„Koń z chorobą zastawek jest z całą pewnością chory, ale nie bezużyteczny. W ogólnym przeświadczeniu taki koń prawie na pewno musi paść nagle. A to nieprawda.”
Tę jakże trafną uwagę wygłoszono nie w tym, ani nawet nie w poprzednim stuleciu. Słowa te wypowiedział sir Stewart Stockman (1869-1926), postępowy patolog angielski. Od tego czasu musiało upłynąć kolejnych 120 lat, aby rozwój technologiczny i wiedza kliniczna umożliwiły naukowcom i lekarzom potwierdzenie słuszność tej obserwacji. Powyższe celne spostrzeżenia, a także obserwacje dotyczące częstotliwości występowania szmerów sercowych u koni oraz opis nieprawidłowego rytmu serca, jakim jest migotanie przedsionków, czynią sir Stewarta Stockmana ojcem nowożytnej kardiologii koni, pomimo że jego działalność nie ograniczała się wyłącznie do tego narządu, a nawet nie tylko do tego gatunku. Jeszcze zanim rozpoczął się piorunujący rozwój kardiologii koni i ludzi (pod koniec XIX wieku i w wieku XX), koń stał się modelem, który umożliwił opisanie fundamentalnych zasad pracy serca ssaków, a tym samym pozwolił na utworzenie najistotniejszych założeń fizjologii, a te z kolei zapoczątkowały i stworzyły ramy dla rozwoju zarówno kardiologii człowieka, jak i koni.
Koń jako wczesny model do badań nad ludzkim sercem
Podstawowe zasady funkcjonowania serca jako pompy oraz jego interakcji z układem krążenia zostały po raz pierwszy prawidłowo opracowane przez wybitnego duchownego, wielebnego Stephena Halesa. Jest on uważany za pierwszego badacza, który dokonał pomiaru ciśnienia tętniczego krwi, a później przedstawił pierwsze prymitywne pomiary pojemności minutowej serca. Hales urodził się w 1677 r. w Bekesbone w hrabstwie Kent, a w 1696 r. rozpoczął studia na wydziale teologii Uniwersytetu Cambridge. Został wyświęcony w 1703 r., a około 1710 r. został wikarym w Teddington, gdzie dzielił czas pomiędzy eksperymenty nad fizjologią układu sercowo-naczyniowego a wypełnianie posługi duchowej w swojej parafii. Swoje pierwsze doświadczenie z pomiarem ciśnienia krwi opisuje w dziele „Haemastatiks”, zawartym w II woluminie jego pracy pt. „Statistiks Essays”, opublikowanej w 1733 r.:
„W grudniu rozkazałem przywiązać klacz żywą, tak aby leżała na grzbiecie; miała czternaście dłoni wysokości i liczyła sobie około czternastu wiosen; miała przetokę w kłębie, nie była ani bardzo chuda, ani nazbyt silna; po uwidocznieniu lewej tętnicy udowej w odległości około trzech cali od jej brzucha, wprowadziłem do niej mosiężną igłę, której światło miało średnicę jednej szóstej cala (...) Przyłączyłem szklaną rurkę o prawie identycznej średnicy i długości dziewięciu stóp: następnie, po zdjęciu ucisku z tętnicy, krew uniosła się w prostopadle ułożonej rurce na wysokość 8 stóp i 3 cali ponad poziom położenia lewej komory serca; (...) krew, kiedy osiągnęła już swoją maksymalną wysokość, podnosiła się i opadała po każdym uderzeniu serca o 2, 3 lub 4 cale...”.
W taki sposób po raz pierwszy zmierzono ciśnienie tętnicze krwi u konia. Halesowi przypisuje się także pierwsze w historii cewnikowanie obydwu jam serca u konia, w 1711 r., przy użyciu znanej już szklanej igły podłączonej do tchawicy gęsi. Naturalnie następnym krokiem było obliczenie – czego również dokonał jako pierwszy – objętości minutowej serca poprzez pomnożenie objętości wosku pszczelego potrzebnego do wypełnienia serca owcy przez spoczynkową częstotliwość pracy serca. Hales, dzięki unikalnemu programowi badań, stworzył podwaliny, na których później oparły się wszystkie badania nad układem krążenia. Wprowadził też założenia oporu naczyniowego i regulacji ciśnienia krwi w swoich spostrzeżeniach o tym, że ciśnienie tętnicze krwi może się zmieniać „pod wpływem różnego stopnia lepkości lub płynności krwi albo za sprawą różnego stopnia skurczu lub rozluźnienia tych cienkich naczyń krwionośnych”.
Ostatecznie jednak temu postępowemu duchownemu nie odpowiadało „niegodne moralnie preparowanie materiału anatomicznego” i prawdopodobnie dlatego większy rozgłos zyskały jego pionierskie prace w zakresie fizjologii roślin. Jeśli jednak można uznać sir Stewarta Stockmana za ojca kardiologii klinicznej koni, to dokonania wielebnego Halesa w dziedzinie fizjologii układu sercowo-naczyniowego pozwalają z całą mocą nazywać go ojcem hemodynamiki.
Rozwój kardiologii klinicznej
Kolejnego przełomowego odkrycia w dziedzinie kardiologii dokonano niewiele później, w 1816 r., kiedy to Rene Theophile-Hyacinthe Laennec, francuski lekarz, odkrył zjawisko akustyczne polegające na możliwości usłyszenia odgłosu skrobania igłą po jednym końcu długiej gałęzi, jeśli przyłożyło się ucho do drugiego końca tej gałęzi. Zjawisko to przypomniało mu się podczas badania pewnej otyłej kobiety, która skarżyła się na ból w okolicy serca. Lekarz stwierdził, że „opukiwanie i przykładanie dłoni do serca dawało mierne rezultaty, z powodu obfitej ilości tkanki tłuszczowej”. Dalsze badanie pacjentki także było trudne, ponieważ uważała ona, że stosowana wówczas metoda diagnostyczna, polegająca na bezpośrednim osłuchiwaniu klatki piersiowej, jest ”nie do przyjęcia z uwagi na wiek i płeć pacjenta”. Laennec, który wówczas przypomniał sobie niedawne odkrycie akustyczne, pisze: „zwinąłem kartkę papieru, tak aby utworzyła rodzaj cylindra, i przyłożyłem jeden jego koniec w okolicę serca, a drugi do swojego ucha i byłem niezmiernie zaskoczony i zadowolony, albowiem mogłem wówczas przysłuchać się pracy serca w sposób dużo wyraźniejszy i głośniejszy, niż udało mi się kiedykolwiek po przyłożeniu ucha bezpośrednio do ciała pacjenta”. W taki oto sposób narodził się trzyczęściowy stetoskop przykładany do jednego ucha, który Laennec zbudował później przy użyciu dwóch wydrążonych, wygiętych tub z drzewa orzechowego, skręconych sobą. Do urządzenia można było też dodatkowo dołączyć stożkową zatyczkę, która pozwalała na dokładniejsze osłuchanie odgłosów serca i wygłuszenie dźwięków pochodzących z płuc.
W 1851 r. Arthur Leared opracował stetoskop przykładany do obydwu uszu, zbudowany z dwóch wydrążonych tub i dwóch końcówek, do których przykładało się uszy. W późniejszym czasie został on wprowadzony do masowej produkcji przez George’a Cammanna. W ciągu kolejnego stulecia stetoskop ten ewoluował, aż przybrał wygląd nowoczesnego, znanego wszystkim urządzenia. Przez ten czas usprawniono jego parametry akustyczne i pracowano nad zwiększeniem komfortu osoby osłuchującej, a ostatnio wprowadzono do powszechnego użytku całą gamę urządzeń elektronicznych zaopatrzonych w urządzenia tłumiące szumy i wzmacniające dźwięki. Choć te urządzenia cyfrowe nie dominują w praktyce klinicznej, są ułatwieniem przy rejestrowaniu tonów i szmerów sercowych u koni, co okazało się szczególnie przydatne w procesie nauczania i doskonalenia umiejętności lekarzy. Ostatecznie jednak to klasyczny stetoskop pozostaje fundamentalnym narzędziem diagnostycznym chorób serca u koni i prawdopodobnie pozostanie istotnym elementem badania klinicznego i badania towarzyszącego sprzedaży koni tak długo, jak długo ludzie będą końmi handlować i używać ich do pracy.
W czasie gdy medycy zajmowali się interpretowaniem odgłosów, jakie słyszeli przez swoje nowe, lśniące stetoskopy jednouszne, w roku 1850 koń ponownie odegrał pionierską rolę, tym razem jako model, na którym ustalono źródła pochodzenia tonów serca. Wskutek stosunkowo niespodziewanej, ale bardzo owocnej współpracy Jean-Baptiste Auguste Chauveau, francuski anatom weterynaryjny, i Jules Etienne Marey, szanowany fizjolog i kamerzysta, potwierdzili swoją teorię, według której przyczyną powstawania uderzenia koniuszkowego – wyczuwalnego bicia serca o ścianę klatki piersiowej, był wyrzut krwi, czyli aktywny proces, a nie – jak dotąd uważano – bierne zjawisko odrzutu. Nieustraszony duet opracował i stworzył cewnik o podwójnym świetle i umieścił go w prawej komorze oraz przedsionku serca konia, a następnie, wykorzystując technikę zapożyczoną z niedawnej pracy autorstwa Claude’a Bernarda, dokonał pomiaru rytmicznych zmian w ciśnieniu od strony światła jam serca i zestawił je z tonami serca i uderzeniem koniuszkowym, które jednocześnie rejestrował. Pionierska praca tych naukowców umożliwiła wykonanie milowego kroku w dziedzinie fizjologii układu sercowo-naczyniowego, a także dała szansę lekarzom i lekarzom weterynarii na zrozumienie pochodzenia dźwięków, które mogli teraz wyraźnie usłyszeć dzięki swoim stetoskopom dwuusznym. Cewnikowanie serca miało w przyszłości stać się integralnym elementem procesu diagnostycznego i leczenia chorób serca u ludzi, pomimo że opracowanie tej techniki zawdzięczamy koniom, które badali najpierw wielebny Hales, a 200 lat później Chauveau i Marey.
Teraz koń mógł spokojnie zająć miejsce w drugim szeregu, ponieważ to inny czworonóg pomagał w stworzeniu kolejnego przełomowego wynalazku w dziedzinie kardiologii – elektrokardiografu (EKG). EKG to narzędzie, które rejestruje aktywność elektryczną serca i umożliwia ostateczne rozpoznanie zaburzeń rytmu serca. Pomimo że pierwszy zapis EKG został zaprezentowany przez Augustusa Wallera w 1887 r. jako odczyt pracy serca jego technika, Thomasa Goswella, to jednak dzięki temu odkryciu w świetle jupiterów znalazł się buldog naukowca – Jimmy. To właśnie Jimmy był w późniejszym czasie prezentowany przez Wallera przy objaśnianiu techniki zapisu EKG. Pies stał cierpliwie z łapami w słoikach z solą fizjologiczną, podczas gdy uczeni panowie z całej Europy obserwowali powstawanie zapisu. Różnice w napięciu występujące pomiędzy kończynami psa były rejestrowane przez ustawiony w pobliżu elektrometr kapilarny, a następnie zapisywane na ruchomej płytce fotograficznej, ciągniętej ze stałą prędkością przez pociąg-zabawkę. W taki sposób po raz pierwszy zarejestrowano powtarzające się wahania elektryczne, wywołane przez cykliczną aktywność elektryczną kontrolującą i koordynującą pracę serca ssaków.
Wśród uczonych obserwujących jeden z takich pokazów był duński fizjolog Willem Einthoven, który później opracował układ odprowadzeń kończynowych do wykonywania EKG. Układ ten jest stosowany do dzisiaj, został też zaadaptowany na potrzeby badania koni. Kubełki z solą fizjologiczną wykorzystywane przez Wallera zastąpiono później samoprzylepnymi elektrodami jednorazowego użytku z porcją żelu poprawiającego przewodnictwo w środku. Można je przylepić do stojącego lub pracującego konia, a elektrometr kapilarny i akcesoria fotograficzne rejestrujące zmiany w napięciu elektrycznym w sercu zastąpiono małym rejestratorem elektronicznym, który można przyczepić do siodła. Urządzenie to przekazuje zapis w czasie rzeczywistym za pośrednictwem łącza Bluetooth do laptopa lub smartfonu, można też pobrać zapis EKG później, korzystając z karty pamięci znajdującej się w rejestratorze.
Ostatnie, niezwykle istotne odkrycie w dziedzinie kardiologii nastąpiło stosunkowo niedawno. Jego początki sięgają roku 1953, kiedy to Inge Edler i jego przyjaciel, doktor Carl Hellmuth Hertz, przeprowadzili pierwsze badania nad wykorzystaniem ultradźwięków do badania ludzkiego serca. Fakt, że echo niesłyszalnych dźwięków odbite od przedmiotów umożliwia nietoperzom nawigację w powietrzu, był znany od osiemnastego wieku i szeroko wykorzystywany już od początku XX wieku do celów wojskowych, jako narzędzie do wykrywania obiektów znajdujących się pod wodą (sonar), a później także w powietrzu (radar). Początkowe próby wprowadzenia prawdopodobnie najważniejszej technologii w nowoczesnej kardiologii były dość nieśmiałe, a nikomu nieznana metoda z trudnościami przebijała się do głównego nurtu w medycynie człowieka. Zwolennicy cewnikowania serca – pierwotnej techniki wykorzystywanej do rozpoznawania chorób serca – twardo opierali się zmianom. Jeszcze w 1968 r. praca seminaryjna Harveya Feigenbauma, naukowca, który wywarł niezwykle silny wpływ na powstanie i rozwój echokardiografii, została odrzucona przez wiele wpływowych miesięczników medycznych.
Mimo to na początku lat siedemdziesiątych XX wieku rozpoczęła się era echokardiografii, metody, która miała stać się złotym standardem w kardiologii. Wkrótce oglądano poruszające się w czasie rzeczywistym obrazy ukazujące pracę serca – narodziła się echokardiografia dwuwymiarowa (2D). Wreszcie możliwe stało się obserwowanie wewnętrznych struktur serca u przytomnego pacjenta, a także pojawiła się możliwość nieinwazyjnej oceny wtórnego wpływu zmian wrodzonych i wad zastawek na budowę i czynność mechaniczną jam serca. Odkrycie to miało prawdopodobnie największe znaczenie w badaniach nad sercem koni w porównaniu z innymi gatunkami zwierząt, ponieważ do tej chwili metody wykorzystywane do oceny chorób serca u psów i ludzi miały niewielkie zastosowanie w odniesieniu do koni. Radiogramy klatki piersiowej były bezużyteczne, ponieważ nie dość, że zdjęcia uzyskane od koni stojących miały ograniczoną wartość, to dodatkowo trudno było w warunkach terenowych uzyskać dobrej jakości zdjęcia z uwagi na bardzo duże rozmiary ciała koni. Podobnie sprawa miała się z EKG – narzędziem powszechnie stosowanym do oceny rozmiarów jam serca i diagnostyki jego chorób u ludzi, psów i kotów, które jednak okazało się nieprzydatne u koni w zakresie określania rozmiarów lub choroby serca, ale było wykorzystywane do oceny rytmu serca. Dlatego do czasu opracowania echokardiografii 2D lekarze weterynarii mogli oceniać budowę serca koni tylko przy wykorzystaniu stetoskopu oraz noża na sali sekcyjnej.
Równolegle z rozwojem ultrasonografii 2D trwały intensywne prace nad opracowaniem technologii umożliwiającej zmierzenie szybkości i kierunku przepływu krwi, dzięki czemu w ciągu 3 lat od powstania pierwszych komercyjnych urządzeń do echokardiografii 2D powstały też pierwsze komercyjne ultrasonografy umożliwiające badanie doplerowskie metodą fali ciągłej. Od tej chwili można było zmierzyć szybkość, a co najważniejsze – kierunek przepływu krwi. Nowa technologia wykorzystywała zasadę Dopplera (stąd jej nazwa), która opiera się na stwierdzeniu, że częstotliwość przekazywanej fali zmienia się, kiedy zostaje ona odbita przez poruszający cię cel. Gdyby udało się zmierzyć tę zmianę w częstotliwości, można by wówczas wyliczyć szybkość i kierunek przemieszczania się ośrodka odbijającego falę; w przypadku echokardiografii doplerowskiej ośrodkiem odbijającym są erytrocyty przemieszczające się wewnątrz serca.
Dzięki temu odkryciu i wykorzystaniu kilku prostych zasad rządzących dynamiką płynów, kardiolodzy zobaczyli nagle „Świętego Grala” kardiologii w zasięgu ręki. Znajomość szybkości przepływu krwi umożliwiła obliczenie różnicy ciśnień panującej na zastawkach oraz objętości przepływającej krwi, a co za tym idzie – scharakteryzowanie nieprawidłowego przepływu krwi przez niewydolne zastawki lub wady wrodzone. Dzięki połączeniu dwóch nowych technik, czyli echokardiografii 2D i metody doplerowskiej, można było zestawić wiadomości o kierunku i szybkości przepływu krwi z anatomicznym umiejscowieniem zmian, co sprawiło, że nagle czas panowania inwazyjnego cewnikowania serca jako złotego standardu w diagnostyce chorób zastawek i wrodzonych wad serca dobiegł końca.
Od tego momentu echokardiografia szybko przekształciła się w nowy standard diagnostyczny w medycynie człowieka, a pierwsze doniesienia o próbach jej zastosowania u koni pojawiły się w 1977 r., kiedy to Pipers i Hamlin próbowali przeprowadzić standardowe pomiary, jakie Feigenbaum wykonywał u ludzi, w sercu koni z wykorzystaniem głowicy M-mode bez kontroli obrazu. Z nastaniem echokardiografii 2D w czasie rzeczywistym w literaturze dotyczącej medycyny koni pojawił się wysyp badań, ponieważ wykorzystywano tę metodę do badania różnych nabytych i wrodzonych chorób serca, zarówno w Europie, jak i w Ameryce. W tych wczesnych badaniach stało się jasne, że wiele cech echokardiograficznych towarzyszących chorobom serca u ludzi dotyczyło także koni. Jednak pomimo szerokiego zastosowania echokardiografii 2D w praktyce klinicznej okazało się, że projekcje standaryzowane i obowiązujące w medycynie człowieka nie są w pełni adekwatne u koni. Tak było do czasu opublikowania pracy autorstwa Blissitta i Bonagury w 1992 r.
