Chocs électriques en zone de FV

Généralités

CHOCS ELECTRIQUES EN ZONE DE FV

CHOCS ELECTRIQUES EN ZONE DE FV

Les défibrillateurs ont été historiquement développés pour réduire des arythmies ventriculaires malignes par choc électrique. En théorie, il est possible de distinguer le choc de cardioversion, qui correspond à un choc de faible énergie synchronisé sur la pente ascendante de l’onde R de l’EGM, du choc de défibrillation, qui correspond à un choc de forte énergie non synchronisé. En effet, dans la zone de fibrillation ventriculaire, la synchronisation est parfois impossible devant l’instabilité des ventriculogrammes. En pratique, les différents défibrillateurs cherchent toujours à se synchroniser sur l’onde R même en zone de FV.

L‘effet d’un choc électrique varie en fonction de l’énergie délivrée. Pour une énergie faible, de l’ordre du Joule, le choc électrique en période vulnérable peut induire une arythmie. La valeur supérieure de vulnérabilité correspond à l’énergie la plus faible, appliquée en période vulnérable ventriculaire, qui n’entraine pas de fibrillation ventriculaire. Cette valeur est corrélée au seuil de défibrillation. La probabilité de réduction augmente ensuite suivant une courbe de probabilité exponentielle en fonction de l’amplitude du choc délivré (synchronisé sur l’onde R). A partir d’une certaine valeur, le risque de réinduire une arythmie augmente également limitant les chances de succès de la thérapie. Un choc d’amplitude trop importante peut léser les tissus myocardiques. 

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L’énergie stockée puis délivrée par un défibrillateur répond à la formule suivante : énergie stockée = 1/2CV2 ; C : condensateur ; V : tension ;

Différents paramètres concernant le type d'onde de choc, le vecteur du choc, l'amplitude et le nombre de chocs délivrés sont accessibles à la programmation en fonction des constructeurs. 

Forme de l'onde de choc

Longtemps monophasique, l’onde de choc est devenue biphasique dans les défibrillateurs modernes, ce qui permet d'abaisser les seuils de défibrillation. La première phase d’un choc biphasique est équivalente à celle d’un choc monophasique avec toutefois une masse critique moindre ; la seconde phase ramène le potentiel membranaire le plus près possible de zéro pour éviter une réinduction de tachycardie ou fibrillation ventriculaire. La forme de l'onde (mono ou biphasique) est programmable en fonction des constructeurs. En nominal, l’onde de choc est biphasique et il n’est pas conseillé de modifier cette programmation même en présence de seuils de défibrillation élevés, les seuils étant plus élevés pour un choc monophasique mais surtout le risque de réinduction étant plus important.

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Vecteur du choc

La programmation de ce paramètre dépend du nombre d’électrodes de choc disponibles. Le choc de défibrillation est transmis par une sonde dédiée qui peut être mono-coïl (une seule électrode de défibrillation ou coïl placé dans le ventricule droit) ou double-coïl (une électrode de défibrillation distale placée dans le ventricule droit, une électrode de défibrillation plus proximale, au niveau de la veine cave supérieure). Le choc mono-coïl est délivré entre le coïl distal de la sonde ventriculaire droite et le boitier. Le choc double-coïl est délivré entre trois structures : le coïl distal, le coïl proximal et le boitier. L'anode est traditionnellement répartie entre les 2 électrodes de choc et la cathode est le boitier du défibrillateur. Le vecteur de choc est programmable avec possibilité de programmer ou déprogrammer l’électrode proximale dans la veine cave supérieure pour une sonde double-coïl (choc mono-coïl) et de déprogrammer le boitier (boitier froid). Déprogrammer un choc double-coïl en présence d’un seuil de défibrillation élevé permet d’exclure le coïl veine cave supérieure quand il est positionné trop bas, flottant dans l’oreillette, et qu’une partie de l’énergie délivrée est dissipée dans l’oreillette.  

Polarité du choc

Pour un même patient, les chocs sont soit programmables avec une polarité anodique (pour un choc biphasique, l'électrode ventriculaire droite est l'anode pour la première phase, le boitier est l'anode pour la seconde) soit programmables avec une polarité cathodique (inversement). La polarité nominale est anodique pour les défibrillateurs Medtronic, Saint Jude Médical et Sorin; elle est cathodique pour les défibrillateurs Biotronik et Boston Scientific. La question de la supériorité d'une polarité par rapport à l'autre est débattue même si il semble que les seuils de défibrillation sont meilleurs lorsque l’électrode ventriculaire droite est utilisée comme anode pour la première phase d’un choc biphasique, particulièrement lorsque les seuils de défibrillation sont élevés. Le niveau de preuve est toutefois limité. Il est possible en fonction des constructeurs de modifier la polarité des chocs au cours d'une série de chocs délivrés. 

Amplitude des chocs

Dans la zone de FV, l’amplitude du premier choc est habituellement programmée aux capacités maximales de l’appareil ainsi que les chocs suivants. La programmation de l’amplitude des chocs de défibrillation peut être guidée par le seuil de défibrillation défini comme la quantité minimale d’énergie qui permet de convertir une FV en rythme sinusal. En fonction des constructeurs, l'énergie exprimée correspond à l'énergie stockée ou à l'énergie délivrée.

Nombre de chocs

En zone de FV, le nombre maximal de chocs est fixe, limitant ainsi le risque de série interminable de chocs délivrés en cas de thérapies inappropriées. Dans cette zone, une série de 6 à 8 chocs consécutifs est programmable en fonction des constructeurs.

 

Spécificités

BIOTRONIK

Tilt

Pour un choc à tension contrôlée, la tenson chargée est de 100%, la bascule de tension de la première phase est de 40% ce qui signifie que 60% de la tension initiale est délivrée pendant la première phase (tilt fixe à 60). La tension de cut-off de la seconde phase est de 20% ce qui signifie que 50% de la tension restante (40%/2) est délivrée pendant la seconde phase (tilt à 50).

Il s’agit donc d’un choc biphasique tension-contrôlée à tilt-fixe 60/50. Le voltage délivré est constant, la durée d’impulsion de chaque phase varie en fonction de l’impédance du choc, la durée d’impulsion étant d’autant plus longue que l’impédance est élevée.

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Il existe une seconde possibilité de programmation pour l’onde de choc (biphasique II, tension/durée d’impulsion contrôlée). La tension chargée est de 100%, la bascule de tension de la première phase est de 40%. Le cut-off de la seconde phase survient après une durée d’impulsion fixe de 2 ms. Cette option peut être programmée chez les patients présentant un seuil de défibrillation élevée particulièrement quand le patient bénéficie d’un traitement par amiodarone qui élève le seuil. 

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Polarité et vecteur du choc 

La polarité du choc peut être programmée sur normale, inversée ou alternée. Pour une sonde mono-coïl, la polarité normale pour les défibrillateurs Biotronik traduit le fait que le choc est délivré entre le boitier qui est l’anode et le coïl ventriculaire droit qui est la cathode. Quand la polarité est inversée, le coïl ventriculaire droit devient l’anode. Cela inverse les 2 phases d’un choc biphasique (première phase négative, deuxième phase positive).

Pour une sonde double-coïl et une polarité normale, le courant est délivré entre le boitier et le coïl distal (ventriculaire droit) et entre le coïl proximal (veine cave supérieure) et le coïl distal. Pour une polarité inversée, le sens du courant est inversé. 

Quand la polarité est alternée, les premiers chocs sont délivrés avec une polarité normale avec ensuite alternance entre polarité normale et polarité inversée quand le premier choc à énergie maximale a été délivré.

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Amplitude des chocs

L’énergie du premier choc délivré est programmable entre 2 Joules et l’énergie maximale ; l’énergie du second choc est programmable entre 4 Joules et l’énergie maximale ; l’énergie du second choc doit toujours être supérieure à l’énergie du premier. Les chocs suivants sont délivrés à l’énergie maximale. 

Nombre de chocs

En zone de FV, une série de 8 chocs consécutifs est programmable. L’amplitude des 2 premiers chocs est programmable, les 6 chocs suivant sont délivrés à énergie maximum (40 Joules).

Confirmation du choc

Quand la confirmation du choc est programmée sur marche, si le défibrillateur détecte pendant la charge des condensateurs 3 intervalles lents sur 4 (dans la zone sinusale), l’appareil interrompt sa charge puis débute la phase de redétection/fin de l’épisode. Si la charge n’est pas interrompue (pas de détection de 3 cycles lents sur 4), en fin de charge l’appareil délivre le choc 30 ms après un cycle court. Un cycle court après la fin de la charge est donc nécessaire. Si en fin de charge, 3 cycles longs sont détectés, la charge est abandonnée avec décharge progressive des condensateurs. Cette dissipation de l’énergie peut prendre une dizaine de minutes. Durant ce délai, si l’appareil redétecte un épisode, la charge est plus courte (utilisation de l’énergie déjà chargée). Si un choc est délivré, le choc suivant est également confirmé. Si une charge est interrompue, le choc suivant n’est pas confirmé. Deux charges consécutives ne peuvent pas être interrompues ce qui pourrait être problématique dans le cadre d’une sous-détection de FV. 

Si la confirmation du choc est sur arrêt, la charge ne peut pas être interrompue, une fois qu’elle a débuté. En fin de charge, l’appareil essaie de se synchroniser, mais s’il ne détecte pas d’onde R, il délivre un choc non synchronisé 2 secondes après la fin de la charge.

En fin de charge, il existe une phase de blanking ventriculaire durant 50 ms où aucune détection est possible.

Stimulation post-choc

Une phase de 1 seconde de blanking sans détection ou stimulation suit l’émission d’un choc délivré. A la suite de cette période de blanking débute la stimulation post-choc dont la durée est programmable (de OFF à 10 minutes avec une valeur par défaut de 10 secondes).  Le mode post-choc est DDI pour les modes DDD(R), DDI(R), ou AAI(R), VVI pour le mode VVI(R) et VDI pour les modes VDD(R) ou VDI(R).

BOSTON SCIENTIFIC

Forme de l'onde de choc

La forme de l’onde de choc est obligatoirement biphasique et n’est pas programmable dans les dernières plateformes de défibrillateur. 

Vecteur du choc

Les configurations programmables suivantes sont disponibles pour une sonde double coïl:

  • Spire VD à Spire OD et Boîtier : ce vecteur est aussi appelé vecteur V-TRIAD (double-coïl). Le boitier sert d’électrode active (« boîtier actif ») en association avec la sonde de défibrillation double-coïl. L’énergie est délivrée simultanément du coïl distal vers le coïl proximal et du coïl distal vers le boîtier.
  • Spire VD à Boîtier : ce vecteur utilise également le boitier en tant qu’électrode active (« boîtier actif », simple-coïl). L’énergie est uniquement délivrée du coïl distal vers le boîtier du générateur d’impulsions.
  • Spire VD à Spire OD : ce vecteur, également appelé « boîtier froid », annule l’utilisation du boîtier en tant qu’électrode active. L’énergie est envoyée du coïl distal vers le coïl proximal.

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La configuration Spire VD à Boîtier est la seule efficace pour une sonde mono-coïl. Les 2 autres ne doivent pas être programmées (les 3 configurations sont accessibles à la programmation). Pour la configuration Spire VD à Spire OD, aucun choc ne serait délivré. Ce vecteur ne doit donc jamais être utilisé avec une sonde simple-coïl. Quand il est programmé, une fenêtre d’alerte apparaît demandant la vérification que la sonde est bien double-coïl.

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Polarité du choc

Il est possible de programmer une polarité dite initiale ou dite inversée. Pour une polarité initiale, le coïl ventriculaire droit est négatif pour la première phase (cathode), le boitier et/ou le coïl veine cave supérieure sont positifs (anode). Cette polarité initiale correspond donc à un choc dît cathodique. Pour une polarité inversée, le coïl ventriculaire droit est positif pour la première phase (anode), le boitier et/ou le coïl veine cave supérieure sont négatifs (cathode). Cette polarité inversée correspond donc à un choc dît anodique. 

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La sélection de la polarité du choc s’applique à tous les chocs administrés par l’appareil.

En cas d’échec des chocs précédents dans une zone, le dernier choc de cette zone est automatiquement administré avec la polarité inverse à celle du choc précédent (initiale ou inversée)

Pour une sonde double-coïl, il existe donc 6 options de configurations en faisant varier la polarité et le vecteur de choc.

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Tilt 

Le tilt des défibrillateurs Boston Scientific est de 80% (non programmable). La phase 1 est tronquée quand la tenson de crête initiale a diminué de 60% (voltage résiduel de 100%-60%=40%). La phase 2 est tronquée quand le la tension de crête (correspondant à la tension résiduelle de 40%) a diminué de 50% (40/2=20%). 

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Amplitude des chocs

l’énergie délivrée est généralement 14% plus basse environ que l’énergie stockée. Les deux premiers chocs dans chaque zone ventriculaire peuvent être programmés (de 0.1 Joules à 41 Joules) afin d’optimiser le temps de charge, la durée de vie et les marges de sécurité. L’énergie du second choc doit être au moins égale à celle du premier. Les énergies des chocs restants dans chaque zone sont fixes à l’énergie maximum (41 Joules).

Nombre de chocs

En zone de FV, une série maximale de 8 chocs consécutifs peut être délivrée. En zone de TV, ce nombre est limité à 6 chocs et à 5 dans la zone de TV-1.

Confirmation du choc

Le traitement par choc ventriculaire peut être programmé pour être reconfirmé ou non reconfirmé.

Si la fonction Choc non reconfirmé est programmée sur Marche, le choc est systématiquement administré en synchronisation avec la première onde R détectée qui suit un délai de 500 ms après la fin de charge des condensateurs (que l’arythmie soit soutenue ou non). Le délai de 500 ms donne un temps de réaction minimum pour actionner la commande Dévier à partir du programmateur (possibilité pour le médecin d’annuler le choc à partir du programmateur). Il existe une période réfractaire obligatoire de 135 ms en fin de charge : les événements survenant durant les premières 135 ms du délai de 500 ms sont ignorés. Si aucune onde R n’est détectée dans les 2 secondes suivant la fin de la charge, le choc ventriculaire est administré de façon asynchrone à la fin du délai de 2 secondes.

Si la fonction Choc non reconfirmé est programmée sur Arrêt, en fin de charge, il existe une phase de reconfirmation où le dispositif analyse si l’arythmie est réduite (pas de choc délivré) ou pas (choc délivré) suivant les étapes suivantes :

  1. L’appareil continue à détecter l’arythmie durant la charge des condensateurs. Les battements détectés et stimulés sont évalués. Si 5 battements lents (détectés ou stimulés) sont comptabilisés dans une fenêtre de détection de 10 battements (ou 4 battements lents consécutifs après une tentative infructueuse d’ATP QUICK CONVERT), l’appareil interrompt la charge et considère qu’il s’agit d’un cas Dévié-Reconfirmer.
     
  2. Si, sur 10 battements, 5 ne sont pas détectés comme lents (ou si moins de 4 battements lents consécutifs sont détectés après une tentative infructueuse d’ATP QUICK CONVERT) et si la charge arrive à son terme, la reconfirmation post-charge est réalisée à l’issue de la charge. Après la période réfractaire post-charge et le premier événement détecté, le générateur d’impulsions mesure jusqu’à 3 intervalles post-charge et les compare au seuil de fréquence minimum.
  • si 2 des 3 intervalles post-charge ont une fréquence supérieure au seuil de fréquence le plus bas (programmation de la zone de tachycardie la plus basse : zone de FV si 1 seule zone programmée, zone de TV si 2 zones et zone de TV-1 si 3 zones), le choc est administré en synchronisation avec le deuxième événement rapide.
  • si 2 des 3 intervalles post-charge ont une fréquence inférieure au seuil de fréquence le plus bas, le choc n’est pas administré. Si aucun battement n’est détecté, la stimulation commence à la fréquence minimale programmée au terme d’une période de 2 secondes. Si le choc n’est pas administré ou si des impulsions de stimulation sont administrées, il s’agit aussi d’un cas Dévié-Reconfirmer.

L’algorithme de reconfirmation ne permet pas deux cycles Dévié-Reconfirmer consécutifs. Si l’arythmie est redétectée après un Dévié-Reconfirmer, le choc suivant de l’épisode est délivré comme si Choc non reconfirmé était programmé sur Marche. Lorsqu’un choc est délivré, l’algorithme de reconfirmation peut être appliqué à nouveau.

A la suite d’un choc électrique, il existe une période réfractaire de 500 ms non programmable.

MEDTRONIC

Polarité et vecteur de choc

La polarité du choc peut s’inverser entre chaque choc. The Active Can/SVC Coil parameter and the Pathway parameter specify the electrodes and direction of current flow for defibrillation and cardioversion pulses.

The Active Can/SVC Coil parameter has the following settings:

The Can+SVC On setting connects the Active Can and the SVC Coil. Current flows between these electrodes and the RV Coil. The Can Off setting disables the Active Can feature. In this case, an SVC lead must be implanted. Current flows between the SVC Coil and the RV Coil. The SVC Off setting ensures that the SVC lead, if implanted, is not used. Current flows between the Active Can and the RV Coil.

The settings for the Pathway parameter are AX>B and B>AX. AX refers to the Active Can and SVC Coil electrodes, which may be used individually or in combination. B refers to the RV Coil electrode. The Pathway setting defines direction of current flow during the initial segment of the biphasic waveform. If the parameter is set to AX>B, current flows from the Active Can and SVC Coil to the RV Coil. If the parameter is set to B>AX, this current flow is reversed.

Nombre de chocs

Dans la zone de FV, une série de 6 chocs consécutifs est programmable. 

Confirmation du choc

The device attempts to synchronize it to a nonrefractory ventricular event that meets one of the following conditions:

  • The event is the second tachyarrhythmic ventricular event after charging, and it is outside the atrial vulnerable period (window extending from 150 ms to 400 ms after a sensed atrial event. A defibrillation therapy is withheld during this period to avoid inducing an atrial tachyarrhythmia).
  • The event is the third tachyarrhythmic ventricular event.

Synchronizing the initial defibrillation therapy: the device attempts to synchronize the defibrillation therapy to the second ventricular tachyarrhythmic event that occurs after charging ends, provided that it is outside the ventricular refractory period and the atrial vulnerable period.

Synchronizing subsequent defibrillation therapies: if the first defibrillation therapy fails to terminate a VF episode, the device starts a 900 ms synchronization window and attempts to synchronize each subsequent defibrillation therapy to a sensed ventricular event. If synchronization is not possible, the device delivers the defibrillation therapy asynchronously after 900 ms.

ABBOTT

Forme de l'onde de choc

En pratique, il est possible de programmer sur un défibrillateur Abbott des chocs mono ou biphasiques ; en nominal, l’onde de choc est biphasique et il n’est pas conseillé de modifier cette programmation.

Polarité du choc

Une polarité anodique est programmée en nominal pour les défibrillateurs Abbott. Pour un même patient, les chocs sont soit programmables avec une polarité anodique soit programmables avec une polarité cathodique ; il n’est pas possible d’alterner les polarités dans une même série de chocs (un choc anodique puis un choc cathodique …).

Tilt et durée d'impulsion

Pour un tilt fixe (65% pour les 2 phases en nominal), le choc est interrompu lorsque la tension résiduelle des condensateurs atteint un pourcentage déterminé. La durée d’impulsion mesurée est fonction de l’impédance et l’énergie délivrée est constante. Le tilt est le même pour les deux phases. La durée optimale de la seconde phase dépend de la durée de la première phase, de l’impédance de défibrillation et de la constante de temps membranaire. En présence d’un seuil de défibrillation élevé, il n’est pas conseillé de modifier le tilt (50% pour les 2 phases par exemple). En revanche, si le seuil est élevé et si l’impédance de défibrillation est également élevée, il est possible d’optimiser les durées des 2 phases et de reprogrammer une durée d’impulsion fixe. En effet, une impédance élevée traduit une gêne à la transmission du courant. Pour délivrer une même quantité d’énergie, des durées d’impulsion longues sont alors nécessaires avec un risque d’hyperpolarisation avec perte d’énergie. Il est alors préférable de limiter les durées d’impulsion. En fonction de l’impédance mesurée, le défibrillateur propose une abaque de durées optimales selon 3 couleurs : le bleu correspond à une constante de temps typique, le vert à une constante de temps plus rapide et le jaune à une constante de temps plus lente.

Il est à noter que l’impédance de défibrillation peut être mesurée lors d’un choc électrique sanctionnant une arythmie ventriculaire ou lors d’un test d’impédance basse tension, les valeurs mesurées étant proches des valeurs réelles (moins de 10% de variation).

Nombre de chocs

En zone de FV, une série de 6 chocs consécutifs est programmée. 

Zone de TV et zone de FV

Il n’est pas possible de programmer différemment la polarité et la forme de l’onde de choc dans la zone de TV et la zone de FV.

Confirmation du choc

Pour que le choc soit délivré, il faut 1) que la charge soit terminée 2) que l’arythmie soit reconfirmée ; il faut un minimum de 6 cycles rapides ; ces 6 cycles sont habituellement détectés pendant la charge sauf si la charge est très courte 3) l’évènement détecté sur lequel est synchronisé le choc électrique ne peut pas être celui suivant la fin de charge ; c’est pour cela que souvent le choc survient sur le second cycle suivant la fin de charge 4) l’intervalle instantané et l’intervalle moyen de l’évènement détecté sur lequel est synchronisé le choc électrique doivent être non sinusaux (pas de choc sur un cycle lent) ;

Défibrillateurs de dernière génération

  • Amplitude des chocs

Pour s’assurer que le deuxième choc aura le maximum de chance d’être efficace, l’Unify™ et le Fortify™ augmentent l’énergie maximum délivrées à 40 Joules (890 Volts, soit 45 Joules stockés). Cette énergie n’est disponible qu’au deuxième choc pour limiter le temps de charge de la première thérapie.

  • Temps de charge

Le temps de charge reste constant durant la durée de vie de ces appareils (30 Joules < 6 secondes, 36 Joules < 9 secondes, 40 Joules < 11 secondes).

  • DeFT Response™

L’objectif est de gérer et de réduire les seuils de défibrillation élevés de manière non invasive en permettant une optimisation des durées de phase des chocs de défibrillation en fonction des électrodes et de l’impédance de défibrillation. Il est possible de programmer un tilt fixe ou des durées de phase optimisées en fonction de l’impédance de défibrillation.