Increasing Cardiac Rate by Tracking the Respiratory Rate

Un stimulateur asservi qui utilise la fréquence venlilatoire comme capteur a été implunté chez 22 patients, dont 19 pour la stimulation ventriculaire et 3 pour la stimulation auriculaire. Le niveau d'exercice atteint en utilisant ce système a été toiijours supérieur à celui de la stimulation ventriculaire à fréquence fixe. En plus, aucun capteur chimique ou mécanique n'était utilisé; le capteur même est simple, durable et utilise une faible énérgie. Done, ce système s'adapte facilement à chaque patient individuel.     

Regulation of Pacing Rate by Variations of Mixed Venous Oxygen Saturation

La saturation d'oxygene du sang du ventricule droit (So₂) serait un capteur idéal pour asservir la fréquence d'un stimulateur implanté. Afin de prouver cette hypothèse, des inesures de So₂ au repos et à l'éxercice ont été réalisées chez des sujets normaux et chez des patients porteurs de stimulateurs; ensuite un algorithme a été développé pour faire varier la fréquence de stimulation en fonction de la So₂ mesurée. Les résultats suggèrent que cette méthode pourrait être utile aux implants à long terme.     

Increasing Cardiac Rate by Measurement of Right Ventricular Temperature

Un stimulateur qui augments sa Fréquence en fonction de l'exercice permet au patient d'améliorer son état de bien-être. Les capteurs pourraient utiliser la fréquence auriculaire, l'espace QT, le pH, la saturation d'oxygène du sang veineux, la fréquence ventilatoire, le débit cardiaque, les mouvements du corps et la température sanguine. Afin de déterminer l'éfficacité de la reconnaissance de l'exercice par utilisant la température du sang du ventricule droit, un stimulateur expérimental a été développé et évalué chez le chien. Un algorithme a été incorporé dans un stimulateur VVI comportant un microprocesseur, qui pourrait détecter l'exercice et le repos à partir de la température sanguine Deux fréquences de stimulation étaient done possibles pour améliorer le débit cardiaque. Des etudes sont en cours peur démontrer la fisabilité d'un tel systéme chez l'homme.     

Results, Problems and Perspectives with the Autoregulating Pacemaker

Ces variations peuvent être utilisées pour réguler la fréquence de stimulation op-timale. Des recherches continues sont nécessaires pour perfectionner ce système; surtout en ce qui concerne la surface de ľélectrode et ľamelioration du contrôle et de la réponse du capteur.
Experi-mental in vitro testing coupled with animal and clinical studies have shown that a pH sensor may sense acute changes in pH occurring in response to exercise. This signal may in turn be used as a determinant for optimal pacing rate. Further investigation into membrane coating of electrodes and algorithm testing is necessary to maximize sensor response and control.     

Physiological Benefits of Atrial Synchrony in Paced Patients

Au cours ďune période de cinq ans, nous avons comparé la stimulation ventriculaire et la stimulation. "physiologique" chez 50 malades. Dans 17 eas de stimulation de type DVI, le débit systolique était plus éevé que dans la stimulation VVI, (P < 0.005), de même la pression télédiastolque du ventricule gauche était plus basse (P < 0.05). Chez 44 maJades la performance au cours de ľexercice était meilleure avec la stimulation VDDJDDD (P < 0.01). Ces effets se sont confirmés à long terme. La dyspnée était moindre (P < 0.01) et ľimpression de "bien-être"était confirmée (P < 0.01) avec la stimulation physiologique. Nous concluons que la stimulation cardiaque synchrone àľoreillette est le mode de choix en ľabsence de contre-indications.
Over a five-year period, hemodynamic exercise capacity studies and a randomized controlled trial have been performed in a total of 50 patients. DVI vs. VVI pacing showed an increase in stroke work index (P < 0.005) and a fall in left ventricular filling pressure (P < 0.05) in 17 patients. VDDJDDD pacing vs. VVI showed an exercise capacity benefit in 44 patients (P < 0.01) including 8 patients with sinus node disease and a lower peak heart rate (P < 0.02). Maintenance of benefit was also shown of VDDJDDD pacing in the longer term (13 months) vs. acute (P - NS). The controled trial VDDJDDD vs. VVI showed benefit in shortness of breath (P < 0.01) and general well being (P < 0.01). It is concluded that atrial synchronous ventricular pacing (VDDJDDD) is the mode of choice in suitable patients.     

Central Body Temperature as a Guide to Optimal Heart Rate

Les stimulateurs cardiaques à fréquence fixe ne restaurent pas la fonction hémodynamique normale. Puisque un pourceniage élevé de patients porteurs ďun stimuJateur cardiaque a des anomaJies auriculaires, un outre moyen de "piloter" le pacemaker est présentér celui de la témperature du sang dans ľoreillette droite. Les sondes à enregistrement thermique mesurent la variation de température pendant ľexercice et peuvent servir de guide pour déterminer la fréquence cardiaque optimale.
Studies in man suggest that fixed-rote artificial pacemakers do not return hemodynamic function to normal, since the principal mechanism for the increase in cardiac output with exercise, increased heart rate, is not restored. Special pacemakers are available that can detect atrial activity and pace the ventricles in coordination, but nearly half of the patients receiving artificial pacemakers have abnormal atrial function fatrial fibrillation, sick sinus syndrome). This study examined the effects of exercise on the temperature of blood returning to the right atrium. Precision thermistors, placed in the right hearts of conscious dogs, recorded temperature increases of 1°C (range 0.4–1.5°C) during submaximal treadmill exercise. Temperature change correlated well with work load and changes in heart rate.     

Discrimination of Supraventricular Tachycardia from Sinus Tachycardia of Overlapping Cycle Length

Depuis plus de 35 ans, des stimulateurs ont été impiantés pour le traitement des tachycardies. Les systèmes non-automatiques ne sont pas utitisés d'une façon générale parce qu'ils necéssitent une participation directe de la part des patients. Les systèmes automatiques ont été limités par le manque de flexibilityé des paramètres programmables et par leur incapacityé de distinguer les tachycardies sinusales des tachycardies pouvant étre interrompues par la stimulation. De nouveaux algorithmes permettant de faire cette différentiation commencent a être disponibles. En plus des critères de détection qui utilisent la fréquence, il y a trois autres critères qui puissent caractériser les tachycardies: (1) le début brusque; (2) la stabilityé de la fréquence; (3) une fréquence élevée soutenue. Des futurs stimulateurs antitachycardie seront capables d'employer des algorithmes encore plus élaborés dès que des microprocesseurs et des capteurs plus sophistiqués seront disponibles.     

Clinical Results with the Tachylog Antitachycardia Pacemaker

Le Tachylog est un pacemaker à fonctions multiples, implantable, doté de plusieurs systèmes antitachycardie dont une recherche "intelligente" qui n'est pas prédétermée. Vingt-cinq patients ont reçu le stimulateur Tachylog en Angleterre depuis décembre 1982. Seize présentaient des tachycardies supraventriculaires à fréquence cardiaque moyenne = 220/mn, et 9 des tachycardies ventriculaires à fréquence supérieure à 180/mn. Quatre patients avec tachycardie ventricuiaire sont décédés de maladie coronarienne évoluée et deux patients porteurs d'un syndrome de WPW ont été opérés (section de la voie accessoire) en raison d'une fibrillation auriculaire à réponse très rapide a l'effort. Le contrôle clinique de l'arythmie a été obtenu chez les 19 patients restants. Quatre vingt pour cent de ceux présentant des tachycardies supraventriculaires et deux sur cinq présentant des TV n'ont plus nécessité de traitement médical. Les problèmes se sont limités à des difficultés de detection avec les premières unités.     

Continuous Ventricular Volume Assessment for Diagnosis and Pacemaker Control

La mesure du débit systolique par un catheter dans le ventricule droit, utilisant i'impédance intracardiaque, au repos et pendant l'exercise peut être comparée de façon favorable aux mesures obtenues par ventilation à l'acetylene (r = 0.96, n = 13) et par ventriculographie isotopique (r = 0.96, n = 13). Ceci a étéétudié chez un malade de 46 ans en bloc complet. La fréquence de stimulation à l'effort a été déterminée par l'impédance en prenant un algorythme qui maintient un débit systolique constant. Le résultat a montré une augmentation du debit cardiaque de 23% et une baisse du débit systolique de 70%, mesurée à l'effort à une fréquence de 70 cpm.     

An Active Optical Sensor for Monitoring Mixed Venous Oxygen-Saturation for an Implantable Rate-Regulating Pacing System

Les stimuJateurs dits "physiologiques" qui sont actuellement disponibles ne restaurent pos la fréquence optimale dans les cos de défaillance auriculaire. Ďautres paramètres biologiques doivent servir de stimulus physiologique pour determiner ľouto-reglage de la fréquence. La saturation veineuse mesurée par capteur optique serait probablement le paramètre idéal pour ce système de sfimulation. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour bien déterminer les modalités des reponse du système.
Presently available physiologic pacing systems do not fully restore rate regulation, especially in respect to little or no atrial response to activity. Other biologic parameters, detected by sensors, may provide the physiologic responsiveness necessary to rate-regulating pacemakers. An optical sensor using mixed venous oxygen saturation may be the ideal parameter for such a pacing system. At present, further research is necessary to elaborate a suitable algorithm for optimal rate control.     

New Low Energy Transvenous Cardioverting and Pacing Electrode

Une sonde endocavilaire (Medtronic Model 6880) a été developpée pour la stimulation ventriculaire, la cardioversion et pour la défibrillation endocavitaire, en utilisant un courant de basse énergie. Les résultats chez le chien aussi bien que les premières experiences chez ľhomme indiquent que cette sonde sera utile dans le traitement des tachyarythmies malignes.
A new endocurdial catheter electrode (Medtronic model 6880) is described which can be used for ventricular pacing and for intrucavitary cardioversion and defibrillation. Initial results in dogs and preliminary clinical trials in humans indicate that this catheter will extend the usefulness of electrical stimulation therapy for treatment of life-threatening tachyarrhythmias.     

The Use of QT Interval to Determine Pacing Rate: Early Clinical Experience

Malgré la disponibilité de stimulateurs du lype physlologique, il restent des inconvenients inhérenls à leur fonctionnement. En théorie, les sfimulaleurs synchrones de ľoreillette (VDD ou DDD) sont ideal, mais en pratique leur performances sont limitées pur un fourchelte assez etroite des frequences cardioques chez un certain nombre de majades. Nous décrivons donc le système TX qui incorpore à la fois la stimulation ventriculaire, et le recueil de ľonde T déterminé par ľespace QT. Ge stimulateur TX distingue entre tachycardies physiologiques et pathologiques, et fournit un rythme asservi même en ľabsence ďactivité auriculaire.
Despite the current availability of physiologic pacing systems, there remain distinct disadvantages associaled with their operation. Although in theory the atrial synchronous pacemaker (VDD or DDD) is the ideal system, in practice it performs satisfoctorily over a very limited range of heart rates in a limited number of individuals. We describe the TX system which incorporates ventricular pacing and is driven by T wave sensing determined by the QT interval. This pacemaker can distinguish between physiologic and pothologic tachycardias while providing an almost unlimited rate response even in the presence of on unresponsive atrium.     

Orthogonal Electrogram Sensing

Le recueil de ľéléctrogramme intracardiaque donne ľinformation nécessaire aux systèmes de stimulation à la demande. Les troubles du recueil surviennent dans près de 50% de stimulateurs unipolaires, ceux de ľoreillette sont encore plus fréquents. Le recueil par électrode orthogonale ne demande pas de contact avec le myocarde et on obtient de hauts potentiels ďorigine auriciilaire avec rejection totale des pontentiels ventriculaires. Ce système permet la sequence ďactivation aussi bien que la vérification de la capture.
Intracardiac electrogram sensing is the afferent limb of demand pacing systems. Under- and over-sensing at the ventricular level has been demonstrated in almost 50% of implanted unipolar pulse generators, and atrial eJectrogram sensing problems are more common. A unique dedicated sensor employing noncontacting and circumferentially placed orthogonal electrodes was tested at both the atrial and ventricular levels. Electrograms demonstrated voltages similar to those recorded from contacting electrodes, but with complete far-field rejection of signals from the opposite chamber. Orthogonal electrograms allowed for activation sequencing and capture verification as well.     

"Crown of Thorns" Single Pass Lead - Clinical Results

Vingt-quatre patients ont ete tracés pendant une période ne dépassant pas deux ans (14 mois en moyenne) àľaide ďune sonde auriculo-ventriculaire unique. Les récents progrès de fabrication permettpnt ľinsertion percutanée dans la veine sousclavière. Les seuils de stimulation et le recueil pour ľoreiilette et pour le ventricule restent satisfaisonts pour plusieurs types de stimulateurs. Aucune complication liée à cette sonde n'a été observée chez 277 mois/patients. Nous concluons donc que cette sonde auriculoventdculaire unique est utilisoble pour ľimplantation à long terme des stimulateurs physiologjques.
Twenty-four patients have been treated for periods of up to two years (mean 14 months) with this single pass electrode for physiological pacing. Manufacturing refinements now allow percutaneous insertion into the subclavian vein. Pacing thresholds and sensing signals from both atrium and ventricle have remained satisfactory for a wide variety of different physiological pacemakers. No complications specifically related to the lead have occurred in a total of 277 patient months. We conclude that this single pass electrode is suitable for long-term implantation and can provide physiological pacing with present day stimulators.     

Simultaneous Atrial and Ventricular Electrogram Transmission Via a Specialized Single Lead System

Aucun stimulateur à télémétrie n'est capable de détecter et transmettre l'éctrogramme (EGM) pendant le rythme normal ou stimulé. Certains peuvent détecter et transmettre soit l'onde P, soit l'onde R. Une nouvelie électrode reliée à un nouveau stimulateur à télémétrie a été dévelopée. Elle permet la transmission de l'EGM complet sans être affecté ni par le courant du stimulateur, ni par les postpotentiels. Les électrodes sont placées dans l'oreillette et le ventricule droit pour optimiser la détection. Ces électrodes sont séparées électriquement des électrodes de stimulation et de recueil du potentiel. Cependant elle font partie d'une électrode ventriculaire coaxiale qui n'est pas plus large qu'une électrode bipolaire normale (2,3 mm). Le systéme de telémétrie est compatible avec le monitoring par téléphone. Ce système a pu démontrer sa capacité pour la détection correcte de l'EGM pendant le rythme sinusal normal et n'affecte pas la stimulation auriculaire, ventriculaire ou AV séquentielle. De plus, il détecte et transmet des anomalies telies que des extrasystoles, la conduction rétrograde et des modifications ischémiques. Les électrodes de ce type liées à des stimulateurs VVI avec télémétrie ont été implantées chez des chiens durent plus de 2 ans. Ce systéme fournira les moyens de détecter de façon non-invasive et d'enregistrer par télemétrie l'EGM normal et anormal en entier, même chez les patients qui dependent de leur stimulateur.     

Critical Analysis of Sensors for Physiological Responsive Pacing

La stimulation physiologique asservie comporte l'application de capteurs pour mesurer des parametrès physioiogiques, qui ensuite fournissent un rhythme asservi. Nous faions l'analyse de six systèmes en comparant (1) la rapidité des réponses (2) Ja fiabilité des capteurs et (3) la spécificité de chaque système. Bien qui'il n'existe pas de solution idéale, et qu'il existe des points faibles dans chaque système, plusieurs capteurs paraissent meilleurs que d'autres. II leur reste àêtre mieux étudiés. De plus, les indications et les bénéfices pour les patients doivent être clarifyés.     

Physiologic Benefits of Rate Responsiveness

?augmenfation du besoin métabolique ou cours de ?exercice est fournie par une hausse du débit cardiaque et de ?apport ?oxygène. Les malades porleurs ?un stimuluteur à fréquence fixe ne peuvent pas augmenter la fréquence cardiaque dont dépend ?augmentation du débil systolique. Nous décrivons un stimulateur capable ?augmenter sa fréquence suivant ?uctivité auriculaire. Par cette méthode nous avons observé un meilleur débit cardiaque, de ?ordre de 55 ± 3.7%. Ce stimulafeur améliore donc la performance cardiaque pendant ?exercice. Increases in metabolic demand in response lo routine activities and exercise are met througb grealer cardiac output ond oxygen delivery. Putienls with fixedrate pacemakers cannot increase heart rate and must rely solely on increases in stroke volume to provide the necessary adjustments in cardiac output. These compensatory strofte volume increases limit the fixedrate pacemaker patient's ability to meet the demand of their daily routine. A physiological, rate responsive pacemaker was studied and it was found to increase maximum exercise tolerance from 4.4 ± .62 METS paced VVI at 65 ppm to 8.1 ± .71 METS when the same patients were paced rate responsively at an average rate of 91 ± 3.8 ppm. Animal studies were used lo quantify the limitation in stroke volume reserve. Maximum increases of 55.8 ± 3.7% over resting vulues were seen in animals in complete heart block at pacing rates of 100 ppm during strenuous exercise. Higher pacing rates increased cardiac output at the same exercise intensity, from 4.94 ± .72 Ipm at 100 ppm lo 7.66 ± 1.02 Ipm at 250 ppm. A pacemaker that increases pacing rate in response to grealer metabolic demand will maintain stroke volume and enddiastolic volume at near normal voiues while providing significant improvement in cardiac output and work capacity.     

Electrode-Heart Interface: Definition of the Ideal Electrode

Dans la stimulation à deux chambres, pour garder aux stimulateurs leurs avantages de petite taille, de volume réduit et de longue durée, il est nécessaire de diminuer les seuils de stimulation. Ceci peut être accompli par ľoptimisation de ľinterface électrode-coeur. Des nouvelles électrodes pourraient réquire les pertes de polarisation; de même, des nouveaux matériaux pourraient être envisagés. Les résultats de ces données doivent être rapportés à stimulation chronique.
In dual-chamber pacing in order to maintain the advantages of small pulse generator size and volume, and increased longevity, it becomes necessary to reduce pulse generator output. This may be accomplished by optimizing the electrode-heart interface. New electrode designs may reduce polarization losses; perhaps even newer materials should be considered. The results of accumulated data must be applicable to long-term pacing.     

Implantation of Automatic Cardioverter-Defibrillators Via Median Sternotomy

Nous avons implané 15 défibrillateurs automatiques (Model B) chez 10 patients. La voie chirurgicale préferée est la sternotomie médiane. Nous préferons utiliser une électrode "patch" sur l'oreillette droite, une électrode "patch" sur l'apex du ventricule gauche et deux épicardiques pour le recueil du potentiel bipolaire. Alternativement, les "patch" peuvent être placés sur les faces antérieure du ventricule droit el postérieure du ventricule gauche si les seuils sont favorables. La période de surveillance représente 109 patients-mois et tous survivent. Les défibrillateurs ont choqué la tachycardie ventriculaire, flutter ventriculaire, et fibrillation ventriculaire. Des chocs ont été délivrés egalement pour tachycardie sinusale et pour la fibrillation auriculaire au dessus de la fréquence cible dans 3 cas. L'épuisement prématurée de la pile s'est produit dans 4 stimulateurs Model B, trois à 18 mois après implantation et parait être dûà un défaut de la pile originale. Les chocs pour tachycardie supraventriculaire resteront un problème jusqu'à ce que l'on obtienne une meilleure différentiacion entre tachycardies ventriculaires et tachycardies supraventriculaires. Le défibrillateur semble prévenir la mort subite suivant les tachyarythmies ventriculaires.     

Data Storage and Retrieval by Implantable Pacemakers for Diagnostic Purposes

Les microprocesseurs sont à la base de plusieurs fonctions existant dans les stimulateurs à double chambre. Le recueil des donnèes par un système logiciel permet J'échange facile de ces informations par télémétrie. Ces systèmes sont limités par la quantité et la qualityé des données, le type de logiciel utilisé, et la quantité de mémoire RAM disponible. Les données ainsi obtenues sont utiles pour suivre un patient non seulement en matière de stimulation mais aussi pour réglage de la thérapeutique medicamenteuse, etc. II est possible qu'avec cette technologie, d'autres méthodes d'enregistrement auront moins de valeur (par exemple le monitoring Holter) pour certains patients.