Electromagnetic compatibility of active cardiovascular implants to occupational magnetic field environments: impact of the field direction
Etude de la compatibilité électromagnétique des dispositifs cardiaques actifs aux champs magnétiques industriels basses fréquences : impact de l’orientation du champ
Abstract
Active Implantable Medical Devices (AIMD) are nowadays a part of everyday life, with for example more than one million pacemakers (PMs) implanted each year worldwide. Like every electronic devices they are sensitive to electromagnetic interferences but the consequences are potentially severe. A large number of publications deals with electromagnetic compatibility (EMC) with common equipment but only a few concern industrial sources. Furthermore, the field encountered at workplace is potentially higher. Taking these into account, a new test method to assess the EMC of AIMDs against occupational magnetic field sources was developed. It is based on an experimental approach using a specific test bench able to generate a controlled magnetic field in all space directions up to the high occupational exposure limits between 50 Hz and 3 kHz. To do this, three Helmholtz coil systems are combined on three orthogonal space directions. This specificity makes it possible to take into account the high variability of the operator’s position compared to the industrial source.
In this paper, the study focused on the impact of the magnetic field direction on the PM’s functioning with bipolar leads, as is the case for the vast majority of devices implanted nowadays. It appears that the magnetic field direction has an impact on the PM’s functioning and is consequently a relevant parameter for evaluating their EMC. These observations led us to the hypothesis that the lead in bipolar mode is more sensitive to electric field than magnetic field. This assumption remains to be confirmed by further studies.
Les dispositifs médicaux implantables actifs (DMIA) font aujourd’hui partie de la vie courante, en effet plus d’un million de pacemakers sont implantés chaque année dans le monde. Comme tous les appareils électroniques, ceux-ci sont susceptibles d’être perturbés par les champs électromagnétiques environnants. De telles interférences peuvent avoir des conséquences dramatiques sur la santé du porteur. Un grand nombre de publications traitent de la compatibilité électromagnétique (CEM) des DMIA avec des équipements de la vie courante. Cependant, peu d’études concernent les sources de champ industrielles. De plus, les limites d’exposition professionnelle étant supérieures à celles pour la population générale, l’exposition est potentiellement plus intense au poste de travail. Compte tenu de ces éléments, une nouvelle méthode d’essai pour évaluer la CEM des DMIA en milieu industriel a été mise au point. Elle repose sur l’utilisation d’un banc d’essai spécifique capable de générer un champ magnétique entre 50 Hz et 3 kHz dans toutes les directions de l’espace et jusqu’aux limites hautes concernant l’exposition professionnelle. Pour ce faire, trois systèmes de Helmholtz ont été combinés selon trois directions de l’espace orthogonales. Cette spécificité permet de considérer la grande variabilité du positionnement de l’opérateur vis-à-vis d’une source industrielle.
L’étude présentée dans cet article s’est portée sur l’impact de l’orientation du champ magnétique sur le fonctionnement des pacemakers munis de sondes bipolaires, comme c’est le cas de la quasi-totalité des dispositifs implantés de nos jours. Il apparaît que la direction du champ magnétique a un impact sur le fonctionnement des pacemakers et constitue ainsi un paramètre pertinent pour l’évaluation de la CEM. Ces observations nous ont conduit à formuler l’hypothèse selon laquelle la sonde en mode bipolaire serait plus sensible aux champs électriques qu’aux champs magnétiques. Cette hypothèse demande à être confirmée par d’autres études.
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