Brevet FR2514246A1 — publié le 19830415

STIMULATEUR CARDIAQUE ET PROCEDE DE CONTROLE DE L'EFFET DU STIMULATEUR CARDIAQUE SUR LE COEUR D'UN PATIENT. L'invention concerne un stimulateur cardiaque et un procédé de contrôle de l'effet d'un tel stimulateur cardiaque sur le coeur d'un patient. Les stimulateurs cardiaques implantables sont déjà connus et comportent schématiquement un boitier conducteur de l'électricité; des moyens d'alimentation énergétique tels qu'une pile logée dans le boitier; des moyens électroniques logés dans le boitier, associés aux moyens. d'alimentation énergétique remplissant respectivement d'abord la fonction de production d'impulsions de stimulation puis la fonction de détection d'impulsions autonomes du coeur d'un patient ayant reçu ce stimulateur; une sonde ou électrode cardiaque qui par une première extrémité est associée mécaniquement au boîtier et électriquement aux moyens électroniques de stimulation et, par une seconde extrémité, est associée au coeur d'un patient, cette sonde ayant comme fonctions d'une part d'appliquer au coeurles impulsions de stimulation produitespar les moyens électroniques de stimulation et d'autre part de transmettre à ces moyens électroniques les impulsions autonomes du coeur du patient. Dans des exemples connus, l'électrode est en platine et le boîtier en titane. On a aussi utilisé du carbone dans la constitution de l'électrode. Les stimulateurs cardiaques connus à ce jour présentent généralement l'inconvénient de ne pas permettre: . la détection effective d'une impulsion autonome du coeur engendrée par uneiMpulsion de stimulation et survenant donc peu de temps après l'iutpulslonde stimulation. En effet, en plus des éventuelles insuffisances ou limitations que comportent les moyens électroniques du stimulateur cardiaque, on est confronté au problème posé par le post,-potentiel d'électrode c'est à dire le potentiel de l'électrode immédiatement après une impulsion de stimulation. Schématiquement, l'électrode ou à tout le moins sa première extrémité associée au coeur~du patient est électriquement équivalente à l'ensemble d'une résistance et d'une capacité montéesen série, dont les caractéristiques sont telles que le post -potentiel d'électrode d'une part est fonction de l'aAitude, de la largeur des impulsions de stimulation et de leur fréquence de répetiiion, d'autre part décroît dans le temps, après l'impulsion de stimulation de manière que,par exemple de l'ordre de 50millisecondes après I'impulsion de stimulation, le poste potentiel ait beaucoup diminué par rapport a sa valeur initiale, par exemple de la moitié.Dans les stimulateurs cardiaques connus à ce jour, la valeur de la capacité du circuit équivalent en question peut être de l'ordre de 0,2 micro farad par millimètre carré de surface d'électrode Or, une impulsion autonome du coeur creee par une impulsion de stimulation peut être attendue à sertir d'un délai dit délai de dépolarisation du coeur qui est généralement au moins égal à 50 millisecondes environ et au plus égal à 200 millisecondes environ, encore que cette borne supérieure ne soit pastrèssignificative ou#importante. La détection d'une impulsion autonome du coeur résulte de la détection par les moyens électroniques du stimulateur'de la variation correspondante du potentiel de l'électrode, la variation du potentiel résultant de l'in-pision autonome du coeur venant naturellement s'ajouter à la variation du post -potentiel d'électrode . La variation de potentiel résultant d'une impulsion- autonome du coeur peut être de l'ordre du millivolt environ jusqu'à atteindre des valeurs de l'ordre de 10 millivolts ou même plus. Quoi qu'il en soit, il est necessairequ'une variation de potentiel de l'électrode de l'ordre du millivolt puisse être détectée et être attribuée sans doute possible à une impulsion autonome du coeur. Les stimulateurs cardiaques connus à ce jour ne permettent pas de remplir ces fonctions ou de les remplir de façon store car au moins au début de 3'intervalle de teins suivant une impulsion de stimulation pendant lequel une impulsion autonome peut survenir, le post potentiel d' électrode varie fortement, touteschoseségalç par ailleurs, de sorte qu'une variation de l'ordre du millivolt ne peut être efficacement décelée et attribuée sans risque à une impulsion autonome. La variation même du post- potentiel d'électrode en fonction de l'amplitude et de la largeur d'impulsion ainsi que de la fréquence des impulsions ne permet pas d'effectuer la détection d'une variation du potentiel,due à des impulsions autonomes, d'une autre façon simple et sûre. On a cherché différents palliatifs permettant de surmonter cet inconvénient, par exemple la détection non pas de l'impulsion autonome survenant immédiatement après une impulsion de stimulation mais une impulsion ultérieure survenant au moment où le post .potentiel de l'électrode ne varie que très faiblement. Cependant, aucun de ces palliatifs n'a donné véritablement satisfaction. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients et à cet effet elle propose un, stimulateur cardiaque dans lequel les moyens électroniques remplissent effectivement la fonction de détection à l'issue d'un délai après que soit remplie la fonction de stimulation, ce délai étant au plus égal notamment très inférieur au délai de dépolarisation du coeur après une impulsion de stimulation efficace. Selon d'autres caractéristiques, le stimulateur comporte une unique sonde ou électrode dont au moins la partie extrême associée au coeurest réalisée en carbone vitreux oxydé Selon une variante, au moins une partie du boîtier ou une pièce extérieure en contact électrique avec le boîtier est réaliseS également en carbone vitreux oxydé. L'invention concerne en outre un procédé de contrôle de l'effet sur le coeur d'un patient de l'application à celui-ci d'impulsions de stimulation dans lequel on détecte effectivement toute impulsion autonome du coeur du patient intervenant à l'issued'un délai suivant une impulsion de stimulation, ce délai étant inférieur au délai de dépolarisation du coeur après une impulsion de stimulation efficace. L'invention présente donc l'avantage qux une impulsion autonome du coeur, se produisant par une variation du potentiel au moins de l'ordre du millivolt est décelée de façpn sure, directe et immediate, même si elle intervient peu de temps après une impulsion de stimulation. L'expérience a montré que le post- potentiel d'électrodes étant plat, la détection d'une impulsion autonome peut être réalisée également si celle-ci correspond à une variation de potentiel inférieure au millivolt ou si celle-ci survient tres vite après impulsion de stimulation, par exemple 10 à 30 millisecondes après l'impulsion de stimulation. L'électrode du stimulateur cardiaque suivant l'invention a une capacité importante, par exemple de l'ordre de mille fois supérieure à celle. des électrodes utiliséesà ce jour. L'impédance de l'électrode pendant la-fonction de détection est identique à l'impédence pendant la fonction de stimulation. Cette impédence est indépendante de la fréquence des impulsions. Il s'ensuit que le signal détecté ou appliqué n'est pas attenué ou touteschoseségalespar ailleurs que la taille de l'électrode peut être diminuéeou l'impulsion de stimulation augmentée. Les autres caractéristiques de l'invention résulteront de la description qui suivra en référence à la figure unique annexée représentant la variation du potentiel de l'électrode après une impulsion de stimulation , pour une électrode de l'état connu de la technique en ce qui concerne la courbe I et pour des électrodes d'un stimulateur cardiaque suivant l'invention pour les courbes Il et III. L'invention concerne un stimulateur cardiaque implantable du type comportant de façon générale un boîtier conducteur de l'électricité; des moyens d'alimentation énergétique tels qu'une pile logée dans le boîtier; des moyens électroniques logés dans le boitie.r,associe#s aux moyens d' alimentation énergétiques, remplissant respectivement d'abord la fonction de production d'impulsions de stimulation puis la fonction de détection d'impulsions autonomes du coeur d'un patient ayant reçu ce stimulateur; et enfin une sonde ou électrode cardiaque qui par une première extrémité est associée mécaniquement au boîtier et électriquement aux moyens électroniques de stimulation et par une seconde extrémité est associée au coeur d'un patient.Cette sonde ou électrode a comme fonctiorsd'une part d'appliquer au coeur des impulsions de stimulation produites par les moyens électroniques de stimulation et d'autre part de transmettre à ces moyens électroniques des impulsions autonomes du coeur du patient. Suivant l'invention, les moyens électroniques remplissent effectivement la fonction de détection Fd à l'issue d'un délai D après que soit remplie la fonction de stimulation Fs . Le délai D est au plus égal, notamment très inférieur au délai de dépolarisation du coeur Tp après une impulsion de stimulation efficace is. Sur le grçhique, l'origine des temps se situe à la fin d'une telle impulsion de stimulation efficace is. La fonction de stimulation Fs cesse donc à l'instant 0. Au temps D , correspondant au délai en question, commence la fonction de détection Fd. Comme on l'a dit, on a D # Tp Et même préférentiellement D Tp. Le délai de dépolarisation Tp est le délai entre l'impulsion de stimulation is et le début de la dépola- risation du coeur du patient. Ce délai de dépolarisation peut varier en fonction du patient et de l'impulsion de stimulation mais il est généralement au moins égal à 50 milli- secondes environ Le délai D est donc inférieur à 50 millisecondes environ pouvant atteindre 10 millisecondes ou même moins dans un cas particulier sur lequel on reviendra. ( seconde variante). Bien évidemment, la fonction de détection Fd se poursuit au delà de Tp et jusqu'à ce qu' une impulsion autonome ait été détectée ou jusqu a ce qu' une nouvelle impulsion de stimulation soit émise, faisant jouer aux moyens électr- niques du stimulateur la fonction stimulation Fs. Pendant le délai D séparant la fin de la fonction de stimulation Fs et le début de la fonction Fd, il y a à proprement parler détection mais cette détection ne bénéficie' pas de la sécurité, du degré de certitude que l'on a à partir du délai D. n pratique cependant, l'inventeur est arrivé à la conclusion que la fonction de détection effective Fd commence presque immédiatement après l'impulsion de stimulation. Le stimulateur cardiaque suivant l'invention comporte une unique sonde ou électrode, servant tant à la stimulation qu'à la détection, dont au moins la première partie extrème, associée au coeurest réalisée en carbone vitreux oxydé, c'est- à- dire naturellement conducteur de l'électricité mais non polarisable, inerte chimiquement de telle manière qu'il n'y ait aucune réaction electro-chimique à la surface de cette partie extrême. La caractéristique d'un tel stimulateur est illustrée sur le graphique par la courbe Il (première variante). Dans une seconde variante, le stimulateur comporte une unique sonde ou électrode, dont au moins la partie extrême associée au coeur est réalisée en un matériau conduc teur de l'électricité, non polarisable, le même matériau conducteur de l'électricité et non polarisable réalisant toutou partie du boîtier du stimulateur ou d'une pièce extérieure en contact électrique avec le boîtier. Dans une forme de réalisation particulière de cette variante, le matériau conducteur de l'électricité non polarisable est le carbone vitreux oxydé. Un stimulateur ainsi réalisé présente la caractéristique selon la courbe III du graphique. Sur le graphique la courbe I illustre un stimulateur classique dont le boîtier est réalisé en titane et 1' electrode en platine. Sur legr#hique, on désigne par ti la fin d'un délai initial commençant immédiatement à la fin del'i"pulsion de stimulation is. Ce délai initial tiest la valeur minimale pouvant être atteinte par le délai D. Le délai initial ti est au plus égal à 10 millisecondes et peut être inférieur à cette borne dans le cas de la deuxième variante illustrée par la courbe III. Une impulsion autonome ia résultant d'une impulsion de stimulation efficace is intervient au moment ta après l'impulsion de stimulation is. La valeur de ta dépend naturellement du patient et de l'impulsion de stimulation is mais estgénéralement de l'ordre et au moins égale au - delai de dépolarisation Tp lui même de l'ordre de 50 millisecondes. Dans le cas de la courbe I (art antérieur de la technique) l'impulsion autonome ia intervient ~au moment où le post- potentiel d'électrode varie fortement avec le temps notamment, décroît et, en outre, varie en fonction de l'amplitude, de la largeur et de la fréquence de répétition des impulsions de stimulation is. On comprend donc que la détection de la variation de potentiel résultant de l'impulsion autonome la soit aléatoire.Au contraire, dans le cas d'un. stimulateur cardiaque suivant l'invention tel qu'illustré par les courbes Il et III, cette détection est efficace et sure puisque à ce moment, le post-potentiel d'électrodes est plat et en outre indépendant de l'amplitude , de la.largeur et de la fréquence des impulsions de stimulation is. Egalement, l'impédance de l'électrode suivant l'in vention est indépendante de la fréquence des impulsions et par conséquent l'impédance de l'électrode en fonction stimulation Pus est identique à celle en fonction détection Fd. La valeur de la capacité du circuit électrique équivalent à l'électrode peut atteindre et même dépasser notamment dépasser largement jusqu'à mille fois la valeur des capacités des électrodes actuellement connues Par exemple, la capacite de l'électrode suivant l'invention peut être de l'ordre ou dépasser 20.0 micro farads par millimètre carré de surface d'électrode. Dans le cas du stimulateur cardiaque suivant la première variante de l'invention ( courbe II) la valeur ti peut être de l'ordre.de deTp. Dans le cas de la seconde variante ( courbe III) la valeur de ti peut être de l'ordre ou inférieure à 20 millisecondes. Il est donc possible de dire qu' avec le stimulateur cardiaque suivant l'invention, la variation du post-- potentiel d'électrodes àpartir de ti est au plus égale à environ 1 millivolt. L'invention concerne encore -un procédé de contrôle de l'effet sur le coeur d'un patient de l'application à celuiwsi du stimulateur cardiaque suivant l'invention et donc des impulsions de stimulation . A cet effet, on détecte effectivement toute impulsion autonome ia intervenant à l'issued'un délai suivant une impulsion de stimulation is, ce délai étant inférieur notamment très inférieur au délai de dépolarisation du coeur du patient Tp. REVENDICATIONS 1. Stimulateur cardiaque implantable du type comportant un boîtier; des moyens d'alimentation énergétique logés dans le boîtier; des moyens électroniques logés dans le boîtier, associés aux moyens d'alimentation énergén tique ,remplissant d'abord la fonction de production d'impulsions de stimulation puis la fonction de détection d'impulsions autonomes du coeur d'un patient ayant reçu ce stimulateur; et une sonde ou électrode cardiaque qui par une première extrémité est associée mécaniquement au boîtier et électriquement aux moyens électriques de stimulation et par une seconde extrémité est associée au coeur d'un patient, cette sonde ayant comme fonctions d'une part d'appliquer au coeur les impulsions de stimulation produites par les moyens électroniques de stimulation et d'autre part de transmettre à ces moyens électroniques les impulsions autonomes du coeur du patient, caractérisé par le fait que les moyens électroniques remplissent effectivement la fonction de détection à l'issve d'un délai après que soit remplie la fonction de stimulation, ce délai étant au plus égal notamment très inférieur au délai de dépolarisation du coeur après une impulsion de stimulation efficace. 2. Stimulateur cardiaque suivant la revendicationî caractérisé par le fait qu'il comporte une unique sonde ou électrode dont au moins la partie extrême associée au coeur est réalisé en carbone vitreux oxydé. 3 Stimulateur cardiaque suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé par le fait qu'il comporte une unique sonde ou électrode dont au moins la partie extrême associée au coeur est réalisée en un matériau conducteur de l'électricité, non polarisable, ce même matériau réalisant au moins une partie du boîtier ou une pièce extérieure en contact électrique avec le boîtier. 4. Stimulateur suivant la revendication 3 caractérisé par le fait que ce matériau conducteur de l'électricité non polarisable est un carbone vitreux oxydé. 5. Stimulateur cardiaque suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé par le fait que le délai D à partir duquel la fonction de détection est effective et sûre est inférieur ou égal au délai de dépolarisation Tp et supérieur à un délai initial ti. 6. Stimulateur cardiaque suivant la revendication précédente caractérisé par le fait que le délai Tp est de l'ordre de 50 millisecondes. 7. Stimulateur cardiaque sui#vant l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé par le fait que le délai initial ti est de l'ordre de 20 millisecondes. 8. Stimulateur cardiaque selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisépar le fait que l'impedance de l'électrode est indépendante de la fréquence des impulsions, l'impéd nce de l'électrode en fonction stimulation Fs étant identique à l'impédance de l'électrode en fonction détection Fd. 9. Stimulateur cardiaque suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé par le fait que le post-potentiel d'electrode est pendant qu'intervient la fonction de detection Fd substantiellementconstantet indépendant des caractéristiques de l'impulsion de stimulation 10. Stimulateur cardiaque suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisé par le fait que pendant qu'est réalisée la fonction de détection Fd, le post-potentiel d'électrode varie au plus de environ un millivolt.