Le cœur en 3D : l'onde électrique et l'ECG
L'onde d'activation parcourt un vrai cœur en volume — blocs, pré-excitation, arythmies — et l'ECG est calculé à partir de cette onde, pas dessiné. Valves, coronaires, tissu de conduction et contraction suivent le même battement.
Faites tourner le cœur à la souris ou au doigt, zoomez à la molette. Ralentissez l'animation, puis suivez le curseur sur le tracé : chaque onde correspond à ce qui s'allume dans le cœur au même instant.
CHARGEMENT DU MODÈLE…
Paramètres
3D—
- Front d'onde
- Myocarde dépolarisé
- Repolarisation
- Myocarde au repos
- Tissu de conduction
- Voie bloquée
- FC
- —/min
- PR
- —ms
- QRS
- —ms
- QT
- —ms
- QTc Bazett
- —ms
- Axe QRS
- —°
RÉGLAGES DU MODÈLE
Les réglages repartent du rythme sinusal. La durée du potentiel d'action ne s'adapte pas à la fréquence dans ce modèle : le QT absolu reste fixe, seul le QTc varie.
Ce que montre chaque situation
- Rythme normal. L'onde naît à la jonction de la veine cave supérieure et de l'oreillette droite, gagne l'oreillette gauche par le faisceau de Bachmann, puis s'arrête : l'anneau fibreux isole les ventricules. Le seul passage est le nœud AV — c'est le segment PR.
- QRS. Le septum s'active en premier, de gauche à droite : c'est la petite onde q en I et V6. Puis la paroi est activée de l'endocarde vers l'épicarde ; la base du cœur est la dernière à s'allumer.
- Segment ST. Tout le ventricule est dépolarisé en même temps : aucun courant ne circule, le tracé revient sur la ligne de base.
- Onde T. L'épicarde se repolarise avant l'endocarde, alors qu'il a été activé après. La repolarisation remonte donc la paroi en sens inverse, et l'onde T a le même sens que le QRS. Mettez le gradient transmural à zéro : elle s'inverse.
- Blocs de branche. Sans branche, un ventricule est activé de proche en proche par le muscle, quatre à cinq fois plus lentement que par le réseau de Purkinje. La largeur du QRS mesure ce retard.
DPA(x) = DPA0 + Δ · (½ − ρ(x))
trep(x) = tact(x) + DPA(x)
Vdériv(t) = Σx −∇Vm(x, t) · ℓdériv · vol(x)
ρ : position dans la paroi (0 endocarde, 1 épicarde). ℓ : vecteur de la dérivation. I + III = II en découle (loi d'Einthoven) : ce n'est pas une règle imposée au tracé.
Comment c'est calculé
Anatomie. Le cœur moyen d'une cohorte de scanners d'adultes (maillage à quatre cavités de 1,77 million de tétraèdres). Le calcul se fait sur environ 16 000 points pondérés par le volume qu'ils représentent : VG 135 cm³, VD 52 cm³, oreillettes 22 cm³ chacune. Chaque point connaît sa position dans la paroi, sa hauteur entre l'apex et la base et sa cavité. L'affichage utilise la surface du maillage (120 000 triangles) : chaque sommet prend la couleur du point le plus proche. Les quatre valves sont posées sur les plans valvulaires du maillage, et les coronaires (dominance droite) suivent ses sillons interventriculaires et auriculo-ventriculaires.
Contraction. Chaque cavité se contracte en proportion du muscle dépolarisé, environ 15 ms après son activation : la paroi s'épaissit vers l'axe, l'apex tourne, le plan auriculo-ventriculaire descend vers l'apex. Les valves suivent les phases du cycle — contraction isovolumique, éjection, relaxation isovolumique, remplissage. C'est une illustration de la séquence, pas un calcul de pressions ni de débits.
Tissu de conduction. Nœud sinusal, faisceau de Bachmann, nœud AV, His, branches et réseau de Purkinje sous-endocardique sont placés à partir des jonctions anatomiques du maillage (veine cave supérieure, anneau tricuspide, septum membraneux), pas dessinés à l'écran. Oreillettes et ventricules forment deux réseaux séparés : couper une branche suffit pour que tout ce qui en dépend s'active par une autre voie.
Activation. Le temps d'activation de chaque point est le plus court chemin depuis les sources (algorithme de Dijkstra) : distance divisée par la vitesse de conduction — 1 m/s dans les oreillettes, 2,5 m/s dans le réseau de Purkinje, 0,5 m/s dans le myocarde ventriculaire.
ECG. Chaque point est une source de courant proportionnelle au gradient de son potentiel transmembranaire. La somme de ces sources est le dipôle cardiaque ; chaque dérivation en est la projection sur son axe. Gain réglé une fois pour que l'onde R mesure 1,1 mV en II sur le rythme normal. Valeurs obtenues : PR 153 ms, QRS 82 ms, QT 378 ms, axe +69°.
Modèle pédagogique, non validé cliniquement : il montre un mécanisme, pas la réponse à un ECG réel. La conduction est isotrope (l'orientation des fibres, qui accélère la propagation dans leur axe, n'est pas prise en compte). Une seule durée de potentiel d'action par point, sans courants ioniques ni adaptation à la fréquence. Les dérivations sont des projections du dipôle total en milieu infini homogène : le thorax n'est pas modélisé, et l'effet de proximité des électrodes précordiales est absent. Le bloc de branche droit donne un QRS un peu plus large que dans la réalité. L'anatomie est un cœur moyen, pas celui d'un patient.
- Rodero C, Strocchi M, Marciniak M, et al. Virtual cohort of extreme and average four-chamber heart meshes from statistical shape model. Zenodo, 2021. doi:10.5281/zenodo.4593739 — licence CC BY 4.0. Maillage « average », sous-échantillonné et simplifié pour cette page.
- Durrer D, van Dam RT, Freud GE, et al. Total excitation of the isolated human heart. Circulation 1970;41(6):899-912. PMID 5482907 — séquence d'activation de référence.
- Yan GX, Antzelevitch C. Cellular basis for the normal T wave and the electrocardiographic manifestations of the long-QT syndrome. Circulation 1998;98(18):1928-36. PMID 9799215 — gradient transmural de repolarisation.
- Kléber AG, Rudy Y. Basic mechanisms of cardiac impulse propagation and associated arrhythmias. Physiol Rev 2004;84(2):431-88. PMID 15044680 — vitesses de conduction.
- Malmivuo J, Plonsey R. Bioelectromagnetism. Oxford University Press, 1995. Édition en ligne — champs de dérivation et dipôle cardiaque.
- Surawicz B, Childers R, Deal BJ, et al. AHA/ACCF/HRS recommendations for the standardization and interpretation of the electrocardiogram: part III: intraventricular conduction disturbances. Circulation 2009;119(10):e235-40. PMID 19228822.
- Rautaharju PM, Surawicz B, Gettes LS, et al. AHA/ACCF/HRS recommendations for the standardization and interpretation of the electrocardiogram: part IV: the ST segment, T and U waves, and the QT interval. Circulation 2009;119(10):e241-50. PMID 19228821.
Rendu 3D : three.js (licence MIT), servi depuis ce site.
Outil d'aide à la décision destiné aux professionnels de santé. Cette simulation illustre des mécanismes électrophysiologiques avec un modèle simplifié, non validé cliniquement. Ne se substitue pas au jugement clinique.