estimulacion electrica

Autor: D. Juan Avendaño Coy - 1 -
ESTIMULACIÓN ELÉCTRICA
NEUROMUSCULAR :
PARÁMETROS Y APLICACIONES
1- BASES NEUROFISIOLÓGICAS ESTIMULACIÓN
NEUROMUSCULAR.
Bajo el efecto de un estímulo eléctrico, las fibras nerviosas y musculares son
capaces de excitarse y modificar bruscamente su potencial de reposo, por difusión de
iones Na+ hacia el interior de la membrana celular, produciendo un potencial de
acción que se transmite a lo largo de la misma.
Cuando aplicamos un estímulo eléctrico, en el cátodo, los iones negativos se
añaden a las cargas positivas en la superficie polarizada de la membrana
contrarrestándose, lo que hace que disminuya el voltaje. Para que se produzca un
potencial de acción es necesario que se produzca una disminución brusca de voltaje
de alrededor de 30 mv (Guyton)1 . Por lo tanto el estímulo eléctrico debe tener la
suficiente intensidad y anchura como para alcanzar este nivel crítico. Una vez que se
alcanza este nivel se abren los canales de sodio dando lugar a una inversión de la
polarización y a la aparición de un potencial de acción. En las células nerviosas el
potencial de membrana pasa de-90mv o -70mv según sean motoneuronas Aα1
(fibras musculares fásicas ) o Aα2 (fibras musculares tónicas) a + 30mv e incluso
más. Fig.1
Autor: D. Juan Avendaño Coy - 2 -
FIG. 1: Potencial de acción inducido por corriente eléctrica
Cuando se realiza una contracción voluntaria la activación de las unidades
motoras sigue un patrón fijo basado en el tamaño de las motoneuronas. Las primeras
en despolarizarse son motoneuronas Aα2 de menor diámetro y menor potencial de
reposo -70 mV, que inervan las fibras de tipo I. Mientras que las motoneuronas Aα1
de mayor diámetro que inervan las fibras de tipo II , se activan cuando se solicita
mayor intensidad en la contracción. Esto confirma que en la contracción voluntaria
en primer lugar se reclutan las fibras de tipo I y a medida que se incrementa la
intensidad del ejercicio se van reclutando las fibras de tipo II (Enoka, 1995)2
(Guyton)1. Por el contrario, este patrón parece ser que no se reproduce cuando
aplicamos Estimulación Eléctrica Neuromuscular (EENM), ya que se despolarizan
ambas y con mayor facilidad las de mayor diámetro (Enoka,1988)3 , que además se
encuentran más superficiales y tienen un umbral más bajo. Por tanto la aplicación
más común de la EENM es para ganar fuerza. Si bien los parámetros de la corriente
pueden influir en la despolarización tal y como muestran los trabajos de depleción de
- - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + - - - - - - -
Pot. Reposo entre -70 y -90 mV Pot. Acción +30 mV
-
- 90 mV
+30 mV
-60 mV
Estímulo
Subumbral
No Pot. Acción
Estímulo supera umbral
Pot de Acción
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glucógeno en los distintos tipos de fibras. Por ejemplo no se aprecian cambios en las
fibras de tipo I en contracciones de corta duración (Sinacore et al. 1990)4 y con
frecuencias altas (Greenhaff et al. 1991 ; Soderlund et al. 1992)5,6
2- PARÁMETROS DE LA ESTIMULACIÓN
NEUROMUSCULAR.
A menudo nos encontramos en la bibliografía estudios que rebaten la
efectividad de la estimulación eléctrica neuromuscular. Cuando intentamos
reproducir los parámetros de estimulación nos encontramos o bien que hay algún o
algunos parámetros de estimulación que no están reflejados (intensidad, forma de
onda, anchura de pulso, etc). o bien que se utilizan parámetros que desde el punto de
vista de la fisiología neuromuscular se demuestran poco adecuados para la
despolarización de las fibras nerviosas motoras. Por tanto entendemos que los
parámetros de estimulación son unas variables lo suficientemente importantes como
para producir resultados dispares y a veces no se les presta la suficiente atención. Es
común encontrar conflictos en los resultados de las investigaciones; por ejemplo
Snyder-Mackler et al.7 obtienen una ganancia de fuerza más significativa por medio
de la estimulación eléctrica de cuadriceps que con ejercicios voluntarios, después de
cirugía del cruzado anterior. Por el contrario Lieber et al.8 y Paternostro-Sluga et al.9
en el mismo tipo de pacientes, encuentran que la estimulación eléctrica obtiene
peores resultados que el ejercicio voluntario. Si analizamos por qué, vemos que la
intensidad utilizada por éstos últimos es considerada baja para aumentar la fuerza si
la comparamos con la utilizada por Snyder-Mackler7, además la frecuencia utilizada
por este es 75 Hz mientras que Lieber et al.8 utiliza 50 Hz y Paternostro-Sluga9 entre
30-50Hz.
En la revisión realizada recientemente por Bax te al.10 (2005) sobre más de 35
estudios randomizados y controlados de estimulación eléctrica del cuadriceps y
fuerza, nos encontramos que los parámetros utilizados son dispares. Frecuencias
desde 10 -20 Hz (11, 12) hasta frecuencias 75 -100Hz (13, 14,15) , Anchura de pulso desde
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17 μs (16) hasta 700 μs (17) y en muchos casos no se especifican algunos de los
parámetros.
A continuación analizaremos los diferentes parámetros de aplicación de la
estimulación eléctrica neuromuscular (EENM) basándonos en los conocimientos
neurofisiológicos y los resultados obtenidos en distintas investigaciones en pro de un
mayor rigor a la hora de la aplicación.
2.1-COLOCACIÓN DE ELECTRODOS
Tal y como su nombre indica la estimulación neuromuscular se puede realizar
sobre el nervio o sobre el músculo. De manera muy similar a la que se produce un
potencial de acción en el nervio se produce en el músculo. Una de las diferencias
entre utilizar el nervio o el músculo es que cuando utilizamos la estimulación sobre
el nervio la contracción es menos analítica ya que se contraen grupos musculares,
otra diferencia es que el nervio se despolariza con impulsos de menor intensidad y
anchura que el músculo.
Estimulación punto motores nerviosos (técnica monopolar):
Para ello se utiliza un electrodo puntual o de pequeño tamaño (Cátodo) y un
electrodo dispersivo o de gran tamaño. El electrodo puntual se coloca en aquellos
puntos en los que el nervio se hace más superficial o accesible para la estimulación y
el dispersivo es indiferente. Existen mapas de puntos motores nerviosos aunque
existen variaciones individuales que aconsejan buscar en cada individuo la mejor
localización en función de la respuesta.
Estimulación sobre el músculo
En la estimulación muscular existen dos tipos de colocación de electrodos
técnica monopolar sobre el punto motor muscular y técnica bipolar en el vientre
muscular.
Estimulación punto motor muscular (técnica monopolar):
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Para ello se utiliza un electrodo puntual o de pequeño tamaño (cátodo) en el
punto motor muscular y otro dispersivo de mayor tamaño. El puntual se coloca sobre
el punto motor muscular que suele estar situado entre el tercio medio y superior del
vientre muscular (Kitchen S.)18, parece ser que estos puntos coinciden con zonas de
mayor densidad de placas motoras, es decir zonas donde se produce la conexión
neuromuscular (Low J, Reed A.)19. En estos puntos la respuesta es mayor ante la
misma intensidad y anchura del estímulo. Por tanto cuando utilizamos está técnica
estamos despolarizando fibras nerviosas, esto explica que en determinadas
denervaciones severas no encontramos el punto motor muscular (Rioja J.)20. En
vientres musculares de gran tamaño podremos encontrar más de un punto motor
muscular, por tanto cuanto más puntos motores estimulemos mayor será la respuesta,
puesto que más unidades motoras reclutaremos. Es lo que se denomina sumación
espacial, de gran importancia cuando se quiere realizar un trabajo de fuerza. Aunque
existen mapas de puntos motores musculares es recomendable explorar en cada
individuo el punto o los puntos de un vientre muscular en los que se obtiene mejor
respuesta.
Estimulación técnica bipolar 18, 20,21
Consiste en colocar dos electrodos de tamaño similar en el vientre muscular
el ánodo cerca del origen y el cátodo más cerca de la inserción generalmente, aunque
en corrientes bifásicas es indiferente. Aunque no sea la técnica que mejor respuesta
produce si suele ser la más utilizada habitualmente por su sencillez en músculos
largos. En esta técnica no es raro encontrar una colocación inadecuada en músculos
con más de un vientre muscular. Por ejemplo en la estimulación del (cuadriceps,
tríceps, etc) un canal con los electrodos abarcando dos o tras vientres musculares. En
estos casos no se tiene en cuenta que se le está aplicando la misma densidad de
corriente a dos vientres o más vientres con umbrales muy diferentes. Si tenemos en
cuenta que el vasto medial suele tener un umbral de excitación menor que el vasto
lateral (Cometti)22, al aplicar la misma densidad de corriente a ambos, estaremos
produciendo una contracción mucho más fuerte, incluso molesta, de uno que de otro.
Es decir estaremos reclutando un porcentaje de fibras alto en el vasto medial y muy
bajo en el vasto lateral. Por tanto si pretendemos aumentar la fuerza sin crear
desequilibrios estaremos errando en la técnica.
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2.2- FORMA DE PULSO.
Para alcanzar el nivel crítico de alteración iónico en la membrana, necesario
para provocar un potencial de acción, el impulso debe ser de subida brusca, ya que si
el potencial de membrana aumenta lentamente las puertas de inactivación lenta de los
canales de sodio tendrán tiempo para cerrarse a la vez que se están abriendo las
puertas de activación. En consecuencia la apertura de estas últimas no será tan eficaz
para aumentar el flujo de iones sodio como lo es normalmente. (Guyton)1. Por lo
tanto se necesitará una intensidad de corriente mayor para provocar un potencial de
acción. Este hecho es lo que se conoce como acomodación, que se produce cuando se
aplican impulsos de subida progresiva o triangulares. Por tanto lo ideal son impulsos
rectangulares que producen la misma respuesta con menos intensidad. Es
conveniente decir, que un impulso siempre tardará un tiempo en alcanzar la máxima
intensidad, no existen impulsos totalmente rectangulares ya que no puede tardar un
tiempo cero en instaurarse la máxima intensidad (es imposible desde el punto de
vista físico). Se trata de que cuanto más se aproxime a la vertical menos
acomodación tendrá y por tanto menos intensidad será necesario para producir
despolarización. Esto explica que a veces utilizando dos equipos con los mismos
parámetros necesitemos más intensidad en uno que en otro para provocar la misma
respuesta. Aparentemente los dos son rectangulares, pero cuando analizamos la onda
con un osciloscopio y ampliamos la imagen veremos que ninguno de los dos es
totalmente rectangular y que uno de ellos se acerca más a la vertical que el otro. Esto
justifica que necesitemos menor intensidad para obtener la misma respuesta.
Actualmente se utilizan impulsos rectangulares bifásicos simétricos puesto
que al no tener efecto químico polar son mejor tolerados y producen menos efecto
irritativo en la piel que los rectangulares monofásicos. Fig. 2
Por otro lado cuando se realiza EENM con media frecuencia (Interferencial
Bipolar y corriente de Kotz) la forma de onda que se utiliza es alterna o bifásica
sinusoidal. Dado que la anchura de los pulsos es tan corta, la subida se aproxima a la
vertical aunque menos que una corriente rectangular.
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Fig. 2 . Formas de onda utilizadas en EENM
Laufer, y al.23 en su investigación utilizando los mismos parámetros de
estimulación 50Hz y 200μs han observado una mayor fuerza inducida por
electroestimulación de cuadriceps con impulsos rectangulares bifásicos que con
monofásicos siendo los impulsos sinusoidales de media frecuencia los que menor
fuerza producían y además éstos últimos producían mayor fatiga muscular. De forma
similar Kantor et al.24 obtienen una estimulación umbral de los nervios motores con
menos carga de impulso cuando utilizan impulsos rectangulares bifásicos y
monofásicos que cuando se utilizan impulsos alternos sinusoidales de media
frecuencia aunque todos las formas de onda despolarizan los nervios motores.
También hay investigaciones que contradicen las anteriores, como es el caso
del realizado por Snyder-Mackler 7 que obtienen mejores resultados en la ganancia
de fuerza de cuadriceps después de intervención de cruzado anterior con impulsos de
media frecuencia que con rectangulares. Pero en este caso, los parámetros de
estimulación son diferentes ya que mientras con los impulsos rectangulares utiliza
una anchura de pulso de 150 μs y una frecuencia de 55Hz, con los impulsos de
media frecuencia la anchura de pulso es de 200 μs y la frecuencia de trenes es de 75
Hz, además los tiempos de contracción y descanso no son los mismos en ambos
grupos. Por tanto parece evidente, que estas diferencias pueden afectar a la fuerza
desarrollada y la fatiga durante las sesiones de entrenamiento que expliquen las
diferencias en ganancias de fuerza con corrientes de media frecuencia respecto al
grupo que utiliza impulsos rectangulares de baja frecuencia y que contradicen los
resultados obtenidos por los anteriores.
I
Tº
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2.3 -ANCHURA DE PULSO
Para llegar a producir un potencial de acción es necesario que el impulso
eléctrico que apliquemos tenga la suficiente carga. Es decir que la “cantidad de
corriente” que apliquemos sea suficiente como para producir un desequilibrio iónico
en la membrana. La carga del pulso está determinada por la anchura de pulso y la
intensidad, son dos parámetros íntimamente relacionados. De forma que si aplicamos
un impulso de menor duración necesitaremos mayor intensidad para aplicar una
misma carga de pulso y en consecuencia producir una misma despolarización Fig. 3 .
Fig. 3: Curva intensidad-tiempo umbral excitomotor
Tal y como podemos apreciar con impulsos mayores de 1 -10 ms no es
necesario aumentar la intensidad para obtener la misma respuesta,
independientemente de la anchura de pulso que se utilice, por tanto en impulsos
anchos no se da esa relación entre carga y respuesta. Por el contrario a partir de esta
20
40
60
80
100
120
140
0’001 0’01 0’1 1 10 100
Anchura de pulso ms
I
n
t
e
n
s
i
da
d
mA
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anchura es necesario cierto aumento de intensidad para conseguir esa respuesta
umbral puesto que la carga del impulso resultaría insuficiente. Otro hecho destacable
que podemos apreciar, es que el incremento de intensidad necesario es mucho mayor
cuando utilizamos anchuras por debajo de 0’1 ms de hecho la curva se verticaliza
más a partir de aquí. Por tanto cuando realizamos electroestimulación y pretendemos
contracciones musculares intensas despolarizando el mayor número posible de
unidades motoras (sumación espacial), si utilizamos anchuras de pulso por debajo de
0’1 ms necesitaríamos una intensidad tan alta que en muchos casos sería insuficiente
la que nos aportan los equipos habitualmente.
A lo largo de la historia de la EENM se han utilizado distintas anchuras de
pulso puesto que con todas se consigue despolarizar las unidades motoras. Sin
embargo el objetivo debe ser despolarizar el mayor número de unidades motoras con
la menor molestia para el paciente. Parece ser que anchuras superiores a 0’4 ms (400
μs) la sensación de calambre es más desagradable para el paciente (Cometi)22. Por
tanto aunque obtendremos respuesta con todas las anchuras de pulso parece que las
más recomendables y de hecho las que más se utilizan en la actualidad oscilan entre
100 y 400 μs. La revisión realizada recientemente por Bax et al.10 corrobora este
hecho, de los 35 estudios randomizados y controlados revisados, aunque no en todos
ellos se recoge la anchura de pulso, solamente 5 de ellos están fuera de estos
parámetros siendo en algunos de ellos leves las diferencias como es le caso de
Balogun et al. que utilizó 75 μs(12) o Selkowitz (25) 450 μs.
En este mismo sentido en la revisión realizada por Linares M. et al.26 (2004)
sobre parámetros de estimulación de cuadriceps, se concluye que los parámetros
ideales de anchura de pulso para cuadriceps son entre 230 y 300 μs.
Si tenemos en cuenta que las motoneuronas Aα2 (fibras tónicas) son más
delgadas que las motoneuronas Aα1 (fibras fásicas) y por tanto necesitan más carga
para despolarizarse con EENM, en un rango de anchura de pulso entre 100-400 μs
es comprensible que para despolarizar este tipo de fibras se utilicen anchuras de
pulso más altas dentro de este rango.
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2.4- INTENSIDAD
Para generar un potencial de acción es necesario que el pulso alcance una
intensidad mínima o umbral. Cuando a partir de una mínima contracción visible
seguimos aumentando la intensidad de la corriente observamos que cada vez la
contracción es mayor. Esto se debe a que son más el número de unidades motoras
que se despolarizan (sumación espacial) y no a que una misma unidad motora se
despolarice más o menos, es lo que se conoce como “ley del todo o nada”. Por tanto
la fuerza con la que se contrae un músculo está relacionada con el número de
unidades motoras que se despolaricen y en consecuencia con la intensidad que
utilicemos, aunque la llega un momento en el cual aunque subamos más la intensidad
la contracción muscular no aumenta o aumenta muy poco por la limitación de la
EENM para despolarizar unidades motoras más profundas.
La sumación espacial que se produce en el caso de la contracción inducida
por estimulación eléctrica a medida que se aumenta la intensidad, también se produce
en la fisiología de la contracción voluntaria, tal y como vimos anteriormente. De
hecho cuando realizamos un movimiento que requiere poca fuerza se despolarizan
fundamentalmente las motoneuronas Aα2 que inervan las fibras de tipo I y que
tienen un nivel de potencial de reposo más bajo -70mV , mientras que a medida que
se requiere más fuerza se van despolarizando motoneuronas Aα1 que inervan fibras
de tipo IIa y IIb y que tienen un potencial de reposo más alto -90 mV, por tanto
necesitan que el estímulo sea mayor para alcanzar el nivel crítico y provocar un
potencial de acción. No obstante, incluso cuando se solicita una contracción máxima
se produce una alternancia en las unidades motoras que se contraen y siempre hay un
porcentaje que no se despolariza. El hecho de sumar la contracción voluntaria y la
inducida por la corriente puede llegar a aumentar el número de unidades motoras que
se despolarizan y por tanto la fuerza provocada. Además de ser más efectiva la suma
de la dos hace que la corriente se tolere mejor. La mayor efectividad de la suma de
ambas frente al hecho de utilizar solamente la estimulación eléctrica ha sido
demostrada por Currier y Mann 27 en estimulación de cuadriceps de individuos sanos.
Mientras que la suma de ambas en comparación con la utilización solo de la
contracción voluntaria, ha resultado ser más efectiva según evidencian los trabajos de
Delitto et al.28 en estimulación de cuadriceps tras reconstrucción de ligamento
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cruzado anterior. Sin embargo encontramos pocos ensayos clínicos en los que se
utiliza la suma de la contracción voluntaria y la inducida por EENM.
Habitualmente en la bibliografía nos encontramos con el valor de intensidad
utilizada en miliamperios (mA), sin tener en cuenta que un mismo número de mA
puede ser considerado bajo o alto en función del área de electrodos que utilicemos y
que en muchos casos no se recoge. Por ejemplo 20 mA no producen la misma
despolarización con electrodos de 50 cm2 que con electrodos de 5cm2 , puesto que
la densidad de corriente es diez veces menor. En el primer caso (0’4mA/cm2)
mientras que en segundo caso (4mA/cm2), por lo tanto debemos habituarnos a hablar
de densidad de corriente que es lo verdaderamente representativo, en lugar de hablar
de valores absolutos de intensidad.
Llegados a este punto, cabría preguntarnos cual es la intensidad o la densidad
de corriente que se debe utilizar en EENM para ganar fuerza o para ganar resistencia.
Hablar de intensidad y densidad de corriente únicamente, supone despreciar una
serie de variaciones individuales y topográficas dentro de un mismo individuo, por
tanto es más recomendable hablar de porcentaje de Fuerza Máxima Voluntaria
(FMV) que provoca la corriente. Si el objetivo es fortalecer un músculo la mayoría
de los autores 10,19,20,22,26 recomiendan subir la intensidad hasta provocar entre un
60%-80% de la FMV. Si se trata de músculos atrofiados podríamos conseguir
fortalecer con un porcentaje menor, es el caso de Quittan et al.17 que utilizando 25%-
30% FMV consiguió ganar fuerza en cardiópatas de avanzada edad frente a los
controles. Pero en músculos con buen trofismo y sobre todo en deportistas
difícilmente se conseguirá ganancias de fuerza significativas con intensidades más
bajas. Hay autores como Cometi22 que trabajando con deportistas que en general
tienen una mayor tolerancia a las contracciones musculares intensas ha superado el
80% de FMV inducida por EENM, concretamente en 10 deportistas consiguió a la
tercera sesión un rango entre 86’6% y 104’7% de FMV con una media de 94’7% de
FMV evocada con corrientes.
En este sentido Lai et al.29 en estimulación de cuadriceps a individuos sanos
utilizaron dos rangos de intensidad 25% de FMV y 50% FMV y observaron
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ganancias de fuerza frente a los controles que no realizaban ningún tipo de ejercicio.
Aunque ambos grupos ganaban fuerza, era significativamente mayor la ganancia en
el grupo que utilizaron intensidades altas (50% FMV), siendo la media de la
diferencia entre ambos grupos 30’3 Nm.
Pese a la importancia que tiene expresar la intensidad en función del
porcentaje de la FMV con el que se trabaja para obtener resultados, en la revisión
realizada por Bax et al.10 sobre fortalecimiento de cuadriceps, solamente expresan la
intensidad utilizada en porcentaje de FMV tres estudios y de estos tres solo uno
McMiken14 et al. utiliza una intensidad > 50%FMV concretamente (70-80%),
curiosamente es el único de los revisados por Bax et al.10 que consigue una ganancia
de fuerza levemente mayor utilizando solo EENM en individuos sanos frente a un
grupo que realiza fortalecimiento voluntario con programa de ejercicios.
Otro aspecto importante que debemos tener en cuenta en la intensidad
utilizada en la EENM cuando se pretende ganancia de fuerza, es que utilizar
intensidades altas al límite de la tolerancia no implica necesariamente alcanzar
>50% de la FMV. De hecho la tolerancia va aumentando con el paso de las sesiones
e incluso dentro de la misma sesión lo cual permite aumentar la intensidad.
Por el contrario si el objetivo es ganar resistencia a la fatiga por medio de lo
que se conoce como estimulación crónica o de baja intensidad y larga duración
(J.Low)19 se utilizarán intensidades < del 20%-30% FMV incluso la intensidad al
umbral de mínima contracción. Puesto que contracciones intensas mantenidas
durante tiempos prolongados producen isquemia en el músculo, disminuyendo el
metabolismo aeróbico de las fibras de tipo I y además acelerarían la aparición de
fatiga muscular, tal y como se aprecia en el estudio de Johnson et al30. que utililiza
intensidades altas 100mA en contracciones largas de 15 segundos. Por el contrario
Vanderthommen M 31; utilizando 5% y 10% FMV de cuadriceps consigue aumentar
el flujo sanguíneo una media de 50’6% y 62’2% respectivamente.
2.5- FRECUENCIA.
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La frecuencia de la corriente determina lo que se denomina sumación
temporal de la contracción muscular. En la fisiología normal del músculo, cuando se
solicita un movimiento que desarrolle más fuerza, se produce un mayor número de
descargas de las motoneuronas provocando la suma de contracciones antes de que la
fibra se relaje provocando la tetanización del músculo. Además este mecanismo
fisiológico es el que predomina en esfuerzos máximos, ya que la sumación espacial
está limitada a un porcentaje de las fibras como mecanismo de protección.
Para provocar la tetanización de una fibra muscular es importante conocer el
tiempo aproximado que dura la contracción de ese tipo de fibra, de forma que antes
de que se produzca la fase de relajación se aplique el siguiente impulso. Por tanto a
partir de aquí sabremos cual es la pausa entre impulsos o lo que es lo mismo la
frecuencia de la corriente para provocar una contracción mantenida. Si los impulsos
están muy separados la fibra se relaja antes de que llegue la siguiente despolarización
por lo que se producen contracciones aisladas o subtetánicas.
Contracción tetánica de fibra lenta Tipo I
La contracción de una fibra lenta dura aproximadamente entre 100 y 200 ms
(Guyton)1. Esto incluye la fase de contracción y la fase de relajación tal y como se
puede ver en la Fig 4. Si pretendemos conseguir una contracción tetánica de fibra
lenta antes de que inicie la fase de relajación debemos aplicar el siguiente impulso, si
bien debe ser mayor que el tiempo necesario para la recuperación bioquímica de la
fibra muscular. Es decir la pausa entre impulsos debe ser menor de 100 ms y mayor
de 20 ms o lo que es lo mismo una frecuencia mayor de 10Hz y menor de 50Hz.
Con una frecuencia entre 20 Hz y 40 Hz nos aseguramos una contracción tetánica de
fibra lenta.
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Fig.4: Contracción fibra Tipo I
Contracción tetánica de fibra rápida Tipo IIb
La contracción de la fibra rápida IIb dura aproximadamente 20 ms, por tanto
si pretendemos una contracción tetánica de fibra rápida la pausa entre impulsos debe
ser menor de 20ms y mayor de 5 ms que es el tiempo necesario para la recuperación
bioeléctrica. Esto corresponde a una frecuencia mayor de 50 Hz y menor de 200 Hz,
si bien la estimulación por encima de 100Hz no aumenta prácticamente la fuerza
desarrollada por la tetanización y además ,según afirma Guyton1, estimulaciones de
más de 100Hz pueden disminuir el número de vesículas de acetilcolina liberadas en
la unión neuromuscular , provocando lo que denomina fatiga de la unión
neuromuscular.
20 ms Fase Contracción 100ms Fase relajación 200 ms
P. Refractario
F
uer
za
P. Refractario 5 ms
F
uer
za
20ms
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Fig.5: Contracción fibra Tipo IIb
La contracción tetánica de fibra intermedia IIa se consigue con frecuencias
alrededor de 50Hz, es decir algo mayor que para fibra lenta y menor que para fibra
rápida, siendo ésta la que más a menudo se utiliza cuando el músculo se encuentra
atrofiado para ganar fuerza evitando la fatiga de la placa motora.
A la vista de estos datos, consideramos que la frecuencia de la corriente
resulta un parámetro determinante según el efecto que deseamos buscar y el estado
neuromuscular del individuo.
En este sentido el estudio realizado por Balogun et al 12. confirma lo analizado
anteriormente. Es un estudio de estimulación de cuadriceps sobre individuos sanos
en el que utilizó tres rangos de frecuencia 20Hz , 40 Hz y 80 Hz. Observó que el
grupo que menos fuerza ganaba era el de 20Hz, mientras que el que mayor fuerza
ganó fue al que se le aplicaron 80Hz.
Por lo que respecta a la frecuencia de onda portadora cuando se utilizan
corrientes interferenciales o de Kotz, la más utilizada es 2000Hz y 2500Hz . En este
sentido, Parker et al. (2005)32 ha demostrado que la fuerza evocada es mayor
cuando la frecuencia de onda portadora es 2500Hz comparado con otros dos grupos
en los que se aplicaba 3750Hz y 5000Hz.
2.6- DURACIÓN DEL TREN Y DESCANSO ENTRE TRENES
La duración de la contracción tetánica y el descanso entre contracciones debe
ser flexible y adaptado individualmente a cada persona para evitar la aparición
precoz de fatiga muscular. Al igual que en el ejercicio voluntario, depende del estado
muscular y del tipo de trabajo que deseamos realizar de fuerza o de resistencia.
Habitualmente el tren o la contracción consta de una rampa de ascenso y descenso
para que la contracción y la relajación no sea tan brusca y evitar lesiones musculares
Fig.6. Generalmente 1 o 2 seg de rampa son suficientes para que la contracción y
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relajación no sea brusca. En cambio si lo utilizamos en un deportista dentro del
programa de entrenamiento para ganar fuerza explosiva, la rampa debe tender a cero.
Por ejemplo un saltador en 2 segundos ha realizado la batida, no tendría sentido
entrenar fuerza explosiva con rampas. Por el contrario si estamos aplicando EENM
en un paciente neurológico con espasticidad, la contracción debe ser muy progresiva
incluso rampas mayores de 2 segundos para evitar el estiramiento brusco del
músculo antagonista que desencadene mayor espasticidad. Mientras que si el
movimiento es suave y progresivo el músculo espástico tiende a la relajación.
Fig. 6 : Trenes de impulsos y descanso
Por lo que respecta a la duración de la contracción y descanso, si trabajamos
la fuerza con intensidades y frecuencias altas que provocan contracciones tetánicas
intensas la mayoría de los autores9,10,13, 14, 26 utilizan duraciones iguales o menores de
10 segundos con descansos largos de entre 30 y 50 segundos, para evitar la aparición
precoz de fatiga. Tal y como refleja el trabajo de Jhonson et al.30 contracciones con
alta intensidad 100mA de 15 segundos provocan aparición precoz de fatiga. Otro
aspecto que nos hace pensar en la idoneidad de esta duración de contracción, es que
el sistema fosfágeno de obtención de energía muscular en esfuerzos musculares
intensos tiene una duración de 8 a 10 segundos, a partir de aquí entraría en acción el
sistema glucógeno-acido láctico con la consiguiente aparición de fatiga (Guyton)1.
De hecho el sistema fosfágeno de obtención de energía, es el que se utiliza deportes
como carreras de 100 m, saltos o halterofilia.
Por el contrario si realizamos un entrenamiento de resistencia, en el que se
pretende un cambio de composición de fibra intermedia IIa a lenta, por medio de lo
Intensidad
Tiempo
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que se conoce como estimulación crónica, la intensidad de la corriente será baja,
provocando contracciones mínimas incluso al umbral y la frecuencia también baja
incluso subtetánica, en ese caso las duraciones pueden ser largas, inclusive sin
periodos de descanso ya que se pretende una contracción basal al igual que ocurre en
los músculos de la estática.
3 –APLICACIONES DE LA EENM
3.1- FUERZA EN INDIVIDUOS SANOS Y DEPORTISTAS
En general las investigaciones demuestran ganancias de fuerza respecto a
controles que no realizan ningún tipo de ejercicio, para ello se realiza EENM a
frecuencias por encima de 50Hz e intensidades altas 60-80% FMV e incluso
inferiores, cuando se trata de no deportistas. En caso de los deportistas el hecho de
añadir a su programa habitual de entrenamiento la EENM, mejora el rendimiento
deportivo según los trabajos fundamentalmente de Cometi22 que es el que más ha
trabajado con deportistas. En cambio si se comparan las ganancias de fuerza
provocadas con la electroestimulación con las de un programa de ejercicios
voluntarios, podemos observar a la vista de las investigaciones, que son similares o
inferiores salvo raras excepciones. Sin embargo hay poco estudios que comparen la
suma de EENM con contracción voluntaria al mismo tiempo, con grupos que
realicen sólo contracción voluntaria.
La EENM resulta un complemento idóneo dentro de los programas de
entrenamiento en músculos sanos y deportistas ya que produce la despolarización de
fibras de grueso diámetro (tipo II), que en la contracción voluntaria se despolarizan
con mayor dificultad y después de las de tipo I siguiendo el patrón de sumación por
diámetro (Hainaut, Duchateau 1992)33.
3.2- CAMBIOS DE COMPOSICIÓN FIBRILAR HACIA FIBRA LENTA.
De todos es conocido que la composición fibrilar de un músculo en cuanto a
predominio de fibras lentas o rápidas depende de la actividad que realice
habitualmente ese músculo, además de la predisposición genética. Por ejemplo un
músculo de la estática como es el sóleo, que constantemente está manteniendo un
Autor: D. Juan Avendaño Coy - 18 -
tono o nivel de contracción debido a las aferencias procedentes de los husos
excitadas por el estiramiento postural, esto provoca una descarga casi continua de la
motoneurona, tendrá predominio de fibras lentas o de tipo I. Con esto queremos
significar que el sistema muscular tiene cierta plasticidad en cuanto a la composición
de las fibras. La estructura del tejido muscular vivo no es fija, sino que es producto
de un balance entre síntesis y destrucción de proteínas estructurales que puede
ocasionar una modificación de hasta un 10% de las proteínas que componen el
músculo por día. Estas modificaciones estructurales se producen bajo el control del
sistema hormonal (p. e. Esteroides) y neuronal.
Por medio de la estimulación eléctrica crónica se intenta producir estos
cambios en la en la composición fibrilar, siendo los resultados más importantes en el
paso de fibras de tipo II a fibras de tipo I. En los trabajos que se ha intentado lo
contrario no se han conseguido resultados.
Con la estimulación crónica se pretende reproducir lo que ocurre en un
músculo de la estática , trabajo prolongado en el tiempo (crónica), tanto en aplicación
de horas al día, 3 horas, como en número de sesiones que serán diarias y al menos
durante 6 semanas para obtener resultados. Aunque de baja intensidad de forma que
no se provoque fatiga y con una frecuencia de corriente baja, propia de contracción
tetánica de fibra lenta incluso subtetánica (10-40 Hz)
El primero en demostrar la capacidad para modificar la composición fibrilar
por medio de la estimulación crónica en mamíferos fue Buller y col.34 en 1960 en
experimentación con gatos; ya observó que se producían cambios progresivos en las
propiedades contráctiles y estos se hacían extensivos a las propiedades metabólicas e
histológicas. También en trabajos de Salmons y Vbrova, (1969)35. Otros estudios con
animales han demostrado que la transformación fibrilar tarda entre 6 y 8 semanas y
que es secuencial, empezando con cambios en la membrana muscular y en la
circulación capilar y completándose con un cambio en la estructura de las proteínas
contráctiles, en el sentido de músculo lento (Pette y Vbrova, 1985)36
Estos mismos efectos se han demostrado en humanos:
Autor: D. Juan Avendaño Coy - 19 -
Scott et al.37 1985: estimulación del ciático poplíteo externo.
Frecuencia 10 Hz , 3 sesiones de una hora al día durante 6 semanas. Intensidad
hasta que se obtiene una contracción visible del tibial anterior y dorsiflexión de
tobillo. Como resultados se observó un significante incremento en cuanto a la
resistencia a la fatiga si lo comparamos con el grupo control no estimulado lo que
sugiere un cambio en la composición fibrilar.
Rutherford et al.38 en 1988 utilizó diferentes frecuencias de 5 y 40 Hz
observando que en todos los casos aumentaba la resistencia a la fatiga, si bien en
aquellos casos que había utilizado la frecuencias más altas observó que no había
pérdida de fuerza.
Cramp et al.39 1995 en cuadriceps de 21 sujetos sanos 3 horas al día con tres
grupos:
Grupo I: 8 HZ Resistencia a la fatiga
Grupo II: 40 Hz -8 Hz Resistencia a la fatiga y algo de fuerza
Grupo III: > de 50 Hz Gano fuerza pero no resistencia a la fatiga.
3.3 FORTALECIMIENTO EN MÚSCULOS ATROFIADOS.
En general las ganancias de fuerza observadas en los diferentes estudios son
mayores que sobre músculos sanos incluso utilizando frecuencias e intensidades más
bajas de lo aconsejable, lo cual nos sugiere que debemos ir progresando en los
parámetros a medida que el músculo va recuperando fuerza y trofismo. Si tenemos
un músculo muy atrofiado el hecho de seleccionar una frecuencia de tetanización de
fibra lenta en una primera fase, puede ser conveniente ya que la fibra de tipo I es la
primera en reclutarse en la respuesta fisiológica voluntaria del músculo cuando no se
realizan esfuerzos muy intensos tal y como vimos anteriormente. Con un balance
muscular de 3 posiblemente sería lo más aconsejable comenzar por frecuencias bajas
e ir aumentando tanto la intensidad como la frecuencia a medida que va recuperando
fuerza.
3.4- AUMENTO DEL FLUJO SANGUÍNEO Y RECUPERACIÓN ACTIVA
Autor: D. Juan Avendaño Coy - 20 -
Las contracciones musculares subtetánicas con menos de 10 Hz provocan un
bombeo muscular que mejora la circulación y facilita la eliminación de desechos. En
las contracturas musculares estos efectos unidos al aumento de las endorfinas que se
produce con frecuencias bajas, pueden resultar de gran utilidad como técnica
complementaria de su tratamiento. Este efecto circulatorio ha sido demostrado entre
otros por Zicot y Rigaux40 1995, el cual estimulando los nervios ciáticos interno y
externo con frecuencias subtetánicas obtuvo incrementos de 181% a 271% del valor
basal del flujo arterial femoral. Siendo con 9 Hz con la frecuencia que obtuvo los
picos más altos. Otra aplicación de estos efectos es la recuperación activa en
deportistas después de la actividad deportiva con gran producción de lactato, tal y
como demuestra el trabajo de Ribeyre41 ,1998 al comparar la reducción en las tasas
de lactato por medio de footing aeróbico de 20 min con la que produce la EENM a
8Hz. Durante los 6 primeros minutos se observa que la disminución de lactato es
mayor con EENM mientras que a los 30 minutos la disminución de lactato tiende a
igualarse, siendo idénticos cuando han transcurrido 60 min de la actividad deportiva.
3.5 – ESTIRAMIENTOS MIOTENDINOSOS ACTIVOS
El hecho de sumar la contracción evocada por EENM a la voluntaria hace que
el estiramiento activo sea más intenso. Se utiliza sobre todo en estiramientos por
contracción del antagonista, en los que la insuficiencia muscular del grupo que se
contrae hace que el estiramiento sea muy leve y ayudado por la contracción evocada
aumentaremos el estiramiento. Y también es muy utilizada en los estiramientos en
tensión activa dirigidos a elastificar los elementos no contráctiles, fundamentalmente
los tendones.
3.6- PROPIOCEPCIÓN
La contracción evocada por EENM manda información propioceptiva al
individuo y es muy útil para mejorar la actividad y el control voluntario de la
musculatura, sobre todo de aquellos musculares que se encuentran menos integrados
dentro del esquema corporal y que al sujeto le cuesta contraer aisladamente. Por otro
lado se puede utilizar para trabajar la estabilidad activa de las articulaciones ya que
con corrientes es muy sencillo provocar cocontracciones que a menudo resulta difícil
Autor: D. Juan Avendaño Coy - 21 -
de forma voluntaria. Además puede ser muy útil para trabaja la velocidad de reacción
agonista-antagonista como mecanismo de protección de lesiones.
3.7- ESTIMULACIÓN MUSCULATURA DEL SUELO PÉLVICO.
En este caso además de ganar fuerza o resistencia en la musculatura por
medio de la EENM , el mayor interés de ésta es la ayuda en la toma de conciencia de
la contracción muscular, ya que en muchos casos la mayor dificultad radica en
aprender a contraer la musculatura voluntariamente. Por tanto la información
propioceptiva que aporta la contracción evocada en algunos casos resulta
fundamental.
3.8- LESIONES NERVIOSAS CENTRALES 42
Se utiliza fundamentalmente en lo que se conoce como Electroestimulación
Funcional (FES). Consiste en provocar contracciones evocadas por medio de un
electroestimulador que reproducen una función perdida. Es el caso de los
dispositivos FES de bipedestación y marcha como el Parastep® , o el programa
SUAW utilizado en lesionados medulares. También los antiequinos funcionales,
utilizados fundamentalmente en hemiplejias o dispositivos para la prensión y la pinza
como el Freehand.
También se utiliza la EENM para disminuir la espasticidad por medio de la
estimulación los grupos musculares antagonistas a los espásticos basándose en la
inhibición recíproca, un mecanismo reflejo preservado en lesiones centrales. Además
estas contracciones si se realizan de forma progresiva suponen un estiramiento de
los grupos musculares espásticos favoreciendo su relajación y previniendo las
deformidades como una forma más de cinesiterapia.
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