100e sterfdag R.T.H. Laënnec

Uitvinding van het klinische onderzoek

Aan het eind van de achttiende en begin van de negentiende eeuw voltrokken zich fundamentele veranderingen in de (westerse) geneeskunde en medische wetenschap.

In deze overgangsperiode van de vroegmoderne naar de moderne tijd speelden de Industriële Revolutie (die begon in Groot-Brittannië) en de Franse Revolutie een grote rol. Het epicentrum lag in Parijs, waar tijdens de Franse Revolutie veel instituten en sociale verhoudingen van het ancien régime omver werden geworpen. Deze politieke en sociale revoluties brachten ook een revolutie in de geneeskunde te weeg. In grote ziekenhuizen, met soms duizenden bedden, hadden niet langer priesters maar artsen het voor het zeggen. Dit gaf artsen de mogelijkheid om op enorme schaal onderzoek te gaan doen. Binnen de medische geschiedenis begint de periode van de ‘hospital medicine’ en ‘the age of analysis’. 

'René Théophile Hyacinthe Laënnec auscultating a tuberculous patient at the Necker Hospital, Paris. Gouache after T. Chartran.' by Théobald Chartran. Credit: Wellcome Collection. CC BY

100e sterfdag R.T.H. Laënnec, uitvinder van de stethoscoop (1812)

 meer objectgegevens

De Parijse ziekenhuizen trokken veel internationale aandacht onder artsen. In de eerste helft van de negentiende eeuw was Parijs het centrum van de medische wetenschap. Het onderzoek was er strikt empirisch en beschrijvend.

In de nieuwe ziekenhuizen werden patiënten met gelijksoortige symptomen voor het eerst bij elkaar gezet. Artsen bestudeerden het ziekteverloop en deden autopsies om de ziektesymptomen in verband te kunnen brengen met zichtbare veranderingen en aandoeningen aan de organen of weefsels dieper in het lichaam. Het zwaartepunt verschoof van de prognose en behandeling van individuele patiënten naar een zo accuraat mogelijke diagnose en classificering van ziekten. Artsen probeerden ziekten van elkaar te onderscheiden en op een systematische wijze verschillende verklaringen voor ziekten te vinden. Daarbij pasten zij voor het eerst in de geneeskunde op grote schaal statistiek toe.

Zo ontstond een ontologisch ziektebegrip: ziekten als aparte entiteiten, met een onafhankelijk bestaan en een verband tussen interne laesies en externe symptomen. Dit ontologisch ziektebegrip bestaat tot op de dag van vandaag en komt het duidelijkst tot uiting in de (klinische) epidemiologie.

De individuele patiënt kwam meer op de achtergrond te staan. Die huurde niet langer een eigen arts in, want de arts stond nu aan de top van de ziekenhuishiërarchie en de patiënt lag passief in het ziekenhuisbed. De arts bekeek lichaam, geest en ziekte van de patiënt niet langer in hun complete samenhang. Hij bestudeerde het lichaam als een systeem van verschillende organen, waarin ziekte een of meer organen had aangetast. De inperking van de positie van de patiënt werd nog versterkt doordat de patiënten in de ziekenhuizen vrijwel uitsluitend uit de lagere klassen kwamen. Tot het einde van de negentiende eeuw (toen aseptische operatiekamers hun intrede deden) lieten de rijken zich buiten de ziekenhuizen verzorgen.

penning Internationaal Fysiologen Congres Heidelberg, Helmholz voorkant

In Duitsland, toen nog een verzameling Duitstalige staten en staatjes, verliep de ontwikkeling van de medische wetenschap anders dan in Frankrijk. Vanaf het midden van de negentiende eeuw werden universiteiten niet alleen beschouwd als educatieve instellingen maar ook als centra voor onderzoek. Daarbij ging het eerst alleen om filologie en andere culturele disciplines, maar gaandeweg ook om natuurwetenschappen. Onderwijs moest studenten professionele vaardigheden aanleren èn een brede ontwikkeling meegeven, het zogeheten Bildungs-ideaal. Daarnaast richtten wetenschappers zich steeds meer tot elkaar en minder tot een breed publiek, zoals voorheen.

Overlijdenspenning R. Virchow

Duitsland ontwikkelde zich tot een voorloper in de scheikunde en de fysiologie. Vanaf het midden van de negentiende eeuw stond de Duitse medische wetenschap aan de internationale top. Artsen en onderzoekers uit de hele wereld lieten zich inspireren door een nieuwe generatie beroemde fysiologen zoals Hermann Von Helmholtz (1821-1894) en Rudolf Virchow (1821-1902). De fysiologie kwam daarmee aan de basis te staan van de moderne, natuurwetenschappelijke, medische wetenschap en geneeskunde. Tot ver in de tweede helft van de twintigste eeuw zouden de biomedische wetenschappen deze blijven domineren.

Er heerst over het algemeen een negatief beeld over de periode 1800-1840. Historici beschreven het academisch klimaat, ook in het geneeskundig onderwijs, als conservatief en stoffig. Professoren gaven college in het Latijn uit achttiende-eeuwse handboeken en in het anatomisch onderwijs was er nauwelijks mogelijkheid voor studenten om ervaring aan de snijtafel op te doen. Er waren evenmin laboratoria om zelf experimenten uit te voeren. Op enkele uitzonderingen na waren er geen (internationaal) hoog aangeschreven Nederlandse onderzoekers of artsen.

Moderne historici hebben dit traditionele beeld inmiddels iets bijgesteld. Zo schrijven zij de gebrekkige staat van het onderwijs – en het feit dat de meeste professoren zich vrijwel uitsluitend bezighielden met onderwijs en niet met onderzoek – vooral toe aan gebrek aan geld en andere middelen.

Jubileum penning KNAW 150 jaar

Wetenschappers als de wis- en natuurkundige Jean Henri (Jan Hendrik) van Swinden (1746-1823) (hoogleraar in Amsterdam) poogden wel degelijk om tot een compromis te komen tussen conservatieven en progressieven. Van Swinden was in 1808 in de Franse Tijd medeoprichter van het Koninklijk Instituut van Wetenschappen, de ‘voorganger’ van de KNAW. Na de Franse Tijd diende Van Swinden een ontwerp in voor de hervorming van de Nederlandse universiteiten en voor de oprichting van de KNAW.

Jubileum penning KNAW 150 jaar

De KNAW kwam er, maar zijn plan voor de universiteiten werd niet doorgevoerd. Universiteiten behielden hun primaire onderwijsrol, en als professoren al onderzoek deden, dan deden zij dat naar aanleiding van een prijsvraag die meestal werd uitgeschreven door lokale, particuliere genootschappen.Faciliteiten voor experimenten ontbraken en professoren werden overrompeld door het vele onderwijs dat zij moesten verzorgen. De problemen lijken dan ook meer te wijten aan geldgebrek dan aan gebrek aan goede wil of aan een conservatief, stoffig klimaat. Recent onderzoek plaatst de opvattingen over de medische wetenschap en het onderwijsideaal in de tijd en laat zien dat er toch ook een behoorlijke continuïteit was. Daardoor vervaagt het scherpe onderscheid tussen de eerste en tweede helft van de negentiende eeuw.

 
Literatuur: The Western medical tradition 1800 to 2000
 
Literatuur: Ways knowing new history science technology and medicine
400-jaar Krankzinnigengesticht Utrecht

Tussen geneeskunst en -kunde

De Utrechtse hoogleraar anatomie en fysiologie J.L.C. Schroeder van der Kolk (1797 – 1862) was een overgangsfiguur tussen de conservatieve geneeskunst en de moderne geneeskunde in het midden van de negentiende eeuw.

Schroeder van der Kolk combineerde zowel ‘oude’ als ‘nieuwe’ opvattingen over de medische wetenschap en het medisch onderwijs. Hij had dankzij zijn pathologisch-anatomisch onderzoek als een van de weinige Nederlandse onderzoekers een internationale reputatie. Schroeder van der Kolk was op veel vlakken vooruitstrevend voor zijn tijd, maar in zijn latere leven was hij eerder behoudend. Dit had te maken met de opkomst van een nieuwe generatie artsen en wetenschappers in Utrecht, de zogenaamde ‘generatie 1840’, die zich bewust afzette tegen het verleden en de geneeskunde wilde omvormen tot een volwaardige natuurwetenschap.

Collectie Het Utrechts Archief. Tekst buste: In deze zaal heeft prof. Schroeder van der Kolk als regent dezer stichting de gedenkwaardige reden gehouden, die leide tot de hervorming van de krankzinnigenverpleging van Nederland

400-jarig bestaan van het krankzinnigengesticht

Schroeder van der Kolk legde met zijn carrière mede de basis voor de wetenschappelijke bloeiperiode in Utrecht die in de jaren 1840 zou beginnen. Na zijn studie geneeskunde in Groningen werd Schroeder van der Kolk in 1827 benoemd aan de Hoogeschool (Universiteit) Utrecht tot hoogleraar in de anatomie en fysiologie. In zijn oratie prees hij de nieuwe discipline van de pathologische anatomie als pijler van de klinische geneeskunde. In 1830 begon hij als eerste in Nederland dit nieuwe vak te doceren en het jaar daarop introduceerde hij een ander nieuw vak, de ‘pathologie en therapie der krankzinnigheid’.

400-jarig bestaan krankzinnigengesticht

Als bestuurslid van het krankzinnigengesticht in Utrecht introduceerde hij het idee dat krankzinnigen ziek waren en als zodanig behandeld moesten worden. Door de succesvolle hervorming van het gesticht kreeg Schroeder van der Kolk een belangrijk aandeel in de totstandkoming van de eerste Krankzinnigenwet (1841), waarmee de opname en verzorging van psychiatrische patiënten werd geregeld.

Ook was het vrij uniek dat Schroeder van der Kolk in zijn anatomisch onderwijs studenten zelf ervaring aan de dissectietafel liet opdoen. Met fysiologisch onderwijs liep Schroeder van der Kolk voor op veel collega’s, omdat hij aandacht besteedde aan nieuwe inzichten uit het buitenland, zoals de celtheorie van Theodor Schwann (1810-1882), en recente buitenlandse experimenten beschreef. Van practica was echter geen sprake, en dat kon ook niet: het eerste geïnstitutionaliseerde fysiologisch laboratorium zou pas in 1839 in Breslau (Duitsland, tegenwoordig Polen) worden opgericht. Pas in 1847 zou er in Utrecht ook een dergelijk laboratorium komen, onder leiding van F.C. Donders.

Schroeder van der Kolk spoorde zijn studenten aan zich te bekwamen in de natuurwetenschappen en zich zodoende te ontwikkelen tot zelfstandige en kritische denkers, ook jegens hun eigen hoogleraren, zodat zij niet “bij iedere nieuwe opgekomen leer, als een speelbal op de dobberende baren zul[len] geslingerd worden” Voor zijn eigen onderzoek maakte hij als een van de eersten in Nederland gebruik van een nieuw soort microscoop. Zijn werk over de oorzaak van epilepsie geldt nog steeds als een klassieke studie in de geschiedenis van de neurologie.

Literatuur: JLC. Schroeder van der Kolk en het ontstaan van de psychiatrie in Neederland
Nederlands Oogheelkundig Gezelschap

FC Donders en de nieuwe wetenschap

Rond het midden van de negentiende eeuw stond een nieuwe generatie op: de Jong Holland Groep. Deze jonge fysiologen en natuurwetenschappers werden geïnspireerd door de nieuwe, Duitse, experimentele fysiologie.

Een van de speerpunten in hun visie was dat de geneeskunde gebaseerd moest zijn op de (empirische) ervaring. Het onderzoek aan de klinische scholen in Parijs kwam dicht bij deze opvatting in de buurt, maar werd ook té empirisch bevonden. Deze zou nooit kunnen leiden tot fundamenteel inzicht in de werking van de organen en het verloop van ziekten.

Vooraanstaande leden van de Jong Holland Groep waren in Utrecht de scheikundige Gerrit Jan Mulder (1802-1880, benoemd tot hoogleraar in 1840), de arts en bioloog Pieter Harting (1812-1885, benoemd tot bijz. hoogleraar in 1843) en Franciscus Cornelis Donders (benoemd tot bijz. hoogleraar 1847). Ook Johannes Nicolaas Ramaer (1817-1887), geneesheer van het krankzinnigengesticht te Zuthpen en later een vooraanstaand psychiater die toezicht hield op de uitvoer van de Krankzinnigenwet, wordt tot deze groep gerekend.

 

Meer objectgegevens:  https://eremetaal.ntvg.nl/penning/ramaer-penning

F. C. Donders, collectie Universiteitsmuseum Utrecht

meer objectgegevens

Photograph: Rudolf Virchow observing an operation, Berlin. Wellcome Collection.

De Jong Holland Groep in Utrecht stond, tegelijk met wetenschappers als Hermann von Helmholtz, Theodor Schwann, Rudolph VirchowCarl Ludwig (die toen nog niet de wereldbekendheid en faam hadden die ze weldra zouden krijgen) voor een experimentele en theoretische benadering van de medische wetenschap. Pure observatie was niet langer voldoende, deze moest worden gecombineerd met theorievorming en de theorieën moesten vervolgens worden beproefd: observatie, hypothese, experiment.

Helmholtz pendulum, Berlin, Germany, 1895-1910' by Science Museum, London.

Het zwaartepunt verschoof daarmee van de (pathologische) anatomie naar de experimentele (patho)fysiologie als basiswetenschap voor de geneeskunde. ‘Ziekten’ waren in de ogen van deze nieuwe generatie onderzoekers geen afzonderlijke entiteiten, maar verstoorde levensprocessen. Daarom was het belangrijk verstoorde én normale levensprocessen te onderzoeken. Om het gezonde en verstoorde functioneren van organen en de samenhang daartussen te bestuderen, was verregaande kennis nodig van natuur- en scheikunde.
Meer dan voorheen ging het om de vraag hoe organen functioneren – en minder om het waarom. De Jong Holland Groep wees teleologie en vitalisme binnen de wetenschap categorisch af. In hun ogen beantwoordde de levende en de dode natuur aan dezelfde natuurwetten, en kon er in de wetenschap geen sprake zijn van niet-aantoonbare en onverklaarde ‘levenskrachten’ als verklarend begrip, zoals in het vitalisme. De nieuwe experimentele fysiologen hanteerden een strikt ‘methodisch materialisme’, maar zij hingen buiten hun wetenschappelijk werk meestal geen atheïstisch of materialistisch wereldbeeld aan.

Schroeder van der Kolk stond dicht bij deze ontwikkelingen en had nauw contact met veel leden van de Jong Holland Groep. Hij bleef echter vasthouden aan de pathologische anatomie als basiswetenschap. Vanuit zijn religieuze overtuigingen bleef Schroeder van der Kolk een overtuigd vitalist en wees hij teleologische vragen niet af, net als de meeste wetenschappers indertijd.

Helmholtz-penning

Virchow-penning

De fysioloog en oogarts Franciscus Cornelis Donders (1818-1889) was een van de grondleggers van de moderne oogheelkunde en het bekendste lid van deze generatie. Hij was zelfs de beroemdste Nederlandse medicus uit de gehele negentiende eeuw. Deze reputatie had hij allereerst te danken aan zijn werk op oogheelkundig gebied. Donders volgde zijn opleiding in de jaren 1830 in Utrecht, waar hij ook colleges fysiologie bij Schroeder van der Kolk volgde. Na zijn afstuderen raakte hij geïnteresseerd in de oogheelkunde door Lehrbuch der Augenheilkunde van Ruete (Göttingen). De oogheelkunde bevond zich op dat moment nog in een rudimentaire staat en Donders begon dan ook met het vertalen en bewerken van dit boek.

In 1847 werd Donders benoemd tot bijzonder hoogleraar aan de Universiteit Utrecht. Hij had geen omschreven leeropdracht en kon zelf kiezen in welke vakken hij zou doceren. Hoewel de fysiologie zijn grote voorliefde had, vermeed hij het terrein van zijn voormalige leermeester, Schroeder van der Kolk. Wel bestreed hij in zijn oratie in 1848 het vitalisme en de teleologie als verklarende factoren in het natuurwetenschappelijk onderzoek.

Na een reis naar Londen in 1851 kwam Donders terug met de kennis over een nieuw instrument, de oogspiegel, die door de Duitse fysioloog en natuurkundige Helmholtz was ontworpen en waarmee je de binnenkant van het (levende) oog kon bestuderen. Donders zag onmiddellijk de potentie van dit instrument en na zijn eigen aanpassingen begon hij de oogspiegel zelf toe te passen als praktiserend arts in Utrecht. Daarin was hij zo succesvol dat hij in 1858 een eigen ooglijdersgasthuis kon oprichten in Utrecht.

In 1858 opende Donders het Gasthuis voor ooglijders aan het Begijnehof. Wikipedia; Anthony Grolman [Public domain]

Aan dit ziekenhuis dankte Donders met name zijn faam: de behandelingen, het wetenschappelijk onderzoek en het medisch onderwijs werden internationaal bekend. Als een van de weinige artsen slaagde Donders erin om op grond van (medisch) wetenschappelijke inzichten – verkregen door onderzoek onder grote groepen patiënten in het gasthuis – ook daadwerkelijk succesvolle behandelingen aan te bieden. Het lukte Donders als eerste om afwijkingen in de gezichtsscherpte systematisch te bestuderen en te koppelen aan afwijkingen van het oog zelf. Hij bracht daarmee orde aan in de kennis over ogen, oogafwijkingen en (gebreken in) gezichtsscherpte. Donders was daarmee een vroege representant van de nieuwe wetenschappelijke geneeskunde die in de negentiende eeuw ontstond. 

Penning Donders Oogheelkundig gezelschap

Achteraf bezien bereikte Donders zijn grootste succes op dit gebied echter niet door geheel nieuwe (vaak operatieve) behandelingen, maar door een eeuwoude ‘behandeling’ (het voorschrijven van brillen) wetenschappelijk te maken ofwel te medicaliseren. Donders schaarde deze activiteit onder het vakgebied van de arts, met al zijn kennis en middelen (zoals instrumenten en bibliotheken). Hiermee verbeterden de diagnose en behandeling, maar de aard van de behandeling zelf veranderde niet fundamenteel.

In de negentiende eeuw was het gebruikelijk dat leerstoelen bezet bleven tot de houder ervan overleed en daarom werd Donders pas in 1862, na het overlijden van Schroeder van der Kolk, benoemd tot hoogleraar fysiologie in Utrecht. In die functie kreeg hij in 1866 de beschikking over een nieuw laboratorium dat in de opvolgende jaren tot de wereldtop behoorde.  In 1884 werd Donders als geneesheer-directeur van het ooglijdersgasthuis, opgevolgd door Prof. H. Snellen die het ooglijdersgasthuis tot grote bloei bracht. 

Literatuur: Turning refracting into science: FC Donders

Penning Donders NTvG 1

Penning Donders NTvG 

Van Thiel-penning

Ontdekking van vitamine

Aan het eind van de negentiende eeuw veranderde het wetenschapsideaal in de Nederlandse geneeskunde.

In de ogen van critici leverde de natuurwetenschappelijke benadering van de geneeskunde te weinig effectieve behandelingen op. Tegen de natuurkundige benadering en het methodisch materialisme brachten zij in dat levende wezens, ziekte en gezondheid op een andere manier moesten worden benaderd dan de ‘dode natuur’. De biologische of levenswetenschappelijke benadering deed zijn intrede. Het werk van de arts en patholoog Christiaan Eijkman (1858-1930) in de tropische fysiologie en de bacteriologie is hiervan een van de eerste exponenten.

Erepenning Stichting Eijkman Medaillefonds

meer objectgegevens

Beriberi was een dodelijke ziekte die vooral in Azië voorkwam en die zenuwschade, verlammingsverschijnselen, problemen met de motoriek en uiteindelijk hartfalen veroorzaakte. De ziekte vormde een serieuze bedreiging voor de koloniale legers en oorlogsvloten in Azië. Wetenschappers hebben lang naar een verklaring gezocht. Vanaf 1860 verschenen er verschillende studies in Europa over beriberi. De belangrijkste conclusie was dat een voedingspatroon met weinig variatie een belangrijke rol leek te spelen bij de oorzaak van de kwaal, maar dat dit niet de volledige verklaring kon zijn.

Ned Tijdschr Geneeskd. 1997;141:1199-203: Adolphe G.Vorderman (1844-1902), inspecteur van de Burgerlijke Geneeskundige Dienst, over het verband tussen rijstvoeding en beriberi bij gevangenen.15 Vorderman beschreef in zijn, in opdracht van de regering opgestelde, rapport dat het optreden van beriberi samenviel met een voeding met geslepen, witte rijst

De Duitse arts en historicus August Hirsch (1817-1894) concludeerde in 1883 dan ook dat de ziekte zich zeer uitzonderlijk gedroeg. Een bacteriologische oorzaak leek hem echter onwaarschijnlijk. Artsen en verplegers bleven meestal gevrijwaard, ondanks contact met patiënten, dus beriberi leek niet overdraagbaar van mens op mens. Met dit standpunt zette Hirsch zich af tegen de tijdsgeest. In het jaar ervoor was zijn landgenoot en arts Robert Koch (1843-1910) er namelijk in geslaagd om de bacterie die tuberculose veroorzaakt te identificeren en te isoleren. In 1884 zou hij hetzelfde doen voor cholera in een spectaculaire poging om te voorkomen dat er een nieuwe epidemie zou overslaan van India en Egypte naar Europa. De heersende opvatting was dus dat met de nieuwe onderzoeksvelden van de microbiologie en bacteriologie weldra allerlei ziektes verklaard en zelfs verholpen konden worden.

In 1886 moest een Nederlandse militaire expeditie in Atjeh haar opmars staken doordat de strijdkrachten ernstig waren verzwakt door beriberi. Daarop besloot de Nederlandse regering om  een wetenschappelijke onderzoekscommissie overzee te sturen om eindelijk de oorzaak van deze obscure ziekte vast te stellen. De commissie stond onder leiding van de bacterioloog en professor in de pathologie in Utrecht, Cornelis Pekelharing (1848-1922). Pekelharing werd eerst naar Berlijn gestuurd om zich daar onder Koch de allernieuwste kennis en technieken in de bacteriologie eigen te maken. In het laboratorium van Koch ontmoette Pekelharing Christiaan Eijkman.

 / collectie Het Utrechts Archief:  Portret van C.A. Pekelharing, geboren 1848, hoogleraar in de geneeskunde aan de Utrechtse hogeschool (1881-1918), overleden 1922. Borstbeeld links, in toga.

In Nederlands-Indië voerde zij autopsies en bloedonderzoek uit. Pekelharing en zijn collega’s ontdekten dat de verlammingsverschijnselen en motorische problemen werden veroorzaakt door aantasting van de zenuwen. De schade bij overleden patiënten was zo ernstig dat zij concludeerden dat deze niet alleen kon zijn veroorzaakt door voedseltekorten of algemene misère. De ziekte moest dus wel aan een externe factor te wijden zijn. In het bloed van patiënten werden verschillende bacteriën aangetroffen, maar onderzoek op proefdieren wees uit dat injecties met besmet bloed geen besmetting veroorzaakten. Bij de autopsies was men evenmin op de vermeende microben gestuit. De commissie concludeerde dat beriberi waarschijnlijk wel werd veroorzaakt door een verscheidenheid aan bacteriën, maar dat daarvoor herhaaldelijke en langdurige blootstelling vereist was. De ziekte werd niet van mens op mens overgedragen, maar leek zich door de lucht te verspreiden. Het advies luidde om barakken en hospitalen te luchten en grondig te reinigen, en personen die de eerste symptomen vertoonden direct naar een andere locatie over te brengen.

Toen de commissie-Pekelharing met deze voorlopige bevindingen naar Nederland terugkeerde, bleef Eijkman achter om het onderzoek voort te zetten. Hij werd daarvoor aangesteld als directeur van het nieuwe Laboratorium voor Pathologische Anatomie en Bacteriologie, toen nog een bescheiden bijgebouwtje van het hospitaal met twee kamers en een ruimte voor de proefdieren. Het lab werd bevolkt door Eijkman en één wetenschappelijk assistent.

J. Veth / collectie Het Utrechts Archief. Portret van C. Eijkman, geboren 1858, hoogleraar in de geneeskunde aan de Utrechtse hogeschool (1989-1928), Nobelprijswinnaar (1929), overleden 1930. Borstbeeld links.

Om hun onderzoek naar de etiologie ofwel de oorzaak van beriberi met proefdieren te kunnen voortzetten, probeerden zij de dieren eerst te infecteren maar dit mislukte. Een nieuwe partij proefdieren werd echter ineens vanzelf ziek. Door de vergelijkbare symptomen vermoedde Eijkman dat het wel degelijk een dierlijke variant van beriberi betrof. Na enkele maanden had zijn onderzoek naar deze ziekte onder de proefdieren nog steeds geen positieve resultaten opgeleverd, tot zij tot zijn frustratie opeens vanzelf genazen.
Die miraculeuze genezing van de dieren was echter bedrieglijk eenvoudig te verklaren. De nieuwe kok van het naastgelegen hospitaal had geweigerd om de proefdieren in het laboratorium nog langer te voeren met de overschotten aan gekookte witte rijst en de dieren kregen daarom zoals voorheen weer goedkopere en ongepelde zilvervliesrijst. Verschillende vervolgexperimenten door Eijkman in de jaren daarop bevestigden inderdaad dat zieke proefdieren makkelijk konden worden genezen door hen zilvervliesrijst of zelfs alleen een papperig concentraat van het zilvervlies te voeren. Er moest dus een stofje in het zilvervlies zitten dat bescherming bood tegen de beriberi, maar het was Eijkman nog niet gelukt om dit stofje te isoleren.

C155 Artis

CA153 artis

Eenmaal terug in Nederland slaagde Eijkman er ook niet in om zijn experiment uit Batavia te herhalen in het Artis Natura Magistra in Amsterdam. Toch was het een enorme wetenschappelijk doorbraak, en achteraf gezien ook de eerste belangrijke stap in de ontdekking van vitaminen. De ontdekking verklaarde ook meteen waarom men met een rijstdieet op sommige plaatsen wel en op andere plaatsen niet ziek werd: het verschil lag niet in de locatie als zodanig, maar in het soort rijst dat werd gegeten.

Toen Eijkman in 1896 naar Nederland vertrok, werd hij in het laboratorium in Weltevreden opgevolgd door de arts Gerrit Grijns (1865-1944). Eijkman nam zijn aantekeningen mee naar Nederland en daardoor kon Grijns het onderzoek met een frisse blik tegemoet treden. In tegenstelling tot Eijkman dacht Grijns dat de ziekte onder de proefdieren niet werd veroorzaakt doordat het zilvervlies bescherming bood tegen een bacterie in de rijst, maar dat het vliesje een specifieke en nog onbekende voedingsstof bevatte die onmisbaar was voor het lichaam. Evenals als Eijkman slaagde Grijns er echter niet in om deze stof te isoleren, hoewel hij wel aantoonde dat de stof snel verloren ging bij verhitting en dus een complexe chemische opbouw had.

Het onderzoek in Weltevreden had inmiddels internationale aandacht getrokken en wetenschappers in Europa, Azië en de Verenigde Staten probeerden nu de werkzame stof in de zilvervliesrijst te isoleren. De eerste doorbraak leek even behaald in 1912 in Londen, toen de Poolse biochemicus Casimir Funk (1884-1967) meldde dat hij de actieve anti-beriberi substantie in rijst tot een pure kristalvorm had geïsoleerd. Funk noemde het stofje vitamine, wat een samenvoeging was van vital amine’: een amine of eiwitmolecuul dat vereist was voor het vita of leven van mensen en dieren. Hoewel achteraf bleek dat Funk er toch niet in was geslaagd om een pure vitamine (in dit geval vitamine B1) te isoleren, werd de naam die hij eraan gaf wel gemeengoed. Al snel vormde zich een waar internationaal onderzoeksveld rondom de speurtocht naar vitaminen en hun werkzaamheid.

Erepenning Stichting Eijkman Medaillefonds

Het duurde echter nog vijftien jaar om een pure vitamine in kristalvorm te isoleren. De ontdekking vond plaats aan hetzelfde instituut waar de speurtocht oorspronkelijk was begonnen: het laboratorium in Weltevreden. Daar rapporteerden in 1926 de Nederlandse biochemicus Barend Jansen (1884-1962) en fysioloog Willem Donath (1889-1957) dat zij erin geslaagd waren om uit honderden kilo’s rijst één gram pure vitamine B1 te isoleren. Zij stuurden monsters van het stofje op naar verschillende laboratoria, waaronder naar Eijkman in Utrecht, waar hun resultaten werden bevestigd. De ware impact van Eijkmans werk werd nu eindelijk duidelijk en in 1929 ontving hij, samen met Frederick Hopkins, de Nobelprijs voor Fysiologie of Geneeskunde voor hun bijdrage aan de ontdekking van vitamine.

Literatuur: Beriberi, white rice, and vitamin B, Carpenter. 
Einthoven ontdekker elektrocardiograaf

De instrumenten revolutie

Aan het eind van de negentiende en begin van de twintigste eeuw kregen artsen steeds meer instrumenten tot hun beschikking. Zo was de uitvinding van de röntgenfotografie in 1895 van meet af aan een groot succes.

In Nederland begon de bloeiperiode van de medische en natuurwetenschap rond 1900. Verschillende Nederlandse wetenschappers ontvingen nobelprijzen voor ontdekkingen in de natuurkunde, scheikunde, fysiologie of geneeskunde. Eén van deze Nobelprijswinnaars was een voormalige student van Donders en op zijn beurt een van de grondleggers van de moderne cardiologie, Willem Einthoven. In zijn carrière komen fysiologie en natuurkunde samen.

Einthovenvoordracht Universiteit Leiden

'The complete Apparatus for Rontgen Ray work in 1897.' . Credit: Wellcome Collection. CC BY

 

meer objectgegevens

De fotografie was ontwikkeld in de jaren twintig en dertig van de negentiende eeuw, en werd vanaf de jaren 1850 ook (in beperkte mate) toegepast in de geneeskunde en in medisch onderzoek. In 1888 deed met de uitvinding van de handzame Kodakcamera het nieuwe tijdperk van de ‘populaire fotografie’ haar intrede. Artsen zijn in de laatste decennia van de eeuw dus reeds bekend met de fotografie. Daarnaast hebben zij dankzij de ontwikkeling van de pathologie en anatomie en instrumenten zoals de oftalmoscoop een sterke visuele voorstelling van ziekten ontwikkeld als discrete laesies. Visuele waarneming raakt daarbij langzaam verheven boven aanraking en gehoor als de meest betrouwbare, objectieve bron van kennis. Foto’s worden dan ook uitstek beschouwd als een waarheidsgetrouwe, objectieve representatie van de werkelijkheid. Het is op deze vruchtbare bodem dat de Duitse natuurkundige Wilhelm Röntgen (1845-1923) in de laatste weken van 1895 per toeval zijn ontdekking van doet als hij een elektrische ontlading door een afgeschermde vacuümgetrokken (Crooks) buis met een aluminium venster laat treden, en er als gevolg daarvan onverwacht een plaat met een bariumplatinocyanuur-coating in de hoek van het laboratorium oplicht. Na verdere experimenten ontdekt Röntgen dat de onbekende stralen uit de buis door vaste materie gaan en daarbij een schaduw van de objecten die zij doorstraalden op de met bariumplatinocyanide gecoate plaat achterlieten. Hij noemt de onbekende stralen die hij heeft ontdekt ‘X-stralen’.

Wilhelm Röntgen 1915, Copyright Nicola Perscheid [Public domain], via Wikimedia Commons

Als Röntgen zijn ontdekking publiceert zijn lezers zich direct bewust van de medische toepassingen die deze nieuwe vorm van ‘fotografie’ kon opleveren. Niet alleen wetenschappelijke tijdschriften, ook kranten in Europa en Noord-Amerika doen groots verslag. Elektriciteit en de toepassingen ervan kunnen dan in het algemeen op grote belangstelling rekenen, en met Röntgens nieuwe uitvindingen lijkt de grens tussen de buitenkant en de binnenkant van het (levende) lichaam plots te zijn weggevallen. Ook de medische beroepsgroep omarmt snel de Röntgenfotografie. De techniek sluit goed aan bij de waarde die artsen en wetenschappers hechten aan visuele waarneming: de spookachtige foto’s lijken precies aan te tonen wat zich ‘werkelijk’ in het lichaam bevindt. Bovendien werd hun vertrouwen versterkt doordat de techniek uitgevonden was door een gerenommeerd onderzoeker in een modern wetenschappelijk laboratorium. De snelle acceptatie werd verder bevorderd door het feit dat de benodigde apparatuur wijd verbreid was, geen hoge kosten meebracht en tamelijk eenvoudig te hanteren was. Experimenten konden snel herhaald worden en bevindingen getoetst en bevestigd. In Nederland geven de hoogleraar in de natuurkunde Viktor August Julia (1851-1902) en de fysisch-chemicus Ernst Julius Cohen (1869-1945) op 10 januari 1896 de eerste demonstratie van de x-stralen. Op 15 februari verschijnt het eerste artikel in het Nederlands Tijdschrift voor Geneeskunde.

Wanneer Röntgen zijn ontdekking publiceert, zijn lezers zich onmiddellijk bewust van de medische toepassingen van deze nieuwe vorm van ‘fotografie’. Niet alleen wetenschappelijke tijdschriften, ook kranten in Europa en Noord-Amerika doen groots verslag. Elektriciteit en de toepassingen ervan kunnen in het algemeen op grote belangstelling rekenen, en met Röntgens nieuwe uitvinding lijkt de grens tussen de buitenkant en de binnenkant van het (levende) lichaam plotseling te zijn weggevallen. De medische beroepsgroep omarmt de Röntgenfotografie al snel. De techniek sluit goed aan bij de waarde die artsen en wetenschappers hechten aan visuele waarneming: de spookachtige foto’s lijken precies aan te tonen wat zich ‘werkelijk’ in het lichaam bevindt. Bovendien wordt hun vertrouwen versterkt doordat de techniek werd uitgevonden door een gerenommeerd onderzoeker in een modern wetenschappelijk laboratorium.

Nadat Wilhelm Röntgen (1845-1923) eind 1895 de x-stralen had ontdekt, liet Wertheim Salomonson onmiddellijk een kathodestraal­buis bouwen en publiceerde hij binnen enkele maanden de eerste röntgenfoto in het NTvG.  Een opname duurde toen tussen de 10-40 min, afhankelijk van het lichaamsdeel.

De snelle acceptatie werd verder gestimuleerd doordat de benodigde apparatuur wijdverbreid was, er geen hoge kosten waren en tamelijk eenvoudig te hanteren was. De experimenten konden snel worden herhaald. In Nederland gaven de hoogleraar natuurkunde Viktor August Julia (1851-1902) en de fysisch-chemicus Ernst Julius Cohen (1869-1945) op 10 januari 1896 de eerste demonstratie van x-stralen. Op 15 februari verscheen het eerste artikel in het Nederlands Tijdschrift voor Geneeskunde.

Röntgenfotografie kon klinisch niet direct probleemloos worden toegepast. Een botbreuk is eenvoudig te herkennen, maar in veel gevallen moesten artsen de foto’s eerst leren ‘lezen’. Zij moesten de schaduwen op de platen in verband leren brengen met bestaande anatomische en pathologische kennis voordat deze medische betekenis konden krijgen. In Nederland speelde het Nederlands Tijdschrift voor Geneeskunde een belangrijke rol in dit initiële vertalings- en educatieproces.

Penning Nuclear Medicine

Röntgen publiceerde zelf drie artikelen over zijn ontdekking, maar artsen en natuurkundigen in Europa en Noord-Amerika begonnen onmiddellijk met experimenten om de wetenschappelijke en klinische toepassingen en het gebruiksgemak van de röntgenapparatuur te vergroten. Na deze vroege experimentele fase nam in de periode tussen 1914-1950 het belang van de röntgenfotografie in de geneeskunde sterk toe. In deze jaren consolideren ziekenhuizen hun positie als centra van de technologische geneeskunde, waarbij het röntgenapparaat geleidelijk een onmisbaar onderdeel van het klinisch arsenaal wordt. Er komt echter ook steeds meer aandacht voor de gevaren en andere beperkingen van röntgenstraling. Om deze te ondervangen, gaan artsen en onderzoekers op zoek naar nieuwe beeldvormende technieken zoals echografie, thermografie en xerografie, en in de laatste de decennia van de twintigste eeuw ook computertomografie en magnetic resonance imagine. Bovendien realiseren artsen zich steeds meer dat de klinische praktijkfoto’s niet zonder meer een objectieve weergave van de werkelijkheid zijn. Amerikaanse onderzoekers ontdekten in 1947 dat verschillende radiologen in een derde van de gevallen dezelfde foto op verschillende manieren interpreteerden. Deze variatie wordt niet veroorzaakt door technologische tekortkomingen, maar doordat de waarneming van elk individu onvermijdelijk wordt gekleurd door zijn of haar eigen overtuigingen.

portretfoto W. Einthoven, Polygoon Filmfabriek; Haarlem, Copyright Rijksmuseum Boerhaave Leiden

Nobelprijswinnaar Willem Einthoven is een van de grondleggers van de moderne cardiologie. In zijn carrière komen fysiologie en natuurkunde samen. Einthoven studeerde in Utrecht geneeskunde onder Donders en zijn assistent H. Snellen en was net als Donders geïnteresseerd in de oogheelkunde. Hij bleek eveneens over een talent in de natuurkunde te beschikken en ontwikkelde interesse in de fysiologie. In 1885 promoveerde Einthoven bij Donders op het proefschrift Stereoscopie der kleurverschil, waarin hij een aantal bevindingen van zijn promotor weerlegde. Het bleek een voordeel voor Einthovens carrière dat Donders dergelijke intellectuele zelfstandigheid aanmoedigde. Aan de Universiteit Leiden was ondertussen de leerstoel in de fysiologie vacant en Einthoven had tijdens zijn studie blijkbaar zo’n goede indruk gemaakt dat Donders zijn invloed aanwendde om hem, zelfs nog vóór zijn officiële bevordering tot arts, naar voren te schuiven voor de positie. Einthoven werd nog geen twee maanden na zijn afstuderen in 1886 Hoogleraar in Fysiologie en Histologie te Leiden.

Als hoogleraar in Leiden werkte Einthoven verder aan de onderwerpen waaraan hij zich tijdens zijn studie had gewijd: de fysiologie van de ademhaling en van het optisch systeem. Daarnaast ontwikkelde hij een nieuwe interessegebied: de elektrofysiologie van het hart. Op dit gebied verwierf hij zijn grootste wetenschappelijke prestaties en roem. Zoals Donders zich had toegelegd op de oogheelkunde nadat Helmholtz in Londen zijn oogspiegel aan hem had geïntroduceerd, zo besloot Einthoven zijn onderzoek te richten op de fysiologie van het hart na een demonstratie van de (kwik) capillaire elektrometer (ontworpen was door de Franse natuurkunde Gabriel Jonas Lipmann) op het eerste Internationale Fysiologische Congres in Bazel in 1889. Hoewel de Lippmann Elektrometer deze zwakke elektrische stroompjes kon detecteren, waren de metingen niet erg accuraat en de kwaliteit van de registraties was zwak. Desondanks zag Einthoven de potentie van het achterliggende mechaniek voor diagnostiek en wetenschappelijk onderzoek. Hij ontwikkelde een formule waarmee de metingen van de capillaire elektrometer konden worden gecorrigeerd. Het resulterende (wiskundig gecorrigeerde) ECG kwam zeer dicht in de buurt van de accuratere, empirische metingen met door hemzelf ontworpen geavanceerdere apparatuur. Overigens introduceerde Einthoven zelf de term ‘elektrocardiogram’ en de aanduiding voor het PQRST-complex, een aanduiding die tot op heden gangbaar is gebleven.

Snaargalvanometer door Einthoven, Copyright Rijksmuseum Boerhaave Leiden

In 1901 publiceerde Einthoven het eerste artikel over zijn nieuwe snaargalvanometer, gevolgd door een artikel in 1903 met een uitgebreider beschrijving van het apparaat en de toepassing. De snaargalvanometer bestond onder andere uit een dunne snaar in zilvercoating die tussen twee elektromagneten stond gespannen. Met een speciale fotografieopstelling kon de manipulatie van de snaar naar gelang de elektrische signalen die werden opgepikt worden vastgelegd. Dit leverde accurate resultaten op, maar het geheel nam twee kamers in beslag, woog bijna 300 kilogram en vereiste vijf personen om te hanteren. De elektromagneten moesten bovendien een constante watertoevoer krijgen om oververhitting te voorkomen. Daarmee was de klinische toepasbaarheid van Einthovens eerste prototype beperkt. In 1906 lukte het Einthoven en een arts in Leiden, Nolen, om de snaargalvanometer in het laboratorium met een telefoonlijn in verbinding te brengen met het Academisch Ziekenhuis en op afstand bij patiënten ECG’s te registreren. Dit was echter nog steeds een erg omslachtige manier van werken, en het zou nog twee jaar duren voordat de eerste complete, commercieel levensvatbare elektrocardiograaf zou worden verkocht.

De snaargalvanometer had zijn nut bewezen, maar moest kleiner, lichter en eenvoudiger bedienbaar worden. Het apparaat was kostbaar en daarom slaagde Einthoven er niet in om een Nederlandse instrumentenmaker te vinden die de benodigde investeringen en bijbehorende risico’s kon dragen. Hij week uit naar het buitenland.

In Groot-Brittannië bleek de Cambridge Scientific Instrument Company bereid om een samenwerking met Einthoven aan te gaan. Praktisch probleem: het academische klimaat aan de universiteit van Cambridge stond negatief tegenover commerciële toepassingen van de wetenschap, de academie was geen handelsschool. Aan het begin van de twintigste eeuw had Trinity College in Cambridge zich echter als een centrum voor experimentele wetenschap ontwikkeld en de CSI Company (opgericht in 1881) fungeerde als instrumentenmaker voor de wetenschappelijke gemeenschap. De CSI Company onder Horace Darwin (zoon van Charles Darwin) was sterk beïnvloed door deze academische cultuur. Het bedrijf was niet zozeer gericht op commerciële winst als wel op de wetenschappelijke waarde en het werkbouwtuigkundig vernuft van haar producten. CSI beschikte dus niet alleen over het kapitaal en de benodigde mankracht, maar was dankzij de academische bedrijfscultuur ook bereid om Einthovens prototype verder te ontwikkelen en in de markt te zetten. In 1905 verkocht CSI de eerste snaargalvanometer. Drie jaar later verkocht het bedrijf de eerste complete elektrocardiograaf. Inmiddels was het meest geavanceerde onderdeel, de snaargalvanometer zelf, inmiddels een stuk verkleind. In 1912 waren instrumentenmakers erin geslaagd om de gehele opstelling tot zo’n formaat te reduceren dat deze in elke ziekenzaal of consultatiekamer paste.

patient aangesloten op Cambridge ECG apparaat Maker: Cambridge Scientific Instrument Company, Copyright Rijksmuseum Boerhaave Leiden

In Duitsland had Siemens & Halske in 1902 Einthovens voorstel aanvankelijk afgeslagen. Een ander bedrijf, Edelmann, nam Einthovens snaarglavanometer wel in productie, maar door zakengeschillen liep de samenwerking tussen beide partijen al snel stuk. Doordat Nederland nog niet over een patentensysteem beschikte, had Einthoven geen patent op zijn uitvinding kunnen aanvragen en kon Edelmann doorgaan met de productie van de eigen versie van de snaargalvanometer.

Literatuur:  E.S. Houwaart, ‘2 Medische techniek’ in J.W. Schot
Literatuur: Door het menschelijke vleesch heen. 100-jaar-radiodiagnostiek Nederland (1895-1995)
Literatuur:  Origins electrocardiogram Clinical instrument
Literatuur