Comment un defibrillateur délivre t il une décharge electrque afin de rétablir le rythme cardiaque ?

« comment un défibrillateur parvient-il à générer une décharge électrique efficace et contrôlée pour rétablir un rythme cardiaque normal sans l’endommager ? Je traiterai la question en trois parties ; Dans une première partie, je vais montrer comment l’énergie est stockée dans un circuit RC” • “Puis comment elle est libérée sous forme de choc électrique” • “Enfin, comment les paramètres permettent de contrôler l’efficacité et la sécurité” Bloc 1 Le cœur peut entrer en fibrillation, c’est-à-dire en arythmie cardiaque, lorsque les impulsions électriques se produisent de manière très fréquente et inefficace.

Il ne parvient alors plus à retrouver un rythme normal, ce qui peut conduire à un arrêt cardiaque.

Le défibrillateur est un appareil médical qui envoie un choc électrique afin de permettre au cœur de reprendre un rythme régulier.

Il en existe trois principaux types : • DAE externes destiner pour le public • DAI implantables sous la clavicule • Défibrillateurs manuels mais leur fonctionnement reste relativement similaire. Leur circuit principal comprend : un générateur ou une batterie qui alimente le système, un condensateur est un dipôle formé de deux plaques conductrices (une positive et une négative) séparées par un isolant qui permet de stocker l’énergie électrique (Q = C × U), et enfin les électrodes placées sur le patient, qui jouent le rôle de résistance et permettent de transmettre le choc électrique au cœur. Voici un schéma simplifié du circuit en dérivation du défibrillateur cardiaque installé sur un patient : Bloc 2 On assimile un défibrillateur à un circuit RC c’est-à-dire un circuit composé d’une résistance et d’un condensateur car le corps humain présente une résistance au passage du courant électrique.

Le corps n'étant pas un conducteur parfait, il ne laisse pas passer toute l’énergie qu'il reçoit.

Si le corps humain était un conducteur parfait, la totalité de l'énergie électrique fournie par le défibrillateur serait renvoyée à l'appareil qui entrerait alors en court-circuit .

Si l'on relie un condensateur à un corps humain on obtient donc un circuit RC. Bloc 3 Un défibrillateur est équipé d’algorithmes capables d’analyser le rythme cardiaque afin de déterminer si un choc est nécessaire. Lorsqu’il détecte une activité anormale, c’est-à-dire un rythme cardiaque très fréquent et irrégulier alors la procédure se met en place . Le condensateur est alors chargé à une tension très élevée, de l’ordre de 1000 à 5000 volts.

L’énergie provient d’une batterie, mais celle-ci ne peut pas délivrer directement un choc suffisamment bref et intense. Le fonctionnement du défibrillateur repose donc essentiellement sur la capacité du condensateur à accumuler puis libérer rapidement de l’énergie. Bloc 4 défibrillateur utilise un circuit électrique composé d’un condensateur (C = 470 nF), d’une source de tension (batterie) et du corps du patient, qui joue le rôle de résistance (R ≈ 50 Ω au niveau du thorax).Lorsque l’interrupteur K1 est fermé, le condensateur se charge grâce à la batterie.

Le courant ne traverse pas le condensateur : des charges positives s’accumulent sur une plaque et des charges négatives sur l’autre.

Cette charge prend un certain temps, appelé constante de temps τ, avec :τ = R × C La tension augmente progressivement et le condensateur est presque complètement chargé au bout de 5\tau.Ensuite, on ouvre K1 et on ferme K2.

Le condensateur se décharge alors à travers le thorax du patient : c’est le choc électrique.

Cette décharge est très rapide et, comme la charge, elle dure environ 5τDans ce cas :τ = R × C = 50 × 470 × 10⁻⁹ ≈ 2,35 × 10⁻⁵ s. Donc la décharge dure environ 10⁻⁴, soit un temps très court.Enfin, le défibrillateur analyse le rythme cardiaque environ toutes les 2 minutes, avec des compressions thoraciques entre chaque analyse.

Bloc 5 L’effet d’un choc électrique sur le cœur dépend directement de l’énergie délivrée.

À faible énergie, de l’ordre de 1 joule, le choc peut provoquer une arythmie s’il est appliqué pendant une phase vulnérable du cycle cardiaque.

Lorsque l’énergie augmente, les chances de rétablir un rythme normal s’améliorent.

Cependant, au-delà d’un certain seuil, le risque de déclencher une nouvelle arythmie réapparaît. Enfin, une énergie trop élevée peut endommager le muscle cardiaque, ce qui montre l’importance de bien ajuster l’intensité du choc. Bloc 6 Dans un défibrillateur, l’énergie est stockée dans un condensateur et s’exprime par la relation : E = 1/2 × C × V², où C est la capacité du condensateur et V la tension à ses bornes. Concrètement, le défibrillateur est constitué d’un.... »