FR2481603A1 - Circuit de couplage de declenchement d'un stimulateur - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN CIRCUIT DE COUPLAGE DE DECLENCHEMENT D'UN STIMULATEUR. IL COMPORTE UN CIRCUIT 60 TEMPORISATEUR DE LIMITE SUPERIEURE DE FREQUENCE PROGRAMMABLE ET UN CIRCUIT 42 TEMPORISATEUR DE LIMITE INFERIEURE DE FREQUENCE, ET UN DISPOSITIF 71 FAISANT PASSER LE STIMULATEUR D'UN MODE DE LIMITE INFERIEURE PENDANT LA STIMULATION DE SOUTIEN VENTRICULAIRE A UN MODE DE LIMITE SUPERIEURE PENDANT LA STIMULATION SYNCHRONE AURICULAIRE. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT AUX STIMULATEURS CARDIAQUES IMPLANTABLES.

Description

La présente invention se rapporte d'une façon gé-

nérale au domaine des stimulateurs cardiaques électriques, et concerne plus particulièrement un perfectionnement aux circuits de déclenchement de stimulateurs fonctionnant dans un mode synchrone auriculaire et-dans un mode de sou-

tien ventriculaire à fréquence minimale, afin d'é%*iter -

que des impulsions de sortie étroitement couplées n'appa-

raissent dans la période vulnérable des ventricules.

Des stimulateurs synchrones auriculaires sont réa-

lisés pour être utilisés sur des malades dont le coeur

subit une auto-stimulation auriculaire normale mais lors-

qu'en raison d'un défaut de conduction entre l'oreillette et le ventricule, ce dernier ne bat pas ou ne suit pas

le rythme auriculaire. Des stimulateurs synchrones auri-

culaires sont conçus pour détecter les contractions auri-

culaires du coeur apparaissant naturellement et pour les utiliser comme une référence de temps pour produire des impulsions de stimulation électrique du ventricule du

coeur. Cela se fait en détectant la contraction auricu-

laire et en produisant une impulsion de stimulation ven-

triculaire après un court retard qui est choisi pour éta-

blir le synchronisme auriculaire-ventriculaire. En général, un mode de détection et d'inhibition ventriculaire- est également prévu dans le stimulateur de sorte que si une

contraction ventriculaire spontanée se produit dans l'in-

tervalle de temps A-V approprié après une contraction au-

riculaire, cette contraction ventriculaire est détectée et les circuits générateurs d'impulsions sont inhibés et

ramenés au repos pour ce cycle cardiaque, car aucune im- -

pulsion de stimulation n'est nécessaire.

Il est également courant-de prévoir une stimulation ventriculaire de soutien (fréquence minimale) dans un stimulateur synchrone auriculaire afin que le coeur soit maintenu à la fréquence minimale dans le cas ou la

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fréquence de contraction auriculaire naturelle devient

trop basses comme dans le cas de la bradycardie auricu-

laire. Egalement dans le cas d'un mauvais fonctionnement

du conducteur auriculaire ou de l'amplificateur de détec-

tion auriculaire, il importe que le stimulateur continue

à stimuler dans le mode de soutien ventriculaire.

Un problème qui apparait quelquefois dans les stimulateurs synchrones auriculaires antérieurs lorsqu'ils fonctionnent dans le mode de soutien ventriculaire à fréquence minimale, et que dans certaines circonstances il est possible que le stimulateur puisse délivrer trop rapidement une impulsion de stimulation ventriculaire

après une contraction précédente du ventricule. Ce cou-

plage trop serré d'une impulsion de stimulation peut se situer dans la période vulnérable du ventricule, pendant

la repolarisation de la contraction ventriculaire précé-

dente et peut avoir des conséquences dangereuses y com-

pris une fibrillation ventriculaire. Egalement dans ces circonstances, il est facile pour le personnel médical de mal interpréter l'électrocardiogramme comme un mauvais

fonctionnement du stimulateur.

La cause de ce problème est la dissociation de l'activité auriculaire et de l'activité ventriculaire dans le coeur pendant le mode de soutien ventriculaire et la détection ultérieure d'une contraction auriculaire (onde P) apparaissant très près après un événement vent

triculaire. Cela peut se produire dans le cas d'une.

bradycardie auriculaire dans laquelle la fréquence auri-

culaire naturelle passe à une valeur inférieure à la fréquence minimale de soutien ventriculaire qui peut être

par exemple de 60 battements par minute. Dans ces condi-

tions, le ventricule du coeur est stimulé à la fréquence de soutien ventriculaire de 60 battements par minute mais si-l'on suppose l'absence de conduction rétrograde

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dans le coeur, l'oreillette continue à se stimuler elle-

meme à cette fréquence basse. Etant donné que les oreil-

lettes et les ventricules fonctionnent maintenant indé-

pendamment et à des fréquences différentes, l'onde P de l'électrocardiogramme n'est plus fixe ou synchronisée avec le complexe QRS. Au cours d'impulsions successives,

l'onde P se décal.e2 dans le complexe QRS et le traverse.

Eventuellement, une onde P apparait juste quand l'ampli-

ficateur de détection auriculaire est débloqué A la fin

de sa période réfractaire suivant un évènement ventricu-

laire ou très peu de temps après. L'amplificateur de détection auriculaire détecte alors l'onde P et entraine l'émission d'une impulsion de stimulation ventriculaire une période de retard A-V plus tard. Il en résulte que

le ventricule reçoit une impulsion de stimulation ventri-

culaire rapide dans un intervalle trop court suivant la contraction ventriculaire précédente et cette impulsion de stimulation rapide peut se situer dans la période vulnérable. Il ne convient pas de résoudre ce problème en allongeant encore la période réfractaire du circuit de détection auriculaire. Cela pourrait déplacer de façon sure llonde P rapidement détectée au-delà de la période vulnérable suivant une dépolarisation ventriculaire mais cette disposition pourrait abaisser la limite de fréquence maximale de poursuite auriculaire du stimulateur. C'est là un mauvais résultat car beaucoup de malades avec ce

type de problème imposant un stimulateur synchrone auri-

culaire peuvent encore avoir une activité normale et por-

ter leurs fréquences cardiaques naturelles jusqu'à 150 battements par minute ou davantage. Avec une période

réfractaire auriculaire allongée, les circuits de détec-

tion auriculaire ne seraient pas pr6ts à recevoir l'onde P

suivante à ces fréquences cardiaques normales rapides.

il est possible d'éviter ce problème des impul-

sions couplées trop étroitement en utilisant un stimnu-

lateur auriculaire-ventriculaire A double détection et double stimulation. Ce type d'appareil ne pose pas le

même problème car l'oreillette est stimulée pour mainte-

nir la fréquence minimale maintenant synchronisées les

oreillettes et les ventricules. Par conséquent, la disso-

ciation des ondes P et R ne se produit pas. Bien qu'un

stimulateur à double détection et double stimulation ré-

solve ce problème, il peut consommer beaucoup plus de

courant qu 'un stimulateur synchrone auriculaire et il pré-

sente donc l'inconvénient d'une pile de plus courte durée ou de plus grande capacité. Le besoin subsiste donc de stimulateurs auriculaires synchrones pour les malades qui

n'imposent pas une complète stimulation synchrone auri-

culaire-ventriculaire à double détection et double stimu-

lation. L'invention résoud ce problème en introduisant une limite de fréquence supérieure variable et en prévoyant

un dispositif de détection pour passer à la limite supé-

rieure, normalement élevée (qui peut être programmée et qui est généralement de 150 battements par minute) pendant

une stimulation synchrone auriculaire et pour passer au-

tomatiquement à une limite de fréquence supérieure plus basse (par exemple 100 battements par minute) pendant le fonctionnement dans le mode de stimulation ventriculaire de soutien. Quand le synchronisme - auriculaire est rétabli, la limite de fréquence supérieure revient automatiquement à sa valeur supérieure programmée. De cette manière, le circuit de détection auriculaire ne peut détecter une onde T suivant immédiatement une onde R tandis qu'en même

temps, le fonctionnement synchrone auriculaire aux fré-

quences cardiaques élevées pendant une activité n'est pas perturbé.

L'invention concerne donc- un stinulateur cardia-

que perfectionné, fonctionnant dans des modes synchrone.

auriculaire, et de; stinulation, de soutien ventriculaire

a fréquence minimale. Un circut de couplage de déclen-

chement est prévu pour éviter qciine impulsion de stimu-

lation ventriculaire ne suive trop étroitement une con-

traction ventriculaire précédente. Le stinulatenr com-

porte des bornes auriculaire, et ventriula-ae, pour la

connexion'> respectivement à l'oreillette et au'. ventricu-

le du coeur dm malade. Un générateur d'timpulsions de sor-

tie est préve pour dëlivrer sélectivement des impulsions de sortie de stimulation électrique ventriculaireS à la borne ventriculaire. Des amplificateurs de détection

auriculaire:. et ventriculaire sont connectes respective-

ment aux bornes auriculaire et ventriculaire pour détec-

ter respectivement les contractions auriculaires et ven-

triculaires du coeur. Un circuit de commande déclenche normalement le générateur d'impulsions pour délivrer des

impulsions de sortie synchronisées et retardées par rap-

port aux contractions auriculaires détectées apparaissant

plus rapidement qu'une fréquence minimale prédéterminée.

et pour commander le générateur d'impulsions de sortie de manière qu'il délivre des impulsions de sortie qui maintiennent la fréquence ventriculaire du coeur à la

fréquence minimale prédéterminée en l'absence des contrac-

tions auriculaires détectées apparaissant au-dessus de la fréquence minimale. Le circuit de commande comporte en outre un dispositif qui interdit de délivrer des im=

pulsions de sortie à une fréquence de stimulation dépas-

sant une fréquence de stimulation maximale prédéterminée par rapport à la contraction ventriculaire précédente, spontanée ou stimulée. Un autre dispositif de commande est prévu pour augmenter la limite maximale prédéterminée de fréquence de stimulation pendant une stimulation

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synchrone auriculaire et pour réduire la fréquence maxi-

male prédéterminée de stimulation à une limite inférieure quand la stimulation se fait à la fréquence minimale prédéterminée.

D'autres caractéristiques et avantages de l'inven-

tion apparaîtront au cours de la description qui va sui-

vre t Aux dessins annexés donnés uniquement à titre

d'exemple nullement limitatifs: -

La figure 1 est un schéma simplifié d'un stimula-

teur synchrone auriculaire possédant une fréquence de stimulation de soutien ventriculaire,

La figure 2 est une courbe illustrant la caracté-

ristique de fréquence moyenne de sortie en fonction de la fréquence auriculaire de fonctionnement du stimulateur de la figure 1, La figure 3 est un diagramme de temps illustrant

un problème posé par les stimulateurs antérieurs en rai-

son d'impulsions de stimulation ventriculaire. étroite-

ment couplées,

La figure 4 est un schéma simplifié d'un stimula-

teur selon ltinvention, La figure 5 est un diagramme de temps illustrant le fonctionnement du stimulateur de la figure 4 selon l'invention en ce qui concerne la résolution du problème

des impulsions de stimulation étroitement couplées.

Les figures 1 et 2 illustrent d'une façon générale un stimulateur synchrone d'onde P ou auriculaire avec une

possibilité de stimulation de soutien de fréquence ven-

triculaire minimale. Le dispositif selon l'invention fait partie du type général. illustré par les figures 1 et 2 mais il comporte en plus les dispositions spéciales n'apparaissant pas spécifiquement sur ces figures permet tant de résoudre le problème déjà mentionné des impulsions

de stinulation ventriculaire étroitement couplées.

Cette disposition particulière selon l'invention destinée

à résoudre ce problème sera décrite par la suite en re-

gard-des figures 4 et 5.

Sur la figure 1, la référence numérique 10 désigne

globalement un coeur avec lequel le stinulateur est uti-

lisé. Un conducteur 11 aboutit à l'oreillette du coeur

et il porte une électrode 12 en contact avec cette der-

nière. Le conducteur 11 est connecté à la borne auricu-

laire 13 du stimulateur. Un conducteur 14 aboutit au

ventricule du coeur et il porte à son extrémité une élec-

trode 15 en contact avec les tissus de la région ventri-

culaire du coeur. Le conducteur 14 est connecté à la

borne 16 du stimulateur,.

Dans le stimulateur, la borne 13 est connectée à un amplificateur et détecteur 20 de détection auriculaire qui a pour fonction de détecter des dépolarisations aux

riculaires (ondes P). Son signal de sortie sur le con-

ducteur 21 est appliqué A une entrée d'un temporisateur 22 de retard auriculaire-ventriculaire. La sortie de déclenchement du temporisateur 22 est connectée par un conducteur 23 à un temporisateur 24 de limite de fréquence élevée. La sortie de ce temporisateur est connectée au

circuit de sortie 30. Les impulsions de stimulation ven-

triculaire produites par le circuit de sortie 30 sont délivrées par un conducteur 31 A la borne 16 et aux

ventricules du coeur.

Une dérivation du conducteur 31 est connectée à

un amplificateur et détecteur 40 de détection ventricu-

laire qui a pour fonction de détecter des ondes R indi-

quant des contractions ventriculaires bien qu'il réagisse également à des impulsions de stimulation produites par le circuit-de sortie; La sortie de l'amplificateur 40 de détection ventriculaire est connectée par un conducteur &

41 aux entrées de mise au repos du temporisateur auricu-

laire-ventriculaire 22 et du temporisateur 24 de limite

de fréquence élevée. Une dérivation est également connec-

tée à mine entrée de mise au repos du temporisateur 42 de limite de fréquence basse. La sortie de ce temporisateur

est également connectée au circuit de sortie 30.

La figure 2 montre la fréquence de stimulation ventriculaire qui est maintenue par le stimulateur de la

figure 2 en réponse à des fréquences auriculaires varia-

bles. A titre d'exemple, sur la figure 2, la fréquence de 175 battements par minute a été choisie comme limite supérieure de fréquence et celle de 60 battements par minute a été choisie comme limite inférieure. Mais il faut noter que d'autres valeurs numériques pourraient _15 convenir pour ces limites et qu'en outre, dans le cas de stimulateurs programmables, ces limites ainsi que d'autres paramètres.de fonctionnement de l'appareil peuvent être programmés selon une technique de programmation et de

transmission à haute fréquencei.déjà connue. -

Dans l'exemple de la figure 2, quand la fréquence de stimulation auriculaire spontanée du coeur est comprise

entre 60 et 175 battements par minute, la fréquence ven-

triculaire s'adapte de façon univoque à la fréquence au-

riculaire. Dans cette région, le stimulateur fonctionne dans le mode synchrone d'onde P. L'onde P produite par une contraction auriculaire est prélevée par le conducteur 11 et détectée par l'amplificateur 20 qui déclenche alors

le temporisateur 22; ce dernier établit le retard auri-

cutLre-ventriculaire approprié à - fin duquel une impul-

sion de déclenchement est émise sur le conducteur 23.

Si cette impulsion de déclenchement n'apparait pas dans

un-intervalle trop voisin du dernier évènement ventri-

culaire, elle traverse le temporisateur 24 pour déclencher la production d'une impulsion de stimulation de sortie par le circuit 30. Ainsi, une contraction ventriculaire stimulée apparait en synchronisme avec la contraction auricWaire spontanée. Si avant l'émission de l'impulsion

de stimulation ventriculaire,-une contraction ventricu-

laire spontanée apparait, elle est détectée par l'ampli- ficateur 40 et un signal de mise au repos apparaît sur le conducteur 41 pour ramener au repos les temporisateurs 22, 24 et 44 afin d'inhiber une impulsion ventriculaire

car aucune n'est nécessaire. Dans un cas comme dans l'au-

tre, la correspondance univoque entre la fréquence ventri-

culaire et la fréquence auriculaire est maintenue dans le synchronisme AV approprié, donnant un rendement maximal. Si la fréquence auriculaire passe au-dessous de e la limite inférieure qui est 60 battements par minute dans l'example de la figure 2, la stimulation synchrone d'onde

P produit une fréquence basse des battements. Par consé-

quent, au-dessous de 60 battements par minute, le stinu-

lateur revient à la stimulation ventriculaire à la deman-

de à la limite inférieure de fréquence.

Ce résultat est obtenu en utilisant le temporisa-

teur 42 de limite de fréquence basse, ou une disposition équivalente. A chaque évènement ventriculaire, que ce

soit une contraction spontanée ou une impulsion de stimu-

lation, le temporisateur 42 est ramené au repos par un signal sur le conducteur 41. Il commence alors à compter sa limite de temps correspondant A l'intervalle d'évasion entre des battements à la fréquence limite inférieureo Dans le cas d'une limite inférieure de 60 battements par minute, l'intervalle est 1000 millisecondeso Quand le

temporisateur 42 a écoulé ce temps, il déclenche le cir-

cuit de sortie 30 pour délivrer une impulsion de stimula-

tion. Si une contraction ventriculaire naturelle apparait avant que l'intervalle soit écoulé, le temporisateur 42

revient au repos.

Le diagramme de temps de la figure 3 illustre le problème d'un couplage trop serré entre des impulsions

de stimulation ventriculaire, apparaissant dans la tech-

nique antérieure. Sur la figure 3, l'axe horizontal re- présente le temps et six paramètres associés illustrent

le fonctionnement du coeur et du stimulateur. Ces para-

mètres sont en A l'onde P, en B l'impulsion de stimula-

tion ventriculaire, en C la période réfractaire auricu-

laire, en D le temporisateur de limite de fréquence supé-

rieure, en E le temporisateur de retard auriculaire-ven-

triculaire et en F le temporisateur de limite de fréquence inférieure. La ligne A représente des ondes P provenant

du coeur et qui sont détectées et amplifiées par l'ampli-

ficateur de détection auriculaire. La figure 3 montre donc en A c4qapparitîons d'ondes P. A titre d'exemple, la première onde P entraine un mode de fonctionnement de stimulation synchrone auriculaire. Plus particulièrement,

1 'apparition de la première onde P déclenche le tempori-

sateur dtintervalle auriculaire-ventriculaire indiqué en E, et qui, dans l'exemple présent, mesure un temps de millisecondes. A la fin de ce temps, l'timpulsion de stimulation ventriculaire B est émise. En même temps, l'amplificateur de détection auriculaire est bloqué ou

inhibé pendant environ 125 millisecondes et les tempori-

sateurs de fréquence supérieure et inférieure D et F sont ramenés au repos. Le temporisateur de limite;-de fréquence supérieure est réglé à 343 milisecondes, correspondant à une fréquence cardiaque supérieure de 175 battements par minute, ce qui veut dire que le circuit est prêt à délivrer une impulsion de stimulation (en réponse à une onde P) à la fin de la période de temporisation de limite de fréquence supérieure de 343 milisecondes comme cela peut se produire dans le cas d'un malade en activité à

- 1,1

une fréquence cardiaque élevée. Mais un signal de sortie du temporisateur auricu-aire-ventriculaire apparaissant avant l'écoulement du temps du temporisateur de limite de fréquence supérieure est simplement retardé jusqu'à ce que le temps soit écoulé et la stimulation ventricu- laire est faite à ce moment. Cela tient compte de la forme

de la courbe de la figure 2 au-delà de la limite de fré-

quence supérieure de 175 battements par minute. Dans cette

région, des ondes P rapides sont détectées mais les impul-

sions ventriculaires correspondantes sont retardées par le temporisateur delimite de fréquence supérieure afin de maintenir la fréquence à sa limite supérieure de 175 battements par minuate. En raison de l'action de retard,

certaines ondes P sont bloquées. La fréquence de stimula-

tion instantanée est à la limite de fréquence supérieure.

Mais étant donné que des ondes P sont bloquées, la fré-

quence moyenne présente la caractéristique de la figure 2.

Ce type de comportement de limite de fréquence supérieure est décrit en détail dans le brevet des Etats-Unis

d'Amérique NQ 4 059 116.

Pour en revenir à la figure 3, la première onde P a entrainé la production d'une stimulation ventriculaire avec synchronisme auriculaire. Il sera maintenant supposé que la fréquence auriculaire spontanée du malade est basse, avec un intervalle d'évasion d'environ 1100 milisecondes,

ce qui correspond à environ 54, 5 battements par minute.

Par conséquent, à la seconde onde P en A sur la figure 3, l'intervalle AV est déclenchée mais avant qu'il puisse être écoulé, le temporisateur de limite de fréquence

basse a mesuré 1000 milisecondes et il provoque l'émission -

d'une impulsion de stimulation ventriculaire. Dans l'exem-

ple représenté, cela est répété pour les trois impulsions de stimulation ventriculaire suivantes. Dans chaque cas, l'intervalle d'onde P est trop faible de sorte que la

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stimulation à 60 battements par minute a lieu.

Les deux lignes supérieures A et B de la figure 3

montrent la dissociation entre le fonctionnement de l'o-

reillette et du ventricule dans ce mode de soutien à la limite de fréquence inférieure. L'onde P et l'impulsion de stimulation ventriculaire ne sont plus en synchronisme

entre elles et apparaissent à des fréquences différentes.

Il en résulte que l'onde P se décaie par rapport à l'im-

pulsion de stimulation ventrkulaire comme cela apparait au cours des cycles successifs. Eventuellement, l'onde P

se situe par rapport A une impulsion de stimulation ven-

triculaire, à un instant qui suit juste la fin de la -

période réfractaire auriculaire. Cela apparait sur la

figure 3 pour la cinquième onde P. Cela déclenche un in-

tervalle de temps A-V et la fin de cette intervalle se situe encore légèrement à l'intérieur de l'intervalle de temps du temporisateur de limite de fréquence supérieure,

de sorte que l'impulsion ventriculaire est retardée jus-

qu 'à ce que ce temporisateur ait écoulé son temps. Pour une limite de fréquence supérieure de 175 battements par

minute, le-résultat est l'émission d'une impulsion de sti-

mulation ventriculaire étroitement couplée, seulement

343 ms après -l'impulsion précédente.

Malheureusement, cette impulsion étroitement cou-

plée peut se situer dans la période vulnérable du ventri-

cule pendant la repolarisation de la contraction précéden-

te. Cela peut être dangereux et, dans certaines circons-

tances, peut conduire à une fibrillation ventriculaireo-

En outre, l'électrocardiogramme d'un malade portant ce

genre de stimulateur peut être trompeur et peut être fa-

cilement mal interprété comme un mauvais fonctionnement

du stimulateur car l'impulsion étroitement couplée appa-

-rait au milieu d'autres impulsions normalement espacées.

Ltexamen de la séquence d'évènements faisant

intervenir la cinquième onde P de la figure.3 fait appa-

* raitre que le couplage étroit indésirable entre les

impulsions de stimulation ventriculaire peut 4tre élimi-

né en augmentant l'intervalle de temps mesuré par le temporisateur de limite de fréquence supérieure. Cela

aurait pour effet de retarder ou de déplacer vers la droi-

te de la figure 3 l'impulsion finale de stimulation re-

présentée, de manière à la placer à l'extérieur de,la période vulnérable. Mais cela abaisserait la limite de fréquence supérieure jusqu'au point o le stimulateur ne

pourrait plus suivre les ondes P apparaissant plus rapi-

dement que 100 battements par minute par exemple. Cela limiterait sévèrement l'utilité du stimalateur car des appareils de ce genre sont fréquemment utilisés avec des malades dont la fréquence cardiaque peut atteindre 150

ou davantage en activité. Dans ces conditions, le synchro-

nisme serait perdu à une fréquence basse et l'appareil

apporterait moins d'avantages physiologiques.

L'invention permet d'éliminer les effets indésira-

bles précités. Sur la figure 4, la référence numérique 10 désigne également un coeur dans lequel sont positionnés un conducteur auriculaire 11 avec une électrode 12 et un conducteur ventriculaire 14 avec une électrode 15. Le conducteur 11 est connecté à la borne 13 et le conducteur

14 est connecté à la borne ventriculaire 16.

A l'intérieur du stimulateur, la borne auriculaire

13 est connectée à l'entrée de l'amplificateur et détec-

teur 20 de détection auriculaire qui a pour fonction de

détecter les ondes P indiquant les contractions auriculai-

res. L'amplificateur 20 de détection auriculaire émet des signaux sur un conducteur 21 vers l'entrée de démarrage du temporisateur 22 de retard AV. A moins qu'il ne soit ramené au repos par un signal appliqué à son entrée de

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1i4 mise au repos par le conducteur 41, le temporisateur 22 délivre une impulsion de déclenchement à sa sortie de déclenchement à l'intervalle de retard A-V suivant la

réception d'un signal de démarrage du conducteur 21.

Ce signal de déclenchement est appliqué à un conducteur

23 vers le circuit de commande de.limite de fréquence su-

périeure qui sera décrit en détail par la suite.

La borne ventriculaire 16 est connectée par un conducteur 31 à la sortie d'un générateur 30 d'impulsions de sortie qui, comme dans la technique antérieure, produit

les impulsions de stimulation ventriculaire. Le généra-

teur 30 délivre ces impulsions en réponse à des signaux

de stimulation ventriculaire ou de déclenchement auri-

culaire qui sont appliqués à son entrée par le conducteur 32. Une dérivation du conducteur 31 est connectée à l'amplificateur et détecteur 40 de détection ventriculaire qui produit des signaux à sa sortie sur le conducteur 41,, indiquant des événements ventriculaires, c'est-à-dire une contraction ventriculaire ou une impulsion de stimulation

ventriculaire.

L'amplificateur 20 de détection auriculaire et l'amplificateur 40 de détection ventriculaire comportent des circuits introduisant des périodes réfractaires de l'amplificateur correspondant après la détection d'un événement auriculaire ou ventriculaire. Dans le présent

mode de réalisation, l'amplificateur auriculaire est inhi-

bé à l'apparition d'un événement auriculaire ou ventricu-

laire et il reste inhibé pendant la période réfractaire de l'amplificateur ventriculaire ainsi que pendant une

période de chevauchement qui suit. Le présent mode de réa-

lisation utilise la commande réfractaire auriculaire dé-

crite dans la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique

NO 145.052 déposée le 30 AVRIL 1980 au nom de la deman-

deresse. Une dérivation du conducteur 41 est connectée, à

l'entrée de mise au repos du temporisateur 42 de fréquein- ce inférieure. Le temporisateur 42 délivre un signal à sa sortie sur le

conducteur 43 à la fin de son intervalle de temporisation correspondant à l'intervalle d'évasion

à la fréquence inférieure de soutien ventriculaire.

Un circuit 50 de commande programmée est prévu, fonctionnant de la manière connue dans cette technique,

pour recevoir des signaux de commande sous la forme d'é-

nergie à haute fréquence émise par l'extérieur du corps et reçue par une antenne 51. Le circuit de commande 50 décode et traite les signaux à haute fréquence reçus et émet des signaux de programme vers le temporisateur 22

par une ligne omnibus de données 52; vers le temporisa-

teur 42 de fréquence inférieure par une ligne omnibus de données 53; et vers le temporisateur de limite supérieure

de fréquence par une ligne omnibus de données 54. Bien-

que des lignes simples soient représentées sur la figure pour simplifier, il est bien évident que les signaux de

programme vers les trois circuits de temporisation con-

sistent de préférence en des mots de commande numérique et par conséquent, les lignes omnibus de données 52, 53 et 54 peuvent comporter plusieurs conducteurs de données en parallèle pour transmettre les signaux de commande numérique. de programmation des intervalles. Au moyen du circuit de commande programmée,. l'un de plusieurs retards possibles peut être sélectionné pour le temporisateur 22, selon ce qui convient au malade. D'une façon similaire, des valeurs supérieures et inférieures de fréquence de battements par minute peuvent être sélectionnées à la

convenance d'une personne donnée.

Le circuit de commande de limite de fréquence su-

périeure ou de couplage de déclenchement comporte un temi.

porisateur 60 de limite de fréquence supérieure qui reçoit

-' -' 2481603

des signaux de démarrage sur un conducteur 61 provenant d'une porte OU 62. Le temporisateur 60 délivre un signal de temporisation A sa sortie sur un conducteur 63, à la fin de l'intervalle de fréquence supérieure, par exemple 343 ms dans le cas d'une limite de fréquence supérieure

de 175 battements par miniute. Le conducteur 63 est connec-

té à une entrée d'une porte ET 64 dont l'autre entrée est connectée au conducteur 23. La sortie de la porte ET 64 est connectée par un conducteur 65 à une entrée d'une

porte OU 70 ainsi qu'à l'entrée de mise à "0" d'un cir-

cuit basculeur 71.

Une dérivation du conducteur 41 est connectée a

une entrée d'une porte OU 62 et une dérivation du con-

ducteur 43 est connectée à son autre entrée. Une dériva-

tion du conducteur 43 est également connectée à une en-

trée d'une porte OU 70 et à l'entrée de forçage du cir-

cuit basculeur 71.

La ligne omnibus de données 54 est connectée à plusieurs portes ET 72a à 72n. Le nombre exact des portes

correspond:au nombre des bits, en parallèle des informa-

tions de programme, mais pour simplifier la figure, seuls les bits de moindre poids et de plus grand poids sont représentés. Les autres entrées des portes 72a à 72n sont connectées par un conducteur 73 à la sortie Q du circuit basculeur 71. Les sorties des portes ET 72a à 72n sont connectées par des conducteurs 74a à 74n à des entrées

des portes OU 75a à 75n. Là également, le nombre des por-

tes OU correspond au nombre- des bits-. de la commande nu-

mérique pour la valeur de programme de temporisateur.

Les sorties de ces portes OU sont connectées par des con-

ducteurs 76a.à 76n aux entrées de programme du tempori-

sateur 60 de fréquence supérieure.

Un circuit 80 délivre un mot de commande numérique de sortie correspondant à un intervalle de temps pour battements par minute, égal à un intervalle d'évasion de 600 ms. Ce mot de commande est émis sur des conducteurs 81a à 81n qui sont connectés à des entrées de portes ET 82a à 82n. Les sorties de ces portes sont connectées. par des conducteurs 83a à 83n aux autres entrées des portes OU 75a à 75n. Les autres entrées des portes ET 82 sont connectées à la sortie Q du circuit basculeur 71 par un

conducteur 84.

En fonctionnement, dans le mode synchrone auricu-

laire normal (correspondant à la plage de 60 à 175 batte-

ments par minute de la figure 2) des ondes P sont détec-

tées par l'amplificateur 20 et le temporisateur de démar-

rage 22. A la fin de l'intervalle de retard A-V, une impulsion de déclenchement est émise sur le conducteur 23 qui relie la porte ET 64 et la porte OU 70 au générateur d'impulsions 30 de manière qu'il produise et délivre une impulsion de stimulation ventriculaire. Cette séquence suppose que le temporisateur 60 de fréquence supérieure a écoulé son intervalle de temps avant l'impulsion de

déclenchement sur le conducteur 23, ce qui est bien enten-

du le cas dans la région univoque précitée de la courbe de la figure 2. Dans le cas de fonctionnement synchrone

auriculaire à une fréquence qui dépasse la limite supérieu-

re, le signal de déclenchement 23 est délivré par le temporisateur 22 mais il est arrêté à la porte 64 jusqu'à ce que le temporisateur 60 termine son intervalle de temps, après quoi le signal de déclenchement est aiguillé pour que le générateur 30 délivre son impulsion de sortie. De cette manière, le temporisateur 60 de fréquence supérieure interdit de délivrer des impulsions de stimulation à une

fréquence qui dépasse la valeur programmée.

Quand l'impulsion de déclenchement est transmise par le conducteur 65 à la porte 70 et au générateur 30, elle ramène à "O" le circuit basculeur 71. Cela ouvre les portes 72 et ferme les portes 82 de sorte que l'intervalle de limite de fréquence supérieure applicable pour le temporisateur 60 est la valeur programmée provenant du

circuit de commande de programme 50.

L'apparition d'une impulsion de stimulation ven- triculaire ou d'une contraction ventriculaire naturelle est détectée par le circuit 40 qui émet un signal sur le conducteur 41 pour ramener au repos les temporisateurs

22 et 42 et démarrer à nouveau le temporisateur 60.

Le circuit de la figure 4 fonctionne de la manière suivante dans le mode de soutien ventriculaire à fréquence basse. Si aucun évènement ventriculaire n'apparait avant l'écoulement du temps du temporisateur 42 de fréquence inférieure, une impulsion de sortie est produite. Par exemple, en supposant que la valeur programmée pour le

temporisateur 42 est 1000 ms, correspondant à une fréquen-

ce de stimulation de 60 battements par minute, le tempo-

risateur 42 émet un signal sur le conducteur 43 par la porte 70 vers le générateur 30 de sorte que ce dernier délivre une impulsion de stimulation de sortie quand le temporisateur 42 a écoulé son temps. Une autre impulsion peut être provoquée par le temporisateur 42, 1000 ms plus

tard à moins qu'avant ce moment une contraction ventri-

culaire spontanée se soit produite ou qu'un stimulus ven-

triculaire soit émis, produit par le circuit de commande

comprenant l'amplificateur auriculaire 20, le temporisa-

teur de retard 22 et la porte 64.

En même temps que le temporisateur 42 de fréquence inférieure commande le générateur 30 pour qu'il délivre une impulsion de sortie, le signal sur le conducteur-43 place à "1" le circuit basculeur 71. Cela produit un signal sur le conducteur 84 à la sortie Q pour ouvrir les portes 82a à 82n et un signal sur le conducteur 73 pour fermer les portes 72a à 72n. Ce changement d'état du

circuit basculeur 71 fait passer le code pour 100 batte-

ments par minute du circuit 80 vers les entrées de pro-

gramme du temporisateur 60. Le temporisateur 60 de fré-

quence supérieure reste programmé pour 100 battements par minute ou un intervalle d'évasion de 600 ms tant:que la

stimulation du coeur sefait à la commande du temporisa-

teur 42 de fréquence inférieure. Quand le synchronisme auriculaire est rétabli et qu'un signal de stimulation est émis par le conducteur 65 vers le circuit de sortie,

le circuit basculeur 71 est ramené à "0" et la tempori-

sation de 100 battements par minute ou 600 ms.est suppri-

mée tandis que la limite de fréquence supérieure program-

mée de la ligne omnibus 54 est aiguillée dans le tempo-

risateur 60 de fréquence supérieure.

Le fonctionnement du stimulateur de la figure.4 pour éliminer le problème des impulsions ventriculaires étroitement couplées soulevé par la technique antérieure, est mieux compris à l'aide de la figure 5. Sur cette figure, l'axe horizontal représente le temps et les six

paramètres cardiaques et de stimulateurs qui ont été in-

diqués sur la figure 3 apparaissent également sur la

figure 5, avec les mêmes références littérales mais s'a-

ppliquant ai fonctionnement de circuit de la figure 4.

A titre d'exemple, la première onde P et l'impulsion de

stimulation ventriculaire montrent un mode synchrone au-

riculaire de stimulation. Mais les impulsions suivantes

montrent la stimulation à la fréquence de soutien ventri-

culaire inférieure. Il en est ainsi car les ondes P appa-

raissent avec des intervalles d'environ 1075 ms, c'est-à-

dire grossièrement 56 battements par minute, fréquence inférieure à 'celle d'intervalle d'évasion programmé de 60 battements par minute ou 1000 ms -pour le temporisateur de fréquence inférieure. Par conséquent, les secondes

troisième, quatrième et cinquième impulsions de stimula-

tion ventriculaire sont délivrées à des intervalles de

Oms, de sorte que les ondes P et les impulsons de sti-

mulation ventriculaire sont dissociées, l'onde P se déca-

lant dans la durée de l'impulsion de stimulation ventri- culaire. La cinquième onde P de la figure 5 apparait juste après la fin de la période réfractaire de l'amplificateur

de détection auriculaire suivant l'impulsion de stimula-

tion ventriculaire. Il faut rappeler que dans le cag de la technique antérieure, représentée par la figure 3, cette situation entrainait la délivrance d'une seconde impulsion ventriculaire étroitement couplée, séparée de

l'impulsion précédente par seulement l'intervalle dtéva-

sion de limite de fréquence supérieure de 343 ms. Mais l'invention de la figure 4 résoud ce problème car le temporisateur de limite de fréquence supérieur est passé sur une fréquence plus basse de 100 battements par minute

ou un intervalle d'évasion de 600 ms.

Cela apparait sur la figure 5, sur laquelle le temporisateur de fréquence supérieure mesure un court

intervalle de 343 ms sur le premier cycle,qui a été dé-

clenché par le circuit de détection auriculaire. Le second cycle cardiaque représenté a été déclenché par le

temporisateur de fréquence inférieure et le circuit bas-

culeur 71 a été placé à "1" pour introduire la valeur pro-

grammée du temporisateur 60. Par conséquent, dans les second, troisième, quatrième et cinquième cycles de la figure 5, la fréquence ventriculaire passe à un intervalle de 100 battements par minute ou 600 ms. Par conséquent, au cinquième cycle lorsque l'onde P apparaît immédiatement

après la période réfractaire de l'amplificateur auriculai-

re, le temporisateur de retard A-V est déclenché et épuise son temps, mais la porte 64 retarde la délivrance d'une impulsion de stimulation vers le circuit de sortie jusqu'à la fin de la période du temporisateur 60 dont la valeur

est 600 ms. A 600 ms après la dernière impulsion de sti-

mulation ventriculaire, le signal de déclenchement est

transmis vers le circuit de sortie et une autre impul-

sion ventriculaire est produite. Il apparait que la sixième impulsion ventriculaire de la figure 5, bien que

plus étroitement couplée avec la cinquième que les im-

pulsions précédentes, est encore séparée par un temps suffisant pour éviter qu'elle ne tombe dans la période vulnérable du coeur. Ainsi, le problème des 'impulsions étroitement couplées se situant dans la période vulnérable

est éliminé.

Etant donné que la sixième impulsion de stimulation ventriculaire représentée sur la figure 5 a résulté du

déclenchement par le circuit auriculaire, le circuit bas-

culeur 71 est ramené à "0" et la limite de fréquence su-

périeure normale de 175 battements par minute ou 343 ms est rétablie. Dans le' dernier cycl- cardiaque représenté sur la figure 4, le synchronisme auriculaire est rétabli et l'impulsion de stinulation ventriculaire est délivrée en synchronisme, après la détection de l'Qonde P, et la plus courte période de temporisation du temporisateur de

fréquence supérieure est applicable. Avec le temporisa-

teur de fréquence supérieure dans son mode programmé nor-

mal, le stinulateur est prêt à suivre les ondes P du coeur

à une fréquence élevée, allant jusqu'à ia limite program-

mée tout en étant encore capable de passer sur la limite de fréquence inférieure dans le cas de stimulation de soutien ventriculaire afin dtéviter que des impulsions ventriculaires étroitement couplées ne se sitAent dans

la période vulnérable du coeur.

Claims (4)

REVENDICATIONS

1- Stimulateur cardiaque pouvant fonctionner dans

un mode synchrone auriculaire et dans un mode de stimu-

lation ventriculaire à fréquence minimale, et comprenant

un dispositif destiné à éviter des impulsions de stimula-

tion ventriculaires étroitement couplées,ledit stimiateur étant caractérisé-. en ce qu'il comporte des bornes(13, 16) auriculaire et ventriculaire destinées à être connectées à l'oreillette et au ventricule d'un coeur d'un malade, un générateur (30) d'impulsions de sortie destiné à

délivrer sélectivement des impulsions électriques de sti-

mulation ventriculaire à ladite borne ventriculaire, un amplificateur (40) de détection ventriculaire connecté à ladite borne ventriculaire et destiné à détecter des battements ventriculaires du coeur, un amplificateur (20)

de détection auriculaire connecté à ladite borne auri-

culaire et destiné à détecter des contractions auriculai-

res du coeur, un circuit de commande (50) destiné à com-

mander sélectivement ledit générateur d'impulsions pour qu'il délivre des impulsions de sortie ventriculaire, ledit circuit de commande produisant des impulsions de

sortie synchronisées et retardées en réponse à des con-

tractions auriculaires détectées apparaissant plus vite qu 'une fréquence minimale prédéterminée, et produisant

des impulsions de sortie pour-maintenir la fréquence ven-

triculaire à la fréquence minimale prédéterminée en l'ab-

sence de contractions auriculaires détectées au-dessus de la fréquence minimale, ledit circuit de commande (50)

comprenant un dispositif (60) destiné à interdire la déli-

vrance d'une impulsion de sortie à une fréquence de sti-

mulation dépassant une limite de fréquence maximale pré-

déterminée par rapport à une contraction ventriculaire précédente, spontanée ou stimulée, et un autre dispositif (71) destiné à augmenter ladite limite de fréquence maximale prédéterminée pendant la stimulation synchrone

auriculaire et à la ramener à une limite de fréquence maxi-

male plus basse pendant la stimulation à une fréquence

de stimulation minimale prédéterminée.

2- Stimulateur cardiaque, fonctionnant dans des modes de stimulation synchrone auriculaire et de soutien ventriculaire à fréquence minimale, avec un circuit de couplage de déclenchement destiné à éviter des impulsions

de stimulation ventriculaire étroitement couplée, stinu-

lateur caractérisé en ce qu'il comporte une borne ventri-

culaire (16) destinée à être connectée au coeur d'un malade pour lui délivrer des impulsions de stimulation ventriculaire, un générateur d'impulsions (30) destiné à délivrer sélectivement des impulsions électriques de

sortie de stimulation ventriculaire à ladite borne ventri-

culaire, un amplificateur (40) de détection ventriculaire connecté à ladite borne ventriculaire pour détecter des battements ventriculaires du coeur, une borne auriculaire (13) destinée à être connectée à une oreillette du coeur du malade, un amplificateur (20) de détection auriculaire connecté à ladite borne auriculaire pour détecter des contractions auriculaires, un temporisateur de retard (22) connecté audit amplificateur de détection auriculaire ainsi qu'audit générateur d'impulsions pour commander l'émission d'impulsions de sortie synchrones auriculaires après un intervalle de temps prédéterminé suivant des contractions auriculaires détectées, un circuit (42) de

commande de fréquence minimale connecté-audit amplifica-

teur de détection ventriculaire et audit générateur

dt'impulsions et destiné à provoquer l'émission d'impul-

sions de sortie à une fréquence de stimulation minimale

prédéterminée en l'absence de stimulation synchrone auri-

culaire à une fréquence plus élevée, un circuit (60) de

commande de fréquence maximale associé avec ledit tempo-

w

risateur de retard et ledit générateur et destiné A inter-

dire la délivrance d'une impulsion de sortie dans un in-

tervalle d'évasion minimal prédéterminé à partir d'une contraction ventriculaire précédente ou une impulsion de stimulation, et un dispositif (71)'destiné à augmenter

ledit intervalle d'évasion minimal prédéterminé pour le-

dit circuit de commande de fréquence maximale pendant la

stimulation à fréquence minimale par ledit stimulateur.

3--Stimulateur fonctionnant dans des modes de sti-

mulation synchrone auriculaire et de soutien ventriculaire

à fréquence minimale avec un circuit de couplage de déclen-

chement destiné à éviter des impulsions de stimulation ventriculaire étroitement couplée, stimulateur caractérisé en ce qu'il comporte une borne ventriculaire (16) destinée à être connectée au coeur d'un malade pour lui délivrer des impulsions de stimulation ventriculaire, un générateur d8impulsions (30) destiné à délivrer sélectivement des

impulsions électriques de sortie de stimulation ventricu-

laire à ladite borne ventriculaire, un amplificateur (40) de détection ventriculaire connecté à ladite borne ventriculaire pour détecter des battements ventriculaires

du coeur, une borne auriculaire (i3) destinée à être con-

nectée au coeur du malade, un amplificateur (20) de détec-

tion auriculaire connecté à ladite borne auriculaire pour

détecter des contractions auriculaires, un temporisateur.

(22) de retard auriculaire-ventriculaire connecté audit

amplificateur de détection auriculaire et destiné à pro-

duire un signal de déclenchliement de sortie retardé en fonction d'un intervalle de retard auriculaire-ventriculaire

prédéterminé en réponse à une contraction auriculaire dé-

tectée, un circuit à portes (64, 70) destiné à transmettre

sélectivement ledit signal de déclenchement de sortie au-

dit générateur d'impulsions pour commander l'émission d'une impulsion électrique de stimulation ventriculaire, un

temporisateur (60) de limite de fréquence maximale connec-

té audit circuit à portes et destiné à interdire la

transmission dudit signal de déclenchement de sortie pen-

dant son intervalle de temps, un temporisateur (42) de limite de fréquence minimale comprenant un dispositif qui délivre un signal de stimulation pour que ledit générateur

d'impulsions délivre une impulsion électrique de stimula-

tion ventriculaire à la fin de l'intervalle de temps dudit

temporisateur de limite de fréquence minimale, un dispo-

sitif de démarrage et de remise au repos desdits tempori-

sateurs de limite de fréquence minimale et maximale à la

délivrance d'une impulsion électrique de sortie de sti-

mulation ventriculaire et un dispositif (50) destiné à

changer sélectivement l'intervalle de temps dudit tempo-

risateur de limite de fréquence maximale, à un premier intervalle de temps à la délivrance d'une impulsion de

sortie de stimulation en réponse à un signal de déclenche-

ment de sortie provenant dudit temporisateur de retard auriculaireventriculaire, et à un second intervalle de temps plus long que ledit premier intervalle de temps à la délivrance d'une impulsion électrique de sortie de

stimulation, en réponse à un signal de stimulation pro-

- venant dudit temporisateur de limite de fréquence minimale.

4- Stimulateur selon la revendication (3), carac-

térisant ce que ledit temporisateur (60) de-limite de fré-

quence maximale consiste en un temporisateur programmable,

ledit dispositif de changement sélectif comprenant un cir-

cuit bistable (71) fonctionnant en réponse à un signal de déclenchement de sortie provenant dudit temporisateur de

retard auriculaire-ventriculaire ou à un signal de stimu-

lation provenant dudit temporisateur de limite de fréquen-

ce minimale, et des portes de programmation (72, 75) com-

mandées par ledit cireuit bistable de manière à aiguiller

sélectivement des signaux de programme vers ledit tempo-

risateur programmable en correspondance avec lesdits

premier et second intervalles de temps.