心電圖誕生的神奇故事

最新 02-25

「憶君心似西江水，日夜東流無歇時」。心臟是人體最忙碌的器官之一，它每天要搏動近10萬次。心臟不僅是血液循環中的一個泵，心臟的肌肉還會產生電流活動。今天，幾乎人人皆知心電圖是一種簡單、準確的心臟病檢查方法。醫生們使用心電圖機將心臟活動時產生的心電信號自動記錄下來，主要用於診斷有無心肌缺血和心律失常。

讓人大為震驚、恐慌的肌肉電流現象

有趣的是，心臟的肌肉會產生電流這事，對於300多年前的人們來說簡直不可思議，甚至在當時還引起了社會的巨大震驚、慌亂和恐懼。

1780年有一天，43歲的義大利解剖學家伽伐尼Galvani Luigi，1737-1798），在實驗室解剖青蛙，在用銀質手術刀觸碰放在鐵盤上的青蛙的時候，無意間發現青蛙腿部肌肉抽搐了一下，彷彿受到電流的刺激．如果換用一種金屬器械去觸動青蛙，就無此種反應。

1786年，受到電鰻（生長在南美的一種熱帶河魚）具有放電現象的啟發，伽伐尼在一間密閉的房間里作了這樣的實驗：他用銅鉤勾住蛙腿，平放在玻璃板上，再用一根細長的彎鐵杆，一端去接觸銅鉤，另一端去碰蛙腿。果然看到了蛙腿會顫動。但是換一根玻璃彎桿去觸碰，蛙腿卻一點也不會動。這樣就更證實了伽伐尼的設想，動物體內存在著「生物電」，金屬彎桿只是起著一種傳導作用。伐尼推測動物軀體內產生的「生物電」，能支配肌肉活動。伽伐尼於1791年將此實驗結果寫成論文，公佈於學術界。

世界上有著各種各樣的電：由摩擦產生的玻璃電和樹脂電；有富蘭克林發現的空中的電；還有伽伐尼發現的「生物電」。

伽伐尼的發現引起了社會極大不安，特別對於歷來認為上帝創造人類的宗教界，絕對不能接受人體是通過電流支配肌肉來運動的觀點，這意味著殭屍通電也可能會復活。

從青蛙腿引出來的思考—電池的來龍去脈

伽伐尼的發現引起了物理學家們極大興趣，他們競相重複枷伐尼的實驗，企圖找到一種產生電流的方法。義大利物理學家伏特在多次實驗後認為：伽伐尼的「生物電」之說並不正確，青蛙的肌肉之所以能產生電流，大概是肌肉中某種液體在起作用。他的注意點主要集中在那兩根金屬上，而不在青蛙的神經上。他推想電的流動可能是由兩種不同的金屬相互接觸產生的，與金屬是否接觸活動的或死的動物無關。

1800年，伏特製成了世界上第一個電池。他把一塊鋅板和一塊銀板浸在鹽水裡，發現連接兩塊金屬的導線中有電流通過。於是，他就把許多鋅片與銀片之間墊上浸透鹽水的絨布或紙片，平疊起來。用手觸摸兩端時，會感到強烈的電流刺激。

1836年，英國的丹尼爾對「伏特電堆」進行了改良，又陸續有效果更好的「本生電池」和「格羅夫電池」等問世。然而在當時，無論哪種電池都需在兩個金屬板之間灌裝液體，搬運很不方便，特別是蓄電池所用液體是硫酸，在挪動時很危險。

乾電池的鼻祖在19世紀中期誕生了。1860年，法國的雷克蘭士(George Leclanche)發明了碳鋅電池，這種電池更容易製造，且最初潮濕水性的電解液逐漸用黏濁狀類似糨糊的方式取代，於是裝在容器內時，「干」性的電池出現了。1887年，英國人赫勒森(Wilhelm Hellesen)發明了最早的乾電池。相對於液體電池而言，乾電池的電解液為糊狀，不會溢漏，便於攜帶，因此獲得了廣泛應用。

第一台心電圖機的誕生

1832年，一個晴朗的日子，還是義大利，還是青蛙，只是做實驗的人換成了馬泰烏奇。這一次，馬泰烏奇探測到損傷和未損傷的肌肉之間存在一種電流，他稱之為「肌肉電流」。他發現，包括心臟在內，一切正在收縮的肌肉都會產生肌肉電流。

既然存在心電，那能否對其進行測量，來推測生物體的心臟健康狀況呢？

1875年，法國物理學家李普曼發明了一種靈敏的毛細管靜電計，雖然李普曼意識到它很適合於記錄迅速變化的生物電，但在用毛細管靜電計研究心電這件事兒上卻被英國人捷足先登了。這個英國人名叫沃勒（Waller）。

1886年，天天探測動物心臟的沃勒（Waller）感到有些厭倦，是時候換成人體了！沃勒把自己的左腳和右手放到裝著鹽溶液的盆中，然後將溶液和靜電計連通。他興奮地看到，隨著心臟跳動，儀器上的水銀柱也發生了搏動。第一幅人類的原始的心電圖誕生了！

1887年，英國皇家學會瑪麗醫院舉行了一場具有劃時代意義的科學演示：該院生理學教授沃勒在犬和人的心臟上應用毛細管靜電計記錄心電圖。在觀摩這次科學演示的全世界著名生理學家中，其中有荷蘭萊頓大學的生理學家威廉·愛因托芬（Willem Einthoven）。演示中，沃勒當場成功記錄了人類第一例心電圖，該圖中只有心室的V1、V2波，未能記錄到心房P波。沃勒偉大而卓有成效的研究成果為心電圖技術的最終問世奠定了基礎。

心電圖機的革新

沃勒的創舉震撼並像磁石一般吸引著荷蘭的年輕生理學家愛因托芬。此後13年，愛因托芬完全致力於毛細管靜電計記錄心電圖的研究。他改進了多項關鍵性技術，使記錄到的圖形更加清晰，他記錄的心電圖中顯示了心房P波、心室除極的B、C波及復極的D波。雖然他記錄的心電圖形已從原來2個波變成4個波，但仍不能解決心電信號淹沒在各種干擾波中這一問題，使該技術只能被束之高閣而不能用於臨床。

1900年，愛因托芬決定放棄毛細管靜電計記錄心電圖技術，開始尋找新的出路。1901年，愛因托芬終於成功地研製出了弦線式電流計。儀器結構並不複雜，主要是一根導線、兩個磁極，但在細節上，愛因托芬可是做足了功夫。為了提高靈敏度，他採用了極細的鍍銀石英絲作導線，將其懸於兩個磁極之間，即使有微弱電流通過，也會發生偏轉，其偏轉程度與電流強度成正比。把電極放在人體的手臂和腿上，便可測到心臟向全身泵送血液時通過心肌的電脈衝。

人類的天平總偏向那些奮不顧己、獻身科學的人。1901年，愛因托芬成功地用弦線式心電圖機記錄了第一份心電圖，並將各波命名為P、Q、R、S、T、U波，這些命名沿用至今。

1903年，愛因托芬發表了《一種新電流計》的論文，並獲廣泛承認，其標誌著心電圖臨床應用的時代已開始。但在那時，受檢者的雙臂要浸泡在兩個裝滿鹽水的液罐中，為減少干擾，記錄儀還要距受檢者1.5公里之遙。

愛因托芬的心電圖儀是當時最靈敏的測量裝置，然而推廣起來卻很難。原因是它太龐大了：重達272千克，佔據著2個房間，需要5個人進行操作。直到1911年，在一家儀器公司的幫助下，愛因托芬的心電圖儀才得以瘦身成功，搖身變為台式儀器，很快便廣泛用於臨床，為無數患者帶來了福音。1924年，愛因托芬因發現心電圖的產生機制和改進、完善心電圖儀，被授予諾貝爾生理學或醫學獎。

1903年，心電圖開始用於臨床。1906年，愛因托芬先後記錄了心房顫動、心房撲動、室性早搏等心電圖。1908年，心電圖開始用於診斷心房肥大、心室肥大，從此心電圖的應用範圍不斷擴大，新的心電圖波與心電現象相繼被發現。1942年，標準12導聯心電圖最終完善。

義大利解刨學家伽伐尼生平簡介

伽伐尼（Galvani Luigi），義大利醫生和解剖學。1737年9月9日生於義大利的波洛尼亞。他從小接受正規教育，1756年進入博洛尼亞大學學習醫學和哲學。1759年從醫，並開展解剖學研究，還在大學開設醫學講座。1766年任大學解剖學陳列室示教教師。1768年任講師。1782年任博洛尼亞大學教授。1791年他把自己長期從事蛙腿痙攣的研究成果發表，這個新奇發現，引起科學界大為震驚。

加爾瓦尼晚年在生活上和政治上連遭打擊，貧病交加，1798年12月4日在波洛尼亞去世，終年61歲。

主要參考資料

百度百科：死蛙運動

收狐：從青蛙腿引出來的思考——電池的來龍去脈

快科技：信不信由你，有人靠這發明拿了諾貝爾獎！

中國醫學論壇報：百年輝煌，萬眾澤被——記心電圖百年發展史

周

三

相

見

《魯原心論壇》