Pacemaker 3. fonctions complexes

Depuis le premier modèle en 1958, les pacemakers (stimulateurs cardiaques) sont devenus des mini-ordinateurs. La plupart intègrent des algorithmes destinés à réduire la fréquence de stimulation et préserver la synchronisation physiologique atrioventriculaire ou intraventriculaire.

Parmi eux :

Asservissement de fréquence : accélération de la stimulation atriale à l’effort (la fréquence électro-entrainée peut ainsi être supérieure à la fréquence cardiaque de programmation minimum). L’effort est détecté par la sonde d’entrainement qui enregistre une variation d’impédance intra thoracique ou par un capteur gravitationnel (accéléromètre) situé dans le boitier.

Fréquence de nuit : respect d’une bradycardie nocturne physiologique

Hystérésis : intervalle de temps ajouté ou retiré à l’intervalle de stimulation déclenchée après un évènement spontané, afin de maintenir autant que possible une activation physiologique des ventricules

  • Exemple 1 : le stimulateur DDD est programmé pour une fréquence minimale à 60/min : il détecte une onde P un peu tardive, mais accepte pour une très brève période, de descendre en dessous de la fréquence minimale programmée et ne stimule le ventricule qu’après un intervalle R-R qui correspond à 50/min.
  • Exemple 2 : le stimulateur DDD allonge systématiquement l’intervalle de stimulation ventriculaire toutes les 5 minutes de stimulation atriale afin de rechercher un rythme spontané.
  • Exemple 3 : le stimulateur DDD allonge transitoirement le délai atrioventriculaire (DAV) programmé lorsqu’il détecte une activation spontanée de l’oreillette et que le DAV spontané est proche du DAV programmé. Cette fonction préserve la batterie. Certains algorithmes autorisent même le blocage d’une à deux ondes P consécutives (AAI safe R).
  • Exemple 4 : le stimulateur DDD raccourcit en permanence le délai atrioventriculaire (hystérisis négatif) en dessous de la durée de l’intervalle P-R spontané pour des raisons hémodynamiques (objectif de resynchronisation ventriculaire ou stimulation apicale VD désynchronisante de la CMH obstructive)

Période réfractaire atriale post ventriculaire : blocage de la stimulation ventriculaire après écoute d’une activité atriale spontanée précoce (notamment rétrograde) ; ce blocage permet d’éviter une réentrée à l’origine d’une tachycardie par réentrée électronique.

Stimulation ventriculaire de sécurité (ventricular safety pacing) qui protège la survenue d’une arythmie ventriculaire après une stimulation atriale conduite, mais contemporaine d’une ESV (risque de stimulation R/T).

Modulation de la contractilité myocardique (Cardiac contractility modulation) qui stimule le ventricule juste après sa dépolarisation (donc juste après le début du QRS, en période réfractaire absolue) pendant 22 ms ce qui provoque une entrée de calcium dans les myocytes et améliore la contractilité sans risque arythmogène: le spike est très ample et s’observe ≥ 40 ms après le début du QRS selon les dérivations (technique utilisée plusieurs heures par jour en cas d’échec de la resynchronisation (RCT).

Autres fonctions

  • Fonction Holter-ECG, une fonction EMG (ECG endocavitaire mémorisée), fonction NIPS (Non Invasive Programmed Stimulation qui permet d’analyser ou stopper un trouble du rythme),
  • Mesure continue de l’impédance des sondes, mesure automatique du seuil ventriculaire (Autocapture® avec adaptation automatique de l’amplitude des impulsions)
  • Sondes de resynchronisation ventriculaire ou de pacing ou défibrillation est de plus en plus fréquente

Autocapture® : algorithme de vérification de la capture automatique. Lorsqu’une recherche automatique du seuil est initiée, le pacemaker baisse progressivement l’amplitude de stimulation ventriculaire. Il établit la mesure du seuil de stimulation lorsqu’il détecte la perte de capture sur 2 battements consécutifs. On reconnaît la procédure de mesure automatique par le fait qu’après l’activité auriculaire (spontanée ou stimulée), il y a un spike avec un délai ventriculaire très court pour forcer la capture, souvent à 50 ms mais variable suivant les marques et les modèles. Ce spike ventriculaire, lorsqu’il est inefficace, est suivi d’un spike ventriculaire de secours ample plus tardif, ce qui donne la séquence des 3 spikes (1 auriculaire et 2 ventriculaires).

[1] McMullan J, Valento M, Attari M, Venkat A. Care of the pacemaker/implantable cardioverter defibrillator patient in the ED. Am J Emerg Med. 2007;25(7):812-22.

Harper RJ, Brady WJ, Perron AD, Mangrum M. The paced electrocardiogram: issues for the emergency physician. Am J Emerg Med. 2001;19(7):551-60.

[2] Philippe Ritter, Wilhelm Fischer, J.-C. Daubert. Pratique de la stimulation cardiaque. Springer 1997 Lecture possible dans « google livre »

[3] Venkatachalam KL. Common pitfalls in interpreting pacemaker electrocardiograms in the emergency department. J Electrocardiol. 2011;44(6):616-21. Figure 2. On the second beat, when the atrial pacing occurs (seen as a very small deflection at the onset of the PVC), the patient has a spontaneous PVC. This is a critical period for ventricular sensing because there could be cross talk between the atrial and ventricular leads during high-amplitude atrial pacing. The cross talk could cause the ventricular channel to inhibit ventricular pacing erroneously. In a pacemaker-dependent patient who is not producing any intrinsic ventricular depolarizations, this inhibition could prove disastrous. To avoid incorrect ventricular inhibition after atrial pacing due to cross talk, the pacemaker “ opens”  a ventricular cross talk sensing window soon after atrial pacing. If any activity is noted during this window, the pacemaker delivers a ventricular pacing spike early (usually 110 milliseconds after the sensing takes place). The rationale for this is that if cross talk did occur, this extra spike would capture the ventricle and prevent asystole in a pacemaker-dependent individual. However, if there was a real ventricular depolarization during that period (as is seen in Fig. 2 B with the PVC occurring simultaneously with the atrial spike), the early ventricular pacing (dotted arrow) ensures that it occurs before the vulnerable period of the T wave, minimizing the risk of lethal ventricular arrhythmias.