Détection des impulsions de pacemaker en ECG de repos : pourquoi le Delta-Sigma fait mieux que le sur-échantillonnage

 

 

 

 

Pour détecter les pacemakers, une fréquence d’échantillonnage très élevée parait être la solution quand on veut voir tous les détails d’un spike. Elle s’avère cependant peu adaptée aux conditions du quotidien pour un examen plus rythmologique que qualitatif.

Le convertisseur A/D Delta Sigma (ΔΣ) qui capte l’énergie du pacemaker combiné à l’algorithme DXL Philips qui analyse à haute fréquence de 8000 Hz apporte un meilleur compromis plus fiable et plus robuste. Il permet de diminuer de 5 fois les recommandations IEC60601-2-27 et s’ouvre aux indications plus spécialisées en néonatologie, stimulateurs bi ventriculaires et stimulateurs hissiens.

 

 

2 à 5 % des ECG de routine sont acquis auprès de patients porteurs de stimulateurs cardiaques implantés, des dispositifs devenus de plus en plus complexes. L’examen doit permettre d’en montrer un défaut de stimulation ou de détection, en dehors d’une salle de pose ou de contrôle.

 

Quand un ECG doit détecter une impulsion de pacemaker, le vrai enjeu est de voir clairement un signal très bref dans un environnement d’ECG de repos souvent perturbé par du bruit, des mouvements ou des parasites électriques.

 

Les stratégies de détection et de traitement peuvent varier selon les constructeurs qui peuvent choisir une stratégie d’échantillonnage le plus élevée possible ou plutôt comme Philips associer trois composantes : échantillonnage, traitement par un convertisseur et algorithme DXL.

 

 

Quel est le contexte ?

 

 

Les conditions de mesure ne sont jamais parfaites. Le patient peut bouger, les électrodes peuvent être moins bien posées, et l’environnement électrique peut perturber le signal.

 

Les impulsions de pacemaker sont très brèves (quelques dizaines à centaines de microsecondes) et ont des pentes très rapides.

 

L’impulsion de pacemaker peut par conséquent être noyée dans le bruit.

 

À première vue, on pourrait penser que la meilleure solution consiste simplement à augmenter fortement la fréquence d’échantillonnage. Plus on échantillonne vite, plus on collecte d’informations. Mais en pratique, plus de données ne signifie pas automatiquement une meilleure détection. Plus de données ne permet pas forcément de mieux voir. Le signal reste bruité, le système traite surtout plus de points et d’informations sans forcément mieux distinguer une vraie impulsion de pacemaker d’un parasite. En outre la finalité de cet examen est de détecter une impulsion de pacemaker mais pas d’en estimer la forme.

 

 

Quelles sont les normes et réglementations ?

 

 

Pour un électrocardiographe, le minimum de la fréquence souvent utilisée est de 1 à 5 kHz

Le standard minimum proposé pour la détection du stimulateur cardiaque, selon le Journal of Electrocardiology, est de 0,1 msec.

 

Dans la réglementation IEC60601-2-27, la norme minimale est de 1 mV*msec.

 

Elle précise que l’équipement doit être capable d’afficher le signal ECG en présence d’impulsions de stimulateur cardiaque d’amplitudes allant de ±1,0 mV à ±700 mV et de durées de 0,1 ms à 2,0 ms. Une indication de l’impulsion du pacemaker doit être visible sur l’écran avec une amplitude d’au moins 0,2 mV.

 

 

 

La solution Philips : le convertisseur A/D delta-sigma ΔΣ + Algorithme DXL :

 

 

Philips utilise un algorithme spécifique DXL associé à un convertisseur A/D delta-sigma ΔΣ pour détecter les impulsions de stimulateur cardiaque qui dépasse les standards proposés ci-dessus, sans nécessiter un taux d’échantillonnage élevé.

 

Le convertisseur A/D delta-sigma capte l’énergie entre les points permettant la détection de pics même à basse fréquence ce qui permet de différencier les impulsions réelles du bruit.

 

 

 

 

C’est précisément là que ΔΣ devient intéressant. Son avantage n’est pas seulement de convertir le signal, mais de le rendre plus exploitable. En pratique, il aide à mieux séparer l’information utile du bruit dans un environnement clinique plus difficile. Le signal est alors plus clair et plus fiable à l’examen.

Grâce à un signal mieux exploitable, le ΔΣ contribue à réduire ces erreurs, il devient plus sûr et plus robuste dans sa détection même quand l’environnement est moins favorable.

 

Les circuits et le traitement DXL à haute vitesse intégrés à l’électrocardiographe exploite le convertisseur A/D delta-sigma et ce, à une fréquence de sur échantillonnage à 8000 Hz (>5 000 Hz).

Un ECG Philips peut ainsi détecter des impulsions aussi faibles que 0,02 mV*ms, offrant une précision 5 fois supérieure aux normes (0,1 mV*msec).

 

 

Rôle du filtre dédié

 

 

La mise en place de filtres dédiés au pacemaker permet d’améliorer le niveau de sensibilité à un niveau supérieur pour mieux détecter des impulsions de stimulation. Ce réglage doit être utilisé notamment sur des impulsions de petite amplitude.

 

 

Les avantages cliniques

 

 

Le DXL peut différencier les pointes de faible amplitude :

Ceux-ci sont typiques des stimulateurs cardiaques modernes mais aussi des complexes QRS étroits et pointus typiques de l’ECG néonatal.

 

Détection de stimulateur bi-ventriculaire :

 

De plus en plus de patients atteints d’insuffisance cardiaque suivent un traitement de resynchronisation cardiaque (TRC), avec stimulation des ventricules gauche et droit. Deux impulsions bi-ventriculaires très rapprochées jusqu’à 5 ms sur une seule dérivation ressemble souvent à une seule impulsion. L’onde de décharge de la deuxième impulsion se superpose à l’onde de recharge de la première impulsion. Une composante supplémentaire de l’algorithme DXL permet de détecter et de reconnaître ces impulsions bi ventriculaires.

 

Détection des Pacemaker Hissiens

 

L’amplitude du spike peut devenir invisible car proche du bruit de fond. Sa durée typique est encore plus courte qu’un stimulateur classique avec une énergie minimale pour capturer le faisceau de His.

Le délai entre stimulation et activation ventriculaire très court et le spike peut être fusionné avec le début du QRS.

 

 

En conclusion, la détection fiable des impulsions de pacemaker ne repose pas uniquement sur une augmentation de la fréquence d’échantillonnage, mais sur la capacité du système à extraire l’information utile dans un environnement réel souvent bruité. L’association du convertisseur A/D Delta Sigma (ΔΣ) et de l’algorithme DXL Philips apporte ainsi une solution plus robuste, plus précise et mieux adaptée aux exigences cliniques actuelles, y compris pour les situations les plus complexes comme la néonatologie, la stimulation bi-ventriculaire ou les pacemakers hissiens.

 

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Les électrocardiographes  sont des dispositifs médicaux de classe IIa, fabriqués par Philips Healthcare et dont l’évaluation de la conformité a été réalisée par l’organisme certifié TÜV SUD 0123. Ils sont destinés au diagnostic par acquisition, traitement et stockage des données ECG des patients au repos. Les actes diagnostiques sont pris en charge par les organismes d’assurance maladie dans certaines situations. Lisez attentivement la notice d’utilisation. Ces dispositifs médicaux sont des produits de santé réglementés qui portent, au titre de cette réglementation, le marquage CE. Juin 2026