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Einthoven. El hombre y su invento

Alexis Lama T.

Einthoven: the man and his invention

Einthoven, a Dutch physician, was awarded the Nobel Prize forPhysiology or Medicine for his discovery of the mechanism of the electrocardiogram. He wasborn on May 21, 1860, in Semarang, on the island of Java. In 1878 entered the University ofUtrecht in the Netherlands, as a medical student, where he also became a keen sportsman. In1885, he was appointed Professor of Physiology at the University of Leiden, where he began towork using first a capillary electrometer. Later, Einthoven invented a new galvanometer to gen-erate electrocardiograms using a fine quartz string coated in silver and published his findingsin 1901 and 1903. Einthoven is remembered by most of his colleagues and clinical peers as avery modest person who was hospitable and honest. He died at the age of sixty seven (Rev MédChile 2004; 132: 260-4).(Key Words: Einthoven; Electrocardiography; History of medicine, 20th Cent)

Recibido el 28 de julio, 2003. Aceptado en versión corregida el 17 de noviembre, 2003.Servicio de Salud Concepción

HISTORIA DE LA MEDICINA

Rev Méd Chile 2004; 132: 260-264

Correspondencia a: Dr. Alexis Lama T. O’Higgins 940, ofici-na 311, Concepción, Chile. Fono/Fax: 310968. E mail:lamatoro@yahoo.es

El electrocardiógrafo, que permitió registrar laactividad eléctrica del corazón, se puede consi-

derar uno de los adelantos más importantes en lahistoria de la cardiología. Einthoven fue su inven-tor. Pocos conocen el esfuerzo que esto le requirióy muy pocos conocen sus aspectos biográficos1-5.

Willem Einthoven (Premio Nobel de Fisiologíay Medicina, 1924), nació el 21 de mayo de 1860 enla ciudad de Semarang, capital de la provincia deJava Central, en la isla de Java, que pertenecía alas Indias Orientales Holandesas, y que actual-mente corresponde a Indonesia. Su familia des-cendería de españoles judíos que emigraron deEspaña a Holanda en tiempos de la Inquisición, afines del siglo XV. Su nacimiento en esta apartadaregión se debió a que su padre, el holandés JacobEinthoven, originario de Groningen, servía comomédico en el ejército colonial de su país. Willem

fue el tercero de seis hijos que tuvo su segundomatrimonio, con Louise MMC de Vogel, hija delDirector de Finanzas holandés de esa región.Cuando murió el padre de Willem, éste teníaapenas seis años, y a los diez, la familia regresó aHolanda, fijando su residencia en Utrech, ciudaden la cual Willem cursaría sus estudios primarios ysecundarios.

En 1879, ingresó como estudiante de medicina ala Universidad de Utrech, contratado por el ejército,que le financió los estudios con el compromiso deservir como médico militar en las colonias, altérmino de los mismos. Allí, destacó como estudian-te y también como deportista, especialmente enremo y esgrima. De hecho, fue fundador de la UniónEstudiantil de Remo de Utrech y de la SociedadOlímpica de Gimnasia y Esgrima. Como presidentede esta última, organizó los primeros torneos depor-tivos universitarios en Holanda, en los que sunotoria participación le valió una nombradía tantoen el medio universitario como nacional.

Motivado por las investigaciones de su profe-sor de anatomía, Koster, acerca de la mecánica

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articular y también, tal vez porque él mismo tuvouna fractura articular en su práctica deportiva, elprimer trabajo de Einthoven fue «Algunas observa-ciones sobre el mecanismo de la articulación delcodo», presentado con éxito en la Real Academiade Medicina, y publicado en una revista de supaís. Posteriormente y bajo la decisiva influenciade otro de sus maestros, el internacionalmentefamoso oftalmólogo Frans Cornelis Donders, Ein-thoven realizó su tesis doctoral «Estereoscopia pordiferencia de colores», presentada brillantementeen la Facultad de Medicina el 4 de julio de 1885, yluego publicada en revistas médicas en alemán yfrancés.

Ese mismo año, el apetecido puesto de profesorde Fisiología en la Universidad de Leiden –la másantigua de las universidades holandesas, fundada en1575– quedó vacante por el fallecimiento de sutitular, A Heynsius. Con la influencia de su maestroDonders, el Consejo universitario nominó a Eintho-ven en su reemplazo, asumiendo en febrero de1886, cuando tenía 26 años. Einthoven permaneceríaen Leiden durante toda su vida profesional.

Dos meses después, Willem se casó con suprima hermana Frederique Jeanne Louise de Vo-gel, (Figura 1) con la cual tuvo tres hijas y un hijo.Este último llegó a ser ingeniero, y como tal, seconvirtió en un valioso colaborador de su padre.Su hija menor, Johanna, nacida en 1897, fuetambién médico.

Con los ingresos provenientes de su actividadacadémica alcanzó cierta holgura económica, ypudo pagar la fianza de 6.000 florines al ejército,liberándose del compromiso de ejercer en lascolonias holandesas y poder así dedicarse a susinvestigaciones.

Dirigido por Einthoven, el laboratorio de fisiolo-gía de la Universidad de Leiden, consiguió losinstrumentos adecuados y alcanzó un prestigio cadavez mayor, convirtiéndose en un sitio obligado devisita para todo cardiólogo y electrofisiólogo quellegara a Europa. Es interesante señalar que lasprimeras investigaciones de Einthoven en este labo-ratorio –de las 127 que publicaría– estuvieronligadas a los fenómenos respiratorios, tales como lapresión intratorácica, la presión de los gases en lacavidad pleural, la musculatura bronquial y el papelde la misma y del nervio vago en la crisis del asma.Sin embargo, no tardó en dirigir su atención a lo quesería la pasión de su vida, la electrofisiología

cardíaca. En aquellos tiempos, el mejor aparato deregistro para tal finalidad era el electrómetro capilarde Lippman, concebido por Gabriel Lippman y dadoa conocer por él en 1875. Este instrumento era undelgado tubo de vidrio terminado por una extremi-dad capilar muy fina, parcialmente lleno de mercu-rio, sobre el cual reposaba una capa de ácidosulfúrico diluido. Los electrodos se unían al ácidosulfúrico y al mercurio, respectivamente, y lasvariaciones de potenciales eléctricos que se estable-cían entre ellos modificaban la tensión superficial yhacían que el menisco de separación entre elmercurio y el ácido sulfúrico se desplazara porencima o por debajo del tubo capilar. La zona deseparación de los dos líquidos era iluminada, y laimagen del menisco era aumentada por medio deun lente apocromático y proyectada sobre unahendidura vertical, detrás de la cual se deslizaba unaplaca fotográfica a una velocidad constante. Esteinstrumento tenía la ventaja de ser aperiódico, con elgran inconveniente de tener una inercia exagerada,que lo hacía muy lento, además de no permitir elregistro de potenciales de alta frecuencia. Con granpaciencia y laboriosidad, Einthoven elaboró unmétodo para corregir matemáticamente la distorsióninherente al proceso. El electrómetro capilar fue elinstrumento principal de sus pesquisas durante cercade una docena de años. Con él también había

Figura 1. Willem Einthoven y su esposa en 1924. Depie, su hermana.

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realizado investigaciones electrofisiológicas el pre-cursor de Einthoven, Augustus Desire Waller, fisiólo-go francés establecido en Edimburgo y luego en laUniversidad de Londres. Probablemente, Muirheadhabría registrado el primer electrocardiograma(ECG) humano, entre 1869 y 1870, pero Waller lohizo por primera vez en un ambiente clínicofisiológico, y fue el primero en publicar sus hallaz-gos. Waller llamó inicialmente a los trazos, electro-gramas, e hizo la presentación pública de su técnicaen 1889. Einthoven asistió a esta presentación,regresando a Holanda a continuar sus investigacio-nes con aumentado entusiasmo. Sin embargo, lainercia de este instrumento y el tiempo que habíaque gastar para la corrección matemática de lascurvas, tornaban cada vez más evidente la necesidadde una nueva solución técnica. Así, Einthoven sededicó al estudio del galvanómetro de bobina deDesprez y d’Arsonval, transformando la media espi-ral de la bobina en un hilo único cubierto de plata,extendido entre dos soportes y sometido al campoelectromagnético de un electroimán. Una soluciónsemejante había sido preconizada por el ingenierofrancés Clement Ader, en 1897, con motivo de susinvestigaciones en el campo de la aeronáutica. Espor esto que algunos autores atribuyen la paternidadde la creación del galvanómetro de cuerda a Ader,considerando a Einthoven como un continuador queperfeccionó el dispositivo inicial. Sin embargo, deWaar, colaborador de Einthoven y más tarde médicogeneral, señaló que Einthoven desconocía el trabajode Ader cuando elaboró su propia solución. En todoeste complicado trabajo, Einthoven, que era torpecon sus manos, fue ayudado por su asistente delaboratorio Van de Woerd, quién fabricó muchos delos intrincados elementos del nuevo galvanómetro.

El galvanómetro de cuerda había tenido suprecursor en el oscilógrafo, diseñado para usopráctico por Eugene Blondel, profesor de electrotecnología en universidades francesas y publicadoen 1893. Probablemente ésta fue la fecha que seconsideró cuando, para conmemorar el primercentenario de la invención del electrocardiógrafo,en 1993, el gobierno de Holanda hizo un artísticosello postal en honor de Einthoven.

Consecuencia de todo este trabajo, en 1901Einthoven publicó su pionero artículo «Un nuevogalvanómetro», incluido en un libro jubilar en home-naje a Johannes Bosscha, su profesor en Leiden, yque se publicó en una revista holandesa, editada en

francés. Sin embargo, esta publicación tuvo muy pocadifusión, pasando prácticamente inadvertida. Fue en1903, cuando bajo el título de «El registro galvanomé-trico del electrocardiograma humano, con una revi-sión del electrómetro capilar en fisiología», publicadoen alemán en una prestigiosa revista de la época ytraducido al francés al año siguiente, que su trabajotuvo una vasta repercusión mundial, lo que explicaque muchas veces se considere este año como elpunto de partida del invento. En dicho artículo, elautor comienza analizando las similitudes y diferen-cias de los trazados obtenidos con los dos aparatos(Figura 2). Luego, enumera las ventajas del galvanó-metro de cuerda sobre el electrómetro capilar. Eltrabajo menciona las convenciones adoptadas por él yusadas hasta la actualidad, introduciendo la nomen-clatura de P, QRS, S y T a las deflexiones registradas.No usó A, B, C y D para diferenciar sus ondascorregidas matemáticamente de las obtenidas previa-mente con el electrómetro capilar de Lippman, y suelección probablemente estuvo influida por Descartesquién, en 1637, para nominar los puntos sucesivos deuna curva, reemplazó los números por letras. Usarletras de la mitad del alfabeto le permitiría agregarotras antes de la P o después de la T, comoefectivamente sucedió más tarde con la identificaciónde la onda U. Sin embargo, ha llamado la atenciónuna publicación de Einthoven que muestra untrazado con las letras A, B, P, R y T, no resultando fácil

Figura 2. Evolución del ECG desde el electrómetro:El registro superior se obtuvo usando el electrómetrocapilar, el del medio corresponde a una curvacorregida, y el registro inferior se obtuvo usando elgalvanómetro de cuerda de Einthoven.

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explicar esta mezcla. Al parecer, la respuesta está enretrospectiva, al analizar los trazados de Einthovenconservados en el Museo de Boerhaave, en Leyden,en los que es posible observar que están solodesignados como A, B y C todos los complejos QRSen trazados que muestran aberrancia de conducción,bloqueos de rama o extrasístoles6.

Fue natural que el nuevo método de investiga-ción fuese aplicado de inmediato al estudio de lasenfermedades. Los problemas de orden práctico noeran fáciles de resolver. El primer electrocardiógrafode cuerda de Einthoven poseía características queno permitían su transporte al hospital. El peso era depoco más de 270 kilos, ocupaba dos piezas, requeríaal menos 5 personas y la complejidad de laasistencia técnica impedía su ubicación en el labora-torio de fisiología. Por otra parte, el desplazamientode los pacientes del hospital era difícil, y paramuchos, imposible. Por sugerencia de Bosscha, seintentó conseguir, con el apoyo económico de laSociedad de Ciencias de Holanda, una conexión através de hilos conductores entre el hospital de launiversidad y el laboratorio de fisiología, separadosa una distancia de 1,5 km. Con su seriedad habitual,Einthoven analizó los pormenores de la empresa,para lo cual fueron utilizados los cables subterráneosde la red telefónica de Leiden. Y así fue posibleobtener numerosos registros, llamados telecardiogra-mas. Los pacientes eran examinados en el hospital,con sus extremidades inmersas en baldes con unasolución conductora, y el registro era hecho en ellaboratorio. El costo anual que impuso la compañíade teléfono local por el uso del cable lo absorbió ellaboratorio de Einthoven y el Departamento deMedicina de la Universidad. Sin embargo, la envidiade Nolen, jefe de dicho Departamento, al ver queEinthoven se llevaba todos los créditos de la nuevatécnica, lo indujo a rehusar pagar la mitad, lo quecreó una insuperable situación para la continuidadde los telecardiogramas. El artículo que describe losprimeros resultados de esta tentativa, se publicóoriginalmente en francés en el año 1906, en unarevista de primera línea, lo que aumentó mucho elinterés por los trabajos de Einthoven. En 1908,Einthoven, publicó «Consideraciones adicionales so-bre el electrocardiograma», tal vez uno de los másextensos de sus artículos, dividido en cinco capítu-los, abarcando estudios en ratas, y en humanos.Relató contar ya con casi 5.000 electrocardiogramas.Definió que la onda P representa exclusivamente la

actividad auricular y la onda Q, parte del complejoventricular. Resulta interesante recordar que la abre-viación inicial del electrocardiograma era EKG, delalemán, pero posteriormente y después de la segun-da guerra mundial, los aires de patriotismo norte-americano imperantes, la cambiaron a ECG.

El éxito obtenido por Einthoven hizo que rápida-mente las compañías manufactureras se interesaronpor producir versiones comerciales del aparato, y asíla Cambridge Scientific Instrument Co., fundada en1881 por el hijo menor de Charles Darwin, HoraceDarwin, produjera los primeros aparatos. En 1908 sevendió el primer aparato comercial. Posteriormentese trabajaría en la mejoría de los electrodos, redu-ciéndose el tamaño de los cilindros originales deEinthoven de soluciones de electrolitos, que semantuvieron hasta 1930 (Figura 3). En esa fecha, laCambridge Instruments Company de Nueva Yorkintrodujo los electrodos de placa, hechos de plataalemana. El electrodo de succión para las precordia-les fue introducido por Rudolph Burger en 1932, ymodificado a su forma actual por Welsh.

Einthoven había realizado también estudiosfonocardiográficos con el electrómetro capilar, y en1904 reinició estas investigaciones con el galvanó-metro de cuerda, al cual le unió un micrófonoespecial. Producto de estos estudios, en 1907, juntoa Wieringa y Snijders, describió el tercer ruido

Figura 3. Se observa un paciente en el hospital universi-tario mientras se le registra un cardiograma; las manosestán inmersas en una solución concentrada de clorurode sodio.

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cardíaco, procurando interpretar su origen. En losaños siguientes continuó perfeccionando su galva-nómetro de cuerda, mejorando su sensibilidad me-diante la obtención de cuerdas cada vez más finas.Al mismo tiempo seguía activamente las investiga-ciones en el campo de las aplicaciones clínicas delECG y en la investigación teórica sobre la distribu-ción de los potenciales y las influencias que ejercenlos movimientos respiratorios y los cambios de laposición corporal sobre el ECG. Estos trabajos lellevaron a la concepción de un eje eléctrico cardíaco,y al llamado esquema del triángulo equilátero. Estasconcepciones las publicó en 1913, junto a susasistentes G Fahr y A de Waart, en su trabajo «Sobrela dirección y el valor manifiesto de las variacionesde potencial del corazón humano y sobre la influen-cia de la posición del corazón en la forma delelectrocardiograma». Allí, con gráficos simultáneosde ECG y neumograma, ilustró la influencia de larespiración sobre el ECG. También estudió la in-fluencia de los cambios de posición y los efectos delesfuerzo, y terminó con un apéndice en que hizouna discusión trigonométrica sobre la dirección ytamaño de las proyecciones del eje eléctrico sobrelos lados del triángulo equilátero. El esquema deltriángulo equilátero fue, de todas las contribucionesde Einthoven, la que despertó los más vivos debatesy las posiciones más dispares, desde los que loreconocían como un valioso aporte hasta los quenegaban cualquier valor científico. Su último perfec-cionamiento del aparato, conseguido gracias a lacolaboración de su hijo, fue la creación del galvanó-metro de cuerda de vacío, con lo que elevó almáximo la sensibilidad del instrumento. En susúltimos trabajos, Einthoven discutió las modificacio-

nes del vector cardíaco, la dirección y magnitud,durante el ciclo cardíaco, integrándose en la líneadel pensamiento que daría origen a la modernavectocardiografía.

Aparte de su labor como investigador, Einthovenfue un profesor destacado, siendo autor de varioscompendios para ejercicios prácticos. Entre 1905 y1906, fue elevado a la categoría de Rector Magníficode la Universidad de Leiden. Fue miembro de laAcademia Real de Ciencias de su país. En octubre de1924 se le concedió el Premio Nobel de Fisiología yMedicina, mientras se encontraba viajando con suesposa por los EEUU, por su descubrimiento delmecanismo del ECG, recibiéndolo en diciembre de1925, en Estocolmo. Cuando recibió los 40.000dólares del premio, buscó a su antiguo asistente Vande Woerd para compartir con él este premio,descubriendo que ya había muerto. Sin embargo,había dos hermanas que aún vivían y lo hacían enestado de pobreza. Viajó entonces en tren haciadonde ellas se encontraban y les cedió la mitad delpremio. Este gesto representa lo que Einthovensentía por los servicios de su asistente, que fueronde gran importancia en ayudarle a desarrollar elgalvanómetro de cuerda, y también muestra suintegridad y honestidad. Cuando la reina de Holan-da, supo lo del premio, le ofreció construir un nuevolaboratorio, pero Einthoven prefirió que le dieran eldinero para más personal y sustento para susinvestigaciones, lo que se hizo.

La vida de esta magnífica persona se extinguió,después de un largo sufrimiento, el 28 de septiem-bre de 1927, cuando tenía 67 años de edad. Susrestos yacen en Groene Kerkje de Oegstgeest,junto a su esposa e hijo.

REFERENCIAS

1. ACIERNO L. The History of Cardiology. EdicionesRoche 1994; 518-32.

2. MACIEL R. Willem Einthoven de um comeco árduoao premio Nobel. Disponible en http://publicacoes.cardiol.br/caminhos/015/default.asp

3. ERSHLER I. Willem Einthoven. The man. ArchIntern Med 1988; 148: 453-5.

4. DE MICHELI A. El centenario del electrocardiógrafode Einthoven. Parte I. Arch Inst Cardiol Mex2001; 71: 160-6.

5. WILLEM EINTHOVEN. Disponible en http://chem.ch.huji.ac.il/~eugeniik/history/einthoven.html

6. HURST JW. Naming of the waves in the ECG, witha brief account of their genesis. Circulation 1998;98: 1937-42.

Addendum: Un equipo de electrocardiografía portátilactual pesa 1.200 gramos aproximadamente, mide 26cm de largo por 18 cm de ancho y por 6 cm de alto,y tiene un costo aproximado de un millón de pesos.Han aparecido últimamente otros más livianos ypequeños, para ser conectados a un computador.

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