Forskersonen er forskning.nos side for debatt og forskernes egne tekster. Meninger i tekstene gir uttrykk for skribentenes holdninger.

I ambulanser, legekontor og sykehus over hele verden tas hver dag EKG, og mange går nå rundt med små EKG-maskiner i klokka! Med dette vanlige instrumentet kan helsepersonell skille mellom behov for rask behandling og beroligelse, og slik være livreddende.

Willem Einthoven (1869-1927) fikk Nobelprisen i medisin og fysiologi i 1924 «for oppdagelsen av mekanismen til elektrokardiogrammet», nå kjent som EKG. 

Hans bidrag var store praktiske forbedringer av oppdagelser og oppfinnelser som hadde startet med nysgjerrighetsdrevet grunnforskning mer enn 100 år tidligere, samt undersøkelser av EKG ved en lang rekke sykdommer. Dermed stimulerte han utviklingen mot det nå uunnværlige verktøyet EKG har blitt.

Alt liv har bioelektrisitet

Grunnlaget for Einthovens Nobelpris ble lagt på 1700-tallet av italieneren Luigi Galvani (1737-98). Han eksperimenterte med bioelektrisitet – elektrisitet i levende organismer. Hans mest kjente forsøk med froskebein viste at statisk elektrisitet kunne gi muskelbevegelse. Dette ble grunnlaget for det vi i dag vet om hvordan hjernen, nervesystemet og hjertet fungerer. 

Bioelektrisiteten i hjertet er svak – mindre enn en tusendel av spenningen i strømnettet vi omgir oss med. Strømmene skyldes ladete partikler – blant annet natrium, kalium og kalsium – som flyttes over cellemembranene i hjertets milliarder av celler. Disse ørsmå strømmene endres ved sykdom, men det kreves svært følsom apparatur for å registrere det.

Løsningen på dette måleproblemet startet faktisk i Danmark. Tidlig på 1800 tallet beskrev Hans Christian Ørsted (1777-1851) hvordan strøm kunne bevege en kompassnål, og oppdaget dermed sammenhengen mellom elektrisitet og magnetisme. Det ledet til oppfinnelsen av galvanometeret – i praksis en strømmåler, som selvsagt ble oppkalt etter Galvani.

Senere målte franskmannen Gabriel Lippmann (1845-1921) strøm med kapillærelektrometeret. Denne geniale innretningen utnyttet at kvikksølv som utsettes for strøm, endrer egenskaper. Dermed kunne han måle små strømbevegelser i levende vev med en ledning til et rør fylt med kvikksølv. 

Søylen beveget seg opp og ned i takt med strømmen og kastet lys og skygge på en film som ble trukket forbi av et leketog! I 1887 registrerte britiske August Waller (1856-1922) elektrisitet fra menneskehjerter med en versjon av kapillærelektrometeret. Utslagene var dessverre trege, og Waller selv hadde ingen tro på at målingene kunne være nyttige i klinikken.

Einthovens innsats

Einthoven videreførte forgjengernes arbeid til praktisk medisin. Han forbedret EKG-registreringen og fant i 1903 opp strenggalvanometeret, som reagerte så raskt at det ble skarpe og tolkbare signaler. Hans første versjon av EKG-apparatet veide imidlertid over 270 kilo. Einthoven var fysiolog i Leyden, Nederland, og laboratoriet hans lå 1,5 km fra sykehuset. De måtte strekke ledning dit og mobilisere innsats fra fem personer for å få registrert et EKG. 

Stadige forbedringer fra ham og andre har ført til dagens EKG, som er nyttig ved alle slags hjertesykdommer og overvåking av pasienter ved operasjoner og kritisk sykdom. 

Før Einthoven fikk Nobelprisen i 1924 hadde han vært nominert til prisen sju ganger. Det var ventet at han skulle dele den med britiske hjertelegen Sir Thomas Lewis (1881-1945) som hadde gjort omfattende pasientstudier, men det ble her som ofte ellers: «the winner takes all».

Mange former for EKG

Dagens EKG-apparater er på størrelse med en stor laptop, og Einthovens elektroder (saltbaljer til armer og ben) er erstattet med klebelapper. Registrering blir gjort på et par minutter og er uten ubehag. Med enkel radioteknologi kan EKG-signaler også overføres kontinuerlig til en overvåkningsstasjon, for eksempel på et sykehus. 

Vi merker oss gjerne at det var en norskamerikaner, Norman Holter (1914-83), som fant opp et apparat som kunne registrere EKG gjennom 24 timer (ofte kalt Holter-EKG). Slike apparater brukes daglig i utredningen av forstyrrelser i hjerterytmen (arytmier). 

Moderne pacemakere, innopererte hjertestartere og et lite apparat (ILR) plassert under huden kan også registrere EKG, lagre signalene og rapportere trådløst til en avleser. I tillegg bærer også mange et lite EKG-apparat hele døgnet i klokka på armen.

Hvem bør få tatt EKG?

EKG hører med til utredning av plager som brystsmerter, tungpust, svimmelhet og besvimelser, og anbefales ved mistanke om arvelig hjertesykdom. Pasienter med høyt blodtrykk og diabetikere tilbys gjerne årlige kontroller, og mange idrettsfolk må ha tatt EKG for å få konkurrere internasjonalt. 

Kanskje burde også alle friske voksne få tatt et EKG én gang så man har et sammenlikningsgrunnlag hvis det oppstår problemer senere.

Hvilke fremskritt kan vi vente?

Utviklingen av EKG har vært rivende. I forskningsdatabasen PubMed finnes drøyt 260.000 treff på EKG/ECG. Tolkningen av EKG kan være vanskelig for ikke-eksperter, og innebygde tolkningsprogrammer i apparatene er ennå upålitelige. 

EKG-opptaket gir 500-1000 informasjonsenheter per sekund, mer enn noen spesialist kan oppfatte. Men KI-baserte tolkningsprogrammer under utvikling konkurrerer nå med de beste spesialister om riktig tolkning, og kunstig intelligens og maskinlæring er i ferd med å flytte grensene for hvilken informasjon vi kan benytte fra EKG. 

Allerede nå oppdager vi sammenhenger vi ikke forstår. For eksempel ser det ut til at slike systemer kan gjenkjenne mønstre som forutsier om en person i framtiden vil utvikle forstyrrelser i hjerterytmen eller ikke. 

Potensialet til å nærme seg Galvanis drøm om å forstå kroppens elektrisitet har med dette blitt enda større. Og det skjer ved hjelp av en mer enn 100 år gammel teknologi som bygger på grunnforskning som ingen den gang kunne ane betydningen av.

Aktuelt fra forskersonen:

Oppdrettslaksen har det lyst hele døgnet. Det kan ha noen mørke sider

Straff og kontroll bekjemper ikke ungdoms­kriminaliteten