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

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  1. 1. DEPOLARISATION REPOLARISATION HYPERPOLARISATION TEMPS
  2. 2. − 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
  3. 3. − 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
  4. 4. 0 -80 -60 0 TEMPS SEUIL
  5. 5. T G CHAMP ELECTRIQUE (G) DUREE (D) G(D) ≥ Gs(D)
  6. 6. G0 2G0 D0 G D Seuil de Dépolarisation Gs(D) G0 = RHEOBASE D0 = CHRONAXIE Loi de Lapicque Gs(D) = G0 x (1 + D0 / D)
  7. 7. CIRCUIT ELECTRIQUE OHMIQUE U = R x I [ R = Constante et I faible ]
  8. 8. 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
  9. 9. 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)
  10. 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) Au niveau du tissu à stimuler, S doit être la plus petite possible (grande résistance) pour une grande densité de courant J.
  11. 11. + − − +UNI BI LOGE ENDOCARDE    I I CATHODE (DISTAL) CATHODE (DISTAL) ANODE (PROXIMAL) ANODE (BOITIER) TISSUS BIOLOGIQUES
  12. 12. [ SONDE BIPOLAIRE ] −+ I I SL RL ST RT SL >>> ST RL <<< RT LIAISON TRANSFERT I
  13. 13. [ 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.
  14. 14. 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)
  15. 15. 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.
  16. 16. 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
  17. 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 Le coefficient de sécurité est meilleur lorsqu'on double la Tension que lorsqu'on double la Durée.
  18. 18. • 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
  19. 19. Z = 500 Ω Z = 1000 Ω Z = 100 Ω Z = 2000 Ω
  20. 20. 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
  21. 21. 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
  22. 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 La batterie s'use plus vite quand la fréquence, la tension et la durée de stimulation augmentent, et quand l'impédance diminue.
  23. 23. 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 )
  24. 24. ( 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
  25. 25. U (V) Z (kΩ) T (années) 0 4 8 12 10 2 1 3 20 ERI EOL  
  26. 26. −+ I I I − − − − − − + + + + + + Molécules H20 INTERFACE PÔLE DISTAL / ENDOCARDE CAPACITE D'HELMOLTZ = double couche électrique ≈ CONDENSATEUR − − − − − − + + + + + +
  27. 27. 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
  28. 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 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.
  29. 29. STRUCTURE FRACTALE (Nitrure de Titane)
  30. 30. I GRANDE DENSITE DE COURANT (ST petite) ET FAIBLE POLARISATION (SC grande)
  31. 31.  OFF + + - - CONDENSATEUR 1/ CHARGE DU CONDENSATEUR ICHARGE GENERATEUR
  32. 32.   SL RL ≈ 10-30Ω ST RT ≈ 100-500Ω ISTIM ISTIM ON + + + + - - - - CONDENSATEUR RS ≈ 10Ω 2/ STIMULATION CARDIAQUE + + - - SPIKE
  33. 33. ST RT + + + + - - - - CAPACITE D'HELMOLTZ 3/ POST-POTENTIEL ISTIM
  34. 34. −+ BIPOLAIRE UNIPOLAIRE DISTAL UNIPOLAIRE PROXIMAL
  35. 35. SIGNAL DETECTE SIGNAL ANALYSEAMPLIFICATEUR FILTRES PASSE-BANDE REDRESSEUR 0 U (mV)
  36. 36. 30 250 F (Hz) U (mV) PASSE-HAUT PASSE-BAS ONDE T ONDES P et R MYOPOTENTIELS PASSE-BANDE 50Hz
  37. 37. 0 U (mV) SEUIL VS "SENSED" "BLANKING""BLANKING"EGM ANALYSE EGM TRAITE ECG P R T bruit LINEAIRE

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