Neuromuscular Electrical Stimulation of the Lower Limbs in Patients With Chronic Obstructive Pulmonary Disease

Abstract

Increasing physical activity is a widely-known method of rehabilitation of patients with chronic heart failure (CHF) and chronic obstructive pulmonary disease (COPD). However, what kind of procedure is to be applied if a patient suffers from advanced heart or respiratory failure, cannot undertake physical exercise due to locomotor system disorders or is currently undergoing respiratorotherapy? Recent research shows that neuromuscular electrical stimulation of the lower limb skeletal muscles (NMES) may comprise an alternative to physical training in patients with CHF and COPD. The aim of this study is to summarize the current state of knowledge on the use of NMES in cardiac rehabilitation of patients with CHF and pulmonary rehabilitation of patients with COPD. As demonstrated in recent research on the topic, NMES-due to forcing the muscles to activate-increases exercise tolerance, muscle mass and endurance in patients with CHF and COPD. The beneficial effect of NMES on blood circulation in the muscles, aerobic enzymes activity, functioning of the vascular endothelium, reduction of pro-inflamma-tory cytokines concentration and increased quality of life has also been presented. It is to be accentuated that NMES treatment, due to lesser physical exertion and, in turn, a decreased feeling of dyspnea are more comfortable for the patient than traditional physical training. Moreover, NMES treatment, after foregoing training, can be applied at home. Potential side effects include transient muscle pain and minor skin damage due to improper positioning of the electrodes. To summarize, NMES treatment is well received by CHF and COPD patients and brings about increased exercise tolerance, as well as better quality of life. Devices used for NMES therapy, due to progressive miniaturization, are easily accessible and relatively inexpensive.

Electrical stimulation for neuromuscular testing and training: state-of-the art and unresolved issues

“…It is now time to fill this gap! The experience gained from exercise physiology studies should now be redirected to pathological applications; good examples come from cardiorespiratory and internal care medicine where chronic obstructive pulmonary disease patients and critically ill patients are increasingly stimulated to preserve their muscle mass and function (Vivodtzev et al 2008;Routsi et al 2010). Additional efforts are needed to identify the most relevant applications of NMES training in the clinical setting, and also to discern its effectiveness and the time-course of neuromuscular adaptations for specific patient populations.…”

Eficácia da eletroestimulação muscular expiratória na tosse de pacientes após acidente vascular encefálico

“…A corrente russa foi contemplada nesse estudo por ser uma modalidade de eletroestimulação de média frequência (2.500 Hz) com alta tolerabilidade e capacidade de recrutamento de várias unidades motoras de forma sincrônica, gerando força e hipertrofia muscular [26][27][28] . A frequência de 40 Hz foi escolhida pelas características da fibra (mista) do músculo reto abdominal 40,41 e a duração de pulso pelo tamanho, sendo protocolado para músculos longos uma faixa entre 300 e 400 µs, a utilizada foi de 350 µs 7,20,21,25,42 . Os tempos on e off foram determinados de maneira que houvesse recrutamento muscular por um período efetivo com uma margem de segurança, afim de evitar a fadiga, ficando 10 segundos on e 16 off 43 .…”

“…Langer et al 44 relatam o uso da eletroestimulação na melhora da força muscular e capacidade de exercício em pacientes com doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC) em musculatura apendicular. Outros autores encontraram resultados semelhantes nesta população, mas estes estudos tinham como objetivo a melhora de parâmetros cardiovasculares, através do fortalecimento de musculatura distal e não da tosse especificamente 21,25,27 . Lee et al 23 observaram através da eletroestimulação abdominal um incremento da força muscular expiratória em um paciente portador de lesão medular.…”

“…Sabe-se que o treino de força no músculo reto abdominal através de dispositivos de expiração forçada, melhora o recrutamento de fibras, e consequentemente a tosse, mas existe uma série de condições clínicas e limitações que contraindica o uso destes para essa finalidade [16][17][18][19] . Além disso, já existem evidências que a eletroestimulação transcutânea em musculatura respiratória tem bons efeitos em pacientes crônicos, inclusive neurológicos, em quadros de atrofia muscular [20][21][22][23][24][25] . A aplicação da corrente Russa é feita com eletrodos de superfície na musculatura esquelética para fornecimento de corrente elétrica gerada por um estimulador que despolariza o neurônio motor e induz contrações musculares involuntárias, e já existem evidências científicas sobre sua aplicabilidade clínica [26][27][28] .…”

“…Foi realizada uma avaliação inicial e logo após iniciou-se a intervenção através da eletroestimulação transcutânea de média frequência na musculatura expiratória (reto abdominal) com o aparelho de corrente russa Physiotonus Slin da BIOSET®, com uma frequên-cia portadora de 2.500 Hz modulada a 40 Hz, trem de pulso de 350 µs, modo sincronizado, por 15 minutos, com média de frequência semanal de 2 vezes por semana, tempo de subida 3 segundos, tempo de sustentação de 4 segundos e tempo de descida 3, tempo ON 10 segundos tempo OFF 16 segundos por 15 sessões. Esse protocolo seguiu dados encontrados na literatura, respeitando o tipo de fibra muscular do reto abdominal (mista), a intensidade tolerada pelo paciente, e o tempo de terapia para evitar a fadiga 25,[29][30][31] . Após a intervenção do protocolo, o grupo foi reavaliado quanto à condição respiratória geral (sinais vitais, presença de sintomas respiratórios, ausculta pulmonar e padrão respiratório) e parâmetros pneumofuncionais (ventilometria, pico de fluxo expiratório e manovacuometria).…”