Brevet FR2595253A1 — publié le 19870911

-f ELECTRODE MYOCARDIQUE A ELEMENT CONDUCTEUR DISTINCT On connaît depuis longtemps les électrodes myocardiques, destinées à être maintenues contre la paroi du muscle cardiaque pour stimuler son fonctionnement au moyen d'impulsions électriques. Afin que ces impulsions soient correctement adaptées au fonc- tionnement du coeur, il est impératif de recueillir le "signal" cardiaque pour que l'appareil générateur d'impulsions, le stimulateur, ajuste ses paramètres de fonctionnement ou d'arrêt, de rythme, d'intensité etc. Ces deux fonctions de stimulation et de recueil sont donc complémentaires et l'une ne doit pas être sacrifiée à l'autre. Or, elles imposent des conditions de fonctionnement difficilement compatibles: le seuil de stimulation, c'est-à-dire l'énergie minimale requise pour sti- muler le muscle cardiaque, doit être aussi bas que possible pour néces- siter peu d'énergie. Ce seuil dépend de la surface de contact entre l'électrode et la paroi cardiaque, donc plus cette surface est petite, plus le seuil de stimulation est bas et plus la consommation d'énergie est faible. En revanche, le recueil est d'autant meilleur que la surface de contact entre l'électrode et la paroi cardiaque est grande. Jusqu'à ce jour, on ne détermine les dimensions de l'électrode qu'en se résignant à un compromis qui, par définition, ne répond parfai- tement à aucune des deux exigences. La présente invention remédie à cet inconvénient et permet de concilier ces impératifs contradictoires sans sacrifier ni le seuil de stimulation, ni la qualité du recueil. A cette fin, l'invention a pour objet une électrode myocardique, du type comprenant une pièce qui est conductrice au moins en partie et qui doit être placée en regard d'une paroi cardiaque, caractérisée en ce qu'elle présente au moins un élé]ment conducteur distinct de la pièce proprement dite et s'étendant hors de la surface de la pièce devant être en regard de la paroi cardiaque. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - l'élément, respectivement les éléments,conducteurs, sont en relief par rapport à la surface de la pièce; - l'élément, respectivement les éléments, conducteurs sont en creux par rapport à la surface de la pièce; - l'élément, respectivement les éléments, conducteurs sont disposés selon au moins une spirale; - la, respectivement chaque, spirale est de type exponentiel, c'est-à-- dire répondant à l'équation: = e0 O10 dans laquelle e = 2,71828; - la pièce proprement dite a la forme d'une coupelle ayant une concavité devant être dirigée vers la paroi cardiaque; - la coupelle a une section de nature à provoquer une concentration-d'un - champ électrique émis par les éléments conducteurs; - la coupelle a, dans un plan médian passant par son pôle, une section courbe répondant substantiellement à l'équation: r= P 1 + cos- - les éléments conducteurs sont constitués par un dépôt d'un matériau conducteur sur une épaisseur d'au moins une couche moléculaire, dépôt obtenu notamment par micro-pulvérisation. L'invention sera mieux comprise par la description détaillée ci- après faite en référence au dessin annexé. Bien entendu, la description et le dessin ne sont donnés qu'à titre d'exemple indicatif et non limi- tatif. La figure 1 est une vue schématique d'ensemble d'une électrode concave conforme à l'invention. La figure 2 est une vue schématique en plan d'une électrode concave conforme à l'invention. La figure 3 est un schéma explicatif du choix optimum des spirales selon lesquelles on réalise les éléments conducteurs. E: [lan3ai uoq un JaJn30od anod ase^A uaawîaAi,^ aJ aDeJlns aun aJ4o ase^A zuawa5plI aIladnoD ua 'L aDQld el ap awLoj el ';uawqupeInwuS ai6aaug,p nad juawaAiXpeaj.upsuadqp ua anlnoA;lsuaXuTp suoislndw! sap jiuaZqo 1nad uo 'uoI eJZuaDuo0 aZaD ? a3?Jg aDejd ua zsa apoJ,3aj[,j puenb apjepow[ a[ jaAno; as 4op Qo)ojpua,[ ?.uawalq!suas a!p-=-4sa,D Oc I aDQd el ap Z pioq el aAnox% as lanbal suep ueld np [ap-ne nad un afln4s aDuaBaAUo0 ap aUOZ aun SJBa anbijaalq dweqD np uo)%eJZua3uo3 aun 'uoizestI[Dol aun daei3 inod aisioqD Isa L aDQld el ap lA^eauoD el ap ewJod el 'nape)xae, SJaA aDe3 ns anal sindap pua,9,s inb anb)idDaj[ dweqD un 'sguawile 4uos s[i puenb ';uaiaD 9 s4uawmj[ sael SZ umo[ snld eJasiDgid al Uo awwoD 'xnai3 ua aeJ Zua!gJanod s[! siew ja!Iaa ua:uos 9 suawiej sao 'aDuaiJJn3DDol u3 aAauoD aDe azlaD ap ueld np saoq sBnZjs Zuos inb 9 sJna;DnpuoD s;uawil[ sap ZuaA -noJi as 'auJa.ui aDe3 e!p 'L aDeQd el ap a3eUuo3 3Pe el inS anbe[pja3 oz joied el ? 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Pour obtenir simultanément un seuil de stimulation peu élevé et une bonne focalisation du champ électrique, on réalise la coupelle 1 en lui donnant une surface de révolution engendrée par la rotation autour d'un axe principal, d'une courbe de la famille des coniques, ayant comme équation: P 1 + cosV L'invention se propose en outre de limiter la consommation d'énergie et de minimiser l'entropie du système. A cette fin, il faut déterminer les spirales de manière aussi performante que possible et l'on agit en tenant compte des considéra- tions ci-après. On sait que la spirale exponentielle y = ee, avec e = 2,71828, base des logarithmes néperiens, présente une entropie nulle. Or, elle est dans le plan, la projection d'une hélice exponentielle engendrant la surface de révolution que l'on veut donner à la coupelle 1, c'est-à-dire celle répondant à l'équation citée plus haut. Comme les systèmes de révolution sont invariants par rotation autour de l'axe de symétrie, on peut simplifier le raisonnement en considérant une spirale dans un plan plutôt qu'une hélice dans l'espace. On négligera les effets de bord et autres singularités dont la correc- tion peut être considérée comme négligeable ici. Les trajectoires orthogonales de la famille de courbes y2= 2 (x +c) dont l'équation différentielle est y.y' = 1 satisfont à l'équa- tion différentielle y' = -y qui admet pour solution générale: y = C.e-Y Par conséquent, la famille des courbes exponentielles est la famille des trajectoires orthogonales de la famille des courbes: y2 = 2 (x + c) et réciproquement. En effet, en considérant l'équation: y2 = 2x + 2c sa dérivée s'exprime par: 2 y.y' = 2 soit y.y' = 1 => y' = _1 y On sait que les trajectoires orthogonales des courbes intégrales d'une équation différentielle du premier ordre sont les courbes intégra- les de l'équation différentielle qui s'en déduit par le changement de y'en: 1- Yi Y ' LLa trajectoire orthogonale aux courbes du type y' =1 y relève donc de l'égalité y' = - y D'o la solution: y=C. e-X C'est l'équation des lignes de champ L orthogonales aux courbes d'équation: y2 = 2 (x + c) qui en constituent les isoclines, donc les lignes équipotentiel- les E (figure 3). En désignant par t la variable, on peut se donner les trois fonctions suivantes: x = e. cos t y = et. sin t z =e2E L'espace étant rapporté à un trièdreorthonormé, on vérifie que: z = x2 + y 2 En effet, x2 = e2: cos t y2 = e2ú sin2t z = e: (cos2 t + sin2t) = eZ = x2 + y La courbe peut se projeter considère dans ce engendrée paramétriquement par ces trois fonctions orthogonalement sur un plan de référence et si l'on plan la spirale exponentielle d'équation polaire: = e8 dans laquelle e = 2,71828, il apparaît que les coordonnées d'un point de cette spirale sont: x = e0 cosO et y = e sin O Ce point est donc la projection orthogonale dans le plan du point de la courbe correspondant a la valeur t = O du paramètre. Cela montre que la projection de la courbe dans le plan de référence est la spirale exponentielle d'équation polaire: L L aJn6! Pl ap EJ saq3QI[ sa[ uo[as 4ue%[nsga uoIoesT[leo$ ap zae;a,[ se IaiTuassa,[ ma aitepuoDes aDue%.odwi eun,nb e,u ela3 'g![egj u3 '9 an6!l P[ ap ellaD a enanigdns.se S an6T[ el ap uo!%n[os el anb Og pioqu aaTwaad ne Jasuad 3nad uo 'saeuae6aA^p siew salua6aaAuo0 sn[d uou Zuos anb!J.Da I dwe4q np sauesodwoD sel zuas![oqwXs Fnb ZJ saqDQI[ sa[ a JaT[ai ua:sa 0ú inaeDnpuoD;uaweB[ un 'a!iepauoD ne '9 ain[si el anS -OZ inaDnpuoD np al[anFa!^ uo[zDes anbeqD sa;ua6 aaAuA;uos sa;eUs -odwod SeD anb a3ueplAq ua zew e[a3 'anbi3[Da dweq np sa4uesodwoD sa[ SZ Ij saqDQl[ sap aed esl[oqwús e uo,l a xnaiD ua a'uasqad as Fnb oz ana; -3npuoD 4uawgl[ un 3Fo^ uo ' ain$ el anS xnaa3 ue no jai[la ua eauZ :uaAnad sana3npuoD suawqI[ sal 'ineq sn[d;lp P,[ uo awwo3 S-pL sa eSaad sap ? aDeUa6 !npoizui aqa. no I a3Q!d e[ ap assew e[ suep 9.ou aja%:nad úL 1!_ a[ '!os ue nuuoD 4se [e3a anb isu!v Og 11 9t^Ae3uoD el ap ÀnaeDnpuoD- ajiua3 ne 9pio3Dea qsa gl anbiazDil[ [! un 'sgwJoj %uawalqpuaAuoa sanbil[e-9w s[[i ap uaXow ne 'a[dwaxa aed 'sgn;%TsuoD a9a% %uaAnad Le jaeiai ua snAgid %uos Zt sina;Dnpuoa sZuawglg sal Z Za t sain6!j sap pie6au ua;neq sn[d sequuop suo!%e3Tpu! xne 4uepuodga awiol op IL 9TApauoD aun Jawaol inod ('3%a a6e[now 'aB S1 -ewaoj 'a6puTsn aed) agsnaiD:sa 9zw!gaxa,p aDel aun; uop 'anb!apui[3 zuawa[q!suas aewio ap 'aAissew O aD3ld aun puaidwoa epoa; [alg,l [anbal uoles uoTles[e[ag ap apow un 9uesgadoa e uo 'b ain6 T el inS -saireInila3 sawQss sap sodas ap [ai$ueod np Jnag^ el[ auisioAe Fnb s[o^[[ll!w 001 ap Jaeqoidde,s nad uo,l anb QJuow $uo s'esse sap Za:[OA S'0 ap suoJT^ue xne uo!%e[nw -!$s ap anb!uoaqD [lnass al assieqe,p 4ua; %euuad sqiqdoad sa3 salleuuoiT-aJ[p;a sellaTzuau -odxa sawaw-saIja dweqD ap sauST[ ? uo[Zn[o^Ag ap eaejans aun zueipuaBue alla!zuauodxa a3T[9q aun, p ueld un ans uoiZ3aeoid el %Tos al[e,nb ZTe0 a[ inod awQw ap:sa ua II al[nu iTos aTdoaua uos anb 949!adoid asnai -naq aun sa,D ja al[ainneu uoT3es[upâao,l ? aeglosse Duop;sa ale[Tds al[la aunf '3D- 'a[Fneu ap "0o5e3Dse,p sa[[!nbo0: anbibo[o!q aDues -SToiD el ap a[gpow un jsa al[ai; uauodxa aBl[ads el anb;!es uo úSZ56SZ Sur la figure 8, on a représenté un autre mode de réalisation selon lequel la pièce 40 est convexe et ne possède qu'une seule spirale 41 qui prend naissance au bord 42 et se termine au pôle 43. L'alternative entre la concavité et la convexité de la pièce en contact avec la paroi du coeur est possible grâce au fait que la spirale en hélice se projette dans un plan, seule la focalisation dans la zone du myocarde étant importante. Il faut souligner que la pièce 1 elle-même peut être réalisée en un matériau conducteur ou pas, dès lors que les éléments conducteurs sont idividualisés car la focalisation du champ électrique provient de leur conception même. Dans une pièce en matériau conducteur, les élé- ments sont idividualisés par le fait qu'ils sont en creux ou en relief. Sur une pièce en matériau non conducteur, les éléments peuvent être créés par dépôt d'un matériau conducteur, notamment par micro- pulvérisation, selon une épaisseur minime, pouvant même être réduite à une couche moléculaire. Les spirales conçues selon les indications données plus-haut et respectant raisonnablement les principes théoriques selon les impératifs de la réalité concrète, peuvent être en plus ou moins grand nombre selon les dimensions de la pièce et selon la largeur de chacune d'elles. R E V E N D I C A T I 0 N S REVENDICATIONS 1- Electrode myocardique, du type comprenant une pièce (1-10-40) qui est conductrice au moins en partie et qui doit être placée en regard d'une paroi cardiaque, caractérisée en ce qu'elle présente au moins un élément conducteur (6-12-41) distinct de la pièce (1-10-40) proprement dite et s'étendant hors de la surface de la pièce (1-10-40) devant être en regard de la paroi cardiaque. 2- Electrode selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément (41), respectivement les éléments conducteurs (6-12-30), sont en relief par rapport à la surface de la pièce (1-10-40). 3- Electrode selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément, respectivement les éléments, conducteurs (20) sont en creux par rapport à la surface de la pièce. 4- Electrode selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément, respectivement les éléments, conducteurs (6-12-41) sont disposés selon au moins une spirale. - Electrode selon la revendication 4, caractérisée en ce que la, respectivement chaque, spirale (6-12) est de type exponentiel, c'est- à-dire répondant à l'équation: = e0 dans laquelle e = 2,71828. 6- Electrodeselon la revendication 1, caractérisée en ce que la pièce proprement dite a la forme d'une coupelle (1-11) ayant une concavité devant être dirigée vers la paroi cardiaque. 7- Electrode selon la revendication 6, caractérisée en ce que la coupelle (1-11) a une section de nature à provoquer une concentration d'un champ électrique émis par les éléments conducteurs (6-12). ucieISBagAInd-OdDw jed Zuaewwou nuazqo igdp aipjlnD3jcw atqDno aun suiow nep jnassipdi aun uns anaZDnpuoD nfl2JQew unp zQdp un aed sn%!%suoD.uos (L-ZL-9) sanaDnpuoD szuawq1 s$l anb aD ua aqstia3jp Il UO!liDIpuaAaj el uo[as apoJ3Dal3 -6 e S0D + [ d : uo!%nbe,[ s 3uawajla[!up3sqns %uppuodqa aqJnoD uoipas aun 'anQd uos ed 3upsspd uipgw ueld un supp le (ll-L) alladnoD e[ anb aD uL as$J 3gJZ '9 Uo[ZpDIpuaAai el uOias apoJZDa[3 -8