Brevet FR2772622A1 — publié le 19990625

L'invention concerne les "dispositifs médicaux implantables actifs" tels que définis par la directive 90/385/CEE du 20 juin 1990 du Conseil des communautés européennes, plus précisément les dispositifs stimu- lateurs cardiaques, défibrillateurs et/ou cardioverteurs permettant de délivrer au coeur des impulsions électriques de faible énergie pour le traitement des troubles du rythme cardiaque. Elle concerne plus particulièrement les prothèses dites "multisite", c'est-à-dire les prothèses dans lesquelles des électrodes sont placées en une pluralité de sites respectifs distincts, avec au moins deux sites ven- triculaires. Il peut s'agir d'une prothèse de type "simple chambre" (dou- ble stimulation ventriculaire), triple chambre (stimulation atriale droi- te et double stimulation ventriculaire) ou même quadruple chambre (double stimulation atriale et double stimulation ventriculaire). Ces électrodes sont reliées à des bornes indépendantes du stimula- teur de manière à permettre la détection de potentiels de dépolarisa- tion ainsi que l'application d'impulsions de stimulation. Le EP-A-0 030 897 décrit un tel stimulateur multisite, dans lequel les deux bornes des électrodes de stimulation sont implantées en deux sites prédéterminés appartenant à une même cavité cardiaque, notam- ment le ventricule. Un dispositif de commutation permet de choisir le mode de fonctionnement du stimulateur parmi divers modes (bipolaire, monopolaire double, double monopolaire ou bifocal ventriculaire), sans toutefois modifier l'implantation des électrodes ni le choix des sites de stimulation. L'un des buts de l'invention est de proposer un stimulateur cardia- que (ou un circuit de stimulation d'un défibrillateur ou cardioverteur) de type multisite permettant, sans accroissement notable de la com- plexité de la circuiterie du stimulateur, de modifier le choix des sites en recherchant une configuration optimale de stimulation. En effet, lorsque l'on modifie après un certain temps la configura- tion des sites de stimulation, on constate une meilleure récupération du tonus musculaire du myocarde, et donc une réduction de l'effort à four- nir par celui-ci. Le but est d'avoir plusieurs pôles de stimulation pour les cardiopathies dilatées, et le fait de pouvoir modifier la configuration est un avantage pratique. Toutefois, la multiplication du nombre de sites entraînerait une multiplication corrélative du nombre d'étages de stimulation et de chaî- nes de détection, qui se heurterait rapidement à des contraintes de vo- lume disponible à l'intérieur du boîtier du stimulateur à raison de l'augmentation du nombre des composants. En outre et surtout, l'aug- mentation du nombre de composants induirait un accroissement impor- tant de la consommation du stimulateur, susceptible de réduire la du- rée de vie nominale de celui-ci en-deçà des limites exigées. L'invention se propose de résoudre ces difficultés, en proposant un stimulateur doté de capacités de stimulation/détection multisite sus- ceptible de stimuler et détecter selon des configurations multiples et modifiables à volonté tout en minimisant la quantité de composants nécessaire, ceci afin de réaliser un compromis entre, d'une part, les exi- gences cliniques et, d'autre part, les contraintes de volume à l'intérieur du boîtier et les contraintes de consommation des circuits. À cet effet, le dispositif médical implantable actif de l'invention, dans lequel des électrodes sont placées en au moins trois sites myocar- diques distincts de stimulation, dont au moins un site ventriculaire de stimulation/détection, ces électrodes étant reliées à des bornes indé- pendantes du dispositif de manière à permettre l'application d'impul- sions de stimulation produites par une pluralité d'étages de stimulation distincts, en nombre au plus égal au nombre desdits sites de stimula- tion, est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de commutation pour relier sélectivement et selon diverses configurations possibles de stimulation les étages de stimulation, ou certains de ceux-ci, aux divers sites de stimulation, ou à certains de ceux-ci, et des moyens de com- mande des moyens de commnutation, pour modifier la configuration de stimulation de manière à rechercher celle considérée comme optimale. Ce dispositif peut également comprendre au moins deux étages dis- tincts de détection d'activité électrique spontanée dans une cavité car- diaque, les moyens de commutation comprenant en outre des moyens aptes à relier sélectivement et selon diverses configurations possibles de détection ces étages de détection, ou certains de ceux-ci, aux divers sites de stimulation, ou à certains de ceux-ci, en propre ou concurrem- ment avec une liaison à un étage de stimulation. Avantageusement, les moyens de commande des moyens de com- mutation peuvent opérer dynamiquement en cours de fonctionnement du dispositif de manière à modifier les configurations de stimulation et/ou de détection, le dispositif comprenant en outre des moyens d'éva- luation pour la recherche de ladite configuration optimale. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-dessous d'un exemple de réali- sation, en référence à la figure unique annexée qui est un schéma syn- optique d'un stimulateur réalisé selon les enseignements de l'invention, associé à une pluralité de sondes implantées en divers sites d'un myo- carde. 0 Sur la figure, la référence 10 désigne, de façon générale et schéma- tique, le myocarde sur lequel sont implantées diverses sondes en une pluralité de sites 12, 14, 16, 18, 20 et 22. Il peut s'agir d'électrodes en contact effectif avec le myocarde, telles que les électrodes 12, 14, 20 et 22 qui sont en contact avec chacune des quatre cavités du myocarde; il peut s'agir également d'électrodes flot- tantes, telles que les électrodes 16 et 18, qui servent alors de référence de potentiel pour détecter des signaux ou stimuler, lorsque cette stimu- lation est opérée en mode bipolaire. Ces électrodes flottantes peuvent par exemple être constituées par l'électrode proximale d'une sonde bi- polaire, dont l'extrémité distale est, quant à elle, en contact avec la ca- vité. Ainsi, dans la configuration d'électrodes illustrée sur la figure, les électrodes 12 et 16 sont celles d'une sonde bipolaire implantée dans l'o- reillette droite, les électrodes 14 et 18 sont celles d'une sonde bipolaire implantée dans le ventricule droit, l'électrode 20 est celle d'une sonde monopolaire implantée dans l'oreillette gauche et l'électrode 22 est celle d'une sonde monopolaire implantée dans le ventricule gauche. Cette configuration n'est cependant en aucune façon limitative en ce qui concerne le nombre d'électrodes aussi bien que leur configura- tion, dès lors que l'on dispose d'au moins trois sites de stimulation/ détection, dont au moins un dans le ventricule. Par ailleurs, les sondes ne sont pas nécessairement placées dans les cavités cardiaques (électrodes en contact avec le myocarde ou élec- trodes flottantes), mais peuvent également être situées dans des lieux permettant de stimuler de manière indirecte les cavités, par exemple implantées dans un sinus coronaire, ou encore à l'extérieur du myocar- de (sonde épicardique). L'une des caractéristiques de l'invention est en effet de pouvoir dis- poser d'un système o les électrodes ne sont plus dédiées à des cavités cardiaques particulières, mais peuvent être placées dans n'importe quelle cavité cardiaque; on peut même placer toutes les électrodes dans la même cavité, par exemple dans le ventricule droit avec une électrode dans le septum pour pouvoir stimuler le ventricule gauche et/ou à la croisée des cavités, etc. En ce qui concerne le stimulateur, dans l'exemple illustré celui-ci comporte (ici encore, de façon non limitative) quatre pôles indépen- dants permettant de délivrer une stimulation électrique paramétrable en amplitude et en largeur en quatre points du coeur et deux pôles, typiquement des électrodes proximales, servant de références de poten- tiel pour la stimulation et la détection. Par convention, les six pôles du dispositif sont désignés en fonction de l'utilisation typique qui est celle illustrée, bien que ceci ne constitue en aucun cas une limite aux possibilités du système puisque chacun des pôles peut être relié à un site situé dans n'importe laquelle des ca- vités cardiaques. On désignera par: - DA et DV (Distales Auriculaire et Ventriculaire) les pôles reliés aux électrodes 12 et 14, - PA et PV (Proximales Auriculaire et Ventriculaire) les pôles reliés aux électrodes 16 et 18, - Dal (Distale auriculaire) le pôle relié à l'électrode 20, qui est le pôle additionnel n 1 par rapport à un dispositif double chambre, et - Dv2 (Distale ventriculaire) le pôle relié à l'électrode 22, qui est le pôle additionnel n 2 par rapport à un dispositif double chambre. Le stimulateur comporte quatre étages de stimulation 24, 26, 28 et et deux chaînes de détection, avec des amplificateurs respectifs 32 et 34. Divers commutateurs électroniques SA, SV, S1, S2, M1-M4 et T1- T8 sont connectés de la manière représentée sur la figure entre les étages de stimulation 24, 26, 28 et 30 et les étages de détection 32 et 34, d'une part, et les six pôles DA, PA, Dal, DV, PV, Dv2, d'autre part. Ils permettent d'aiguiller chacun de ces six pôles vers un étage 24 à 34 afin de réaliser diverses configurations de stimulation et diverses confi- gurations de détection du signal cardiaque. Il est également prévu un commutateur B0 permettant de connec- ter le boîtier métallique 36 du dispositif à la masse du système, lorsque l'on souhaite réaliser une stimulation ou une détection entre un pôle endocavitaire et la masse du boîtier. On va maintenant indiquer les diverses configurations de stimula- tion et de détection qu'il est possible de réaliser au moyen de ces diffé- rents commutateurs. Les divers modes de détection et de stimulation seront désignés de la manière suivante: - "détection unipolaire": détection entre un pôle endocavitaire et le boîtier, - "détection bipolaire": détection différentielle entre deux pôles en- docavitaires (le boîtier constituant une référence pour le mode com- mun), - "détection tripolaire": détection sur deux pôles endocavitaires re- liés entre eux, par rapport à un troisième pôle endocavitaire (le boîtier constituant une référence pour le mode commun), - "stimulation unipolaire": stimulation entre un pôle endocavitaire et le boîtier, - "stimulation bipolaire": stimulation entre deux pôles endocavitai- res dont un est la masse (boîtier en l'air). De plus, comme dans le cas d'un stimulateur classique DDD (double chambre), le terme "bipolaire" fait référence à deux pôles endo- cavitaires situés dans la même cavité mais qu'avec un stimulateur multisite (MS), ce n'est plus le cas, on appellera par convention "quasi- bipolaire' une configuration faisant intervenir deux électrodes endoca- vitaires dans deux cavités différentes, et de même pour "quasi-tripo- laire'. Les différentes possibilités de configuration sont données par le tableau suivant, qui indique: - la configuration considérée - les pôles (électrodes) impliqués, - le fait qu'il s 'agisse d'une configuration déjà connue en tant que telle dans un stimulateur double chambre classique (DDD), ou d'une configuration nouvelle, propre au dispositif multisite de la présente invention (MS), - les commutateurs devant être fermés, - les commutateurs devant être ouverts. Configuration Type Fermés Ouverts Dét. unip. Dal MS B0, M1,T2 M2, T1, T3, T4 Dét. quasi-bip. Dal/PA MS B0, T2, T4 Ml, M2, T1, T3 Dét. quasi-bip. DA/Dal MS B0, T1, T3 M1, M2, T2, T4 Dét. quasi-trip. [DA+Dal]/PA MS B0, T1, T2, T4 Ml, M2, T3 Dét. bip. DA/PA DDD B0, T1, T4 Ml, M2, T2, T3 Dét. unip. DA DDD B0, M1, T1 M2, T2, T3, T4 Stim. tminp. Dal MS B0, S1 M2, M4 Stim. quasi-bip. Dal/PA MS M2, S1 B0, M4 Stim. unip. DA DDD B0, SA M2, M4 Stim. bip. DA/PA DDD M2, SA B0, M4 Dét. unip. Dv2 MS B0, M3, T6 M4, T5, T7, T8 Dét. quasi-bip. Dv2/Pv MS B0, T6, T8 M3, M4, T5, T7 Dét. quasi-bip. DV/Dv2 MS B0, T5, T7 M3, M4, T6, T8 Dét. quasi-trip. [DV+Dv2]/PV MS B0, T5, T6, T8 M3, M4, T7 Dét. bip. DV/PV DDD B0, T5, T8 M3, M4, T6, T7 Dét. unip. DV DDD B0, M3, T5 M4, T6, T7, T8 Stim. unip. Dv2 MS B0, S2 M2, M4 Stim. quasi-bip. Dv2/PV MS M4, S2 B0, M2 Stim. unip. DV DDD B0, SV M2, M4 Stim. bip. DV/PV DDD M4, SV B0, M2 On voit ainsi que l'on dispose - mais de façon non exhaustive-, pour la stimulation, de huit configurations différentes dont quatre sont nouvelles et, pour la détection, de douze configurations possibles dont huit sont nouvelles. En pratique, la localisation des électrodes dans toute partie des quatre cavités cardiaques est laissée au choix du praticien. La configu- ration de stimulation et celle de détection sont ensuite réalisées, soit conformément aux indications du praticien, soit de facon automatique par recherche de la configuration préférentielle. Ainsi, les commuta- teurs peuvent être programmés de manière à modifier dynamiquement la configuration en cours de fonctionnement du stimulateur, afin d'a- dapter dynamiquement celle-ci pour toujours se placer dans la confi- guration la meilleure (une configuration étant considérée comme meil- leure si elle procure une amélioration des paramètres cardiaques tels que le débit). Les stimulations sur chacun des quatre pôles choisis sont contrôlés par un certain nombre de paramètres, notamment de délais: - délai entre étages, à savoir entre l'étage auriculaire A et l'étage au- riculaire V, par le délai atrio-ventriculaire (DAV) classique d'un stimulateur DDD, - délai entre cavités d'un même étage, entre DA et Dal ou entre DV et Dv2, les délais DA-Dal et DV-Dv2 pouvant, suivant la program- mation du stimulateur, être des délais Dal-DA ou Dv2-DV, - suivant la localisation des sondes dans le coeur, que le praticien devra spécifier à l'implantation du dispositif, un certain nombre de nouveaux modes préférentiels de stimulation vont être proposés, accompagnés des paramètres programmables de couplage tem- porel. Les délais entre étages peuvent être par exemple program- mables de 0 à 300 ms par pas de 8 ms, et de même pour les délais entre cavités; - pour chaque pôle capable de délivrer une stimulation électrique, des paramètres et d'amplitude d'impulsion sont accessibles de fa- çon indépendante. REVENDICATIONS 1. Un dispositif médical implantable actif, notamment un stimula- teur cardiaque, défibrillateur et/ou cardioverteur, dans lequel des élec- trodes sont placées en au moins trois sites myocardiques distincts de stimulation (12, 14, 20, 22), dont au moins un site ventriculaire de sti- mulation/détection (14, 22), ces électrodes étant reliées à des bornes in- dépendantes (DA, DV, Dal, Dv2) du dispositif de manière à permettre l'application d'impulsions de stimulation produites par une pluralité d'étages de stimulation distincts (24, 26, 28, 30), en nombre au plus égal au nombre desdits sites de stimulation, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de commuta- tion (SA, SV. S1, S2) pour relier sélectivement et selon diverses confi- gurations possibles de stimulation les étages de stimulation, ou cer- tains de ceux-ci, aux divers sites de stimulation, ou à certains de ceux- ci, et des moyens de commande des moyens de commutation, pour mo- difier la configuration de stimulation de manière à rechercher celle considérée comme optimale. 2. Le dispositif médical de la revendication 1, comprenant en outre au moins deux étages distincts de détection (32, 34) d'activité électrique spontanée dans une cavité cardiaque, et dans lequel les moyens de commutation comprennent en outre des moyens (M1-M4, T1-T8) aptes à relier sélectivement et selon diverses configurations possibles de dé- tection ces étages de détection, ou certains de ceux-ci, aux divers sites de stimulation, ou à certains de ceux-ci, en propre ou concurremment avec une liaison à un étage de stimulation. 3. Le dispositif de la revendication 1 ou 2, dans lequel les moyens de commande des moyens de commutation opèrent dynamiquement en cours de fonctionnement du dispositif de manière à modifier les confi- gurations de stimulation et/ou de détection, le dispositif comprenant en outre des moyens d'évaluation pour la recherche de ladite configuration optimale.