Implants cardiovasculaires MH Choulet

Implants cardiovasculaires
MH Choulet
Implants cardiovasculaires
• Les équipes médicales recourent de plus en plus
fréquemment à des dispositifs médicaux dans la
prise en charge des maladies cardiovasculaires
– 1/3 des hospitalisations donnent lieu à un traitement invasif
– Découlent des améliorations technologiques et
pharmacologiques
Illustration avec les stimulateurs cardiaques, les
défibrillateurs et les stents
Le coeur
• Le sang pénètre dans les oreillettes quand elles
se relâchent, et afflue dans les ventricules
quand les oreillettes se contractent. C’est la
contraction des ventricules qui envoient le sang
vers les poumons ou le reste du corps.
• Cet ensemble de mouvements synchronisés est
régulé par l’activité électrique du corps
– Les cellules cardiaques ont la particularité de se
contracter ou se relâcher en réponse à un stimulus
électrique
• 60 à 80 contractions par min chez un sujet au repos
Cycle cardiaque normal
Le coeur
• Toute perturbation du système électrique
entraîne des dysfonctionnements dans le
rythme cardiaque
– Une mauvaise circulation du sang, et une
mauvaise oxygénation des organes
• Stimulateur cardiaque, défibrillateur implantable
Arythmies et traitements
Classification des arythmies
Bradycardie
Dysf. sinusale
Tachycardie
Bloc AV
Supraventriculair
e
Ventriculaire
Tachycardie
ventriculaire
Traitements :
Traitements :
-Médicaments
-Médicaments
-Stimulateur cardiaque
-Ablation
-Défibrillation
Fibrillation
Stimulation cardiaque
• Il s’agit d’appliquer au muscle cardiaque
au niveau de l’oreillette ou/et du ventricule
une fréquence électrique, afin de corriger
un trouble du rythme
– Rôle d’un stimulateur cardiaque
• Écouter ce qu’il se passe, stimuler si nécessaire
pour garantir au patient une fréquence cardiaque
minimale autorisant une bonne qualité de vie
Stimulation cardiaque
Stimulation cardiaque
Stimulateur cardiaque
• Ensemble implantable boîtier/sonde
connectés entre eux
• Boîtier comprend :
– Un source d’énergie
– Un système électronique qui recueille et
analyse le rythme du cœur
• Sonde de stimulation
– Achemine le courant qui dépolarise les cellules
cardiaques
– Écoute le rythme spontané
Stimulateur cardiaque
matériaux
• Boîtier = titane, résine
époxy et silicone pour
l’isolant, contient une pile
et le système d’écoute de
l’activité cardiaque
– Problème lié à la poche
d’implantation, érosion
cutanée, rotation du boîtier
– Le boîtier étant actif:
stimulation pectorale
Stimulateur cardiaque
matériaux
• Fil conducteur
• Isolant : silicone ou PUR
– Isolation électrique
– Résistance mécanique,
souplesse
• Electrodes : platine iridié,
carbone
– large surface pour un meilleur
recueil des signaux
• Stéroïde : dexaméthasone
– Diminution de la réaction
inflammatoire
Stimulateur cardiaque
matériaux
• Contraintes mécaniques
importantes, la sonde est
implantée dans un organe
en mouvement
– Fixation passive = présence
de barbes
– Fixation active = sonde à vis
– Corps de sonde : droite ou
préformée en J (oreillette
uniquement)
Position des sondes
• Après positionnement d’une sonde dans une
cavité cardiaque
– Phase inflammatoire
– Fibrose, formation de thrombus
• Niveau du cœur droit, les thrombus partent dans les
poumons
• Niveau du cœur gauche, les thrombus partent dans la
circulation générale, risque d’AVC, d’où le
positionnement au niveau du réseau veineux le sinus
coronaire
Position des sondes
Sonde atriale droite
Stimulation simple
chambre
Sonde ventriculaire
droite
Stimulation simple
chambre
Sondes atriale et
ventriculaire droites
Stimulation double
chambre
Stimulation bi-ventriculaire
Sonde atriale droite
Sonde ventriculaire droite
Sonde ventriculaire gauche via le
sinus coronaire
Stimulateur cardiaque / interférences
• Champs magnétiques, champs électriques
– Déprogrammation
• Plaques à induction, détecteurs de métaux
• Bistouri électrique, radio-fréquence, IRM
– Inhibition du PM, lésions des circuits
électriques, risque de conduction du courant
par la sonde
Stimulation cardiaque : danger et risque
liés à l’IRM
• Énergie diffusée en bout de sonde
– Brûlure
• Perturbation des systèmes d’alimentation
interne
– Inactivation
50 à 75% des patients porteurs d’un
stimulateur cardiaque auront besoin
d’un IRM au cours de la vie de leur
appareil
Stimulateur cardiaque IRM compatible
• Modification de conception et des
matériaux du stimulateur cardiaque et des
sondes
– Filtration de l’énergie transmise par la sonde
– Protéger les circuits internes vis à vis de
l’énergie induite
– Diminuer les composants ferromagnétiques
défibrillation
• Quand le système électrique qui préside
l’activité du cœur est désorganisé, on dit
que le cœur fibrille
– il cesse de pomper le sang → mort subite
• Il faut délivrer un choc électrique au cœur
pour qu’il reprenne une activité normale
– défibrillation
Défibrillation
• Indications :
– Tachyarythmie (accélération et ralentissement du
rythme en alternance)
– Tachycardie ventriculaire (battement trop rapide)
– Fibrillation (absence de contractions organisées)
• Primaire (20%), ou secondaire à une tachycardie
– Flutter (forme particulière de fibrillation ventriculaire,
les QRS ne peuvent être individualisés)
– Syncope avec altération de l’état hémodynamique
Défibrillateur automatique implantable
• Le DAI est capable après avoir analysé le
rythme cardiaque, d’effectuer un diagnostic
précis, et de délivrer
– Cardioversion : choc d’énergie faible
– Une stimulation antitachycardique : salves d’impulsion
– Ou un choc : 30 J
• Le DAI contrôle ensuite le rythme cardiaque
– Et stimule, le cœur si il est reparti trop lentement
Défibrillateur automatique
implantable
• Caractéristiques
principales
– Boîtier en titane et
connecteur en epoxy
– Volume: ~ 30cm³
– Poids : 69 à 78g
– Durée de vie : 5 à 7
ans
Défibrillateur automatique
implantable
• La pile fournit l’énergie
basse tension
• Le transformateur multiplie
la tension
• Le condensateur stocke
l’énergie
• Un circuit de détection du
signal électrique cardiaque
• Le revêtement externe en
titane des DAI est
électriquement actif
Sonde de défibrillation
• Sonde délivrant l’énergie
contenue dans les
condensateurs par
l’intermédiaires
d’électrodes de
défibrillation
– Détection de l’activité
cardiaque
– Stimulation du VD
Défibrillateur automatique
implantable
• Boîtier placé dans
une loge pectorale
gauche sous la peau
ou sous le muscle
• Sonde placée via la
veine céphalique ou
sous Clavière dans le
ventricule droit
Défibrillateur automatique
implantable
• La communication et
la programmation du
système se fait à
travers la peau par
l’intermédiaire d’une
tête de télémétrie
relié à un
programmateur
Défibrillateur - complications
• Boîtier implantation sous cutanée
– Apparition de signes inflammatoire et ou de
gonflement au niveau de la loge (infection
entre 1.8 et 5,7%)
– hématome
Le coeur
• Le cœur utilise 10% de l’oxygène
transporté dans le sang, qui lui est fourni
par 2 artères coronaires
– Si le sang est trop chargé en graisse, elle
s’accumule dans la paroi interne des artères ,
et forme la plaque d’athérome
– Le cœur est mal irrigué, il souffre et se fatigue
: angor, infarctus du myocarde
• Endoprothèse coronaire ou stent
Les artères coronaires
Maladie coronaire
• Est la conséquence de l’athérosclérose dans 90% des
cas
– Angor
– Infarctus du myocarde
• La plaque d’athérome en constitue l’élément
caractéristique
• En 1er intention le traitement est médicamenteux et
diététique
– Technique de revascularisation
• Pontage aorto-coronaire
• Angioplastie coronaire transluminale percutanée
La plaque athéroscléreuse
• L’épaississement de la paroi des artères
débute dès l’enfance
• Des affections accélèrent l’athérogénèse
– Le diabète, l’hypertension,
l’hypercholestérolémie…
Évolution de la plaque
d’athérome
• Elle est constituée par une accumulation de
lipides, d’éléments sanguins et de phénomènes
de prolifération cellulaires et de fibrose
• elle évolue par poussée où elle grossit, et passe
par des phases instables
– La sténose réduit le calibre de l’artère et provoque
une ischémie des tissus en aval
– La fissuration de la plaque, ou fracture de la plaque
(perte de tissus endothélial dans la lumière
vasculaire)
• Thrombose, ou embolisation
Evolution de l’athérothrombose
Sténose
Phase asymptomatique
Angor
Occlusion
Infarctus du myocarde
Angioplastie coronaire
• Vise à recanaliser les vaisseaux obstrués
avec un cathéter à ballonnet introduit par
cathétérisme artériel par voie fémorale,
associée dans 90% des cas avec la pose
d’un stent
• Dans 25% des cas il y a resténose
(2mois)
– Découle du mécanisme d’implantation
Stent coronaire
• Treillis métallique cylindrique
à maille plus ou moins lâche,
destiné à être encastré dans
la paroi artérielle, afin d’y
exercer un renfort
– Le stent exerce une force
radiale qui permet de maintenir
le calibre artériel à une valeur
prédéterminée
– Son rôle est d’étayer le
vaisseau en empêchant le
recul élastique de la paroi
Propriétés des stents (1)
• Doivent avoir une biocompatibilité à la fois
sanguine et tissulaire
– Non toxique, non thrombogène, non allergisant
– Doit résister aux agressions du milieu
environnant : corrosion, oxydation, contrainte
mécanique du vaisseau
Il s’agit d’un des environnements les plus
exigeants pour un implant
Propriétés des stents (2)
• Radio-opacité
– Suivi radiographique de la procédure
• Flexibilité
– Important pour la mise en place
• Force radiale
– Elle s’oppose au recul élastique de l’artère et
permet le plaquage du stent contre l’artère
Propriétés des stents (3)
• Profil de franchissement
– Important pour le positionnement sur la sténose
• Épaisseur des mailles et forme du stent
– Influence la thrombogénicité, et la prolifération néointimale
• Taux de recouvrement
– = % de la paroi artérielle recouverte par le métal (12 à
20%)
• Faible taux de recouvrement = diminution de la
thrombogénicité et diminution de la réaction inflammatoire
Stent serti sur ballon
• Stent formé d’un fil de
métal torsadé
• Stent découpé au
laser dans un tube de
métal
• Stent formé de
plusieurs anneaux
soudés entre eux
Stent et matériaux
• Alliage à base de chrome et cobalt
– Souplesse
• Acier inoxydable 316L : alliage de fer, nickel,
carbone et chrome
– Force radiale
• Nitinol : alliage de nickel et de titane
– Alliage à mémoire de forme, très flexible
• Tantale
– Sa charge négative diminuerait l’adhésion plaquettaire
Réaction à l’implantation d’un
stent (1)
• Phase thrombotique (J0 à J3)
– Activation, adhésion et agrégation plaquettaire
– Dans les 24 h formation d’un thrombus riche en
fibrine
• Phase de recrutement (J3 à J8)
– Le thrombus se recouvre d’une couche de cellules
endothéliales
– Infiltration par les macrophages et lymphocytes T
Réaction à l’implantation d’un stent (2)
• Phase proliférative (J8 à cicatrisation
finale)
– Sous l’action des cytokines et des facteurs de
croissances, les cellules musculaires lisses
migrent et colonisent le thrombus résiduel,
jusqu’à son remplacement par ces cellules
néo-intimales (2 à 4 sem)
Dilatation par ballon
Le guide est avancé
au-delà de la lésion
Le ballon est gonflé
Le cathéter à ballonnet est monté
sur le guide jusqu’à la lésion
La lumière interne de l’artère
est restaurée
Angioplastie avec pose de stent
Mécanisme de la resténose
• Hyperplasie intimale
– Dépend du type de lésion, du siège de la
lésion, de facteurs généraux
Mais également
• Retour élastique
• Remodelage secondaire de la paroi
artérielle
Cibles pour combattre la resténose
• Inhibition de la formation de thrombus
• Réduire l’activation ou la prolifération des
cellules musculaires lisses
• Améliorer l’intégrité fonctionnelle de la
paroi vasculaire
Élaboration de stent avec revêtement
Revêtement des stents coronaires
• Revêtement passif
– Destiné à diminuer la thrombogénicité de la
surface du stent
• Titane, carbone, carbure de silicone,
phosphorylcholine
• Médicament immobilisé : héparine, neutralise la
thrombine produite localement
Action non démontrée
Revêtement des stents coronaires
• Revêtement actif
– Consiste à recouvrir le stent d’une substance
médicamenteuse libérée progressivement in
situ
– Diminution de la resténose par induction
d’une cicatrisation tissulaire normale sans
hyperplasie néo-intimale
Stent actif
• Cylindre métallique en acier
• Polymère synthétique
– Contient la substance active
– Résorbable ou non
• Substance actives
– Rapamycine (sirolimus, tacrolimus, everolimus) : propriétés
antiproliférative et immunosuppressive
– Paclitaxel : action anti-proliférative et anti-inflammatoire
• stoppe la prolifération des cellules musculaires lisses
Stent actif
• Le système stent-véhicule-médicament doit
– Diminuer le taux de resténose
– Ne pas induire de thrombose précoce
– Ne pas induire une hyperplasie des bords de la
lésion
– Ne pas induire de réaction tardive
10% de resténose
Évolution en cardiologie
• Stents actifs
– Incertitude sur le long terme
• Thrombose tardive
• Maintient pendant 6 mois de l’association clopidogrel +
aspirine
– Réservé à des situations associées à des taux plus
élevés d’échec, de complications et de resténoses
• Stents bioabsorbables
– Concept de stents temporaires utilisé pour soutenir
les parois de l’artère pendant la cicatrisation