ESTUDO BIBLIOGRÁFICO SOBRE A INFLUÊNCIA DA ELETROESTIMULAÇÃO NA FADIGA MUSCULAR E NO RECRUTAMENTO DE FIBRAS TIPO II RESUMO

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1 ESTUDO BIBLIOGRÁFICO SOBRE A INFLUÊNCIA DA ELETROESTIMULAÇÃO NA FADIGA MUSCULAR E NO RECRUTAMENTO DE FIBRAS TIPO II Drummond, A 1 ; Calixto, M N 2 ; Carvalho, G.A. 3 RESUMO A eletroestimulação neuromuscular (EENM) está sendo utilizada em larga escala na fisioterapia para tratamento e reabilitação de indivíduos que sofreram lesões ortopédicas, com o objetivo de aumentar a força muscular baseada na estimulação elétrica dos motoneurônios que induzem a contração muscular efetiva. O objetivo deste estudo foi revisar bibliografias utilizadas nos últimos anos onde foram analisados, o recrutamento de fibras tipo II e a fadiga muscular gerada pela eletroestimulação. Existem discordâncias por parte dos autores sobre o uso da EENM em diversos estudos, principalmente pela metodologia adotada e também por causa dos critérios de seleção dos indivíduos que participaram dos estudos. A contração muscular eletricamente estimulada ocorre em uma ordem de ativação de fibras musculares inversa da contração voluntária, atuando de forma seletiva na estimulação de fibras tipo II, mostrando-se uma forma terapêutica eficaz no fortalecimento muscular e na análise da fadiga. Porém não deve ser utilizada como exclusiva nos tratamentos e sim, como técnica complementar. Palavras-chave: eletroterapia, estimulação elétrica neuromuscular, fortalecimento muscular, recrutamento de fibras, fadiga muscular. ABSTRACT The electrical muscle stimulation is being used in a large scale in physical therapy for treatment and rehabilitation of patients who had orthopedic lesions, and with the objects to gain muscle 1 Faculdade de Ciências da Saúde Universidade de Brasília 2 Faculdade de Ciências da Saúde Universidade de Brasília 3 Faculdade de Ciências da Saúde Universidade de Brasília HABILITAR Rev. Elet. Fisiot. Centro Universitário UNIEURO; Vol. I, Jan/ Mar

2 force based on electrical stimulation of motoneurons with induce the effective muscle contractions. The purpose of this study is to analyze the recruitment of fibers type II and the muscle fatigue by electrical stimulation. It was made a bibliographic review selecting books and articles about this topic. There is a lot of misunderstanding and disagreement by authors about EENM in many studies, principal by the methodology and the way of selections of the individuals that participated of the study. The electrical muscle contraction happens in a inverse way compared with the voluntary contraction, activating in a selective way the fibers type II, being an effective therapeutic tool in a muscle strength and analyze of fatigue. However, there s not being used like a exclusive thecnic in the treatment, but as a complementary one. Key-words: electrotherapy, neuromuscular electrical stimulation, muscle strength, muscle fatigue, fibers recruitment. INTRODUÇÃO A estimulação elétrica, com a finalidade de ativação do músculo esquelético e o aumento de força muscular, é uma técnica terapêutica que está sendo utilizada na fisioterapia há mais de meio século. Por volta dos anos 60 do século passado, o uso da estimulação elétrica direcionouse, principalmente, para o controle da atrofia músculo-esquelética por desnervação em pacientes paraplégicos ou tetraplégicos. O interesse nos efeitos da estimulação nervosa e da musculatura inervada, por estimulação elétrica neuromuscular (EENM), desenvolveu-se com o surgimento da estimulação elétrica no controle da dor e com o desenvolvimento de mais novos e sofisticados tipos de estimuladores (Robinson et al, 2001). Quando a EENM é utilizada para produzir movimentos funcionais é comumente chamada de estimulação elétrica funcional (FES). Liberson et al, (1992), Binder-Macleod et al, (1995), descrevem seu uso no tratamento de pacientes hemiparéticos que sofreram acidente vascular encefálico (AVC). Scremin et al, (1999), Phillips et al, (1984), relata que a estimulação elétrica funcional é potencialmente útil na reabilitação de pacientes lesados medulares. Dentre os principais benefícios de seu uso estão: prevenção de contraturas, edema, trombose venosa profunda, além de melhorar a espasticidade e aumentar a massa muscular destes pacientes. HABILITAR Rev. Elet. Fisiot. Centro Universitário UNIEURO; Vol. I, Jan/ Mar

3 Destaca-se que a contração muscular não ocorrer pela ativação isolada de uma única fibra muscular. A força de contração muscular é produzida pela ativação de grupos de fibras musculares atuando em conjunto, em resposta a um estímulo proporcionado por uma única célula nervosa, que serve cada fibra no grupo (Berne et al, 1993). Sendo assim, a EENM é um importante adjunto para inúmeros programas de tratamento utilizados pela fisioterapia. A contração muscular por eletroestimulação é fisiologicamente diferente da contração voluntária em suas freqüências de ativação, despolarização e, talvez, na ordem de recrutamento das unidades motoras. A EENM ativa fibras nervosas largas antes de ativar fibras nervosas mais finas (Snyder-Mackler et al, 1991). Esta forma de tratamento a EENM pode ser empregada para acelerar processos de recuperação em várias áreas corporais, mas não deve ser considerada uma substituta dos tratamentos tradicionais (Guirro et al, 2000). Especialistas em fisioterapia, medicina esportiva e fisiologia em geral, têm expressado seu interesse na utilização da corrente elétrica como um tratamento coadjuvante do exercício, na cura de enfermidades ou na melhora do condicionamento físico (Brasileiro et al, 2000). Ressalta-se também que, além de promover aumento da performance muscular (Delitto et al, 1990), manter ou aumentar o ângulo de movimento, reduzir o tempo de reabilitação pósoperatório e, diminuir ou retardar a atrofia tecidual (Lieber et al, 1993), a EENM pode ser útil no tratamento da bexiga hiperativa, incontinência fecal de urgência, incontinência fecal passiva e incontinência urinária de estresse (Herbert, 2003). O objetivo da presente pesquisa é analisar, através de uma revisão bibliográfica, os achados dos diferentes estudos sobre fortalecimento muscular, recrutamento de fibras e fadiga muscular, utilizando a EENM em indivíduos saudáveis ou que apresentavam lesão prévia em seu aparelho músculo-esquelético. Justifica-se este artigo, pois a partir de parâmetros básicos estipulados pela revisão teórica realizada, pode-se obter aspectos positivos para atuação e negativos para exclusão em fisioterapia, mais especificamente em eletroestimulação neuromuscular. Positivos no sentido de fornecer uma melhor atuação profissional, com relação à prescrição de melhores treinamentos, proporcionando uma minimização ou exclusão total de fadiga muscular. HABILITAR Rev. Elet. Fisiot. Centro Universitário UNIEURO; Vol. I, Jan/ Mar

4 Negativos, para que erros como fadiga precoce, e conseqüentemente uma perda de força muscular, não aconteçam. Ou seja, pelo levantamento bibliográfico dos artigos pesquisados notar-se-á um acréscimo de conhecimentos, tanto para o fisioterapeuta, quanto para destacar novos rumos de pesquisa na área. METODOLOGIA Este estudo é constituído de uma revisão bibliográfica não sistemática. A pesquisa foi baseada nas referências bibliográficas publicadas nos últimos 20 anos sobre eletroterapia e fortalecimento muscular, nas revisões de artigos selecionados pelo banco de dados da MedLine e PubMed. Para a busca realizada no banco de dados da PubMed e MedLine foram utilizadas palavras específicas como estimulação elétrica, estimulação elétrica funcional, ganho de força, fortalecimento muscular, pico de torque. Os artigos selecionados nas referências bibliográficas foram obtidos por requerimento no Ministério da Saúde. Foram excluídos artigos que tinham a grafia em outro idioma que não fosse em português, inglês, ou espanhol, e ultrapassasse o limite de 20 anos de publicação. RESULTADOS Existe uma diferença na literatura quando se comparam os resultados da EENM obtidos em indivíduos saudáveis com os resultados obtidos em indivíduos com injúria. Nos indivíduos saudáveis, a EENM tem um efeito no fortalecimento muscular equivalente ou menor quando comparado ao exercício voluntário, mas não têm efeitos equivalentes nas populações de indivíduos com injúria (Dellito et al, 1990). Os achados das pesquisas acerca dos efeitos da eletricidade terapêutica sobre a força muscular são controversos e confusos, em parte por causa de diferenças significativas na metodologia da pesquisa, assim como na escolha dos indivíduos. Parece não haver consenso entre os estudos que utilizam estimulação elétrica para o treinamento de força entre os indivíduos sadios e entre estudos realizados nas populações de indivíduos com injúria (Andrews et al, 2000). HABILITAR Rev. Elet. Fisiot. Centro Universitário UNIEURO; Vol. I, Jan/ Mar

5 Delitto et al, (1990), realizaram uma revisão bibliográfica que tinha como proposta confrontar duas teorias quanto aos mecanismos pelos quais a EENM poderia atuar para aumentar a força muscular. A primeira teoria é baseada no princípio do aumento da carga funcional - quanto maior a carga imposta ao tendão muscular, maior será o ganho de força. Assim, a EENM aumenta a força muscular por mecanismo similar que o apresentado no exercício voluntário, por causar no músculo um aumento da carga funcional mensurada no tendão expressa como uma porcentagem da contração voluntária máxima (CVM). A segunda teoria é baseada na hipótese de que a EENM aumenta força muscular por estimular preferencialmente as fibras musculares tipo II. Contudo, o autor sugere que o ganho de força obtido por EENM pode ser resultado de algo mais do que simplesmente o adicionamento da carga funcional ao músculo, pois analisaram que mesmo com baixas intensidades de EENM (entre 25 e 50% da contração voluntária máxima - CVM), existia ganho significativo de força, o que não aconteceu com a realização de exercícios voluntários na mesma intensidade. Sinacore et al, (1990), realizaram um estudo de caso com o objetivo de descrever os efeitos da estimulação elétrica no aumento da performance muscular do músculo quadríceps femoral e, determinar a ordem de ativação das fibras musculares esqueléticas humanas. Para determinar a ordem de ativação das fibras por EENM o método de depleção de glicogênio foi usado, através de uma biópsia inicial, antes do protocolo de estimulação, e outra logo após o término deste. Como resultado, foi obtido uma depleção seletiva do glicogênio das fibras musculares tipo IIa durante a estimulação elétrica neuromuscular, com isso os autores concluíram que a EENM ativa seletivamente as fibras tipo II. De acordo com Marquete et al, (2003), o ganho de força das unidades motoras durante a EENM depende de pelo menos quatro fatores. Primeiro, as características das correntes elétricas usadas pela EENM irão induzir contrações de alta velocidade, o que pode explicar o seletivo recrutamento de fibras motoras rápidas. Segundo, a distância entre o eletrodo e o axônio pode afetar ativação da unidade motora. Além disso, as unidades motoras de diâmetros largos, constituídos pelas fibras de rápida contração, são muitas vezes localizadas superficialmente no músculo, portanto, mais próximas do eletrodo. Terceiro, a EENM ativa axônios colaterais no músculo antes dos axônios do nervo muscular. Quarto, a EENM poderia ativar aferências musculares porque a localização dos eletrodos sobre o ponto motor deve ativar tanto fibras HABILITAR Rev. Elet. Fisiot. Centro Universitário UNIEURO; Vol. I, Jan/ Mar

6 nervosas motoras quanto sensitivas. Como os motoneurônios mais largos suprem as unidades motoras mais rápidas que tem um limiar de excitabilidade mais baixo, os axônios colaterais com maiores diâmetros seriam ativados mais rapidamente por EENM do que os de menor calibre, diferente das contrações voluntárias. Delitto, et al, (1990), afirmaram que o aumento da força muscular com EENM ocorre de maneira similar ao aumento de força gerada através de contrações voluntárias. Estimulações elétricas com alta intensidade e baixas repetições fortalecem o músculo proporcionalmente à carga externa (o aumento de força depende do aumento da carga, no caso, da intensidade da corrente). Matherson et al, (1997), realizaram um estudo com o objetivo de determinar os efeitos fisiológicos de dois diferentes protocolos de estimulação elétrica comumente utilizados para a reabilitação muscular. O primeiro protocolo consistia em 12 ciclos de estimulações da musculatura da panturrilha, utilizando um ciclo on-off de 1:1 (10 segundos de estimulação para 10 segundos de repouso) e o outro protocolo que utilizou também 12 ciclos de estimulações, porém o ciclo on-off foi de 1:5 (10 segundos de estimulação para 50 segundos de repouso). Através da análise da fadiga muscular, o autor concluiu que quanto menor a proporção do tempo off no ciclo on-off, maiores fadigas ocorrem durante o período de estimulação. M. L. Latash et al. (1994) demonstram em seu estudo que fadiga muscular é um fenômeno complexo que envolve fatores central e periférico. Os autores assumiram que os fatores periféricos podem influenciar tanto a contração eletricamente induzida quanto à voluntariamente induzida. Os fatores centrais, contudo, podem atingir apenas as contrações voluntariamente induzidas, enquanto as contrações eletricamente induzidas deveriam permanecer imutáveis. Se um sujeito manda estímulos suficientemente elevados para recrutar todos os seus motoneurônios alfa, um estímulo elétrico do músculo não conseguirá auxiliar para que haja um incremento de força. Porém se este sujeito não tenta com vigor, ou existem outros fatores centrais contribuindo para a queda de força muscular, o mesmo estímulo elétrico pode provocar um incremento da força muscular. Guirro et al, (2002) propõem que o tempo de contração deve ser seguido por um tempo de sustentação e um tempo de repouso relativamente alto inicialmente, para assegurar que a capacidade muscular de contração continue respondendo aos estímulos elétricos e evite a fadiga HABILITAR Rev. Elet. Fisiot. Centro Universitário UNIEURO; Vol. I, Jan/ Mar

7 desse músculo. Assim que as sessões prossigam, esse tempo de repouso pode ser diminuído e o tempo de contração pode ser elevado. Dellito et al (1994) propuseram um estudo de investigação na tentativa de estabelecer uma curva de resposta à dose para um regime de estimulação elétrica desenvolvido para melhorar a recuperação em pacientes submetidos à reconstrução do ligamento cruzado anterior. Os resultados apóiam o uso de estimulação elétrica de alta intensidade e não apóiam o uso de baixa intensidade ou estimuladores à bateria, quando a intenção é a recuperação da produção de força do músculo quadríceps femoral nas diferentes fases de reabilitação depois da cirurgia de ligamento cruzado anterior. No estudo de Vojko Strojnik (1995), durante a contração voluntária máxima do músculo quadríceps femoral, foram superimpostos trens de pulsos elétricos para atingir o máximo nível de ativação muscular. Em situações em que grande força é necessária, o início da ativação pode ser mais importante do que o nível de ativação máxima alcançada. Com a técnica de superimposição de pulsos foi possível mostrar que os sujeitos não foram capazes de alcançar máxima ativação muscular durante uma Contração Voluntária Máxima em condições não fatigáveis. Além disso, a máxima ativação determinada em saltadores treinados foi de 95% do quadríceps femoral. O presente estudo sugere que a inabilidade de ativar este grupo muscular pode ser regular e substancial em sujeitos normais, mesmo quando altamente treinados. DISCUSSÃO O fato de Matherson et al, (1997), ter utilizado 40% da CVM em seu estudo, e visto que nesta intensidade a EENM provocou fadiga muscular em ambos protocolos, contrasta com a primeira teoria revisada por Delitto et al, (1990), (teoria do aumento da carga funcional), pois uma contração voluntária na mesma intensidade não provocaria fadiga muscular durante o mesmo período de treinamento que Matherson realizou em seu trabalho. Este mesmo fato levou Delitto et al, (1990), a concordar com o princípio da segunda teoria sugerindo que o algo mais citado em seu trabalho seria justamente o recrutamento das fibras musculares tipo II. O treinamento de força muscular com EENM também pode ser influenciado pela freqüência de ativação. Qualquer unidade motora ativada pela EENM estará sendo acionada com a freqüência HABILITAR Rev. Elet. Fisiot. Centro Universitário UNIEURO; Vol. I, Jan/ Mar

8 estabelecida na máquina. Com finalidade de fortalecimento, recomenda-se tipicamente utilizar freqüências de 35 a 80 Hz, lembrando que em uma contração muscular voluntária, a freqüência de disparo fisiológico raramente ultrapassa 30 descargas por segundo e, portanto, além de uma sobrecarga de intensidade, o músculo poderá estar respondendo também a uma sobrecarga de freqüência (Delitto et al, 1988). Gilpin et al, (1989), Herbert, (2003), alertam que, se altas freqüências forem utilizadas, por exemplo, acima de 40 Hz, as fibras rápidas não relaxarão entre os impulsos e produzirão contrações tetânicas. Se uma alta freqüência é mantida por vários segundos, provocará fadiga das fibras rápidas. Andrews et al, (2000), aconselham regular inicialmente o ciclo on-off para uma relação 1:4 ou 1:5 a fim de evitar a fadiga excessiva. Essa relação poderá ser reduzida na direção da relação 1:1, conforme necessário para continuar com o estímulo de sobrecarga. Binder-Macleod et al, (1995), estudaram o músculo quadríceps femoral de 50 indivíduos saudáveis para determinar a resposta fisiológica ao aumento de força em diferentes níveis de EENM. Durante uma sessão de experimentos, a relação força-freqüência foi comparada a intensidades de estimulação que produziram contração tetânica a 20, 50 e 80% da CVM. Nenhuma diferença na relação força-freqüência normalizada foi observada na condição entre 20 e 50% da CVM, e apenas desprezível mudança para a esquerda foi observada com 80% da CVM. Na outra sessão de experimentos foram mensuradas as respostas dos testes de fadiga eletricamente induzida utilizando freqüências de 20, 40 ou 60 pulsos por segundo (pps), e em cada freqüência, intensidades que produziram 20 ou 50% da CVM. A fadiga foi maior para a condição de força a 50% do que a 20% da CVM. A cada nível progressivo de freqüência houve um aumento do nível de fadiga. Os autores concluíram que a ordem de recrutamento de unidades motoras durante a EENM é diferente da ordem de recrutamento nas contrações voluntárias. Também há evidências que demonstram que a fadiga está diretamente relacionada ao total de número de pulsos de estimulação recebidos, independente da freqüência utilizada. (S. Garland et al., 1988; C. D. Marsden, J. C. Meadows and P. A. Merton, 1983) 25 e 39. A EENM é uma alternativa e uma forma potencialmente mais efetiva do que o exercício voluntário apenas para o ganho de força muscular em indivíduos que sofreram injúria. Porém o uso da EENM para produção de ganho de força muscular não tem sido investigada cuidadosamente em idosos, entretanto a EENM tem esse efetivo potencial porque ativa uma HABILITAR Rev. Elet. Fisiot. Centro Universitário UNIEURO; Vol. I, Jan/ Mar

9 maior proporção de fibras musculares tipo II do que apenas exercício voluntário. A idade avançada, muitas vezes associada a patologias como a osteoartrose, contribui com a diminuição do tamanho das fibras tipo I e principalmente tipo II e, por conseqüência a queda da capacidade de produção de força (Lewek et al, 2001). Além disso, no inicio da reabilitação, o treinamento típico com exercícios envolve um peso mais baixo, para evitar o estresse excessivo da articulação lesionada. Portanto, as fibras de contração rápida seriam ativadas apenas raramente e, assim sendo, receberiam poucos efeitos de treinamento em virtude desses exercícios. Com a EENM a articulação pode ser estabilizada e as fibras de contração rápida podem ser ativadas em cada contração. Já que as fibras de contração rápida podem produzir mais força faz sentido que com esse estímulo de treinamento no início da reabilitação, são conseguidos maiores ganhos de força pelo treinamento com EENM do que apenas com o exercício (Andrews, 2000). CONCLUSÃO De acordo com a análise dos artigos utilizados para esse trabalho de revisão, podemos concluir que a EENM é um importante adjunto às terapias com exercícios voluntários quando existe a intenção de fortalecer a musculatura deficiente, uma vez que a estimulação elétrica ativa preferencialmente as fibras musculares tipo II, mostrando-se uma forma terapêutica eficaz no fortalecimento muscular, com a ressalva de parâmetros utilizados para se evitar a fadiga muscular precoce durante a eletroestimulação. Não devemos considerar a eletroterapia como uma substituta para os tratamentos tradicionais, e sim um recurso fisioterapêutico adicional. Pois para que haja um resultado de boa qualidade, outros recursos, que não a eletroterapia, também devem ser utilizados. Novos estudos controlados devem ser feitos para confirmar a utilização da eletroestimulação neuromuscular na prática clínica, permitindo que a manipulação dos parâmetros envolvidos seja direcionada para atingir os reais objetivos da terapia. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS AGNES,J.E. Eletrotermoterapia :Teoria e Prática,Plotti, Santa Maria, pp ; HABILITAR Rev. Elet. Fisiot. Centro Universitário UNIEURO; Vol. I, Jan/ Mar

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