คนไข้เดินเข้าห้องฉุกเฉินด้วยอาการแน่นหน้าอก พยาบาลติดสายตรวจ EKG เพียงไม่กี่นาทีต่อมา แพทย์ก็เห็นรูปแบบความผิดปกติของคลื่นไฟฟ้าหัวใจที่น่าสงสัย จึงรีบเข้าสู่กระบวนการประเมินและรักษาหลอดเลือดหัวใจอย่างเร่งด่วน

นี่คือสิ่งที่ EKG หรือ Electrocardiogram ทำได้ นั่นคือการตรวจจับ "สัญญาณเตือน" ของหัวใจ ก่อนที่ปัญหาจะลุกลามจนสายเกินแก้

ทุกวันนี้ EKG เป็นเครื่องมือพื้นฐานที่พบได้แทบทุกโรงพยาบาล จนเราแทบไม่รู้สึกว่ามันเป็นเทคโนโลยีที่น่าทึ่งอีกต่อไป เครื่องตรวจ EKG มีขนาดเล็ก ใช้งานง่าย ราคาไม่สูงเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีทางการแพทย์อื่นๆ และสามารถให้ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับหัวใจได้ภายในเวลาไม่กี่นาที เรียกได้ว่าเป็นหนึ่งในเครื่องมือที่คุ้มค่าที่สุดชิ้นหนึ่งในประวัติศาสตร์การแพทย์

แต่กว่าจะมาถึงจุดนี้ EKG ไม่ได้เกิดขึ้นจากการค้นพบเพียงครั้งเดียว หากเป็นผลจากการพัฒนาต่อเนื่องหลายสิบปี โดยมีนักวิทยาศาสตร์หลายรุ่นช่วยกันแก้ปัญหาทีละชั้น ตั้งแต่การค้นพบว่าหัวใจสามารถสร้างสัญญาณไฟฟ้า การหาวิธีวัดสัญญาณจากภายนอกร่างกาย การแก้ไขความผิดเพี้ยนของเครื่องมือด้วยคณิตศาสตร์ ไปจนถึงการสร้างเครื่องมือที่สามารถวัดสัญญาณจริงได้อย่างแม่นยำ

เรื่องราวทั้งหมดเริ่มต้นจากชายคนหนึ่งที่ไม่ได้ตั้งใจจะเปลี่ยนวงการแพทย์เลยด้วยซ้ำ

ประกายแรกจากนักวิทยาศาสตร์สมัครเล่น

Augustus Waller เกิดที่กรุงปารีสในปี 1856 เป็นชาวอังกฤษ และเป็นลูกชายของ Augustus Volney Waller นักสรีรวิทยาผู้ค้นพบสิ่งที่ปัจจุบันเรียกว่า Wallerian degeneration ซึ่งยังคงปรากฏอยู่ในตำราแพทย์จนถึงทุกวันนี้

อย่างไรก็ตาม ชื่อเสียงของพ่อไม่ได้ทำให้ชีวิตครอบครัวของเขาง่ายขึ้น พ่อของ Waller ต้องหาเลี้ยงชีพด้วยการเป็นแพทย์ทั่วไป เพราะวิชาสรีรวิทยาในอังกฤษยุคนั้นยังไม่ได้รับการสนับสนุนด้านทุนวิจัยมากนัก และเสียชีวิตในปี 1870 ขณะที่ Waller มีอายุเพียง 14 ปี ครอบครัวจึงย้ายจากปารีสไปเริ่มต้นชีวิตใหม่ที่เมืองอเบอร์ดีนในสกอตแลนด์

เมื่อโตขึ้น Waller มีฐานะทางการเงินค่อนข้างมั่นคงจากการแต่งงานกับ Alice Palmer ทายาทของตระกูล Huntley & Palmers ผู้ผลิตขนมปังกรอบชื่อดัง เขาจึงมีอิสระที่จะทำงานวิทยาศาสตร์จากความสนใจส่วนตัว โดยไม่จำเป็นต้องพิสูจน์ว่างานวิจัยของตัวเองจะสร้างผลตอบแทนทางการค้าหรือไม่

ในแง่นี้ จุดเริ่มต้นของ EKG จึงอาจมองได้ว่าเกิดจากความอยากรู้อยากเห็นของนักวิทยาศาสตร์คนหนึ่ง มากกว่าจะเป็นโครงการที่ถูกวางแผนไว้เพื่อสร้างเครื่องมือทางการแพทย์ที่ยิ่งใหญ่

ในปี 1887 Waller กลายเป็นคนแรกที่สามารถบันทึกสัญญาณไฟฟ้าหัวใจของมนุษย์ที่มีชีวิตได้สำเร็จ ที่ St Mary's Hospital โดยใช้เครื่องมือที่เรียกว่า capillary electrometer

ก่อนหน้านั้น นักวิทยาศาสตร์ทราบอยู่แล้วว่าหัวใจสร้างกระแสไฟฟ้าได้ แต่การทดลองในยุคนั้นมักต้องทำกับสัตว์ทดลอง โดยเปิดหัวใจแล้วนำขั้วไฟฟ้าไปสัมผัสกับผิวหัวใจโดยตรง วิธีดังกล่าวช่วยพิสูจน์ว่าหัวใจมีไฟฟ้า แต่แทบไม่มีทางนำมาใช้กับผู้ป่วยจริงได้

สิ่งที่ Waller ทำแตกต่างออกไปอย่างมีนัยสำคัญ เขาไม่ได้ต่อสายไฟเข้ากับหัวใจโดยตรง แต่ให้ผู้ช่วยแล็บของเขา Thomas Goswell จุ่มมือและเท้าลงในภาชนะที่บรรจุน้ำเกลือ

แนวคิดสำคัญคือ ร่างกายมนุษย์สามารถนำไฟฟ้าได้ สัญญาณไฟฟ้าที่เกิดจากหัวใจจึงสามารถแพร่ผ่านเนื้อเยื่อและของเหลวภายในร่างกายออกมาถึงผิวหนังได้ การวัดสัญญาณจากหัวใจจึงไม่จำเป็นต้องผ่าตัดเข้าไปถึงหัวใจโดยตรง

นี่คือการเปลี่ยนวิธีคิดครั้งสำคัญ จากการวัดไฟฟ้าที่แหล่งกำเนิดโดยตรง มาเป็นการตรวจจับสัญญาณจากภายนอกร่างกาย

หลังจากประสบความสำเร็จในห้องทดลอง Waller เริ่มเดินทางไปสาธิตเทคนิคนี้ในยุโรปและอเมริกา แต่การพาคนอาสาสมัครไปสาธิตในหลายเมืองมีทั้งปัญหาเรื่องการจัดเตรียมสถานที่และการขอความยินยอม เขาจึงเลือกใช้สุนัขที่เลี้ยงไว้ชื่อ Jimmie เป็นผู้ช่วยแทน

ในการสาธิตครั้งหนึ่งในปี 1889 Waller ให้ Jimmie ยืนแช่อุ้งเท้าในอ่างน้ำเกลือสี่อ่างต่อหน้าผู้ชม แล้วบันทึกสัญญาณไฟฟ้าหัวใจออกมาให้เห็นกันสดๆ การทดลองดังกล่าวช่วยสร้างความเชื่อมั่นให้กับนักวิทยาศาสตร์ในยุคนั้นว่า การตรวจจับไฟฟ้าหัวใจผ่านผิวหนังเป็นสิ่งที่สามารถทำได้จริง

ปีก่อนหน้านั้นเพียงปีเดียว คือ 1888 ที่ฝั่งธนบุรี กรุงเทพฯ โรงพยาบาลศิริราชเพิ่งก่อตั้งขึ้น ห่างจากห้องประชุมในลอนดอนคืนนั้นคนละซีกโลก คนละบริบทโดยสิ้นเชิง คงไม่มีใครในห้องประชุมคืนนั้นนึกภาพออกว่า เทคโนโลยีที่กำลังสาธิตอยู่ตรงหน้าจะเดินทางไปถึงโรงพยาบาลแห่งนั้นในอีกไม่ถึงหนึ่งศตวรรษถัดมา

และในห้องประชุมแห่งนั้น มีชายหนุ่มคนหนึ่งนั่งดูการสาธิตอยู่

เขาชื่อ Willem Einthoven

Willem Einthoven และปัญหาที่ซ่อนอยู่ในเครื่องมือของ Waller

Einthoven เกิดที่เกาะชวาในปี 1860 พ่อเป็นแพทย์และเสียชีวิตเมื่อเขาอายุเพียง 6 ขวบ หลังจากนั้นแม่พาลูกทั้งหกคนกลับไปเริ่มต้นชีวิตใหม่ที่เมืองอูเทรกต์ ประเทศเนเธอร์แลนด์

Einthoven เดินตามรอยพ่อและเข้าเรียนแพทย์ เขาจบการศึกษาด้วยเกียรตินิยม cum laude ในปี 1885 และในปีเดียวกันนั้นเอง เมื่ออายุเพียง 25 ปี ก็ได้รับตำแหน่งศาสตราจารย์สรีรวิทยาที่มหาวิทยาลัยไลเดน ซึ่งถือว่าเป็นความก้าวหน้าที่รวดเร็วมากสำหรับยุคนั้น

ชีวิตของ Waller และ Einthoven มีความคล้ายคลึงกันอย่างน่าประหลาด ทั้งคู่สูญเสียพ่อในวัยเด็ก ทั้งคู่ย้ายประเทศ และทั้งคู่เดินตามรอยพ่อเข้าสู่วงการแพทย์ แต่เส้นทางอาชีพของทั้งสองกลับแตกต่างกันอย่างมาก

เมื่อทั้งคู่พบกันในปี 1889 Einthoven อายุ 29 ปีและเป็นศาสตราจารย์มาแล้ว 4 ปี ขณะที่ Waller อายุ 33 ปียังเป็นเพียงอาจารย์บรรยายที่ St Mary's Hospital และกว่าจะได้เป็นศาสตราจารย์เต็มตัวครั้งแรกก็ต้องรอถึงปี 1903 ตอนอายุ 47 ปี

Einthoven ประทับใจกับการสาธิตของ Waller อย่างมาก เขากลับบ้านโดยมอง Waller เป็นแบบอย่างที่อยากเดินตาม

แต่สิ่งที่เขาสนใจไม่ได้มีเพียงผลลัพธ์ของการทดลอง เขามองเห็นปัญหาที่ซ่อนอยู่ในเครื่องมือด้วย

Capillary electrometer ทำงานโดยให้กระแสไฟฟ้าทำให้ปรอทในหลอดแก้วขยับ แล้วบันทึกการเคลื่อนไหวนั้นออกมาเป็นกราฟ

ปัญหาคือปรอทมีมวลและมีแรงเสียดทาน

เมื่อสัญญาณไฟฟ้าจากหัวใจเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว โดยเฉพาะในช่วงที่กล้ามเนื้อหัวใจห้องล่างทำงาน ปรอทไม่สามารถขยับตามสัญญาณได้ทัน ทำให้กราฟที่บันทึกออกมาไม่ใช่ภาพของสัญญาณไฟฟ้าจริงทั้งหมด แต่เป็นสัญญาณที่ถูกเครื่องมือบิดเบือนไปแล้ว

ดังนั้น Waller สามารถ "วัด" สัญญาณไฟฟ้าหัวใจได้จริง แต่ยังไม่มีใครมั่นใจเต็มที่ว่าสิ่งที่เห็นบนกระดาษนั้นตรงกับสิ่งที่หัวใจสร้างขึ้นจริงเพียงใด

Einthoven จึงตัดสินใจแก้ปัญหานี้

เมื่อคณิตศาสตร์ต้องย้อนกลับไปแก้ความผิดพลาดของเครื่องมือ

ช่วงปี 1890–1895 Einthoven ตั้งคำถามว่า หากความผิดเพี้ยนของปรอทเกิดจากกฎทางฟิสิกส์ที่แน่นอน เราสามารถคำนวณย้อนกลับได้หรือไม่ว่า สัญญาณจริงก่อนถูกเครื่องมือบิดเบือนนั้นหน้าตาเป็นอย่างไร

เขาจึงทดลองเครื่องมือด้วยสัญญาณไฟฟ้าที่รู้ค่าแน่นอนอยู่แล้ว แล้วศึกษาว่าปรอทตอบสนองช้าและทำให้สัญญาณผิดรูปไปอย่างไร จากนั้นจึงพัฒนาสมการทางคณิตศาสตร์ที่อธิบายพฤติกรรมของเครื่องมือ และใช้สมการดังกล่าวแก้ไขกราฟที่บันทึกได้

ลองนึกภาพเกมกระซิบต่อกัน คนแรกพูดประโยคหนึ่งให้คนที่สอง คนที่สองพูดต่อให้คนที่สาม และทำเช่นนี้ไปเรื่อยๆ จนถึงคนสุดท้ายที่พูดออกมา ซึ่งมักแตกต่างจากประโยคต้นฉบับอย่างมาก

แต่ความผิดเพี้ยนของปรอทแตกต่างจากเกมนั้น เพราะมันไม่ได้เกิดขึ้นแบบสุ่ม ปรอทมีมวล มีแรงเสียดทาน และตอบสนองต่อสัญญาณตามกฎฟิสิกส์ที่แน่นอน

หากเรารู้ว่ามันบิดเบือนสัญญาณอย่างไร เราก็สามารถคำนวณย้อนกลับได้

Einthoven จึงไม่ได้พยายามเดาว่าหัวใจสร้างสัญญาณแบบใด เขาทดสอบ "ความผิดพลาดของเครื่องมือ" ก่อน แล้วใช้คณิตศาสตร์ลบความผิดพลาดนั้นออก

ผลลัพธ์คือกราฟที่เขาคำนวณได้มีรอยหยักถึง 5 รอย แทนที่จะเป็นเพียง 2 หยักเบลอๆ ที่มองเห็นจากเครื่องของ Waller

เขาตั้งชื่อคลื่นเหล่านั้นว่า P, Q, R, S และ T

อย่างไรก็ตาม ในเวลานั้นคำตอบของ Einthoven ยังเป็นเพียงการคำนวณบนกระดาษ เขายังไม่มีเครื่องมือที่สามารถพิสูจน์ว่าคำตอบนั้นถูกต้องจริง

ยิ่งไปกว่านั้น การนำวิธีนี้ไปใช้จริงยังเป็นเรื่องแทบเป็นไปไม่ได้ เพราะทุกครั้งที่ได้กราฟใหม่ต้องคำนวณสมการเชิงอนุพันธ์ด้วยมือ ไม่มีเครื่องคิดเลข ไม่มีคอมพิวเตอร์ และไม่สามารถเห็นผลลัพธ์ที่ถูกต้องได้แบบ real-time ข้างเตียงผู้ป่วย

Einthoven จึงตระหนักว่า คำตอบทางคณิตศาสตร์อย่างเดียวไม่เพียงพอ เขาต้องการเครื่องมือที่สามารถวัดสัญญาณจริงได้โดยตรง โดยไม่ต้องให้สัญญาณผ่านกลไกที่ทำให้มันบิดเบือนเสียก่อน

และคำตอบที่เขาตามหาไม่ได้อยู่ในวงการแพทย์

มันอยู่ในอุตสาหกรรมโทรเลข

จากเทคโนโลยีโทรเลข สู่เครื่องวัดไฟฟ้าหัวใจ

Einthoven พบหลักการของเครื่องมือชนิดหนึ่งที่วิศวกรฝรั่งเศส Clément Ader พัฒนาขึ้นในปี 1897 สำหรับรับสัญญาณโทรเลขใต้มหาสมุทรแอตแลนติก

เครื่องมือนี้ใช้เส้นลวดบางแขวนอยู่ในสนามแม่เหล็ก เมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านเส้นลวด แรงแม่เหล็กจะทำให้เส้นลวดเบี่ยงตัว หลักการดังกล่าวสามารถนำมาประยุกต์ใช้กับการตรวจจับกระแสไฟฟ้าขนาดเล็กจากหัวใจได้

แต่กระแสไฟฟ้าจากหัวใจอ่อนกว่าสัญญาณโทรเลขมาก Einthoven จึงต้องแก้ปัญหาสองด้านพร้อมกัน

ด้านแรกคือทำเส้นลวดให้บางและเบาที่สุด เพื่อให้กระแสไฟฟ้าเพียงเล็กน้อยสามารถทำให้เส้นลวดเคลื่อนที่ได้ ทีมของเขาพัฒนาเส้นใยควอตซ์ที่บางประมาณ 0.1–0.2 ไมโครเมตร แล้วฉาบด้วยเงินบางๆ เพื่อให้สามารถนำไฟฟ้าได้

อีกด้านหนึ่งคือการเพิ่มความแรงของสนามแม่เหล็ก Einthoven ใช้แม่เหล็กไฟฟ้ากำลังสูงที่สร้างสนามแม่เหล็กแรงกว่า 20,000 เกาส์ (ราว 2 เทสลา ใกล้เคียงกับเครื่อง MRI ในโรงพยาบาลปัจจุบัน) แต่การทำงานดังกล่าวสร้างความร้อนสูงจนต้องมีระบบน้ำหล่อเย็นทำงานตลอดเวลา

แม้จะทำให้เส้นลวดบางและเพิ่มสนามแม่เหล็กแล้ว การเคลื่อนไหวของเส้นลวดยังเล็กเกินกว่าจะมองเห็นด้วยตาเปล่า Einthoven จึงใช้แสงฉายผ่านเส้นลวด ขยายเงาของมันด้วยเลนส์ แล้วฉายลงบนฟิล์มที่เคลื่อนที่อย่างต่อเนื่อง

การสั่นเพียงเล็กน้อยของเส้นลวดจึงถูกขยายออกมาเป็นเส้นกราฟที่มองเห็นได้ชัด

ในปี 1901 เครื่อง string galvanometer ของ Einthoven สร้างเสร็จ

และผลลัพธ์ที่ได้ตรงกับสิ่งที่เขาคำนวณไว้บนกระดาษเมื่อหลายปีก่อน

ครบทั้ง 5 หยัก

P-Q-R-S-T

นี่เป็นช่วงเวลาสำคัญ เพราะเป็นครั้งแรกที่ทฤษฎีทางคณิตศาสตร์และการวัดจากเครื่องมือจริงสอดคล้องกันอย่างชัดเจน สิ่งที่เคยเป็นเพียงการคาดการณ์ กลายเป็นสัญญาณที่วัดได้จริง

ชื่อ P-Q-R-S-T ที่ Einthoven ตั้งไว้ล่วงหน้า จึงกลายเป็นชื่อคลื่นไฟฟ้าหัวใจที่ใช้มาจนถึงปัจจุบัน

Einthoven's Triangle และการมองหัวใจจากหลายมุม

ยังมีปัญหาอีกอย่างหนึ่ง นั่นคือการเชื่อมต่อเครื่องมือเข้ากับร่างกายผู้ป่วย

ผิวหนังไม่ใช่ตัวนำไฟฟ้าที่ดีพอสำหรับการวัดสัญญาณไฟฟ้าขนาดเล็กจากหัวใจ Einthoven จึงกลับไปใช้แนวคิดเดียวกับ Waller โดยให้คนไข้จุ่มมือทั้งสองข้างและเท้าข้างหนึ่งลงในอ่างน้ำเกลือ

สามจุดนี้ ได้แก่ แขนขวา แขนซ้าย และขาซ้าย วางตัวเป็นรูปสามเหลี่ยมรอบหัวใจ ต่อมาจึงถูกเรียกว่า Einthoven's triangle

เหตุผลที่การวัดจากสามจุดมีความสำคัญคือ กิจกรรมไฟฟ้าของหัวใจไม่ได้เคลื่อนที่ในทิศทางเดียว แต่เปลี่ยนทิศทางตลอดเวลา การวัดจากหลายตำแหน่งจึงเปรียบเสมือนการถ่ายภาพเหตุการณ์เดียวกันจากหลายมุม ทำให้แพทย์สามารถประเมินทิศทางของกิจกรรมไฟฟ้าหัวใจได้มากกว่าการวัดจากจุดเดียว

ในช่วงเวลาเดียวกัน Waller กำลังเดินไปบนเส้นทางอื่น ความสนใจของเขาย้ายไปสู่ข้อพิพาทเรื่องเครดิตกับนักวิทยาศาสตร์ชาวอินเดีย Jagadish Chandra Bose ในเรื่อง "ไฟฟ้าในพืช"

ขณะที่ Waller กำลังออกจากเรื่อง EKG Einthoven กำลังนำสิ่งที่ Waller เป็นผู้จุดประกายออกจากห้องทดลอง และพัฒนาให้กลายเป็นเครื่องมือที่สามารถใช้งานได้จริง

เครื่องมือที่ดี แต่ตลาดยังไม่พร้อม

เครื่องมือของ Einthoven ใช้งานได้จริงแล้ว แต่ยังมีปัญหาใหญ่เรื่องขนาด

เครื่องต้นแบบหนักประมาณ 272 กิโลกรัม ต้องใช้น้ำหล่อเย็น และต้องใช้คนประมาณห้าคนในการควบคุม

มันเป็นเครื่องมือที่ยอดเยี่ยมในห้องทดลอง แต่แทบเป็นไปไม่ได้ที่จะขายให้โรงพยาบาลทั่วไป

Siemens & Halske ปฏิเสธแนวคิดนี้ ผู้ผลิตในเนเธอร์แลนด์ก็ไม่สนใจ

ยิ่งไปกว่านั้น ในช่วงเวลานั้นเนเธอร์แลนด์ยังไม่มีกฎหมายสิทธิบัตร ทำให้ Einthoven แทบไม่มีอำนาจทางกฎหมายในการปกป้องสิ่งประดิษฐ์ของตัวเอง

บริษัทที่ยอมเสี่ยงในที่สุดคือ Cambridge Scientific Instrument Company ในอังกฤษ ซึ่งมี Horace Darwin ลูกชายของ Charles Darwin เป็นเจ้าของ

เมื่อ Einthoven ติดต่อบริษัทในปี 1903 บริษัทสนใจแนวคิดนี้ แต่ในระหว่างการเจรจาก็เกิดการแข่งขันกับบริษัท Max Edelmann ในเยอรมนีขึ้นพร้อมกัน

Einthoven ต้องต่อสู้ในโลกธุรกิจโดยแทบไม่มีอำนาจต่อรองทางกฎหมาย

สุดท้าย Cambridge ตัดสินใจผลิตเครื่องมือออกสู่ตลาด

ในปี 1908 เครื่อง electrocardiograph รุ่นแรกออกวางจำหน่าย น้ำหนักลดลงจาก 272 กิโลกรัม เหลือประมาณ 23 กิโลกรัม

ลูกค้ารายแรกคือ Sir Edward Schafer จากเอดินบะระ ซึ่งซื้อไปใช้ในการสอนสรีรวิทยาเป็นหลัก ยังไม่ใช่การใช้งานทางคลินิกโดยตรง

จุดเปลี่ยนสำคัญเกิดขึ้นเมื่อ Cambridge พัฒนาเครื่องรุ่นตั้งโต๊ะที่กะทัดรัดขึ้นในปี 1911 และส่งเครื่องรุ่นแรกๆ ให้แพทย์ทดลองใช้ในโรงพยาบาล

หนึ่งในนั้นคือ Thomas Lewis แพทย์หนุ่มจาก University College Hospital ในลอนดอน

Lewis เดินทางไปพบ Einthoven และนำเครื่องกลับมาใช้ศึกษาความผิดปกติของจังหวะหัวใจอย่างจริงจัง เขาแสดงให้เห็นว่า EKG ไม่ใช่เพียงเครื่องมือในห้องทดลอง แต่สามารถใช้ทำความเข้าใจและวินิจฉัยโรคหัวใจได้จริง

Lewis มีบทบาทสำคัญในการศึกษาความผิดปกติของจังหวะหัวใจ และศัพท์ทางการแพทย์ที่เรายังใช้ในปัจจุบัน เช่น pacemaker และ atrial fibrillation

Einthoven สร้างเครื่องมือ

Lewis ช่วยพิสูจน์ว่าเครื่องมือนั้น "มีความหมาย" ต่อคนไข้

เมื่อแรงบันดาลใจกลายเป็นอุปสรรค

ตอนนี้ Einthoven มีทั้งทฤษฎี เครื่องมือ บริษัทที่ผลิต และแพทย์ที่เริ่มนำไปใช้ เหลือเพียงการทำให้วงการแพทย์ยอมรับว่า EKG มีประโยชน์ทางคลินิกจริง

และอุปสรรคที่สำคัญที่สุดกลับเป็นคนคนเดียวกับที่เคยสร้างแรงบันดาลใจให้เขา

Augustus Waller

ในปี 1909 หนึ่งปีหลังเครื่องมือออกสู่ตลาด Waller ตีพิมพ์บทความคัดค้านการใช้ EKG ในการวินิจฉัยโรค และในปี 1913 เขาก็ยังกล่าวไว้ตรงๆ ว่า

"ผมไม่คิดว่า electrocardiography จะมีประโยชน์อะไรมากในโรงพยาบาล... อย่างมากมันก็แค่บันทึกความผิดปกติแปลกๆ ที่นานๆ เจอที"

เรื่องนี้ทำให้คนจำนวนมากสงสัยว่าทำไม Waller ถึงออกมาคัดค้านเทคโนโลยีที่ตัวเองมีส่วนเริ่มต้น และยังคงเป็นปริศนาทางประวัติศาสตร์จนถึงทุกวันนี้

แต่ก็ต้องยุติธรรมกับ Waller ด้วยว่า กราฟสองหยักของเขาไม่ใช่ความล้มเหลว มันคือความสำเร็จระดับประวัติศาสตร์ภายใต้ข้อจำกัดของเครื่องมือในยุคนั้น และเราไม่มีหลักฐานโดยตรงว่าอะไรคือแรงจูงใจที่แท้จริงของเขา การจะตีความว่าเป็นความอิจฉาหรือความน้อยใจ จึงต้องระมัดระวัง

อย่างไรก็ตาม เรื่องราวของทั้งสองคนสะท้อนความขัดแย้งที่น่าสนใจในประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์ คนหนึ่งเป็นผู้เปิดประตูให้เทคโนโลยีเกิดขึ้น อีกคนหยิบแนวคิดเดียวกันไปแก้ปัญหาจนสมบูรณ์และนำไปใช้งานได้จริง

Einthoven ไม่ได้ตอบโต้ด้วยการโจมตีกลับ เขาสะสมหลักฐานจากผู้ป่วยจริงและจากการใช้งานทางคลินิก จนแพทย์คนอื่นเริ่มนำเครื่องมือนี้ไปใช้มากขึ้น

Waller เสียชีวิตในปี 1922 ก่อนเห็น EKG กลายเป็นมาตรฐานทางการแพทย์ และก่อนเห็น Einthoven ได้รับรางวัลโนเบล

แต่ Einthoven ไม่เคยพยายามลบชื่อ Waller ออกจากประวัติศาสตร์ เขายังคงให้เครดิต Waller เสมอว่าเป็นคนแรกที่บันทึกสัญญาณไฟฟ้าหัวใจของมนุษย์ที่มีชีวิตได้สำเร็จ

รางวัลโนเบล และการเดินทางที่ยาวนาน 35 ปี

Einthoven ถูกเสนอชื่อเข้าชิงรางวัลโนเบลหลายสิบครั้ง แต่สิ่งที่เขาทำต่อเนื่องไม่ใช่การพยายามสร้างชื่อเสียงให้ตัวเอง เขากลับไปศึกษาหัวใจปกติอย่างละเอียดระหว่างปี 1908–1913 เพราะหากไม่รู้ว่าหัวใจปกติเป็นอย่างไร ก็ยากที่จะระบุได้ว่าความผิดปกติคืออะไร

ในปี 1924 เมื่ออายุ 64 ปี เขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์

เวลาผ่านไป 35 ปีนับจากวันที่เขานั่งดู Waller สาธิตการบันทึกสัญญาณหัวใจของ Jimmie

Einthoven ไม่ได้แสดงท่าทีฉลองรางวัลอย่างยิ่งใหญ่ สิ่งหนึ่งที่เขาทำหลังได้รับรางวัลคือพยายามตามหาผู้ช่วยเก่าชื่อ Van de Woerd เพื่อแบ่งเงินรางวัลให้ และเมื่อพบว่า Van de Woerd มีพี่สาวสองคนที่ยากจน เขายกเงินรางวัลครึ่งหนึ่งให้พวกเธอ

Einthoven เสียชีวิตในปี 1927 อายุ 67 ปี ที่เมืองไลเดน หลังทำงานอยู่ที่นั่นมา 42 ปี

แต่สิ่งที่เขาทิ้งไว้ไม่ได้จบลงพร้อมกับชีวิตของเขา

มันกำลังจะเดินทางต่อไปอีกกว่าหนึ่งศตวรรษ

จากเครื่องหนัก 272 กิโลกรัม สู่ EKG บนข้อมือ

หลังจากนั้น EKG ยังคงพัฒนาอย่างต่อเนื่อง

ในปี 1928 วิศวกรเริ่มใช้หลอดสุญญากาศเพื่อขยายสัญญาณ ทำให้สามารถลดขนาดเครื่องลงได้เรื่อยๆ จากเครื่องต้นแบบของ Einthoven ที่หนัก 272 กิโลกรัม เหลือ 23 กิโลกรัมในเครื่องเชิงพาณิชย์ปี 1908 และประมาณ 11 กิโลกรัมในเครื่องของ Sanborn ช่วงกลางทศวรรษ 1930s

ในทศวรรษ 1940s นักวิจัยเริ่มเห็นข้อจำกัดของการวัดแบบสามเหลี่ยมของ Einthoven เพราะหัวใจเป็นอวัยวะสามมิติ ขณะที่การวัดจากแขนและขาสามารถจับกิจกรรมไฟฟ้าได้เพียงบางมุม

จึงมีการเพิ่มจุดวัดที่หน้าอกอีกหกจุด หรือ precordial leads รวมกับ lead เดิมและ lead เสริมอีกสามจุด กลายเป็นระบบ 12-lead EKG ที่ใช้กันในปัจจุบัน

หากการวัดแบบเดิมเหมือนการมองหัวใจจากกล้องสามตัว การเพิ่ม leads ที่หน้าอกก็เหมือนการเพิ่มมุมกล้องให้ครอบคลุมหัวใจในสามมิติมากขึ้น

หลังจากนั้นเทคโนโลยีก็พัฒนาอย่างต่อเนื่อง

ในช่วงปี 1949–1961 มีการพัฒนาเครื่องบันทึกคลื่นไฟฟ้าหัวใจต่อเนื่อง 24 ชั่วโมง หรือ Holter Monitor เพื่อจับความผิดปกติที่เกิดขึ้นเป็นบางช่วง

ในทศวรรษ 1970s–1980s ทรานซิสเตอร์และไมโครชิปทำให้เครื่องมีขนาดเล็กและพกพาได้มากขึ้น

ในทศวรรษ 1990s คอมพิวเตอร์เริ่มเข้ามาช่วยวิเคราะห์กราฟเบื้องต้น

ในทศวรรษ 2000s การเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตทำให้สามารถส่งข้อมูล EKG ไปยังแพทย์จากระยะไกลได้ทันที ซึ่งเป็นแนวคิดที่ต่อยอดจากการทดลองส่งข้อมูลหัวใจข้ามระยะทางของ Einthoven ตั้งแต่ปี 1905

และในปี 2018 เทคโนโลยี EKG ถูกนำมาใส่ไว้ในนาฬิกาข้อมืออย่าง Apple Watch

จากเครื่องขนาด 272 กิโลกรัมที่ต้องใช้คนห้าคนควบคุม

สู่เซนเซอร์ขนาดเล็กบนข้อมือ

แต่ทุกคนที่พัฒนาเทคโนโลยีนี้ต่อมา ยังคงใช้กรอบพื้นฐานที่ Einthoven วางไว้ ทั้งชื่อคลื่น P-Q-R-S-T หลักการวัดจากหลายมุม และแนวคิดการส่งข้อมูลหัวใจข้ามระยะทาง

เมื่อ EKG เดินทางมาถึงประเทศไทย

สำหรับประวัติการนำ EKG เข้ามาใช้ในประเทศไทย จำเป็นต้องพูดอย่างระมัดระวัง เพราะยังไม่มีหลักฐานสาธารณะที่ระบุชัดเจนว่าเครื่อง EKG เครื่องแรกที่เข้ามาในประเทศไทยเป็นรุ่นใด และถูกนำเข้ามาในปีไหนแน่นอน

ต่างจากประวัติของ Waller และ Einthoven ที่มีเอกสารค่อนข้างละเอียด หากต้องการระบุให้แม่นยำจริงๆ น่าจะต้องค้นจากจดหมายเหตุของโรงพยาบาลศิริราช จุฬาลงกรณ์ หรือเอกสารประวัติศาสตร์การแพทย์ไทยโดยตรง

อย่างไรก็ตาม บริบททางประวัติศาสตร์บางส่วนช่วยให้เรามองเห็นภาพคร่าวๆ ได้

อย่างที่เกริ่นไว้ตอนต้นเรื่อง โรงพยาบาลศิริราชก่อตั้งขึ้นในปี 1888 ก่อนที่ Waller จะบันทึก EKG ของมนุษย์ได้สำเร็จเพียงปีเดียว ขณะที่ในเอเชีย โรงพยาบาล Queen Mary ที่ฮ่องกงมีเครื่อง EKG ใช้งานในช่วงทศวรรษ 1930s ซึ่งเป็นช่วงที่เครื่องมือเริ่มลดขนาดลงจากรุ่นดั้งเดิมของ Einthoven

จึงเป็นไปได้ว่าเทคโนโลยีระดับเดียวกันน่าจะเริ่มเข้ามาถึงโรงพยาบาลขนาดใหญ่ในกรุงเทพฯ ในช่วงเวลาใกล้เคียงกัน แม้จะยังไม่มีหลักฐานเพียงพอที่จะระบุปีหรือเครื่องรุ่นแรกอย่างแน่ชัด

การขยายตัวอย่างจริงจังน่าจะเกิดขึ้นหลังสงครามโลกครั้งที่สอง เมื่อแพทย์ไทยเดินทางไปศึกษาต่อในอังกฤษ อเมริกา และยุโรปมากขึ้น ก่อนนำทั้งความรู้และเทคโนโลยีกลับมา

จุดที่มีบันทึกชัดเจนคือปี 1967 หรือ พ.ศ. 2510 เมื่อสมาคมแพทย์โรคหัวใจแห่งประเทศไทยก่อตั้งขึ้นอย่างเป็นทางการ โดยรวมแพทย์ที่สนใจโรคหัวใจประมาณ 30 คน

นั่นเป็นช่วงเวลาที่อายุรศาสตร์หัวใจในประเทศไทยเริ่มมีโครงสร้างเป็นวงการอย่างจริงจัง

เรื่องนี้มีความหมายกับผมเป็นพิเศษ

ในบรรดาแพทย์ไทยรุ่นที่ช่วยกันวางรากฐานความรู้เรื่องหัวใจให้คนรุ่นหลัง มีชื่อหนึ่งที่ผมอยากเล่าถึงเป็นการส่วนตัว คือ ศ. นพ. พยงค์ จูฑา คุณพ่อของผมเอง

ท่านเป็นผู้เขียนตำรา EKG ภาษาไทยเล่มที่แพทย์ไทยหลายรุ่นใช้เรียนกันมายาวนาน จนถึงทุกวันนี้เวลาผมไปเจอคุณหมอ ไม่ว่ารุ่นพี่หรือรุ่นน้อง พอรู้ว่าผมเป็นลูกชายของท่าน หลายคนก็จำท่านได้ทันทีในฐานะเจ้าของตำราเล่มนั้น ไม่ว่าจะเคยเรียนกับท่านโดยตรงหรือไม่ก็ตาม

ผมยังจำได้ว่าคุณพ่อทุ่มเทกับการเขียนตำราเล่มนั้นมาก ถึงขั้นลาพักงานเพื่อไปทำวิจัยและเขียนงาน (sabbatical leave หรือการลาเพื่อพัฒนาวิชาการ ที่มหาวิทยาลัยให้อาจารย์หยุดจากภาระงานสอนประจำไปทุ่มเทกับงานชิ้นสำคัญได้เต็มที่) เพื่อทุ่มเวลาให้กับมันโดยเฉพาะ ผลงานชิ้นนี้เป็นสิ่งที่ครอบครัวเราภาคภูมิใจในตัวท่านมาโดยตลอด

จากนั้น EKG ก็เดินทางไปในเส้นทางเดียวกับโลก จากเครื่องนำเข้าในโรงพยาบาลขนาดใหญ่ไม่กี่แห่ง ขยายไปสู่โรงพยาบาลจังหวัด และค่อยๆ กลายเป็นอุปกรณ์พื้นฐานที่โรงพยาบาลแทบทุกระดับต้องมี

อย่างไรก็ตาม ประเทศไทยไม่ได้เป็นเพียงผู้รับเทคโนโลยีจากตะวันตกเท่านั้น

หนึ่งในตัวอย่างที่น่าสนใจคือ Brugada Syndrome ภาวะไฟฟ้าหัวใจผิดปกติที่แสดง pattern เฉพาะบน EKG และพบได้มากในคนเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ รวมถึงคนไทย ภาวะนี้เชื่อมโยงกับปรากฏการณ์ที่คนไทยรู้จักกันในชื่อ "ไหลตาย"

นักวิจัยและแพทย์ในภูมิภาคนี้มีส่วนสำคัญในการทำความเข้าใจ pattern ดังกล่าว ทำให้ประเทศไทยไม่ได้เป็นเพียงปลายทางของเทคโนโลยี EKG แต่ยังเป็นส่วนหนึ่งขององค์ความรู้ระดับโลกเกี่ยวกับไฟฟ้าหัวใจด้วย

เมื่อทุกอย่างมาต่อกันครบ

ประวัติศาสตร์ของ EKG เริ่มต้นจากคนสองคนที่มีชีวิตบางส่วนคล้ายกันอย่างน่าประหลาด ทั้งคู่สูญเสียพ่อในวัยเด็ก ทั้งคู่ย้ายประเทศ และทั้งคู่เดินตามรอยพ่อเข้าสู่วงการแพทย์

แต่เส้นทางของทั้งสองกลับแตกต่างกัน

Waller เป็นผู้จุดประกาย เขาแสดงให้เห็นเป็นครั้งแรกว่าเราสามารถตรวจจับไฟฟ้าจากหัวใจผ่านผิวหนังได้โดยไม่ต้องผ่าตัด

Einthoven เป็นผู้ต่อยอด เขาแก้ปัญหาความผิดเพี้ยนของเครื่องมือด้วยคณิตศาสตร์ ก่อนสร้างเครื่องมือใหม่ที่สามารถวัดสัญญาณได้แม่นยำขึ้น

หลังจากนั้นยังมีคนอีกหลายรุ่นเข้ามาช่วยกันต่อเติม ตั้งแต่วิศวกรที่ทำให้เครื่องเล็กลง แพทย์ที่พิสูจน์ประโยชน์ทางคลินิก นักวิจัยที่พัฒนาระบบ 12-lead นักพัฒนา Holter Monitor ไปจนถึงวิศวกรที่นำ EKG มาไว้ในอุปกรณ์พกพาและสมาร์ตวอทช์

เรื่องราวนี้จึงไม่ได้เป็นเพียงประวัติศาสตร์ของเครื่องมือทางการแพทย์ชิ้นหนึ่ง

มันเป็นเรื่องของคำตอบที่มีอยู่บนกระดาษ ก่อนที่จะมีเครื่องมือพิสูจน์ว่าคำตอบนั้นถูกต้อง เป็นเรื่องของหลักการจากอุตสาหกรรมโทรเลขที่ถูกนำมาประยุกต์ใช้กับหัวใจ และเป็นเรื่องของการแก้ปัญหาที่ต้องอาศัยทั้งฟิสิกส์ คณิตศาสตร์ วิศวกรรม และความอดทน

เครื่องมือที่ครั้งหนึ่งหนัก 272 กิโลกรัมและต้องใช้คนห้าคนควบคุม วันนี้กลายเป็นเซนเซอร์ขนาดเล็กบนข้อมือ

แต่เบื้องหลังความธรรมดาของ EKG ในปัจจุบัน คือเรื่องราวกว่าร้อยปีของคนจำนวนมากที่ช่วยกันต่อภาพทีละชิ้น

บางคนเป็นคนจุดประกาย

บางคนเป็นคนต่อจิ๊กซอว์

บางคนทำให้มันผลิตได้

บางคนพิสูจน์ว่ามันช่วยคนไข้ได้จริง

และบางคนก็ไม่เชื่อว่ามันจะมีความสำคัญ

แต่ในที่สุด ภาพก็ถูกต่อจนสมบูรณ์

จากอ่างน้ำเกลือที่ Jimmie ยืนแช่อุ้งเท้า

สู่เส้นลวดควอตซ์ที่บางกว่าเส้นผมหลายสิบเท่า

จากเครื่องจักรหนัก 272 กิโลกรัม

สู่เครื่องมือพกพาในรถพยาบาล

จากเครื่องมือในโรงพยาบาล

สู่ Holter Monitor

และในที่สุด สู่ข้อมือของเรา

ทุกครั้งที่ EKG แสดงคลื่น P-Q-R-S-T บนหน้าจอ เรากำลังเห็นผลลัพธ์ของเรื่องราวที่เริ่มต้นขึ้นเมื่อกว่าร้อยปีก่อน

เรื่องราวของคนหลายรุ่นที่พยายามตอบคำถามเดียวกัน

หัวใจกำลังพูดอะไรอยู่ และเราจะฟังมันได้อย่างไร โดยไม่ต้องเปิดหัวใจออกมาดู

สุดท้ายนี้ ผมขอฝากไว้ว่าขอให้ทุกคนดูแลสุขภาพกันด้วยนะครับ เพราะสุขภาพเป็นสิ่งที่มีคุณค่ามากกว่าทรัพย์สินใดๆ และเราจะดูแลสุขภาพได้ดีแค่ไหน ก็ขึ้นอยู่กับว่าเราเข้าใจร่างกายตัวเองดีแค่ไหน

รักสุขภาพ ต้องเข้าใจร่างกายครับ

---

บทความนี้เรียบเรียงจากข้อมูลทางประวัติศาสตร์การแพทย์เกี่ยวกับ Willem Einthoven (1860–1927) และ Augustus Waller (1856–1922) ส่วนแรงจูงใจเชิงจิตวิทยาของ Waller และรายละเอียดการนำ EKG เข้าสู่ประเทศไทย เป็นการตีความและการประกอบภาพจากบริบททางประวัติศาสตร์ที่มีบันทึกไว้ ไม่ใช่ข้อสรุปที่มีหลักฐานยืนยันโดยตรงทั้งหมด