خط پایین (e)، فعالیت الکتریکی آن‌ها را.

آن دو نفر توانستند با دستگاه خود اثبات کنند که پس از هر فعالیت الکتریکی است که قلب دچار فعالیت مکانیکی (انقباض) می‌شود.

پس تا این‌جای ماجرا، فهمیدیم که بدنمان نوعی جریان الکتریکی تولید می‌کند که موجب انقباض ماهیچه‌ی قلبی می‌شود. توانستیم آن جریان الکتریکی بسیار کم را با دستگاه‌های حساسی اندازه‌گیری بکنیم.

از این‌جا به بعد، تازه ماجرای اصلی شروع می‌شود. می‌خواهیم بدانیم که چگونه تمام این اطلاعات را به شکلی کاربردی تفسیر بکنیم و بتوانیم با آن‌ها بیماری‌ها را تشخیص بدهیم.

انسان برجسته‌ی بعدی که به بهتر کردن این دستگاه پرداخت، دکتر Wilhelm Einthoven بود. کارهای او آن‌قدر اهمیت دارد که در درس جداگانه‌ای به آن‌ها می‌پردازیم.

جمع‌بندی

دریافتیم که در بدن من و تو و باقی موجودات زنده، جریانی الکتریکی وجود دارد. جریانی که در صورت پایان آن، دیگر قادر به ادامه‌ی زندگی نیستیم. فهمیدیم که این جریان الکتریکی به خاطر اختلاف پتانسیل الکتریکی (یا همان ولتاژ) که در دو طرف غشا وجود دارد، ایجاد می‌شود.

مسیر فکری دانشمندان بیوالکتریسیته را دنبال کردیم و متوجه شدیم که پیش از هر تپش قلب، یک فعالیت الکتریکی وجود دارد که ما این فعالیت الکتریکی را با کمک دستگاه‌هایی که جریان الکتریکی ضعیف را نیز اندازه می‌گیرند، می‌توانیم ثبت کنیم.

در ادامه‌ی درس، این فعالیت الکتریکی قلب را دقیق‌تر بحث می‌کنیم. این که از کجای قلب و چگونه شروع می‌شود و مسیر حرکت این جریان الکتریکی چگونه است. آن هنگام که الکتروفیزیولوژی قلب را به خوبی درک کنیم، می‌توانیم به سراغ تفسیر الکتروکاردیوگرافی برویم.

تمرین

قسمت دوازدهم از فصل دوم سریال House MD را ببین. نامش Distraction هست. هر وقت دیدی، دلیلش را این‌جا بنویس که چه ربطی به درس داشت.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.