Srdce kreslené ozvěnou.

Po skončení druhé světové války došlo ve světě k rozmachu srdečních operací a samozřejmě také ke vzniku specializovaných kardiochirurgických pracovišť.¹ Výjimkou nebyla ani lékařská fakulta univerzity v jihošvédském Lundu, do jejíž nemocnice nastoupil v roce 1950 jako ředitel kardiologické laboratoře devětatřicetiletý Inge Edler, již zkušený, leč ještě neokoralý lékař s širokými zájmy (od fyziky přes běh až třeba k akrobacii či eskamotérství).

Jednou z prvních prováděných kardiochirurgických operací byla korekce mitrální stenózy – chirurg zúženou chlopeň při zavřeném srdci poslepu rozšířil prstem. Pokud však stenózu provázela mitrální regurgitace, komisurotomie pacientovi uškodila. Žel, při tehdejších diagnostických možnostech (od poslechu po začínající katetrizaci) se regurgitace nedala odhalit.

Doktora Edlera, odpovědného za předoperační diagnostiku, tahle chirurgická lotynka trápila, proto přemýšlel, jak si pomoci. Dospěl k závěru, že při regurgitaci by následkem zpětného rázu krve měla prakticky současně se smrštěním levé komory nastat dilatace levé síně. A začal hledat metodu, která by ji zviditelnila.

Od lodí k srdcím

Díky zájmu o techniku rozuměl Edler principu radaru i sonaru a věděl také, že v loděnicích v nedalekém Malmö pracuje přístroj, který pomocí ultrazvuku odhaluje vady v kovových trupech lodí. I napadlo ho, zda by se něco podobného nedalo využít k zobrazení srdce? Obrátil se o radu na manžela své zdravotní sestry, povoláním fyzika, a ten dotaz přesměroval na kolegu Hellmutha Hertze.²

„Elektromagnetické vlny, se kterými pracují radary, se pro tyto účely nehodí,“ usoudil Hertz, „zatímco pravděpodobnost, že by rozšířenou síň dokázal zobrazit ultra zvuk, vidím jako zhruba padesátiprocentní…“ A to už stálo za pokus. Požádal tedy o seznámení s Edlerem a dost možná, že právě toto spojení excelentního lékaře s neméně vynikajím fyzikem vedlo k úspěchu tam, kde jiní selhali.

V květnu 1953 navštívil Hertz loděnice v Malmö, aby tamější ultrazvukový defektoskop vyzkoušel. Obraz jeho srdce zajisté v ničem nepřipomínal dnešní echokardiogramy, nicméně obraz to byl – ultrazvuk tedy „funguje“! Hertz na místě umluvil ředitele, aby mu přístroj na víkend zapůjčil. V laboratoři v Lundu pak i Edler na vlastní oči uviděl v hloubce devíti centimetrů pod hrudní stěnou svého spolupracovníka přízračný kmitající obrys bušícího srdce.

Tu však zařehtal úřední šiml! Edler ani Hertz totiž neměli švédský titul PhD, bez něhož nesměli požádat o výzkumný grant na koupi přístroje. Naštěstí Hertzův slavný otec před válkou vedl jednu z laboratoří výrobce. A tak mladý Hertz odjel na líbánky do Erlangenu, kde sídlila lékařská pobočka firmy Siemens. Po Hertzově náležité demonstraci (opět na vlastním těle) osvícený ředitel zapůjčil defektoskop bezplatně na rok (fakticky jej věnoval).

Po důkladnějším potvrzení, že rozdíl akustického odporu mezi svalem srdce a krví postačuje k zobrazení rozhraní těchto tkání, nastalo období intenzivních pokusů počínajících hledáním nejvhodnějšího kmitočtu. Po zkouškách na vyříznutých srdcích plněných vodou Hertz šťastně zvolil kmitočet 2,5 MHz. Edler pak navrhl snímat monitor ultrasonografu kamerou a současně snímat EKG, čímž v podstatě vznikla jednorozměrná echokardiografie. První pohyblivý ultrazvukový obraz srdce takto zaznamenali 29. října 1953. Článek s názvem Využití ultrazvukového reflektoskopu k nepřetržitému záznamu pohybu srdečních chlopní pak vyšel ve sborníku Královské fyziologické společnosti v Lundu v březnu 1954.

Klopotná cesta k uznání

Další léta padla na zdokonalování nové techniky a rozšiřování i zjemňování jejího dosahu v kardiologii. Objem práce k vykonání musel být značný, vždyť badatelé začínali se změtí bodů, křivek, světel a stínů, většinou pohyblivých, a ty všechny museli zmapovat a přiřadit jim anatomický i fyziologický význam! Edler kupříkladu sonograficky vyšetřoval umírající nemocné a po smrti jim jehlou propíchl srdce přesně v místě a směru použitého ultrazvukového paprsku. Potom při pitvě usuzoval, od čeho pocházejí získané odrazy.

Nemocnice v Lundu byla malá, při obědě se všichni setkávali v jedné jídelně, a tak ultrazvuk zanedlouho pronikl i do fakultní neurologie (kde tehdy působil Lars Leksell) a gynekologie/ porodnictví. Za to světovou odbornou veřejnost echokardiografie moc nezaujala; i proslulí kardiologové Paul Dudley White z Harvardu či André-Fréderic Cournand z Columbia University (čerstvý laureát Nobelovy ceny za vývoj katetrizace srdce) při návštěvě Lundu metodu jen zdvořile glosovali. Zklamaný Edler dokonce odmítal napsat doktorskou práci a načas přesídlil do malé okresní nemocnice.

Přesto se nevzdal. Na 3. evropském kardiologickém kongresu roku 1960 v Římě předvedl spolu s Hertzem echokardiogramy pohybů srdce. Stále bez valného ohlasu. Rok nato přece jen obhájil doktorát a v témže roce mu v suplementu Acta Medica Scandinavica vyšla přehledová práce, která se stala biblí dosavadní echokardiografie a posléze i trojským koněm v jejím pronikání do světa.³ Edler se vrátil do Lundu, kde od roku 1963 do svého odchodu na penzi v roce 1977 působil jako profesor a přednosta interny.

Ačkoli H. Hertz, jmenovaný v roce 1963 na téže univerzitě profesorem na katedře elektrických měření, spoluvyvinul dvojrozměrnou variantu echokardiografie a dopplerovské měření proudění krve, nedosáhl na granty od švédské rady technického rozvoje – prý „tyto metody nevzbudily dostatečný lékařský, tudíž ani komerční zájem“. Echokardiografii tedy opustil a věnoval se vývoji inkoustového tisku.

Svět uznal zásluhy tvůrců echokardiografie až v roce 1977, kdy Edler s Hertzem obdrželi „za pionýrskou práci v klinické aplikaci ultrazvuku v diagnostice abnormalit srdce a za vývoj zřejmě nejvýznamnější neinvazivní kardiologické diagnostické metody od časů elektrokardiografie“ Laskerovu cenu, která se považuje za americkou obdobu Nobelovy ceny. Pro nás je zajímavé, že zlatou medaili Evropské kardiologické společnosti převzal Inge Edler na prvním EURO-ECHO mítinku roku 1997 v Praze. Posledním z významných ocenění pro Edlera byl čestný titul „švédský kardiolog dvacátého století“, který mu udělila Švédská kardiologická společnost v roce 2000 (rok před jeho smrtí v devadesáti letech). Echokardiografie (a ultrasonografie v medicíně vůbec) je metoda neinvazivní a zcela neškodná, což bohužel nelze říci o některých jiných lékařských zobrazovacích technikách (RTG, CT, PET); oproti rovněž neškodné magnetické rezonanci je výrazně levnější. Profesor Eugene Braunwald z Harvard Medical School v Bostonu, jeden z nejvýznamnějších kardiologů posledních desetiletí, na loňském výročním kongresu Evropské kardiologické společnosti v Amsterdamu zařadil vznik echokardiografie mezi deset nejdůležitějších událostí ve vývoji oboru.

¹ První takové u nás založili roku 1949 na lékařské fakultě v Hradci Králové Jan Bedrna s Arnoštem Mládkem.

² Hellmuth Hertz (1920–1990), syn laureáta Nobelovy ceny za fyziku Gustava Hertze a prasynovec objevitele elektromagnetického záření Heinricha Hertze, byl jako voják wehrmachtu zajat koncem války v severní Africe a stejně jako mnoho jiných německých vědců a specialistů unesen do USA. Odtamtud ho otec s pomocí přátel „vyreklamoval“ do Švédska (do Německa se Hellmuth vrátit nechtěl). V době, kdy se seznámil s Edlerem, působil v Lundu jako doktorand na katedře fyziky.

³ Zatímco Edler a Hertz hovořili o ultrazvukové kardiografii, název echokardiografie navrhl americký průkopník této metody Harvey Feigenbaum, který se přitom inspiroval v neurologii již zavedeným názvem echoencefalografie.

Relevantní fyzikální historie v kostce

Ultrazvuk objevil počátkem 90. let 18. století italský přírodovědec Lazzaro Spallanzani při studiu „zraku“ netopýrů (vědecky ultrazvuk popsal v roce 1877 britský fyzik John W. Strutt-Rayleigh).

V roce 1847 objevil britský fyzik James Prescott Joule magnetostrikční jev, jímž lze ultrazvuk získávat uměle (první patent na magnetostrikční vibrátor jako zdroj ultrazvuku získal v roce 1928 americký fyzik George W. Pierce).

Roku 1880 francouzský fyzik Pierre Curie spolu s bratrem Jacquesem objevili piezoelektrický jev, který rovněž umožňuje generování ultrazvuku (první piezoelektrický měnič k emisi ultrazvuku sestrojil roku 1916 francouzský fyzik Paul Langevin; dva roky nato získal patent na podvodní sonar).

V témže roce 1880 sestrojil všestranný britský antropolog Francis Galton ultrazvukovou píšťalu.

V roce 1904 německý fyzik Christian Hülsmeyer demonstroval princip radaru. Do prakticky využitelné podoby ho dovedl koncem 30. let 20. století britský fyzik Robert Watson-Watt.

V roce 1928 sovětský technik Sergej J. Sokolov navrhl metodu detekce trhlin v kovech průchodem ultrazvuku. Ultrazvukovou defektoskopii v odrazovém pulsním modu patentoval americký fyzik Floyd Firestone v roce 1942 (právě takový průmyslový defektoskop použili v roce 1953 Edler s Hertzem).

Cestu k dopplerovské echokardiografii otevřel rakouský fyzik Christian Andreas Doppler, který svůj objev změny frekvence/vlnové délky v závislosti na vzájemném pohybu zdroje a příjemce signálu zveřejnil v květnu 1842 v Praze, kde právě působil jako profesor na technice. Platnost Dopplerova principu v akustice potvrdil v roce 1845 holandský meteorolog Christoph H. D. Buys-Ballot pokusem s trubači na jedoucím železničním vagoně.

ADRESA PRO KORESPONDENCI

Ing. František Houdek, Synkovská 13, 160 00 Praha 6, e-mail: frthek@gmail.com

zpět