Brevet FR2760369A1 — publié le 19980911

La présente invention concerne les stimulateurs cardiaques (ou les circuits de stimulation d'un défibrillateur ou cardioverteur) dans leur utilisation pour le traitement de l'insuffisance cardiaque par stimula- tion. En effet, outre le traitement des troubles du rythme cardiaque, différents auteurs (Hochleitner, Bekker, Cazeau) ont proposé de traiter par stimulation les troubles de contraction myocardique observés chez des patients en insuffisance cardiaque, ces troubles pouvant être spon- tanés ou induits par une stimulation traditionnelle. En effet, on a observé que des patients présentant des troubles de classe NYHA 3 et 4 pouvaient voir leur condition améliorée par une sti- mulation appropriée. Il a été notamment proposé, dans une première expérience, d'utiliser un stimulateur double chambre conventionnel en programmant un délai atrio-ventriculaire court. Dans des études plus récentes, il a été proposé de stimuler les cavités gauche et droite dans des modèles triple chambre ou quadruple chambre. Mais, dans tous les cas, il n'a jamais été clairement défini de critère d'implantation (hormis l'insuffisance cardiaque) ni d'explication sur les mécanismes impliqués dans la correction des troubles cardiaques. La programmation des différents paramètres de stimulation est donc, dans l'état actuel des connaissances, individualisée empiriquement pour chaque patient et par chaque praticien. L'un des buts de la présente invention est de pallier ces limitations en proposant un stimulateur cardiaque susceptible d'optimiser les pa- ramètres de stimulation de façon objective et déterministe (c'est-à-dire sans appréciation personnelle du praticien), automatique et adaptative au cours du temps en fonction de l'évolution, à court terme et à long terme, de l'état fonctionnel du patient. L'invention se base sur la découverte du fait que, sur les patients appareillés, des examens échocardiographiques ont clairement démon- tré que l'on optimisait la correction du trouble cardiaque lorsque l'inter- valle de temps séparant la dépolarisation ou l'impulsion de stimulation ventriculaire d'une part, et le début de l'éjection ventriculaire d'autre part, était le plus court possible. Cet intervalle correspond en fait à l'ouverture des valvules sigmoiïdes (valvule pulmonaire pour le ven- tricule droit et valvule aortique pour le ventricule gauche), indiquant le début de la phase de contraction systolique, phase qui succède à la pha- se de contraction isovolumétrique du ventricule correspondant, ou phase d'éjection. On a également constaté que l'intervalle en question est influencé par le choix du site de stimulation, c'est-à-dire que, en d'autres termes, l'intervalle n'est pas le même selon le site choisi sur le ventricule. Essentiellement, l'invention propose d'utiliser un stimulateur car- diaque du type "multisites" et de prévoir des moyens pour tester les dif- férents sites possibles et choisir celui procurant l'intervalle dépolari- sation-début d'ouverture le plus faible, et d'opérer la stimulation avec cette configuration. Un stimulateur "multisites" est un stimulateur dans lequel des électrodes sont placées en une pluralité de sites respectifs distincts, avec au moins deux sites ventriculaires. Il peut s'agir d'un stimulateur de type "simple chambre" (double stimulation ventriculaire), triple chambre (stimulation atriale droite et double stimulation ventriculaire) ou même quadruple chambre (double stimulation atriale et double sti- mulation ventriculaire). Plus précisément, le stimulateur de l'invention, qui est un stimula- teur du type "multisites" précité, c'est-à-dire dans lequel des électrodes sont placées en une pluralité de sites respectifs distincts comprenant au moins deux sites ventriculaires, ces électrodes étant reliées à des bor- nes indépendantes du stimulateur de manière à permettre la détection d'un potentiel de dépolarisation ainsi que l'application d'une impulsion de stimulation, est caractérisé par: un capteur de contraction d'au moins l'un des ventricules, pour détecter un instant de début d'ouvertu- re valvulaire; des moyens de recherche de configuration optimale, pour commuter successivement et automatiquement les électrodes ventricu- laires selon diverses configurations possibles, et pour détecter un ins- tant de dépolarisation ou de stimulation sur l'électrode dans la configu- ration correspondante, déterminer l'intervalle temporel séparant, pour une configuration donnée, l'instant de dépolarisation ou de stimulation et l'instant de début d'ouverture valvulaire, et sélectionner la configu- ration procurant l'intervalle temporel le plus court; et des moyens pour appliquer une stimulation sur l'électrode dans la configuration sélec- tionnée par les moyens de recherche. Selon diverses caractéristiques avantageuses subsidiaires - il est prévu des moyens pour détecter des extrasystoles auriculaires et ventriculaires, et inhiber les moyens de recherche en cas de détection d'une extrasystole; - il est prévu des moyens pour comparer la valeur de l'intervalle temporel déterminée pour un cycle cardiaque donné à la valeur cor- respondante mémorisée pour un cycle antérieur, et mettre à nou- veau en oeuvre les moyens de recherche en cas d'augmentation de ladite valeur; - il est prévu des moyens pour déterminer un état de repos physiolo- gique du patient et mettre à nouveau en oeuvre les moyens de recherche lorsque l'état de repos est détecté; - les moyens de recherche sont mis en ceuvre à intervalles réguliers, ou régulièrement après comptage d'un nombre prédéterminé de cycles; - il est en outre prévu des moyens pour adapter les délais entre les sites de stimulation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description d'un exemple de réalisation ci-dessous. Le stimulateur de l'invention est une prothèse implantée (stimula- teur, défibrillateur ou cardioverteur) de type multisites, dans lequel les différents paramètres, notamment la configuration des sites de stimu- lation, sont choisis de manière à optimiser l'efficacité du traitement de l'insuffisance cardiaque. Le stimulateur de l'invention est un stimulateur de type en lui- même connu, c'est-à-dire une prothèse de stimulation ou de défibrilla- tion cardiaque simple ou double chambre dotée: - d'au moins deux bornes de détection/stimulation ventriculaires in- dépendantes, - d'au moins deux bornes de détection/stimulation atriales indépen- dantes (si l'appareil est du type double, triple ou quadruple cham- bre), - d'un capteur de contraction d'au moins l'un des ventricules, typi- quement du ventricule gauche. Le capteur de contraction ventriculaire a pour objet de mesurer des variations soit du volume, soit du mouvement des fibres musculaires ventriculaires en début de systole, et/ou de détecter l'ouverture d'une ou des deux valvules sigmoïdes, de manière à déterminer l'instant d'ou- verture de cette valvule. Cet instant correspond à la transition entre la phase de contraction systolique isovolumétrique du ventricule et la phase d'éjection vers l'aorte (pour le coeur gauche) ou l'artère pulmo- naire (pour le coeur droit). Ce paramètre peut être déterminé par divers types de capteurs connus tels que capteur de mesure de l'impédance électrique du myocarde, capteur de mesure de la contractilité, capteur de mesure du volume ventriculaire par magnétométrie, capteur de détection d'ouverture de la valvule par transducteur à ultrasons, etc. Des capteurs montés sur une sonde de stimulation pour la détection de l'ouverture des valvules sont décrits dans le US-A-5 243 976 et, pour la mesure de la contractilité, dans le US-A-5 154 171. On peut ainsi appliquer une stimulation en au moins plusieurs sites ventriculaires, sur le ventricule gauche, sur le ventricule droit, sur une pluralité de sites à gauche et/ou à droite, etc. Pour déterminer le(s) site(s) de stimulation optimal(aux), on sti- mule le ou les ventricules avec les différentes configurations possibles en adaptant les délais entre chaque site de stimulation, et on mesure à chaque fois l'intervalle de temps séparant la stimulation (ou le début de dépolarisation) du ventricule, d'une part, et le début de l'ouverture val- vulaire (comme défini ci-dessus), d'autre part, et l'on recherche quelle est la configuration procurant l'intervalle dépolarisation-début d'ouver- ture le plus court. Cette dernière valeur est mémorisée comme constituant la valeur optimale de resynchronisation, l'appareil appliquant ensuite, après la phase de réglage, une stimulation contrôlée avec la configuration d'é- lectrodes ainsi sélectionnée. On pourra ensuite régler, tout en restant sur cette configuration, les autres paramètres de fonctionnement du stimulateur tels que délai atrio-ventriculaire, délai ventricule gauche-ventricule droit, etc. Selon un autre aspect de l'invention, après la phase de réglage que l'on vient de décrire et qui a permis de sélectionner la configuration optimale, le stimulateur assure un suivi de ce réglage afin de vérifier si l'on se trouve toujours dans la configuration optimale. Ce suivi est opéré en mesurant, à chaque cycle cardiaque ou à in- tervalles réguliers, le délai dépolarisation-début d'ouverture et en le comparant à celui qui avait été mémorisé lors de la phase de réglage. Si cet intervalle a augmenté, on peut supposer que la configuration n'est plus optimale et l'on exécute à nouveau une phase de réglage comme décrit précédemment. On peut ainsi considérer que tout cycle dont l'intervalle en question est supérieur à celui du cycle précédent augmenté d'un pourcentage programmable donné (typiquement d'un pourcentage de 6,25 à 50 %) sera révélateur d'une éventuelle désadaptation de la configuration d'électrodes choisie devant conduire à une nouvelle recherche d'opti- misation de la configuration. On notera que, pour permettre un fonctionnement satisfaisant, on élimine de l'analyse tous les cycles présentant une anomalie, notam- ment les extrasystoles atriales précoces et les extrasystoles ventri- culaires (détection ventriculaire non précédée d'une dépolarisation atriale). On se rapportera avantageusement, pour la définition des ex- trasystoles ventriculaires, aux FR-A-2 675 695 et EP-A-0 550 342. Selon un autre aspect de l'invention, le stimulateur discrimine les phases de repos et les phases d'activité du patient, par exemple par une analyse des signaux délivrés par un capteur de ventilation-minute (une telle discrimination entre périodes d'activité et de repos est décrite dans le EP-A-0 719 568). Si, lors d'une phase de repos, l'intervalle tem- porel entre dépolarisation et début d'éjection n'est pas revenu à la va- leur optimale qui avait été mémorisée au cours de la phase de réglage d'initialisation, par exemple après un nombre programmable de cycles sinusaux consécutifs (typiquement un nombre programmable de 1 à ), la phase de recherche est alors exécutée à nouveau comme décrit plus haut. Si le stimulateur trouve une nouvelle configuration avec un intervalle dépolarisation-début d'éjection plus faible, il sélectionne alors cette configuration et remplace la valeur mémorisée à l'initialisation; dans le cas contraire, il conserve la configuration courante, et se contente de mettre à jour la valeur de l'intervalle dépolarisation-début d'éjection mémorisée comme optimale avec la dernière valeur mesurée au repos. REVENDICATIONS 1. Un stimulateur cardiaque multisites, dans lequel des électrodes sont placées en une pluralité de sites respectifs distincts comprenant au moins deux sites ventriculaires, ces électrodes étant reliées à des bornes indépendantes du stimulateur de manière à permettre la détec- tion d'un potentiel de dépolarisation ainsi que l'application d'une im- pulsion de stimulation, caractérisé par: - un capteur de contraction d'au moins l'un des ventricules, pour dé- tecter un instant de début d'ouverture valvulaire; - des moyens de recherche de configuration optimale, pour: commuter successivement et automatiquement les électrodes ventriculaires selon diverses configurations possibles, et pour détecter un instant de dépolarisation ou de stimulation sur l'é- lectrode dans la configuration correspondante, déterminer l'intervalle temporel séparant, pour une configura- tion donnée, l'instant de dépolarisation ou de stimulation et l'instant de début d'ouverture valvulaire, et sélectionner la configuration procurant l'intervalle temporel le plus court; et - des moyens pour appliquer une stimulation sur l'électrode dans la configuration sélectionnée par les moyens de recherche. 2. Le stimulateur cardiaque de la revendication 1, comprenant des moyens pour: - détecter des extrasystoles auriculaires et ventriculaires, et - inhiber les moyens de recherche en cas de détection d'une extrasys- tole. 3. Le stimulateur cardiaque de la revendication 1, comprenant en outre des moyens pour: - comparer la valeur de l'intervalle temporel déterminée pour un cy- cle cardiaque donné à la valeur correspondante mémorisée pour un cycle antérieur, et - mettre à nouveau en euvre les moyens de recherche en cas d'aug- mentation de ladite valeur. 4. Le stimulateur cardiaque de la revendication 1, comprenant en outre des moyens pour: - déterminer un état de repos physiologique du patient et mettre à nouveau en oeuvre les moyens de recherche lorsque l'état de repos est détecté. 5. Le stimulateur cardiaque de la revendication 1, dans lequel les moyens de recherche sont mis en euvre à intervalles réguliers. 6. Le stimulateur cardiaque de la revendication 1, dans lequel les moyens de recherche sont mis en oeuvre régulièrement après comptage d'un nombre prédéterminé de cycles. 7. Le stimulateur cardiaque de la revendication 1, comprenant en outre des moyens pour adapter les délais entre les sites de stimulation.