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Les ondes des défibrillateurs semi-automatiques


Défibrillation électrique : aspects techniques

Définitions :

L'administration à l'intérieur du thorax d'un courant afin d'arrêter un trouble du rythme cardiaque  est appelée Choc Électrique Externe (CEE).

La défibrillation électrique désigne donc un CEE, non synchronisé, caractérisé par une énergie élevée, réalisé en extrême urgence pour réduire une Fibrillation Ventriculaire ou certaines Tachycardies Ventriculaires. Cette défibrillation est systématiquement accompagnée des gestes de réanimation cardio-pulmonaire imposés par la situation d'un Arrêt Cardiaque.

Principe électrique du DSA

Dans un défibrillateur, l'électricité provient d'une batterie. Bien qu'elle puisse contenir une quantité énorme d'énergie, elle ne peut pas produire sous sa forme actuelle l'onde de défibrillation. C'est pour cela que l'énergie est extraite de la batterie pour la stocker dans un condensateur. Cette opération se fait lorsque l'appareil recommande le choc et annonce qu'il se met en charge.

L'analogie classique avec un réservoir d'eau illustre bien ce processus :
Le réservoir stocke l'énergie sous forme d'eau (le condensateur du DSA sous forme d'électron). Plus la capacité du condensateur est grande, plus il est nécessaire de stocker d'énergie. Une fois le condensateur chargé, il est prêt à délivrer l'onde de défibrillation.

Schéma

Au moment de la défibrillation, le courant électrique (symbolisé ici par le courant de l'eau) arrive au thorax du patient via les électrodes et lui délivre l'énergie emmagasinée dans le condensateur. Au niveau du patient, le courant subit une résistance (l'impédance du patient en Ohms) effet similaire au rétrécissement du tuyau d'eau. Contrairement à beaucoup d'idées reçues, l'impédance d'une personne n'est pas étroitement liée à la taille ou au poids (elle serait plus vraisemblablement liée à la dimension et à l’emplacement des électrodes de défibrillation, à l’intensité du choc et au type d’agent conducteur [gel pour électrodes, entre la peau et les électrodes]). La plupart des DSA actuels mesurent l'impédance thoracique grâce à des courants de faible intensité émis durant la phase de charge afin d'adapter l'énergie délivrée. Dans le cas contraires, ils sont  traditionnellement spécifiés pour des impédance de 50 Ohms.

Remarque : Dans les faits, on a estimé que seulement 4 % environ du courant délivré sur la poitrine passe a travers le cœur, la partie restante trouve elle-même son chemin entre les deux électrodes en traversant différentes parties du corps (d'après "L’impédance en défibrillation : une affaire de courant" de Fred CHAPMAN et Tarek El-ABADY ). Par ailleurs, le courant continu est administré durant une dizaine de millisecondes. Cette durée permet de dissiper une chaleur moindre et limiter les risques de brûlures.

Caractéristiques de l'impulsion de défibrillation : Les Formes des ondes

Le courant électrique qui traverse le coeur lors du choc à une direction donnée (entre les 2 électrodes), un sens précis (il circule de l'électrode positive à l'électrode négative). Par contre, l'impulsion de défibrillation n'a pas une amplitude constante dans le temps, elle présente une forme d'onde.

sinusoïdale amortie ou exponentielles tronquées

Il existe essentiellement deux types de circuits utilisés de manière courante à l’heure actuelle dans les défibrillateurs externes. Ils génèrent des chocs ayant des formes d’ondes différentes :

sinusoïdale amortie (telle la forme d’onde Edmark utilisée dans les défibrillateurs Physio-Control) où la réponse a l’impédance est passive,

Onde

exponentielles tronquées (monophasée ou biphasée) où la forme d’onde change en réponse à l’impédance trans-thoracique et la durée du choc augmente avec l’impédance pour permettre un temps complémentaire d’administration de l’énergie avant que le choc ne soit tronqué.

Onde

Quelques chiffres barbares pour les érudits !

  • Pour une impulsion sinusoïdal amortie : Pour générer un choc de 360 joules, le condensateur est chargé à ~5000 volts, la tension qui traverse un patient à 50 Ohms atteint environ 3000 volts et le courant atteint environ 60 ampères.

  • Pour une impulsion exponentielle tronquée : Pour générer un choc de 360 joules, le condensateur est typiquement chargé à un niveau situé entre 1500 et 2000 volts. Le courant à travers un patient de 50 Ohms atteint alors de 27 à 36 ampères.

monophasique ou biphasique

Onde

Les ondes les plus simples sont monophasiques, le courant électrique circulant dans un seul sens à travers le thorax, de l’électrode positive vers l’électrode négative.

 

onde


Dans les ondes biphasiques, qui présentent une partie positive suivie d'une partie négative, ce qui signifie que le courant circule successivement dans les 2 sens, d'une électrode à l'autre.

 

 

Remarque : A titre d'exemple, le HeartStart FR2+ de Laerdal, DSA le plus utilisé en France, est le pionnier de la défibrillation biphasique basse énergie :La durée de chaque phase de la forme d'onde est ajustée de façon dynamique en fonction de la charge délivrée, afin de compenser la variabilité de l'impédance selon les patients, de la manière suivante (A représente la durée de la phase 1, B, la durée de la phase 2 de la forme d'onde, C le délai entre phases, Vp est la tension de crête et Vf la tension finale):

Tableaux

Tableaux

Devant le nombre de formes d’ondes électriques disponibles, la comparaison devient complexe. Néanmoins, le pic de courant d’onde, c’est-à-dire l’amplitude maximale de l’onde de choc est usuellement associé à des effets néfastes pour le coeur.

On oppose actuellement les chocs dits de « basse énergie » (90 à 150 Joules) aux chocs dits de « haute énergie » (200 à 360 J). Pour des Fibrillations Ventriculaires et certaines Tachycardies Ventriculaires, le choc biphasique de basse énergie est aussi efficace, et moins délétère, que le choc monophasique de haute énergie. Mais l’onde biphasique de basse énergie reste relativement jeune et n’a toujours pas montré son bénéfice sur la survie sans séquelle neurologique dans l’arrêt cardiaque extra-hospitalier alors que certaines limites parfois surprenantes ont déjà été mises en évidence.

Les recommandations actuelles (American Heart Association (AHA) in collaboration with the International Liaison Committee on Resuscitation (ILCOR)) autorisent l’utilisation d’un choc biphasique de basse énergie en précisant que la forme d’onde et le niveau d’énergie optimaux n’ont pas encore été déterminés.

Remarque : l'AHA (American Heart Association) explique dans les Recommandations 2000 : « L’onde de défibrillation biphasique délivrant des chocs à une énergie inférieure ou égale à 200 joules est équivalente voire supérieure pour le traitement de la fibrillation ventriculaire à l’onde de défibrillation monophasique avec augmentation de l’énergie (supérieur à 200 joules) ».
Par ailleurs, seul les DSA utilisant une onde biphasique peuvent être utilisés suivant la procédure DSA chez l'enfant de 1 à 8 ans conformément à la Circulaire du 28 juin 2004, relative à la formation des secouristes à l’utilisation d’un défibrillateur semi automatique

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Ressources
La technologie des ondes biphasiques de Philips Médical (en anglais)
Mode d'emploi du défibrillateur HEARTSTART FR2+ de Laerdal (PDF voir surtout la page 77)

Bibliographie
Flêche Le code vagnon du DSA

Dossier réalisé et compilé par Philippe
(Instructeur et Formateur DSA)

Ce dossier a été mis à jour le 11 juin 2005