Compatibilité électromagnétique d'un implant cardiaque

Lafigure 3.1schématise le modèle d’un implant actif cardiaque en milieu électromagnétique. Les interactions d'une source électromagnétique avec le corps humain contenant un implant se traduisent par des phénomènes localisés au niveau du boîtier, des sondes, des électrodes ou des connecteurs. Toute la question est de déterminer leur importance en termes de dysfonctionnement du DAI. Pour cela, il est nécessaire, en première étape, de calculer les champs induits dans le corps humain puis d'en déduire les différences de potentiel qui se créent aux bornes des électrodes qui sont les parties conductrices les plus vulnérables. On cherchera alors à comparer la tension de bruit à l'entrée de l'implant avec son immunité telle que fournie par le fabricant ou par les normes relatives aux implants cardiaques.

Il existe différents modes de couplage entre les sources d'interférences et les dispositifs électroniques tels que rappelés succinctement au chapitre 1. Les champs magnétiques peuvent perturber l'implant selon deux voies possibles : soit parce que le signal qu'ils induisent est considéré comme un signal cardiaque ce qui leurre le système de détection, soit parce que leur intensité est forte, ce qui peut induire un courant dans la sonde par une différence de potentiel générée entre ses électrodes. Celle-ci peut être mal filtrée à l'entrée du boîtier si les signaux sont dans la bande de fréquence cardiaque qui inclut entre autres le 50 Hz.

Chapitre 3 : Modélisation de l'exposition de l'ensemble corps humain

Figure 3.1 : Interactions et modes de couplage entre une source électromagnétique et un implant médical actif.

Afin de déterminer la susceptibilité des implants cardiaques à ces champs magnétiques, il convient de connaître les caractéristiques des facteurs qui gouvernent les interactions. Ces facteurs relèvent des deux systèmes en interaction

cardiaque :

 Pour la source d'interférence  Pour l'implant cardiaque

sonde utilisée, les caractéristiques du filtre d'entrée, sa programmation (sensibilité, mode de réponse inhibé ou déclenché), l'aire effective

magnétique.

Une interférence peut induire des effets qui vont de l'anomalie la plus bénigne (interaction passagère causant la perte de 1 à 2 impulsions) jusqu'à un dysfonctionnement grave (déprogrammation ou destruction de composants

nombreuses autres perturbations dans le fonctionnement du générateur d'impulsions (inhibitions, passage en mode asynchrone). Le retentissement clinique de ces

Chapitre 3 : Modélisation de l'exposition de l'ensemble corps humain-défibrilla

: Interactions et modes de couplage entre une source électromagnétique et un

Afin de déterminer la susceptibilité des implants cardiaques à ces champs magnétiques, il vient de connaître les caractéristiques des facteurs qui gouvernent les interactions. Ces facteurs relèvent des deux systèmes en interaction : la source d'interférences et l'implant

Pour la source d'interférence : son intensité, sa fréquence, sa forme, sa durée

Pour l'implant cardiaque : le type de DAI, son orientation par rapport au champ, la sonde utilisée, les caractéristiques du filtre d'entrée, sa programmation (sensibilité, mode de réponse inhibé ou déclenché), l'aire effective permettant le couplage Une interférence peut induire des effets qui vont de l'anomalie la plus bénigne (interaction passagère causant la perte de 1 à 2 impulsions) jusqu'à un dysfonctionnement grave (déprogrammation ou destruction de composants). Entre ces deux extrêmes, il existe de nombreuses autres perturbations dans le fonctionnement du générateur d'impulsions (inhibitions, passage en mode asynchrone). Le retentissement clinique de ces

défibrillateur

: Interactions et modes de couplage entre une source électromagnétique et un

Afin de déterminer la susceptibilité des implants cardiaques à ces champs magnétiques, il vient de connaître les caractéristiques des facteurs qui gouvernent les interactions. Ces : la source d'interférences et l'implant

sa forme, sa durée ; , son orientation par rapport au champ, la sonde utilisée, les caractéristiques du filtre d'entrée, sa programmation (sensibilité, permettant le couplage Une interférence peut induire des effets qui vont de l'anomalie la plus bénigne (interaction passagère causant la perte de 1 à 2 impulsions) jusqu'à un dysfonctionnement grave ). Entre ces deux extrêmes, il existe de nombreuses autres perturbations dans le fonctionnement du générateur d'impulsions (inhibitions, passage en mode asynchrone). Le retentissement clinique de ces

Chapitre 3 : Modélisation de l'exposition de l'ensemble corps humain-défibrillateur

Enfin, les effets peuvent être classés de façon simplifiée en défauts temporaires et défauts permanents(figure 3.2). Les effets temporaires disparaissent dès que le patient est éloigné de la source d'interférences ou si on arrête son alimentation. Les effets permanents peuvent nécessiter l'intervention de spécialistes pour la reprogrammation, voire le remplacement de l’implant cardiaque.

Figure 3.2 : Effets des interférences électromagnétiques sur un implant cardiaque.

Les différentes formes de couplage peuvent intervenir dans trois situations déjà rappelées au chapitre 1: la vie courante, le milieu professionnel et le milieu médical. Si les pacemakers ont été largement étudiés ce n'est pas le cas des défibrillateurs dont le développement est plus récent et dont l’étude est plus complexe à cause de la fonction de défibrillation.

3.2.1 État de l’art

Comme dit ci-dessus, l’interférence des défibrillateurs cardiaques a été moins étudiée que celle pouvant affecter les pacemakers. Par ailleurs, l'essentiel des études a concerné surtout les hautes fréquences (domaine des téléphonies mobiles) (Wang et al., 2000; Tarusawa et al., 2005; Schenke et al., 2008). Récemment, l'association Japonaise pour les systèmes d’identification automatique (JAISA) a étudié l’interférence des pacemakers et des DAI avec

Interférence Electromagnétique

Effets temporaires :

Inhibition

Passage en mode de secours…

Disparaissent dès que le patient est éloigné de la source

d’interférence ou si celle ci est arretée

Effets Permanents:

Destruction des composant

Atteinte des tissus par effet

calorifique ou mécanique… Nécessitent l’intervention des spécialistes pour la

reprogrammation

voire le remplacement de l’implant

Chapitre 3 : Modélisation de l'exposition de l'ensemble corps humain-défibrillateur

modélisation proposent des modèles de la source et considère des surfaces d’inductions variant de 180 cm² jusqu’à 570 cm² selon l’implantation (Scholten and Silny, 2001). Des études de modélisation en basse fréquence ont été menées par l’équipe canadienne de M. Stuchly (Dawson et al., 2000; Dawson et al., 2002a, b). Elles estiment que les défibrillateurs sont plus sensibles aux interférences électromagnétiques que les pacemakers, ce qui est paradoxal, car les défibrillateurs opèrent uniquement en mode bipolaire qui est moins sensible que le mode unipolaire. Divers modèles théoriques ont été proposés (Irnich, 1984; Dawson et al., 2000) dont certains validés expérimentalement in vitro. Gustrau (Gustrau et al., 2002) présente une étude théorique pour le calcul de la tension induite dans les pacemakers exposés à un champ magnétique basse fréquence et des mesures expérimentales. Une comparaison entre la simulation et la loi de Faraday a été faite avec une erreur de 20 % considérée comme acceptable. Cet auteur n’a cependant pas pris en compte dans son étude l’effet des variations de la conductivité, ce qui limite un peu ses résultats.

 Une revue d'autres études notamment cliniques plus détaillée et commentée est fournie en annexe B.