Sensibilité et Détection Boston Scientific

Le bon fonctionnement d’un défibrillateur nécessite la parfaite détection des signaux rapides, de faible amplitude d’une fibrillation ventriculaire, tout en ne détectant pas les signaux cardiaques autres que les QRS et les signaux extra-cardiaques. Ceci implique donc la programmation d’une sensibilité élevée et de périodes réfractaires courtes. Le seuil de détection n’est pas programmé à une valeur fixe comme dans un stimulateur cardiaque mais s’adapte automatiquement par rapport à l’amplitude de l’onde R précédente. La sensibilité augmente ensuite au cours du cycle, afin de rechercher un éventuel signal de faible amplitude.
Les défibrillateurs disposent d’un contrôle automatique de gain (CAG) digital qui ajuste de façon dynamique le niveau de sensibilité dans l’oreillette et dans le ventricule. Sur un défibrillateur triple chambre, chaque canal fonctionne avec son contrôle automatique de gain (CAG atrial, CAG ventriculaire droit et CAG ventriculaire gauche).

Exemple de programmation de la sensibilité d’un défibrillateur triple chambre

Dans ce chapitre nous allons décrire le fonctionnement de la détection ventriculaire droite qui est essentielle à la détection et au traitement des arythmies ventriculaires.

Un signal avant d’être mesuré est filtré en fonction de sa fréquence. Une bande passante entre 20 et 85 Hz est utilisée dans les défibrillateurs Boston Scientific de nouvelle génération (la fréquence d’une onde T est typiquement entre 0 et 10 Hz).
Un convertisseur 12-bit permet de convertir le signal électrique en valeur numérique.

​Pour optimiser la détection des signaux en FV (rapides et irréguliers), le dispositif ajuste la sensibilité ventriculaire selon un contrôle automatique de gain à 2 composantes : lente et rapide.

1. Le CAG utilise une composante dite « lente », pour fixer un intervalle de recherche de l’amplitude du prochain QRS.  En calculant une “moyenne” des pics des signaux précédents, la composante « lente » définit une zone dans laquelle se trouvera probablement le pic suivant et fixe cette zone entre une valeur minimale et maximale.

• Pic Moyen (n) = ¾ * Pic Moyen (n-1) + ¼ * Pic (n-1)
• Si n-1 était stimulé, alors Pic (n-1) = 8 * seuil CAG programmé
• Max (n) = 3/2 * Pic Moyen (n)
• Min  (n) = 1/8 * Pic Moyen (n)

2. La composante « rapide » du CAG permet, après un évènement ventriculaire, de maintenir une valeur de sensibilité élevée après la détection, puis de décrémenter la valeur de sensibilité progressivement pour rendre l’appareil de plus en plus sensible.
   Le CAG détecte le pic de batte-ment intrinsèque (on utilise le pic calculé si VP) et maintient le niveau de sensibilité au niveau du pic pendant la période réfractaire absolue +15ms.

   A la fin de la période réfractaire + 15ms, la valeur descend à 75% du pic détecté, ou 75% du Pic Moyen si le dernier évènement ventriculaire est stimulé.

   Pour un QRS détecté, le CAG diminue ensuite la valeur à 7/8 de la valeur précédente toutes les 35ms. Cette décroissance continue jusqu’à atteindre la valeur la plus élevée entre le Min ou la valeur programmée de sensibilité.

   Si le dernier évènement ventriculaire est stimulé, le CAG diminue ensuite à chaque pas la valeur à 7/8 de la valeur précédente, mais la durée du pas est déterminée par la fréquence minimum de stimulation : la valeur Min (ou la valeur de sensibilité programmée) sera atteinte 150ms avant la prochaine stimulation programmée.

   La valeur de la sensibilité programmée nominale est 0,6 mV. Le blanking ventriculaire post détection

V est de 135ms. La période réfractaire ventriculaire post stimulation V est de 230ms pour les VR et 250ms pour les DR nominal.

Le choix des zones de fréquence d'intervention d’un défibrillateur est une étape essentielle de la programmation. Les défibrillateurs modernes permettent la programmation de plusieurs zones de détection d’arythmies basées sur les intervalles RR détectés. Chaque zone peut bénéficier d'une programmation spécifique pour la discrimination et les thérapies. Le nombre de zones et la gamme des fréquences programmées doivent être adaptés en fonction des caractéristiques, des antécédents et de l'indication d'implantation du patient.

Dans un défibrillateur Boston Scientific, il est possible de programmer 1, 2 ou 3 zones de détection.

Les seuils de fréquence de zones adjacentes doivent différer d’au moins 20 battements/minute. Dans un défibrillateur double ou triple chambre, le seuil de fréquence des zones de TV doit être supérieur d’au moins 5 battements/minute par rapport à la fréquence maximale de suivi (FMS) et à la fréquence maximale asservie (FMC).

Dans un défibrillateur simple chambre, le seuil de fréquence des zones de TV doit être supérieur d’au moins 15 battements/minute à la fréquence minimale (Fmin).

En prévention secondaire : chez un patient en insuffisance cardiaque, la programmation des zones de fréquence est adaptée en fonction du cycle de la TV motivant l’implantation. En général, la borne basse de la zone de TV est programmée 20 battements par minute plus lente que la TV clinique, un traitement anti arythmique débuté ou renforcé après l'implantation étant susceptible de diminuer la fréquence de la TV.

En prévention primaire : chez l’insuffisant cardiaque, le risque de présenter une tachycardie ventriculaire dans les suites de l’implantation est conséquent et justifie probablement la programmation de 2 zones de détection et de traitement de tachycardie ventriculaire en plus de la zone de fibrillation ventriculaire. L’intérêt principal de programmer 2 zones distinctes de tachycardie ventriculaire est d’avoir la possibilité de traiter spécifiquement les tachycardies ventriculaires très rapides en privilégiant la stimulation anti-tachycardique indolore par rapport au choc électrique. Ceci à été démontré dans les études cliniques PAIN FREE I et PAIN FREE II : la stimulation anti-tachycardique permet d’éviter 3 chocs sur 4 dans la zone de TV rapide sans augmenter significativement les évènements indésirables. Ceci conduit à un bénéfice significatif en termes de qualité de vie.
 

Chez un patient en bloc auriculo-ventriculaire complet : le risque de thérapie inappropriée sur une tachycardie supra-ventriculaire conduite est nulle ce qui permet de régler des fréquences d’intervention de l’appareil relativement basses sans altérer la spécificité. En effet, les algorithmes de discrimination sont inutiles puisque toute tachycardie spontanée est d’origine ventriculaire.

Chez un patient jeune et actif : le risque de traitement inapproprié sur une accélération physiologique ou sur une fibrillation auriculaire conduite doit être intégré dans la décision de programmer plusieurs zones d’intervention en essayant de limiter le chevauchement entre fréquences d’intervention du défibrillateur et fréquences physiologiques du patient.

Chez un patient présentant un syndrome de Brugada : la survenue de tachycardie ventriculaire organisée est extrêmement rare alors que le risque de fibrillation auriculaire est accru. La programmation d’une zone de détection et de traitement des tachycardies ventriculaires en plus de la zone FV est donc probablement inutile voire dangereuse. La programmation d’une zone sup-plémentaire de monitorage seul permet d’enregistrer d’éventuelles arythmies pour des fréquences plus basses et ainsi d’adapter la programmation. Une seule zone de FV est habituellement programmée avec une borne basse de cette zone relativement haute (fréquence > 210-220 battements/minute).

Pour débuter, l’enregistrement d’une arythmie, 3 battements consécutifs doivent survenir dans une des zones de tachycardie.
Le dispositif utilise alors une fenêtre glissante  où il recherche la survenue de 8 cycles rapides sur 10 consécutifs.
Les 3 premiers cycles sont intégrés dans cette fenêtre.
Quand ce critère est satisfait, le marqueur V-Epsd apparait sur le tracé ; la durée débute à partir de ce marqueur.

Si plusieurs zones de détection sont programmées, chaque zone a une fenêtre de détection. Un cycle dans une zone plus rapide (FV pour TV par exemple) incrémente le compteur de sa zone (FV) mais également celui de la zone plus lente (TV et TV-1). Quand le critère 8 cycles rapides/10 est rempli pour une des zones, le critère de détection initiale est satisfait.

Un épisode est considéré comme soutenu si une proportion minimale de 6 cycles rapides sur 10 est maintenue pendant toute la durée. Si jusqu’à la fin de la durée, le critère 6/10 est satisfait, le dispositif classe l’épisode en TV, TSV ou FV.
Quand la durée se termine, le dernier intervalle ventriculaire est analysé pour appréhender la dynamique de l’arythmie : arythmie stable, se ralentissant ou s’accélérant.
Si le dernier intervalle correspond à la zone dont la durée vient de se terminer, les thérapies peuvent être délivrées.

Si le dernier intervalle ne correspond pas à la zone dont la durée vient de se terminer, l’analyse se poursuit jusqu’à que l’on obtienne :

• un intervalle correspondant à la zone dont la durée vient de se terminer
• la fin de la durée d’une zone plus rapide
• moins de 6 cycles rapides sur 10 (pas de thérapie et début d’une nouvelle fenêtre roulante d’analyse à la recherche du critère 8/10)

Il est possible de programmer des durées différentes pour chaque zone de détection. La durée de chaque zone se termine indépendamment les unes des autres. La durée des zones les plus rapides doivent être plus courtes (ou égales) que celles des zones plus lentes. Si le critère 8/10 est satisfait pour la zone de TV puis pour la zone de FV, les 2 durées se poursuivent parallèlement. Si la durée de la zone de TV se termine alors que la durée de la zone de FV est en cours (critère 6/10 satisfait dans la zone de FV), aucune thérapie n’est délivrée avant la fin de la durée de la zone de FV. Quand le critère 6/10 n’est plus satisfait pour la zone de FV, les thérapies de la zone de TV sont alors délivrées.

Si le critère initial de 8 cycles rapides/10 n’est pas satisfait ou si le critère de 6 cycles rapides/10 durant la durée n’est pas satisfait, l’épisode est classé comme TVNS (TV non soutenue). Si le critère de 6 cycles rapides/10 n’est pas vérifié, une nouvelle fenêtre glissante avec recherche de 8 cycles rapides/10 débute.

La fin d’un épisode est déclarée après une durée pendant laquelle le critère de redétection 8/10 n’est pas satisfait :

• 10 secondes après les évènements non traités, traités par ATP, ou après un choc dévié
• 30 secondes après un choc délivré