Brevet FR2784035A1 — publié le 20000407

! L'invention concerne les "dispositifs médicaux implantables ac- tifs" tels que définis par la directive 90/385/CEE du 20 juin 1990 du Conseil des communautés européennes, et plus précisément les dispo- sitifs stimulateurs cardiaques (pour le traitement des bradycardies), défibrillateurs et/ou cardioverteurs (pour le traitement des tachycar- dies) ainsi que les dispositifs "multisite". Tous ces dispositifs sont pilotés en fonction d'un certain nombre de paramètres tels que fréquence maximale de stimulation, délai atrio- ventriculaire (DAV), paramètres d'asservissement par des signaux dé- livrés par un ou plusieurs capteurs, etc. Ces paramètres sont définis par le praticien au moment de l'im- plantation, et éventuellement réajustés ultérieurement, afin d'adapter le fonctionnement du dispositif à la physiologie particulière du patient. En situation normale, le dispositif fonctionne ainsi de façon op- timale à l'égard du patient. Mais si l'état cardiaque du patient se modifie subitement, par exemple en cas de survenue d'une ischémie ou d'une cardiopathie, les paramètres préréglés peuvent se révéler inadaptés, voire dangereux. On définit usuellement un "état ischémique" comme étant un état con- sécutif à un arrêt ou à une réduction de l'irigation sanguine du coeur, quel qu'en soit le mécanisme, mais généralement lié à l'athérosclérose coronarienne. Il en est ainsi par exemple (et de façon non limitative) de la "fré- quence maximale (Fmax)", paramètre qui est utilisé à plusieurs fins. Ainsi, dans un stimulateur simple ou double chambre, on définit la fréquence maximale à laquelle il est possible de stimuler les cavités, la fréquence de stimulation calculée par des algorithmes tels que les fonctions de lissage ou d'asservissement étant plafonnée à cette valeur Fmax. Dans un stimulateur double chambre, Fmax est par ailleurs utili- sée comme valeur de référence, comparée à la fréquence atriale détec- tée, afin de limiter la fréquence de stimulation du ou des ventricule(s) lorsque le rythme atrial dépasse la valeur de Fmax, par exemple en appliquant un mode de fonctionnement dit "mode Wenckebach". Le paramètre Fmx, est généralement programmé une fois pour toutes à une valeur principalement fonction de l'âge du patient, éven- tuellement pondérée par la capacité d'effort de celui-ci et/ou la pré- sence d'une cardiopathie ou cardiomyopathie. Cette valeur est en fait une valeur de compromis car, comme in- diqué plus haut, Fmax sert différents objectifs qui ne sont pas toujours compatibles entre eux. Ainsi, la limitation des effets des arythmies atriales sur la fréquence de stimulation ventriculaire va dans le sens d'une Fmax basse, tandis que la conservation d'un synchronisme atrio- ventriculaire dans le cas d'une tachycardie sinusale plaide pour une Fmax élevée. Cette incompatibilité peut devenir particulièrement critique en cas d'évolution de l'état cardiaque du patient, notamment en cas d'is- chémie, c'est-à-dire d'une aggravation d'un trouble de l'irrigation myo- cardique. Les dispositifs connus présentent l'inconvénient sérieux de ne pas tenir compte d'une telle aggravation de l'état du patient, de sorte que le fonctionnement du dispositif s'éloigne de l'optimum, et peut même devenir dangereux. L'un des buts de l'invention est de pallier cette limitation, en proposant un dispositif médical implantable actif susceptible d'évaluer l'évolution de l'état ischémique du patient en temps réel, de manière à pouvoir adapter en conséquence le fonctionnement du dispositif. Le point de départ de l'invention réside dans le fait qu'un état ischémique se traduit par une modification de l'onde de repolarisation ventriculaire (onde T) et qu'une analyse de cette onde permet de diag- nostiquer de façon quasi-instantanée l'apparition d'un état ischémique. Plus précisément, l'invention propose un dispositif médical im- plantable actif, notamment un stimulateur, défibrillateur, cardiover- teur et/ou resynchroniseur cardiaque, comprenant des moyens de dé- tection d'activité du myocarde avec au moins une sonde ventriculaire, et des moyens de stimulation de ce myocarde, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de mesure de l'évolution d'un état ischémique du porteur du dispositif. Les moyens de mesure de l'évolution d'un état ischémique peu- vent en particulier comprendre des moyens de recueil et d'analyse de l'onde de repolarisation ventriculaire. Ils peuvent notamment servir à commander des moyens aptes à modifier au moins l'un des paramètres de pilotage du dispositif. Le paramètre de pilotage modifiable en fonction du paramètre représentatif peut notamment être la fréquence maximale de stimula- tion, cette fréquence étant abaissée en cas d'apparition d'un état is- chémique. Le paramètre représentatif peut notamment être l'instant d'ar- rivée de l'onde de repolarisation, considéré par rapport à l'instant de survenue de l'onde de dépolarisation, évalué par exemple à partir du niveau de potentiel pris après un intervalle de temps donné suivant l'instant (to) de survenue de l'onde de dépolarisation. De préférence, les moyens d'analyse de l'onde de repolarisation n'opèrent que sur dépolarisation électrostimulée et/ou que lorsque la fréquence de stimulation du ventricule dépasse un seuil donné. Les moyens d'analyse peuvent notamment comparer la valeur courante du paramètre représentatif à une valeur de référence, par exemple une moyenne de valeurs antérieures du paramètre représen- tatif, et modifier le paramètre de pilotage du dispositif lorsque l'écart entre ces valeurs dépasse un seuil donné. On va maintenant décrire un exemple de mise en oeuvre de l'in- vention, en référence aux dessins annexés. La figure 1 montre l'allure schématique du signal cardiaque en- docavitaire recueilli par une sonde ventriculaire au cours d'un cycle cardiaque. La figure 2 est une représentation schématique du potentiel d'action d'une cellule donnée du myocarde. La figure 3 est une vue agrandie partielle du signal de la fi- gure 1, montrant le détail de l'onde de repolarisation et la manière dont cette onde peut varier en fonction de l'état du patient. 0 La figure 1 représente un signal cardiaque endocavitaire typique capté par une sonde ventriculaire sur un cycle cardiaque, et qui pré- sente plusieurs ondes: - la déflexion intrinsèque D, qui traduit la dépolarisation des ven- tricules, cette onde correspondant au QRS de I'ECG de surface, et - l'onde de repolarisation R, qui est la traduction électrique de la repolarisation des cellules ventriculaires. Cette onde correspond à l'onde T de l'ECG de surface. Par la suite, et par commodité, l'onde de repolarisation ventriculaire endocavitaire sera indiffé- remment appelée "onde T" ou "onde de repolarisation". L'onde T (onde de repolarisation) présente une amplitude et une forme très variables, et elle est très sensible aux perturbations de la conduction dans le myocarde. Un exemple de réalisation utilisant la mesure de l'onde T est décrit notamment dans le EP-A-0 796 636. Du point de vue physiologique, le potentiel d'action dans la cel- lule myocardique, illustré figure 2, se compose des phases suivantes: - à l'instant to de la stimulation (que celle-ci soit spontanée, élec- trique ou chimique), on observe une élévation rapide du poten- tiel aux alentours de + 30 mV: cette phase correspond à la dé- polarisation; - puis un retour rapide du potentiel à 0 mV environ, dessinant un plateau; - ensuite une décroissance progressive du potentiel: cette décrois- sance correspond à la phase de repolarisation à laquelle s'inté- resse la présente invention; et - enfin, la stabilisation du potentiel à son niveau de repos, de l'or- dre de - 90 mV. La figure 3 illustre de façon plus détaillée l'onde de repolarisa- tion ventriculaire (onde T) qui est analysée par le dispositif de l'inven- tion de la manière que l'on va décrire. De préférence, la recherche d'un état ischémique, c'est-à-dire une analyse de l'onde T, ne débute que lorsque la fréquence de stimu- lation spontanée du ventricule dépasse un seuil d'analyse donné, typi- quement 100 cpm. Cette onde T est inesurée dans une zone temporelle et une zone fréquentielle prédéfinies. La zone temporelle débute typiquement X = 100 ms après l'évé- nement ventriculaire (stimulation ou activité spontanée), survenu à to. La zone temporelle ou "fenêtre d'analyse" commence alors et peut, ty- piquement, durer Y = 400 ms. La zone fréquentielle correspond à la bande passante dans la- quelle le signal est analysé, avec un filtrage spécifique car l'onde de re- polarisation a une bande passante plus basse que celle de l'onde de dé- polarisation. La détermination de l'instant to peut être opérée par divers moyens connus de détection de l'onde de dépolarisation, par exemple les systèmes de détection décrits dans les demandes EP-A-0 605 264 ou EP-A-0 775 502, ou encore dans la demande française 97 12463 du 7 octobre 1997, toutes trois au nom de ELA MEDICAL. Ces divers moyens permettent de détecter le plus rapidement possible et de façon fiable (c'est-à-dire sensible) la survenue de l'onde de dépolarisation. Avantageusement, si l'on souhaite analyser l'onde T au cours d'un cycle, la dépolarisation est une dépolarisation déclen- chée, pour tenir compte du fait que l'onde de repolarisation ventricu- laire sur stimulation est très différente de la même onde lorsque celle- ci est spontanée; pour cette raison, lorsque l'on procède à l'analyse, on préfère stimuler systématiquement le ventricule, si nécessaire en ré- duisant le DAV. Le dispositif peut analyser divers paramètres de l'onde T à l'in- térieur de la fenêtre d'analyse Y. Un paramètre significatif est par exemple le moment d'arrivée du front de repolarisation, car on a cons- taté une corrélation entre l'arrivée du front et l'état ischémique, l'onde T étant d'autant plus précoce que l'état du myocarde est satisfaisant: un retard dans l'arrivée de ce front dans des conditions identiques (de fréquence par exemple) peut ainsi révéler une situation d'ischémie. On peut à cet effet mesurer la valeur v du potentiel au début de la fenêtre d'analyse, potentiel qui sera d'autant plus élevé que l'état du myocarde est satisfaisant (sur la figure 3, on a représenté trois exem- ples d'ondes T, celle illustrée en tirets longs correspondant à un état ischémique avéré; les potentiels correspondants mesurés par la sonde ont été désignés Vi, V2, va). Cet exemple de paramètre n'est bien entendu pas limitatif, et l'évolution temporelle de l'onde T peut être évaluée à partir d'autres mesures. Pour opérer l'analyse, le système détermine tout d'abord une valeur normale ParaNorm du paramètre Para à considérer, par exem- ple par la moyenne des valeurs mesurées ParaMesuré mesurées au cours d'une série de cycles normaux précédents, typiquement les huit derniers. On compare alors la valeur ParaMesuré à la valeur de normalité ParaNorm. Si l'écart entre ParaMesuré et ParaNorm dépasse un écart prédéterminé, on considère que le cycle est anormal, avec diagnostic d'ischémie. On modifie alors le fonctionnement du stimulateur de ma- nière à tenir compte de l'évolution ainsi détectée de l'état du patient. Plusieurs actions sont possibles, éventuellement de manière cu- mulée, telles que: - modification de la "fréquence maximale" Fmax, modification du délai atrio-ventriculaire (DAV), activation/désactivation d'une fonction d'asservissement, - modification des paramètres d'une fonction d'asservissement, - dans un stimulateur multisite, activation/désactivation de cer- tains sites, de manière à modifier la configuration de stimula- tion, - dans un défibrillateur, modification des paramètres de défibril- lation et/ou modification de la fréquence de stimulation, notam- ment après application d'un choc. Dans le cas o l'on agit sur la fréquence maximale Fmax, le sys- tème de l'invention permet d'adapter automatiquement ce paramètre en fonction de l'état du patient. En cas d'apparition d'une ischémie, et dans un délai très court, on peut ainsi réduire Fmax de la valeur pro- grammée à une fréquence inférieure, le rôle de ce paramètre étant alors essentiellement réduit à la limitation de la fréquence de stimula- tion induite par les algorithmes d'asservissement du stimulateur du- rant l'effort: en cas d'ischémie, on peut ainsi privilégier ce rôle du pa- ramètre Fmax.. qui devient prioritaire devant la conservation du syn- chronisme AV. REVENDICATIONS 1. Un dispositif médical implantable actif, notamment un sti- mulateur cardiaque, défibrillateur et/ou cardioverteur, comprenant des moyens de détection d'activité du myocarde avec au moins une sonde ventriculaire, et des moyens de stimulation de ce myocarde, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de mesure de l'évolution d'un état is- chémique du porteur du dispositif. 2. Le dispositif de la revendication 1, dans lequel les moyens de mesure de l'évolution d'un état ischémique comprennent des moyens de recueil et d'analyse de l'onde de repolarisation ventriculaire (T). 3. Le dispositif de la revendication 1, dans lequel les moyens de mesure de l'évolution d'un état ischémique commandent des moyens aptes à modifier au moins l'un des paramètres de pilotage du dispositif. 4. Le dispositif de la revendication 1, dans lequel le paramètre de pilotage modifiable en fonction du paramètre représentatif est la fréquence maximale de stimulation (Fmax), cette fréquence étant abais- sée en cas d'apparition d'un état ischémique. 5. Le dispositif de la revendication 1, dans lequel le paramètre représentatif est l'instant d'arrivée de l'onde de repolarisation, considé- ré par rapport à l'instant (to) de survenue de l'onde de dépolarisation. 6. Le dispositif de la revendication 5, dans lequel l'instant d'arrivée de l'onde de repolarisation est évalué à partir du niveau de potentiel pris après un intervalle de temps donné (X) suivant l'instant (to) de survenue de l'onde de dépolarisation. 7. Le dispositif de la revendication 1, dans lequel les moyens d'analyse de l'onde de repolarisation n'opèrent que sur dépolarisation électrostimulée. 8. Le dispositif de la revendication 1, dans lequel les moyens d'analyse de l'onde de répolarisation n'opèrent que lorsque la fréquence de stimulation du ventricule dépasse un seuil donné. 9. Le dispositif de la revendication 1, dans lequel les moyens d'analyse comparent la valeur courante du paramètre représentatif à une valeur de référence, et modifient le paramètre de pilotage du dis- positif lorsque l'écart entre ces valeurs dépasse un seuil donné. 10. Le dispositif de la revendication 9, dans lequel la valeur de référence est une moyenne de valeurs antérieures du paramètre repré- sentatif.