Vrijwel iedereen kent wel iemand die ooit een hartfilmpje heeft laten maken. Artsen sporen aan de hand van zo’n filmpje, in medisch jargon ook wel een elektrocardiogram (ECG) genoemd, gebreken op zoals een hartritmestoornis en een zuurstoftekort in het hart. Die onderzoeken redden indirect dagelijks vele levens. Dat dit mogelijk is, komt door het baanbrekende pionierswerk van de Leidse hoogleraar Willem Einthoven.
Je zou het misschien niet verwachten, maar het hart is in zekere zin een elektrisch apparaat. Bij het mechanisme dat het lichaam gebruikt om het hart te laten samentrekken – te laten ‘pompen’, dus – spelen ionen, elektrisch geladen deeltjes, een belangrijke rol.
In de tweede helft van de negentiende eeuw ontdekten onderzoekers voor het eerst het gevolg van die geladen deeltjes. Zij zagen dat het hart aan de buitenkant een zeer zwakke elektrische activiteit vertoont. De Leidse hoogleraar fysiologie Willem Einthoven nam kennis van dit pionierswerk en besloot zelf ook dit relatief nieuwe onderzoeksgebied in te duiken. Zijn plan? De elektrische stroompjes van het hart meten, in kaart brengen en kijken of hij een verschil kon vaststellen tussen de elektrische activiteit van het hart van gezonde mensen, en mensen met hartafwijkingen.
Einthoven was een briljant onderzoeker, maar had naast zijn scherpe geest nog een ander voordeel: hij werkte in Leiden. De Universiteit Leiden had in die periode met het Kamerlingh Onnes Laboratorium een lab dat wereldwijd één van de allerbeste centra was voor natuurkunde op zowel theoretisch als technisch vlak.
Einthoven was bovendien niet alleen wetenschappelijk zeer begaafd, maar ook op technisch vlak inventief en origineel. De elektrische stroompjes van het hart zijn zo zwak dat het in zijn tijd enorm lastig was om deze te meten. De meeste geleidende draden die op dat moment verkrijgbaar waren, bleken relatief zo dik dat de stroompjes zich er nauwelijks een weg doorheen konden banen: de draden boden teveel weerstand.
De enige manier om dat op te lossen is om een veel dunnere, geleidende draad te maken, wat tot dan toe nog niemand was gelukt. Einthoven bleek echter een meester in wat wij tegenwoordig out of the box-denken noemen. Hij loste het probleem namelijk op een wel heel bijzondere manier op: met pijl en boog.
Hij verbond daartoe een klont gesmolten kwarts met een pijl en schoot deze vervolgens met een boog door het lab. Op die manier trok de pijl die klont uiteen tot een zeer dunne kwartsdraad. Einthoven bedekte deze draad met een dun laagje zilver en haalde op die manier zijn doel: een veel dunnere draad, die de zwakke stroompjes van het hart goed geleidt.
Het was een belangrijke stap op weg naar het bouwen van de eerste elektrocardiograaf, iets dat Einthoven uiteindelijk in 1903 voor het eerst lukt.
Toen Einthoven zijn meetinstrument vervolgens voor het eerst op een patiënt wilde gaan toepassen, stuitte hij op een nieuw probleem. Het apparaat was met 300 kilogram enorm zwaar en er waren bovendien 5 man nodig om het te bedienen; verplaatsing van het apparaat was dus niet mogelijk.
Einthoven vroeg daarop toestemming om een patiënt te vervoeren uit het toenmalige Academisch Ziekenhuis Leiden (AZL), tegenwoordig het LUMC (Leids Universitair Medisch Centrum), naar het Kamerlingh Onnes Laboratorium. De patiënt was echter zo zwak dat de geneesheer-directeur van het AZL het vervoer verbood. Hierdoor was Einthoven genoodzaakt om de elektrocardiograaf naar het AZL te verplaatsen.
Opnieuw bedacht Einthoven een bijzondere oplossing. Hij slaagde er op 22 maart 1905 in om het hartsignaal van de patiënt te verzenden via de telefoonlijn. Op die manier overbrugde het signaal alsnog de anderhalve kilometer afstand tussen het lab en het AZL. In 1906 mat Einthoven op die manier een aantal hartfilmpjes van patiënten met hartafwijkingen.
Voor zijn pionierswerk ontving Einthoven in 1924 de Nobelprijs voor de Geneeskunde. Kort daarna, in 1927, overleed hij na een glansrijke wetenschappelijke carrière in Leiden. Zijn belangrijkste vinding, de elektrocadiograaf, redt vandaag de dag nog altijd mensenlevens.
Om Einthoven en zijn prestaties te eren, opende de Universiteit Leiden op 9 september 2009 in aanwezigheid van zijn nazaten het Willem Einthoven gebouw, waarin tegenwoordig onder andere het Centre for Science and Technology Studies van de Universiteit Leiden huist. Dat centrum legt, net als het werk van Einthoven, de verbinding tussen fundamentele wetenschap en maatschappelijke vernieuwing.
