Modes traditionnels de stimulation
En fonction du nombre de sondes et du modèle de dispositif implanté, différents modes de stimulation sont programmables. Le choix du mode est une étape essentielle de la programmation d’un stimulateur simple ou double chambre, car il impacte directement le choix des autres paramètres ; il tient compte de l’âge du patient, de son indication d’implantation, de son rythme intrinsèque, de sa capacité d’effort, de ses compétences chronotropes et de ses comorbidités. Le fonctionnement, les avantages et les inconvénients de chaque mode doivent être familiers du médecin assurant le suivi.
Généralités
Le code international NBG
Les sociétés nord-américaine (NASPE) et britannique (BPEG) de stimulation et d’électrophysiologie ont défini le code international NBG (dernière révision en 2002). Chaque mode est défini par un code à 4 ou 5 lettres décrivant son fonctionnement de base ; en pratique, le code est raccourci à 3 ou 4 lettres et les modes les plus utilisés sont VVI, VVIR, DDD et DDDR.
| Lettre | Définit | Codes |
|---|---|---|
| 1re | Cavité(s) stimulée(s) | V = ventricule, A = oreillette, D = les deux (A + V), O = aucune |
| 2e | Cavité(s) détectée(s) | V, A, D ; O = aucune (fonctionnement asynchrone) |
| 3e | Réponse à la détection | I = inhibé, T = déclenché (triggered), D = les deux (I + T), O = aucune |
| 4e | Asservissement de fréquence | R = asservissement (capteur) ; lettre simplement omise s’il n’est pas programmé : DDD et non DDDO |
| 5e (optionnelle, peu utilisée) | Stimulation multisite | O = aucune, A = oreillette, V = ventricule, D = les deux (A + V) |
- Inhibé (I) : un événement spontané détecté suspend la stimulation.
- Déclenché (T) : une détection déclenche une stimulation (AAT, VVT). Dans la double réponse (D) des modes VDD et DDD, un événement atrial détecté déclenche une stimulation ventriculaire si aucune détection ventriculaire ne survient pendant le délai AV (stimulation ventriculaire synchronisée sur l’oreillette).
- Le mode DDI n’est pas un mode synchrone : une détection atriale ne déclenche jamais de stimulation ventriculaire.
- O est la lettre O, et non le chiffre zéro : AOO, VOO, DOO, ODO.
- S (simple chambre, A ou V) n’est utilisé que par les constructeurs : SSI = AAI ou VVI selon la position de la sonde.
Stimulation simple chambre
Modes asynchrones : AOO et VOO
- Stimulation simple chambre
- Pas de détection
- Stimulation asynchrone
Les modes AOO et VOO délivrent une stimulation asynchrone à la fréquence minimale programmée : en l’absence de détection, les événements spontanés n’inhibent jamais la stimulation (stimuli réguliers sur l’ECG), et le seul paramètre temporel à programmer est la fréquence (fréquence = 60 000 / intervalle de stimulation en ms). Les modes asynchrones (AOO, VOO, DOO) sont les modes les plus primitifs, les seuls disponibles sur les tout premiers stimulateurs.
Chez un patient non dépendant, une compétition entre activité spontanée et activité stimulée survient (parasystolie) et une stimulation peut tomber en période vulnérable, avec un risque de FA (stimulation atriale) ou, très rarement en dehors d’une ischémie myocardique ou d’un trouble métabolique, de FV (phénomène R sur T). Une fréquence supérieure à la fréquence spontanée favorise une capture effective et réduit ce risque, sans l’annuler. Les modes asynchrones ne sont donc utilisés que temporairement : chez un patient dépendant devant bénéficier d’une chirurgie avec bistouri électrique (pour éviter une inhibition et une asystolie) ou d’une IRM, et comme réponse classique à l’aimant (voir plus bas).
Le mode VVI/VVIR
- Stimulation ventriculaire
- Détection ventriculaire
- Inhibition par la détection d’un signal ventriculaire hors période réfractaire
Le mode VVI permet une stimulation ventriculaire à la fréquence de base en l’absence d’inhibition par une détection ventriculaire, toute détection ou stimulation déclenchant un nouvel intervalle d’échappement ; en mode VVIR, la fréquence suit l’activité du patient mesurée par un capteur. La détection ventriculaire peut être retardée par rapport au début du QRS de surface, en particulier en cas de bloc de branche droit (le signal n’est détecté que lorsque l’activation atteint la sonde ventriculaire droite). Un signal survenant dans la période réfractaire qui suit chaque détection ou stimulation ne recycle pas l’intervalle d’échappement, ce qui évite une double détection du QRS et la détection de l’onde T.
Exemple schématique du mode VVI
Exemple clinique du mode VVI
Le mode VVI empêche toute bradycardie ventriculaire et est indiqué préférentiellement en cas de FA lente, la détection et la stimulation atriales étant alors inutiles. Avec une fréquence minimale inférieure à la fréquence spontanée (par exemple 40 bpm), il fonctionne en mode sentinelle, avec une stimulation de secours uniquement si nécessaire, ce qui convient aux patients ne nécessitant qu’une stimulation occasionnelle. En cas de dysfonction sinusale, une fréquence minimale supérieure à la fréquence sinusale rend la stimulation ventriculaire permanente, avec une possible conduction atriale rétrograde : la contraction atriale survient valves auriculoventriculaires fermées, avec un flux rétrograde vers les veines pulmonaires et les veines caves, pouvant entraîner un syndrome du pacemaker (dyspnée, orthopnée, pulsations dans le cou, palpitations, douleur thoracique).
Le mode AAI/AAIR
- Stimulation atriale
- Détection atriale
- Inhibition par la détection d’un signal atrial hors période réfractaire
Le mode AAI, équivalent atrial du mode VVI, permet une stimulation atriale à la fréquence de base en l’absence d’inhibition par une détection atriale (fréquence asservie en mode AAIR). La programmation est globalement la même qu’en mode VVI, mais les signaux atriaux étant plus faibles, une sensibilité plus élevée (valeur programmée plus basse) est nécessaire, et la période réfractaire doit être plus longue pour éviter la surdétection de la télé-onde R, qui ralentirait la fréquence de stimulation en recyclant l’intervalle d’échappement. Cette surdétection se corrige en diminuant la sensibilité atriale et/ou en prolongeant la période réfractaire.
Exemple schématique du mode AAI
Exemple clinique du mode AAI
L’indication préférentielle du mode AAI(R) est la dysfonction sinusale pure. Il est strictement contre-indiqué en cas de trouble de conduction auriculoventriculaire permanent ou paroxystique et doit être évité chez les patients implantés pour syncope vagale ou syndrome du sinus carotidien. S’il est envisagé, la conduction auriculoventriculaire doit être évaluée : une conduction 1/1 lors d’une stimulation atriale à 120–130 bpm, avec un intervalle PR et des QRS normaux, est un bon reflet d’une conduction préservée.
Modes déclenchés : AAT et VVT
- Stimulation atriale ou ventriculaire
- Détection atriale ou ventriculaire
- Déclenchement de la stimulation sur onde P ou onde R détectée hors période réfractaire
En modes AAT et VVT, la stimulation se produit à la fréquence minimale, mais un événement détecté hors période réfractaire déclenche une stimulation immédiate dans la même cavité au lieu de l’inhiber ; cette stimulation n’est pas dangereuse car elle survient dans la période réfractaire naturelle du myocarde. La fréquence maximale de stimulation et la période réfractaire évitent l’emballement du stimulateur sur des signaux rapides. Sur l’ECG en mode VVT, un stimulus apparaît à l’intérieur de chaque QRS détecté, dont l’aspect est inchangé (pseudo-fusion) ou légèrement modifié (fusion) ; le mode AAT en est l’équivalent atrial.
Utiles sur les stimulateurs anciens à détection unipolaire, très sensibles aux interférences, les modes déclenchés sont aujourd’hui très rarement programmés au long cours (ils augmentent aussi inutilement la consommation de la pile). Ils restent utiles temporairement pour éviter une inhibition chez un patient dépendant lors d’une chirurgie avec bistouri électrique, et à visée diagnostique : chaque stimulus matérialise sur l’ECG le moment de la détection, pour vérifier la qualité de la détection et l’absence de surdétection. Le mode double chambre déclenché, DDT, est de même un mode de test temporaire de la détection.
Stimulation double chambre
Mode ODO : détection sans stimulation
En mode ODO, le dispositif détecte l’oreillette et le ventricule mais ne stimule jamais, quelle que soit la fréquence spontanée ; marqueurs et électrogrammes visualisent la détection dans les deux cavités (chez le patient de l’exemple : rythme sinusal détecté AS-VS, QRS larges et extrasystoles atriales). Le mode ODO n’est programmé que temporairement, à visée diagnostique (vérification de la détection) ou chez les patients non dépendants devant bénéficier d’une IRM ; jamais au long cours, pour des raisons de sécurité, sauf si la stimulation est jugée délétère.
Mode DOO : stimulation double chambre asynchrone
- Double stimulation asynchrone
- Pas de détection
Le mode DOO délivre une stimulation séquentielle atrioventriculaire asynchrone à la fréquence minimale programmée, sans inhibition possible par les événements spontanés atriaux ou ventriculaires. Les délais AV et VA sont fixes et ne sont pas recyclés, puisque la détection n’est pas possible. Ses risques et ses indications sont ceux des modes asynchrones décrits plus haut.
Exemple schématique du mode DOO
Exemple clinique du mode DOO
Le mode VDD
- Stimulation ventriculaire
- Double détection (atriale et ventriculaire)
- La détection atriale déclenche la stimulation ventriculaire après le délai AV ; la détection ventriculaire l’inhibe
Le mode VDD permet une détection atriale et ventriculaire mais uniquement une stimulation ventriculaire. C’est un mode synchrone : un événement atrial détecté déclenche une stimulation ventriculaire après le délai AV, jusqu’à la fréquence maximale synchrone. Quand le rythme atrial spontané est plus lent que la fréquence minimale, une stimulation de type VVI est délivrée à la fréquence minimale, aucune stimulation atriale n’étant possible. Le mode VDD est utilisé préférentiellement avec une sonde unique VDD (sonde ventriculaire avec dipôle flottant dans l’oreillette), mais c’est aussi une option de programmation de nombreux stimulateurs double chambre.
Exemple schématique du mode VDD
Exemple clinique du mode VDD
Le mode VDD peut être programmé en cas de BAV complet avec fonction sinusale préservée, pas en cas de dysfonction sinusale. Une fréquence minimale basse, éventuellement avec hystérésis de fréquence, favorise l’activation atriale spontanée et évite un fonctionnement VVI et une conduction rétrograde. Avec un dipôle flottant, la détection atriale est parfois moins fiable qu’avec une sonde atriale, surtout lors des mouvements respiratoires amples et à l’effort, ce qui altère aussi la détection des arythmies atriales et la fiabilité des mémoires ; chez un patient en BAV, une sous-détection atriale à l’effort entraîne une baisse brutale de la fréquence (retour à la fréquence minimale), avec possible syndrome du pacemaker et risque de TRE. Le mode VDD est aujourd’hui également disponible sur certains stimulateurs sans sonde, dont l’accéléromètre détecte la contraction atriale.
Le mode DDI/DDIR
- Double stimulation (atriale et ventriculaire)
- Double détection (atriale et ventriculaire)
- Inhibition par les événements détectés (atriaux et ventriculaires) ; pas de synchronisation sur l’oreillette
Le mode DDI peut être vu comme un mode DDD sans synchronisation ventriculaire sur l’onde P. La stimulation atriale s’effectue à la fréquence minimale, suivie d’un délai AV et d’une stimulation ventriculaire en l’absence de détection ventriculaire. Un événement atrial détecté inhibe la stimulation atriale mais, à la différence du mode DDD, ne déclenche pas de délai AV : le synchronisme auriculoventriculaire est respecté en cas de stimulation atriale mais perdu chez un patient en BAV quand les ondes P sont spontanées, le ventricule étant alors stimulé à la fréquence minimale, dissocié de l’activité atriale (fonctionnement pseudo-VVI). La fréquence de stimulation ne dépasse jamais la fréquence minimale (ou la fréquence asservie en mode DDIR) : une arythmie atriale rapide n’entraîne donc jamais de stimulation ventriculaire rapide.
Exemple schématique du mode DDI
Exemple clinique du mode DDI
La fréquence minimale doit être suffisamment haute, éventuellement avec asservissement, pour favoriser la stimulation atriale et éviter les ondes P spontanées, un fonctionnement pseudo-VVI et une conduction rétrograde. Le mode DDI est fréquemment utilisé comme mode de repli, pour éviter une stimulation ventriculaire rapide lors des arythmies atriales. Il peut être programmé au long cours chez des patients associant BAV complet, épisodes de FA rapide et dysfonction sinusale (stimulation AP-VP), est utile quand l’algorithme de repli fonctionne de façon sous-optimale, et peut être proposé en cas de TRE répétées. Il ne convient pas au patient en BAV complet avec une fréquence sinusale normale plus rapide, les ondes P ne déclenchant pas de délai AV.
Le mode DDD/DDDR
- Double stimulation (atriale et ventriculaire)
- Double détection (atriale et ventriculaire)
- Double réponse à la détection (inhibée et déclenchée)
Le mode DDD est le mode le plus fréquemment programmé, adapté à la dysfonction sinusale et/ou au BAV, et le mode standard des stimulateurs double chambre et de resynchronisation ; il assure une synchronisation auriculoventriculaire au repos comme à l’effort. Une activité atriale ou ventriculaire spontanée survenant hors périodes réfractaires inhibe la stimulation dans la cavité concernée, et chaque événement atrial stimulé, ou détecté hors périodes réfractaires, déclenche un délai AV suivi d’une stimulation ventriculaire en l’absence de détection ventriculaire. Le mode DDD peut ainsi délivrer des séquences AP-VP, AP-VS, AS-VP (stimulation ventriculaire synchronisée sur l’oreillette) ou AS-VS (inhibition complète).
Les délais AV après événement atrial détecté et stimulé sont programmables séparément ; ils peuvent se raccourcir quand la fréquence augmente (délai AV adaptable) ou s’allonger pour favoriser la conduction spontanée. La stimulation ventriculaire suit les événements atriaux détectés jusqu’à la fréquence maximale synchrone, au-delà de laquelle le ventricule n’est plus stimulé à la fréquence des oreillettes. En mode DDDR, le stimulateur suit la plus rapide des fréquences atriale et asservie ; la fréquence maximale synchrone et la fréquence maximale asservie sont programmables séparément.
Exemple schématique du mode DDD
Exemple clinique du mode DDD
Chez ce patient, l’interrogation du stimulateur montrerait un pourcentage de stimulation ventriculaire proche de 100 %. Une des priorités de la programmation est de réduire au maximum toute stimulation ventriculaire inutile sans altérer la sécurité du patient.
Éviter la stimulation ventriculaire droite inutile
Une stimulation ventriculaire droite prolongée favorise un remodelage délétère (augmentation des volumes ventriculaires) et les arythmies atriales, et sa réduction prolonge la longévité de la pile. Un pourcentage élevé de stimulation ventriculaire chez un patient implanté pour dysfonction sinusale doit donc faire discuter l’utilisation d’algorithmes spécifiques. Des délais AV prolongés au long cours réduisent la stimulation ventriculaire mais altèrent le remplissage ventriculaire et favorisent les TRE et le bloc 2:1 à l’effort. Les autres options sont l’hystérésis du délai AV (par exemple VIP, Abbott) et les modes commutant entre AAI/ADI et DDD : MVP (Medtronic), RYTHMIQ (Boston Scientific), SafeR (MicroPort) et Vp Suppression (Biotronik). Avec ces modes, une ou deux ondes P bloquées peuvent correspondre à un fonctionnement normal ; ils ne sont pas justifiés en cas de BAV de haut grade.
Revue des modes de stimulation
| Mode | Utilisation principale | Principaux risques / limites |
|---|---|---|
| ODO | Diagnostic (vérification de la détection) ; IRM chez le patient non dépendant | Pas de stimulation : jamais au long cours |
| AOO / VOO / DOO | Chirurgie avec bistouri électrique ou IRM chez le patient dépendant ; mode aimant | Stimulation en période vulnérable (R sur T, FA) |
| AAT / VVT | Dispositifs anciens ; chirurgie ; vérification de la détection | Très rarement utilisés aujourd’hui |
| AAI(R) | Dysfonction sinusale pure | Contre-indiqué en cas de trouble de conduction AV ; DDD(R) préféré (ESC 2021) |
| VVI(R) | FA lente | Syndrome du pacemaker (conduction rétrograde) |
| VDD | BAV avec fonction sinusale préservée | Détection atriale moins fiable (dipôle flottant) |
| DDI(R) | Arythmies atriales (mode de repli) ; TRE répétées | Pas de synchronisation AV sur les ondes P détectées |
| DDD(R) | Dysfonction sinusale et/ou BAV | Stimulation ventriculaire droite inutile |