1920年，英国的刘易斯（Lewis）对双极肢导系统提出了质疑：一是其电极距心脏较远，使心电图振幅较低（衰减严重）；二是它不能反映心电水平面上的向量变化。刘易斯随即开始研究单极导联心电图技术。他将心电图单极探查电极放在胸前区（V1~V6）和原有的3个肢体导联部位，而无干电极为“中心电端”——即左臂、右臂、左腿三个肢体电极取“平均”所在的位置。这就是由刘易斯提出、1933年由威尔逊最终完成的单极导联心电图，这种心电图根据基尔霍夫电流定律确定了零电位和中心电端的位置。至此，导联已有12个。

在威尔逊的12导联系统中，3个单极肢体导联VL、VR、VF的心电图波形幅度低，不便于测量和观察变化。1942年，戈德伯格（Goldberger）做出了改进，使心电图的振幅一下子增加了一倍。这就形成了沿用至今的单极加压肢体导联：aVL、aVR、aVF导联。

至此，记录心电图的标准12导联系统已经齐备：3个双极肢体导联（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，埃因霍芬，1912）、6个单极胸前导联（V1~V6，威尔逊，1933）、3个单极加压肢体导联（aVL、aVR、aVF，戈德伯格，1942）

刘易斯写出了史上第一本心电图专著，描述了这项技术的临床用途。托马斯·刘易斯爵士也曾与埃因霍芬一起获得诺贝尔奖提名，但并未获奖。

刘易斯的工作和他所取得的进步得到了埃因霍芬的认可，他在诺贝尔演讲中正式承认刘易斯的贡献，因为他“在心电图的发展中发挥了巨大的作用”。“我坚信，”埃因霍芬说，“如果我们没有他的工作，今天人们对心电图的普遍兴趣肯定不会那么高，我怀疑如果没有他的宝贵贡献，我今天是否会有幸站在你们面前。”