Bases électriques de la Stimulation Cardiaque. D.I.U Electrophysiologie et Stimulation Cardiaque.

2. DEPOLARISATION REPOLARISATION
HYPERPOLARISATION
TEMPS

3. − K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
−+
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Pz-
Pz-
Pz-
- 80 mV = POLARISATION
CATHODE
MYOCYTE

4. −
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Pz-
Pz-
Pz-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
−−
0 mV = DEPOLARISATION
CATHODE
MYOCYTE

5. 0
-80
-60
0
TEMPS
SEUIL

6. T
G
CHAMP
ELECTRIQUE
(G)
DUREE (D)
G(D) ≥ Gs(D)

7. G0
2G0
D0
G
D
Seuil de Dépolarisation Gs(D)
G0 = RHEOBASE
D0 = CHRONAXIE
Loi de Lapicque
Gs(D) = G0 x (1 + D0 / D)

8. CIRCUIT ELECTRIQUE OHMIQUE
U = R x I
[ R = Constante et I faible ]

9. U
I
R
Q = quantité d'eau
(charge totale)
U = hauteur d'eau
(tension motrice)
R = section du tuyau
(résistance à l'écoulement)
I = débit d'eau
(courant)
Q

10. U = R x I
I
L
S
U G = U / L
Echantillon de Matière
de Résistance R
R = ρ x L / S
G = ρ x J
J = I / S
J = Densité de Courant (Joule)
ρ = Résistivité de la Matière (Ω.m)

11. U = R x I
I
L
S
U G = U / L
Echantillon de Matière
de Résistance R
R = ρ x L / S
G = ρ x J
J = I / S
J = Densité de Courant (Joule)
ρ = Résistivité de la Matière (Ω.m)
Au niveau du tissu à stimuler,
S doit être la plus petite possible
(grande résistance)
pour une grande densité de courant J.

12. +
−
−
+UNI
BI
LOGE ENDOCARDE



I
I
CATHODE
(DISTAL)
CATHODE
(DISTAL)
ANODE
(PROXIMAL)
ANODE
(BOITIER)
TISSUS BIOLOGIQUES

13. [ SONDE BIPOLAIRE ]
−+
I
I
SL
RL
ST
RT
SL >>> ST
RL <<< RT
LIAISON TRANSFERT
I

14. [ SONDE BIPOLAIRE ]
−+
I
I
SL
RL
ST
RT
SL >>> ST
RL <<< RT
LIAISON TRANSFERT
Au contact Electrode / Tissu,
R est la plus grande,
la dépense de potentiel est maximale.

15. U0
2U0
D0
U
D
Seuil de Dépolarisation Us(D)
U0 = RHEOBASE
D0 = CHRONAXIE
W
D
U = R x I
I = (S / ρ) x G
Ws(D) = (U2
x D) / R
Energie de Stimulation Ws(D)
[ Constantes ]
Loi de Lapicque
Us(D) = U0 x (1 + D0 / D)

16. U0
2U0
D0
U
D
U0 = RHEOBASE
D0 = CHRONAXIE
W
D
L'énergie est minimale à la Chronaxie
≈ 0,5 ms.
L'énergie augmente avec la durée
et le carré de la tension de stimulation.

17. Ds1
Us2
Us1
D
U
MA1
Pour une Durée Ds
et une Tension Us
de Stimulation
% Elevation
Seuil
0 1 2 3 4
300
200
100
5
Semaines
γ = Us(Ds) / Usmin(Ds)
Aigu : inflammation, hématome(1)
(2) Chronique : fibrose
MA2
Ds2
Marge Absolue MA = Us(Ds) – Usmin(Ds)
Usmin(D)
MA1 > MA2
γ1 > γ2

18. Ds1
Us2
Us1
D
U
MA1
Pour une Durée Ds
et une Tension Us
de Stimulation
% Elevation
Seuil
0 1 2 3 4
300
200
100
5
Semaines
γ = Us(Ds) / Usmin(Ds)
Aigu : inflammation, hématome(1)
(2) Chronique : fibrose
MA2
Ds2
Marge Absolue MA = Us(Ds) – Usmin(Ds)
Usmin(D)
MA1 > MA2
γ1 > γ2
Le coefficient de sécurité est meilleur
lorsqu'on double la Tension
que lorsqu'on double la Durée.

19. • Impédance Z = obstacles à la circulation du courant I
• Z = R + jX :
– résistance R = dissipation d'énergie sous forme de chaleur
– réactance X =
• inductance L (X > 0) = stockage d'énergie sous forme magnétique
• capacité C (X < 0) = stockage d'énergie sous forme électrique
• Z = R en régime de courant continu
• Générateur : courant continu mais résistance variable… donc
courant variable…
Z = (R2
+ X2
)1/2
avec X = L – C

20. Z = 500 Ω
Z = 1000 Ω
Z = 100 Ω
Z = 2000 Ω

21. U
D
 

SL
RL
ST
RT
ISTIM
ISTIM
I = U / Z
mA V kΩ
Q = I x D
μC mA ms
ICIRCUIT
ON
OFF
STIM
RS
Z ≈ RT

22. IMOY = F / Z x U x D
Q = U x D / Z
IMOY
D
U
≈
Période de Stimulation
T = 1 / F
Q = IMOY x T

23. IMOY = F / Z x U x D
Q = U x D / Z
IMOY
D
U
≈
Période de Stimulation
T = 1 / F
Q = IMOY x T
La batterie s'use plus vite quand
la fréquence, la tension et la durée
de stimulation augmentent,
et quand l'impédance diminue.

24. STIMULATION
PERMANENTE
à 60 bpm
Z = 500 Ω
U = 5 V
D = 0,5 ms
ICIRCUIT = 5 μA
QBATTERIE = 1 A.h
QUELLE EST LA DUREE DE VIE
DE LA BATTERIE ?
( 1 C = 1 A.s )

25. ( 1 C = 1 A.s )
QSTIM = U / Z x D
= 5 μC
à 60/min : RR = 1 sec
ISTIM = 5 μA
+
ICIRCUIT = 5 μA
I = 10 μA
1 A >>> 1 heure
10 μA >>> 200 000 h >>> 11,4 ans
STIMULATION
PERMANENTE
à 60 bpm
Z = 500 Ω
U = 5 V
D = 0,5 ms
ICIRCUIT = 5 μA
QBATTERIE = 1 A.h

26. U (V) Z (kΩ)
T (années)
0 4 8 12
10
2
1
3 20
ERI
EOL



27. −+
I
I
I
−
−
−
−
−
−
+
+
+
+
+
+
Molécules
H20
INTERFACE
PÔLE DISTAL / ENDOCARDE
CAPACITE D'HELMOLTZ
= double couche électrique
≈ CONDENSATEUR
−
−
−
−
−
−
+
+
+
+
+
+

28. t
t
t
U
U
U
CHARGE DECHARGE
P0
P0
P0
GENERATEUR
CIRCUIT
SPIKE
POST-POTENTIEL
CAPACITE
P0
= potentiel perdu par
la charge de la capacité
pendant la stimulation,
et restitué (post-potentiel)
après la stimulation

29. t
t
t
U
U
U
CHARGE DECHARGE
P0
P0
P0
GENERATEUR
CIRCUIT
SPIKE
POST-POTENTIEL
CAPACITE
P0
= potentiel perdu par
la charge de la capacité
pendant la stimulation,
et restitué (post-potentiel)
après la stimulation
La polarisation a un effet capacitif qui
augmente avec la durée d'impulsion
et diminue avec la surface de transfert.
Elle peut être source de surdétection.

30. STRUCTURE FRACTALE (Nitrure de Titane)

31. I
GRANDE DENSITE
DE COURANT
(ST petite)
ET
FAIBLE
POLARISATION
(SC grande)

32. 
OFF
+
+
-
-
CONDENSATEUR
1/ CHARGE DU CONDENSATEUR
ICHARGE
GENERATEUR

33.  
SL
RL ≈ 10-30Ω
ST
RT ≈ 100-500Ω
ISTIM
ISTIM
ON
+
+
+
+
-
-
-
-
CONDENSATEUR
RS ≈ 10Ω
2/ STIMULATION CARDIAQUE
+ +
- -
SPIKE

34. ST
RT
+ + + +
- - - -
CAPACITE
D'HELMOLTZ
3/ POST-POTENTIEL
ISTIM

35. −+
BIPOLAIRE
UNIPOLAIRE
DISTAL
UNIPOLAIRE
PROXIMAL

36. SIGNAL
DETECTE
SIGNAL
ANALYSEAMPLIFICATEUR
FILTRES
PASSE-BANDE
REDRESSEUR
0
U
(mV)

37. 30 250
F (Hz)
U
(mV)
PASSE-HAUT PASSE-BAS
ONDE T ONDES P et R MYOPOTENTIELS
PASSE-BANDE
50Hz

38. 0
U
(mV)
SEUIL
VS
"SENSED"
"BLANKING""BLANKING"EGM
ANALYSE
EGM
TRAITE
ECG
P
R
T
bruit
LINEAIRE