Compatibilité électromagnétique des implants médicaux actifs : évaluation théorique et expérimentale du comportement des stimulateurs cardiaques exposés à des perturbations électromagnétiques de basses fréquences

Electromagnetic compatibility of the active medical implants : Theoretical and experimental evaluation of the behavior of cardiac pacemakers exposed to low frequency electromagnetic disturbances

• Auteur / Autrice : Abdesselam Babouri
• Direction : Ahcène Hedjiedj
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Instrumentation et micro-électronique
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Nancy 1
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université Henri Poincaré Nancy 1. Faculté des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Brouillage électromagnétique

Défibrillateurs implantables

Stimulateurs cardiaques

Compatibilité électromagnétique

Résumé

Ce travail de thèse est consacré à la mise en place et à la validation d’un banc métrologique permettant d’étudier le comportement des stimulateurs cardiaques exposés à des perturbations électromagnétiques de basses fréquences. Nous avons commencé par une présentation détaillée de la problématique générale des interactions entre les champs électromagnétiques et les stimulateurs cardiaques. La méthode que nous avons développée comporte deux phases principales correspondant aux essais en perturbations conduites et aux essais en perturbations rayonnées dans l’air et in vitro. Les fréquences étudiées sont 50/60 Hz et 10/25 KHz. Les essais expérimentaux ont été effectués sur plusieurs stimulateurs mono chambres et double chambres. Les résultats montrent un effet de fenêtrage des circuits de détection des stimulateurs pour les quatre fréquences étudiées. La modélisation du banc de mesure nécessite d’étudier les effets des courants induits générés par l’application d’un champ magnétique. Des calculs analytiques et des simulations numériques ont été effectués. Nous avons modélisé les interactions du champ magnétique avec une représentation simplifiée du stimulateur cardiaque implanté dans le milieu. La comparaison des résultats dans l’air et in vitro nous a permis d’établir un modèle électrique équivalent. Les résultats obtenus expérimentalement et théoriquement ont permis de valider le banc de mesure. La méthode appliquée est valable pour des autres implants médicaux tel que les défibrillateurs cardiaques, implants auditifs…etc.

This work of thesis is dedicated to the setting up and the validation of a metrological bed allowing to study the behavior of pacemaker exposed to low frequency electromagnetic disturbances. We started with a detailed presentation of the general problems of the interactions between the electromagnetic fields and cardiac pacemakers. The method that we developed comprises two principal phases corresponding to the tests in conducted disturbances and the tests in radiated disturbances in the air and in vitro. The studied frequencies are 50/60 Hz and 10/25 KHz. The experimental tests were carried out on several cardiac pacemakers, single chamber and dual chamber. The results show a window effect of the detection circuits of cardiac pacemakers for the four studied frequencies. The modelling of the test bed requires to study the effects of the induced currents generated by the application of a magnetic field. Analytical calculations and Numerical simulations were carried out. We modelled the interactions of the magnetic field with a simplified representation of pacemaker embedded in the medium. The comparison of the results in the air and in vitro enabled us to make an equivalent electric model. The results obtained in experimentally and theoretically allowed us to validate the test bed. The method applied is valid for other medical implants such as cardiac defibrillators, implant hearing aids system,…etc.