12 ELECTROESTIMULACION NEUROMUSCULAR

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ELECTROESTIMULACION NEUROMUSCULAR
J.M.Pastor Vrga y C. Cayuelas Antón
Durante mucho tiempo, se han utilizado los estímu­los eléctricos musculares, especialmente en la dé­cada de los sesenta, en el tratamiento de la atrofia por denervación. Hasta mediados de los años seten­ta, no se inician estudios adecuados sobre la estimu­lación eléctrica para reforzamiento del músculo inervado. Actualmente, vuelve a retomarse el in­terés, tanto para la investigación como para la apli­cación clínica, por el empleo de la electroestimula­ción neuromuscular.
Conceptualmente, pueden diferenciarse dos tér­minos:
—	Estimulación eléctrica neuromuscular (EENM) defini­da como la estimulación eléctrica del músculo inervado, que se realiza a través de las fibras ner­viosas motoras que lo inervan.
-	Estimulación eléctrica muscular (EEM), definida como la estimulación que se aplica directamente en el músculo denervado, y cuyo objetivo primordial es mantener su trofismo. La excitación directa de las fibras musculares con electrodos de contacto se produce si el músculo se encuentra denervado.
FUNDAMENTOS NEUROFISIOLÓGICOS
La magnitud de una contracción muscular depende del tipo de unidad motora, el número de unidades motoras reclutadas, de su frecuencia de descarga y de la velocidad de contracción de sus fibras musculares.
Existen diversos tipos de fibras musculares; básicamente se diferencian según su contenido enzimático, constitución de los filamentos de miosina e inerva­ción motora (tabla 12.1).
Tabla 12.1 Fibras musculares esqueléticas
IIb (FG)
IIa (FOG)
I (SO)
Velocidad contracción
Rápida
Rápida
Lenta
ATPasa miofibrilar
Elevada
Elevada
Escasa
Diámetro miofibrilar
Grande
Mediano
Pequeño
Irrigación (capilares)
Pobre
Abundante
Abundante
Actividad oxidativa
Baja
Medio-elevada
Elevada
Contenido mitocondrial
Bajo
Alto
Alto
Actividad glucolítica
Elevada
Elevada
Baja
Contenido en glucógeno
Elevado
Elevado
Bajo
Contenido en mioglobina
Bajo
Elevado
Elevado
a) Fibra de tipo 1, fibra muscular roja, slow twitch oxidatve (SO) o lenta. Presenta una velocidad de con­tracción más lenta, mayor capacidad de metabo­lismo aerobio con su correspondiente dotación enzimática, abundancia de mitocondrias y mio­globina (depósito de oxígeno), y una gran resisten­cia. La magnitud de la tensión desarrollada por estas fibras es menor que en las de tipo II y sus unidades motoras son menores.
b) Fibra tipo II, fibra muscular blanca (FT) o fibra rápida. Se caracteriza por tener una veloci­dad de contracción rápida, un metabolismo pri­mordialmente anaerobio y poca resistencia a la fatiga. Estas fibras se subdividen, a su vez, en tres subgrupos, con diferentes características metabó­licas: IIa, IIb y IIc. Las IIa son fibras rápidas, oxi­dativas y glucolíticas (fibras FOG), pero son rela­tivamente poco resistentes. Las de tipo IIb son rá­pidas y glucolíticas (fibras FG); son las típicas fibras rápidas (contracción rápida y escasa resistencia a la fatiga) con elevadas propiedades glucolíticas y escasamente aerobias. El tipo IIc, solamente el 1% de la totalidad de fibras musculares, está constitui­do por fibras poco diferenciadas y representa una etapa de transición entre los tipos II y I.
Las fibras musculares se encuentran inervadas por fibras nerviosas motoras. El cuerpo de la motoneurona multipolar se encuentra localizado en el asta anterior de la médula espinal, por donde se proyecta un axón de gran diámetro mielinizado, a través de los nervios periféricos hasta el músculo. Cuando el axón entra en el músculo, se divide en múltiples ra­mificaciones finas, que acaban inervando las dife­rentes fibras musculares. En las proximidades de cada fibra muscular, la rama de la motoneurona que la inerva va ensanchándose progresivamente, pierde su vaina de mielina, produce minúsculas ramifica­ciones y se sitúa en unos surcos que encuentra en la fibra muscular: esta zona constituye la placa terminal motora. Este sistema se distribuye en toda la sección y longitud muscular, de modo que la tensión desa­rrollada por cada unidad motora se distribuye en todo el músculo y no queda circunscrita a una zona.
Las diferentes fibras musculares están inervadas por diferentes motoneuronas. Las de tipo I lo están por pequeñas motoneuronas, que presentan una baja velocidad de conducción, pequeñas amplitudes de impulso y una frecuencia de descarga baja. Las de tipo II están inervadas por grandes motoneuronas, con ele­vada velocidad de conducción, grandes amplitudes de impulso y frecuencia de descarga superior.
La existencia de proporciones diferentes de unidades motoras (tabla 12.2) permite la existencia de músculos con capacidad para responder adecuada­mente a las necesidades posturales y locomotoras. El contenido muscular específico de los distintos tipos de fibras musculares, en gran parte, viene determi­nado genéticamente, y sólo un pequeño porcentaje depende de la forma en que se solicite la musculatu­ra. Por ejemplo, el músculo vasto externo del muslo posee el 50-60 % de fibras tipo I y el 40-50 % de fibras tipo II; el sóleo presenta hasta el 80% de fibras tipoI, y los gemelos, hasta el 80% de fibras tipo II.
Tabla 12.2 Unidades motoras
FF
Fr
S
Velocidad de contracción
Rápida
Rápida
Lenta
Tiempo de sacudida
Corto
Corto
Largo
Resistencia
Baja
Elevada
Muy elevada
Tensión tetánica
Elevada
Intermedia
Baja
Fibras / unidad
Alta
Intermedia
Pequeña
Frecuencia de descarga
Elevada
Intermedia
Baja
Reclutamiento
Ultima
Intermedia
Primera
Soma neuronal
Grande
Intermedia
Pequeño
FF: rápidas y fatigables
FR: rápidas y resistentes
S: lentas y muy resistentes
Las contracciones lentas y de poca fuerza son eje­cutadas, principalmente, por las fibras de tipo I. En caso de mayor exigencia de fuerza y velocidad de contracción, también intervienen las fibras de tipo II. Al aumentar la carga, actuarán primero las del ti­po IIa, y sólo cuando ésta es máxima lo hacen las de tipo IIb.
En una contracción voluntaria poco intensa, son reclutadas en primer lugar las fibras tipo I, lentas y resistentes a la fatiga, por lo que se encuentran diseñadas para la realización de una actividad con­tinua y prolongada, debido a que su aporte energéti­co procede del metabolismo oxidativo mitocondrial. Las unidades motoras son más pequeñas y se re­clutan por medio de esfuerzos de baja intensidad. Conforme la contracción se hace más intensa o más rápida, son reclutadas las grandes motoneuronas de las fibras musculares tipo II, rápidas y menos resis­tentes, que obtienen su energía a partir de la glucólisis anaerobia.
En una contracción muscular voluntaria fisiológi­ca, las motoneuronas se estimulan a diferentes fre­cuencias de descarga, es decir, de forma asincrónica. Cada motoneurona transmite el impulso nervioso a todas las fibras musculares de su unidad motora; ello produce la contracción y relajación muscular a diferentes frecuencias. El resultado de este tipo de descarga asincrónica de la unidad motora durante una contracción voluntaria es una suave y progresi­va contracción muscular, que necesita de menor consumo de energía y resulta menos fatigable que la producida por un reclutamiento sincrónico de las unidades motoras.
Según lo anteriormente expuesto, la modulación de la tensión del músculo se basa:
	En el reclutamiento de un número mayor o me­nor de unidades motoras, lo que conlleva la ac­tuación de un número mayor o menor de fibras musculares
	En el aumento de la frecuencia de los impulsos nerviosos enviados a las fibras, lo que hace au­mentar la tensión desarrollada por cada fibra, por suma de impulsos sucesivos.
Por lo tanto, cuando la contracción muscular deba ser graduada con mucha precisión (musculatura intríns­eca ocular o de los dedos), las unidades motoras se encuentran constituidas por pocas fibras musculares ­ya que se necesita un número mayor de motoneuronas a igualdad de número de fibras. Por el con­trario, cuando no es necesaria una elevada precisión tensional, pero es necesario desarrollar tensioneselevadas (grandes músculos motores y posturales), las unidades motoras se encuentran constituidas por un mayor número de fibras musculares (hay pocas motoneuronas que inervan muchas fibras).
CARACTERÍSTICAS DE LA ESTIMULACIÓN ELÉCTRICA NEUROMUSCULAR
La electroestimulación puede producir potenciales de acción en el nervio y en el músculo, que son indistin­guibles de los generados por la acción del sistema nervioso. La estimulación eléctrica también puede activar las fibras nerviosas sensibles periféricas y las del sistema vegetativo o autonómico.
Los potenciales de acción evocados en el nervio periférico pueden transmitirse a través de la fibra nerviosa en ambas direcciones, a partir del punto de iniciación. Por lo tanto, con la estimulación eléctrica, la propagación del estímulo se produce tanto en di­rección fisiológica (ortodrómica) como en dirección opuesta (antidrómica). La conducción antidrómica se produce hacia la periferia, en las fibras nerviosas sensibles, y hacia el sistema nervioso central (SNC), en las motoras y vegetativas.
En electroestimulación transcutánea, uno de los electrodos, durante un breve período de tiempo, con­tiene un exceso de carga eléctrica, mientras que en el otro existe un déficit de carga. Según su carga, los iones de la zona estimulada son forzados a movi­lizarse entre ambos electrodos. Algunos de estos des­plazamientos iónicos tienen lugar en el líquido ex­tracelular, con lo que parte de esta corriente produ­cida pasa a través de la membrana nerviosa. El efecto neto de esta corriente va a ser una despolarización de la membrana nerviosa. Si esta corriente es muy pequeña, los cambios en el potencial de membrana rápidamente vuelven al potencial de membrana en reposo. Si la corriente es de mayor cuantía, puede crearse un potencial de acción que puede propagarse a través de la membrana.
El efecto visible o palpable de la estimulación eléctrica es la contracción muscular. El músculo iner­vado responde con una contracción al estímulo eléc­trico que le llega a su placa motriz a través del ner­vio correspondiente. Esta respuesta sigue la ley del «todo o nada», es decir, cuando la intensidad y la du­ración del estímulo son las adecuadas, se produce el efecto contráctil. La repetición del estímulo precisa de un tiempo de recuperación de la fibra muscular, de forma que sea compatible con su fisiología.
Cuando se aplican estímulos eléctricos mediante electrodos de contacto, se produce la excitación del sarcolema del nervio que inerva al músculo. En un músculo sano normalmente inervado, la estimu­lación eléctrica provoca su contracción por excita­ción del nervio motor, más que por una estimulación muscular directa, dado que las fibras nerviosas pue­den excitarse con estímulos de corta duración, mien­tras que la respuesta muscular directa se obtiene con estímulos más prolongados.
A continuación se analizan las características del estímulo eléctrico en relación con la respuesta exci­tomotriz.
1.	Intensidad
Para provocar una respuesta en los tejidos excitables, el estímulo eléctrico debe poseer una adecuada am­plitud y duración, capaz de producir un potencial de acción. Esta amplitud mínima necesaria se denomina umbral de excitación. El estímulo eléctrico de amplitud o intensidad mínima se denomina estimulación umbral.
Si la amplitud de un estímulo eléctrico es dema­siado débil para producir un umbral de despolariza­ción, el potencial de acción no se produce. Una mem­brana excitable (axón, fibra muscular) expuesta a un estímulo eléctrico subumbral no produce una modi­ficación inmediata en su carga. Tras exposición a es­tímulos eléctricos mantenidos, la membrana puede, eventualmente, alcanzar un estado estable, en el cual la carga en la membrana alcanza el umbral en respuesta a la corriente aplicada externamente.
Antes de la aparición de las técnicas de estudio de la conducción nerviosa y de la electromiografía, las gráficas intensidad-tiempo eran un método diagnós­tico de gran interés. La finalidad de este método era determinar el nivel de inervación de las fibras mus­culares. Actualmente, las citadas gráficas siguen te­niendo utilidad para comprender los mecanismos de acción de la electroestimulación. Pueden construirse en progresión lineal o logarítmica (fig. 12.1).
Para un determinado tejido excitable, una curva intensidad-tiempo demuestra que existe un número infinito de combinaciones de intensidad y duracio­nes de estímulo suficientes para excitar el tejido. Cualquier combinación intensidad-tiempo que se encuentre por debajo o a la izquierda de la curva no producirá un potencial de acción, y se denominará subumbral. Cualquier estímulo con combinaciones intensidad-tiempo, que se sitúe por encima o a la derecha de la curva, se denomina supraumbral y siempre será adecuado para activar el tejido excita­ble en cuestión.
Existen dos parámetros importantes que se obtie­nen de una gráfica intensidad-tiempo: reobase y cro­naxia (fig. 12.2). La reobase (umbral) es la intensidad mínima (medida en mA) de un pulso eléctrico rec­tangular de duración finita (en la práctica, 300 ms), que es capaz de producir una contracción muscular. El tiempo útil es la duración mínima de un pulso rec­tangular de intensidad igual a la reobase, capaz de producir la contracción muscular. La cronaxia es la duración necesaria de ese mismo pulso, de intensi­dad doble de la reobase, para producir una contrac­ción muscular. Las cronaxias normales son inferiores a 1 ms (100 a 700 s). Las duraciones óptimas de los pulsos vienen comprendidas entre la cronaxia y el tiempo útil (100 s a 3 ms).
La cronaxia de un nervio intacto (músculo sano inervado) es mucho más baja que la de un músculo denervado. Por lo tanto, el músculo inervado es mu­cho más excitable que el denervado. Además, el músculo inervado responde mejor a estímulos eléctri­cos de suficiente intensidad y breve duración, mien­tras que para estimular adecuadamente un músculo denervado son necesarios estímulos de mayor dura­ción e intensidad. La curva intensidad-tiempo se encuentra desplazada hacia la derecha (fig. 12.3).
Cuando en el músculo coexisten fibras inervadas y denervadas (denervación parcial), los estímulos de mayor duración activan las fibras inervadas y dener­vadas, por lo que se obtienen contracciones con es­tímulos de baja intensidad. A medida que se acortan los pulsos, las fibras denervadas responden con me­nos facilidad y se necesita aumentar la intensidad para producir una contracción palpable. Cuando se inicia la reinervación, la curva intensidad-duración muestra un descenso y un desplazamiento hacia la izquierda, así como también discontinuidades en su trazado (fig. 12.4).
Tabla 12.3 Electroestimulación para fortalecimiento muscular
Tipo de corriente
Pulsada rectangular bipolar simétrica o asimétrica compensada
Alterna modulada en ráfagas (corriente rusa)
Intensidad
Nivel motor, máxima tolerable
Duración de fase / pulso
100 s – 1000 s
Frecuencia
25 – 80 Hz (pulsos por segundo o ráfagas por segundo)
Tiempo de estimulación / reposo
10 – 15 s / 50 – 120 s
Tipo de contracciones
Isométricas
Número de contracciones por sesión
10 a la máxima intensidad tolerable
Frecuencia de sesiones
3 veces por semana
Cuando se estimula un nervio para obtener una contracción muscular, no todos los axones motores producen un potencial de acción con el mismo um­bral o intensidad. La intensidad del estímulo puede hacerse demasiado elevada, incluso superior al nivel de tolerancia, para reclutar todos los axones mo­tores. Por lo tanto, estímulos de intensidades muy elevadas no aumentan la respuesta y se tornan des­agradables o dolorosos.
2.	Polaridad
Con una corriente continua y constante (galvánica), a las intensidades usuales empleadas clínicamente no se producen contracciones musculares. Sin em­bargo, con una cierta intensidad mínima e interrum­piéndose la corriente a ciertos intervalos, se origina una “sacudida muscular” , tanto al conectar (cierre del circuito) la corriente como al desconectarla (aper­tura delcircuito). Según la polaridad de la corriente, se observan modificaciones en la excitabilidad ner­viosa. Cuando el nervio se estimula mediante el cá­todo, la excitabilidad axonal aumenta, mientras que la estimulación con el ánodo disminuye dicha exci­tabilidad. Puede demostrarse un orden en la apari­ción de las contracciones musculares, en relación a los períodos de cierre y apertura del circuito y a la polaridad. Este fenómeno fue observado simultánea­mente, en 1858, por Pfleuger y Chaveau, y se conoce como ley de Pfleuger o de las acciones polares. Esta ley se determina por la siguiente fórmula:
CCC>CCA>CAA>CAC
siendo:
CCC = contracción al cierre del circuito con el cátodo.
CCA = contracción al cierre del circuito con el ánodo.
CAA =	contracción a la apertura del circuito con el ánodo.
CAC =	contracción a la apertura del circuito con el cátodo.
Esta ley establece que, cuando se estimula el músculo inervado con una corriente de la misma intensidad, la contracción al cierre del circuito es ma­yor, utilizando el cátodo como electrodo activo, que la correspondiente al cierre del circuito, utilizando el ánodo como electrodo activo. Por su parte, éstas son superiores a la contracción a la apertura del circui­to, empleando el ánodo como electrodo activo, que —a su vez— es superior a la producida a la apertura del circuito, utilizando el cátodo como electrodo activo.
Esta ley, considerada durante muchos años como invariable, se ha demostrado que es variable e inse­gura, ya que, con las actuales corrientes de pulsos de breve duración, las contracciones no son evocadas por corrientes de apertura. Si se estimula el múscu­lo inervado con una corriente monopolar, el cátodo es el electrodo de elección para emplearse como electrodo activo, ya que la cantidad de corriente eléc­trica necesaria para obtener una contracción muscu­lar es menor que cuando se utiliza el ánodo como electrodo activo. Por lo tanto, la polaridad de los elec­trodos debe tenerse en cuenta cuando se aplican corrientes monopolares o bipolares asimétricas no balanceadas Sin embargo, para EENM con pulsos bipolares simétricos o asimétricos balanceados la polaridad de los electrodos no reviste la misma im­portancia.
3~ Frecuencia
La aplicación de estímulos eléctricos sucesivos hace que respondan, en primer lugar, las fibras nerviosas mielinizadas de mayor diámetro, que se despola­rizan a la misma frecuencia del estímulo aplicado.
La tensión muscular producida por un grupo de unidades motoras puede incrementarse cuando se aplican múltiples estímulos, en lugar de un estímulo aislado. Si antes de que se produzca la relajación muscular completa se aplica un segundo estímulo eléctrico, se genera una nueva contracción. Al aplicar al músculo un segundo estímulo antes de su comple­ta relajación, la segunda contracción se inicia a un nivel más elevado que la primera, alcanza una cum­bre también más alta y su duración es más prolongada.
El acercamiento de los estímulos permite una fu­sión, cada vez más perfecta, de las respuestas, has­ta llegar a una fusión completa. Este tipo de contrac­ción mantenida se denomina contracción tetánica. En la representación gráfica, presenta una forma de me­seta, tanto más elevada y más regular cuanto mayor sea la frecuencia de estimulación (fig. 12.5). La fre­cuencia de estimulación necesaria para producir una tetanización se denomina frecuencia crítica de fusión (FCF), y varía con el tipo de fibra muscular.
Si la frecuencia empleada es inferior a los 8 o 10 Hz, la respuesta muscular consistirá en contrac­ciones sucesivas aisladas. Conforme aumenta la fre­cuencia, va produciéndose una sumación temporal de las contracciones, con aumento de la tensión muscular. A frecuencias de 25 a 80 Hz, se llega a una fusión que se traduce en una contracción muscular mantenida (tetanización). Como ocurre con la con­tracción voluntaria, conforme aumenta la frecuencia de estimulación, la contracción muscular se hace más intensa.
Con estímulos eléctricos de intensidad constante y frecuencias superiores a los 1000 Hz, los sucesivos estímulos se producen dentro del período refractario, con lo que la repolarización se ve impedida. Además, la placa motora resulta fatigada y la transmisión del estímulo no se produce. Esta pérdida de excitabili­dad, producida por el mantenimiento de un estado refractario continuo, se denomina inhibición Wedensky. En las corrientes de alta frecuencia (onda corta), las frecuencias empleadas son muy elevadas, del orden de los megaherzios (MHz), por lo que pierden la ca­pacidad de despolarizar los nervios motores y produ­cir una respuesta contráctil.
4. Forma de la señal eléctrica
Como tejidos excitables, tanto el nervio como el músculo tienen la propiedad de acomodación al estí­mulo eléctrico. La acomodación puede definirse cómo el aumento automático en el umbral de exci­tación, por un aumento gradual del estímulo eléctri­co aplicado. El fenómeno de acomodación se presen­ta más rápidamente en el nervio que en el músculo.
El fenómeno de acomodación ha de tenerse en cuenta cuando se estimula el músculo inervado (axones motores), ya que el estímulo eléctrico debe aplicarse rápidamente para evitar la acomodación.
En 1843, DuBois-.Reymond observó que, para esti­mular eléctricamente un nervio, debe producirse una variación brusca en el flujo de corriente. Así, por ejemplo, si una corriente se aplica instantáneamente al nervio, dicho nervio puede estimularse con un umbral de 1 V, mientras que son necesarios 5V para estimularlo adecuadamente si la corriente se aplica de forma progresiva. En este caso, el nervio se aco­moda al estímulo aumentando su umbral de excita­ción, con lo que se necesita un voltaje superior para alcanzar este umbral. Para evitar esta acomodación, el tiempo de ascenso de la señal eléctrica debe ser menor de 60 s.
De acuerdo con lo anterior, para obtener la res­puesta contráctil del músculo inervado, es necesaria una intensidad mucho más elevada con pulsos progre­sivos (con pendiente) que con pulsos rectangulares. Con un pulso triangular, se necesita una intensidad de 2 a 5 veces superior a la necesaria para producir la misma contracción que con un pulso rectangular.
Cuando se aplica un estímulo progresivo (triangu­lar, exponencial), el comportamiento de la fibra mus­cular es similar, ya que para estímulos de gran du­ración existe una intensidad mínima que logra la contracción total, denominada umbral galvanotétano (fig. 12.6). Este umbral es alrededor de 4 veces supe­rior al necesario para obtener la contracción con un pulso rectangular (reobase). Así, por ejemplo, si la reobase es de 5 mA, su umbral galvanotétano es de 20 mA. La relación entre el umbral galvanotétano y la reobase se denomina coeficiente de acomodación, que normalmente es de 6 a 4.
En el músculo con cambios por denervación, se observa una disminución del coeficiente de acomoda­ción (fig. 12.7). La disminución del coeficiente hasta 2 indica una grave degeneración, y valores cercanos a 1 indican la existencia de una denervación completa. Cuando un músculo presenta zonas denervadas coexistiendo con zonas normales, ofrece una hetero­geneidad que se manifiesta en una respuesta distin­ta de estas estructuras. Las fibras musculares dener­vadas pierden la propiedad de la acomodación y se contraen con pulsos exponenciales de menor inten­sidad que la necesaria para contraer las fibras sanas, lo que permite obtener contracciones de las fibras alteradas sin respuesta contráctil de las sanas. Esta es la razón de la introducción de las corrientes expo­nenciales, dado —además— que su efecto de sensación de corriente resulta bien tolerado.
DIFERENCIAS ENTRE CONTRACCIÓN MUSCULAR VOLUNTARIA Y POR ESTIMULACIÓN ELÉCTRICA
Ha de tenerse en cuenta que resulta imposible repro­ducir una contracción muscular fisiológica por elec­troestimulación. En una contracción voluntaria, las unidades motoras son reclutadas de las más peque­ñas a las más grandes, conforme las necesidades de fuerza aumentan. Sin embargo, la estimulación eléc­trica invierteeste patrón de reclutamiento, que se realiza desde las fibras que suelen localizarse más superficiales, correspondientes a motoneuronas grandes que inervan a las fibras musculares rápidas.
Las contracciones voluntarias no producen can­sancio muscular tan al comienzo del período de ejer­cicio, como lo hacen las contracciones eléctricas in­ducidas. Las fibras de menor diámetro, localizadas a mayor profundidad, que inervan fibras musculares lentas y resistentes, son estimuladas conforme la intensidad del estímulo aumenta lo suficiente. No obstante, este patrón de inversión de reclutamiento no siempre es estable, ya que, si los axones que inervan las fibras musculares lentas se encuentran muy cerca de los electrodos, estas unidades pueden ser reclutadas antes que las unidades más rápidas y de menor resistencia.
La aparición precoz de fenómenos de fatiga muscular con electroestimulación es, en parte, debida tanto a la inversión en el patrón normal de reclutamiento de las unidades motoras, como a su descarga sincrónica. Cada vez que se aplica el estímulo eléctrico, responden las mismas unidades motoras. La contracción muscular voluntaria varía de un movimiento al siguiente, debido a que unas unidades motoras se excitan mientras otras están inactivas. No obstante, esta sincronía contráctil puede resultar favorable para entrenar el músculo, mediante el empleo de contracciones sincronizadas que mejoren la fuerza muscular. También ha de considerarse como otro factor añadido la falta de un entrenamiento muscular previo.
El reclutamiento muscular viene determinado tanto por la intensidad como por la duración del estímulo (carga de fase o de pulso). Después de superado el umbral de estimulación motora, aumentos pequeños de la intensidad producen incrementos relativamente grandes de la tensión muscular y el reclutamiento de unidades aumenta rápidamente. Por ello, los aumentos en la intensidad han de efectuarse con cuidado, para evitar contracciones demasiado intensas e indeseables, que pueden resultar peligrosas.
La tetanización de la fibra muscular producida por estimulación eléctrica es función estricta de la frecuencia; no depende de la intensidad aplicada. Sin embargo, la intensidad de la contracción depende tanto de la intensidad y duración del estímulo como de la frecuencia. Por lo tanto, al igual que ocurre con la contracción voluntaria, conforme aumenta la frecuencia de activación de las unidades motoras también lo hace la tensión desarrollada por el músculo.
ESTIMULACIÓN ELÉCTRICA DEL MÚSCULO INERVADO
Aunque la estimulación eléctrica de músculos y nervios fue iniciada hace mucho tiempo (1780), no recibió una atención especial para asistencia del movimiento voluntario hasta que Bordier notificó su empleo. La electroestimulación del músculo normal ha sido propuesta como complemento de los progra­mas de fortalecimiento muscular, como método para prevenir la atrofia en articulaciones inmovilizadas y como medio para facilitar la rehabilitación de tras­tornos musculosqueléticos álgicos, que impiden un esfuerzo máximo durante la contracción voluntaria.
La “electrogimnasia” es una práctica que ha sido y sigue siendo muy discutida como terapéutica pasi­va. Es una electroestimulación neuromuscular, a la que se atribuyen efectos de potenciación de los gru­pos musculares; está muy extendida en programas de gimnasia y ambientes deportivos. Generalmente, puede resultar útil en determinadas circunstancias de atrofias por desuso, pero en la musculatura nor­mal su efectividad sigue siendo discutible.
La electroestimulación neuromuscular (EENM) ha retomado su interés para potenciar el músculo sano inervado Es un hecho demostrado que la EENM re­sulta eficaz para aumentar la fuerza muscular e in­crementar la circulación local en el músculo contraí­do. El aumento en la popularidad de la EENM como alternativa o método adyuvante a los programas tra­dicionales de ejercicios de resistencia progresiva se debe al científico ruso Yadov M. Kots. Los estudios de Kots eran desconocidos, hasta que los miembros del equipo olímpico de la antigua URSS utilizaron su protocolo de EENM como método adyuvante de los programas tradicionales de entrenamiento, en la Olimpíada celebrada en Montreal en 1976.
Kots defendió que la contracción muscular induci­da por EENM aumentaba el reclutamiento de unida­des motoras. Según este científico, si todas las uni­dades motoras eran reclutadas, el músculo podría contraerse al máximo de su capacidad, y con sesiones repetidas (entrenamiento) podría aumentar su capa­cidad de desarrollo de tensión (fortalecimiento).
Kots basaba su teoría en que las contracciones vo­luntarias no pueden alcanzar el 100% de la posible tensión, debido a la existencia de un «déficit de fuer­za». Durante una contracción voluntaria, no se reclu­tan todas las unidades motoras, y la frecuencia de descarga de la motoneurona no es máxima (déficit). La EENM, adecuadamente seleccionada, podría disminuir el déficit de fuerza al 10%, al reclutarse uni­dades motoras que no lo están durante el ejercicio voluntario. Kots indicó, también, que la EENM, con su régimen empleando la «corriente rusa», produce: un aumento del 40% de la fuerza muscular; un aumento de 10 cm del salto vertical y un 10% de aumento en el diámetro de la sección transversal de las miofibri­llas (hipertrofia).
A partir de los datos aportados por la literatura, pueden extraerse las siguientes conclusiones sobre la utilidad de la EENM en este campo:
	La EENM aumenta la fuerza muscular en com­paración con grupos que no realizan ejercicio.
	No existen diferencias significativas entre gru­pos sometidos a regímenes similares de EENM y a ejercicio voluntario. Cada grupo muestra aumento de fuerza muscular en comparación con los grupos no ejercitados.
	No se obtiene mayor beneficio combinando la EENM con el ejercicio voluntario.
	En músculos como el cuádriceps femoral, la EENM puede inducir contracciones del 80-100% de la máxima tensión voluntaria isométrica
	En EENM, la ganancia de fuerza se relaciona con la carga de fase (intensidad y duración del estímulo) aplicada.
El músculo sufre adaptaciones fisiológicas ante la electroestimulación prolongada. La electroestimulación de elevada amplitud y escaso número de repeticiones (10-15 contracciones) aumenta la fuerza muscular y, probablemente, los hipertrofia. La electroestimulación prolongada (más de 3 semanas) de baja amplitud y elevado número de repeticiones (series de 10 contrac­ciones) produce un aumento en la resistencia y modi­ficaciones bioquímicas en el músculo: aumento de la actividad oxidativa, de mioglobina, mitocondrias y del número de capilares. Esto es, se produce una transfor­mación temporal, metabólica e incluso morfológica, de fibras rápidas a fibras musculares lentas.
Los datos aportados por la literatura indican que la EENM, por sí sola o en combinación con el ejerci­cio isométrico, es de utilidad para prevenir o reducir la atrofia muscular durante períodos de inmoviliza­ción articular, en individuos sometidos a intervencio­nes quirúrgicas de rodilla. Los resultados obtenidos contribuyen a prescribir la estimulación eléctrica postoperatoria; junto con otras medidas, reduce la influencia negativa de la convalecencia condiciona­da al dolor, la inflamación y la atrofia por inmoviliza­ción, y reduce el período de rehabilitación.
Una situación frecuente, en la que se prescribe estimulación eléctrica, es tras reconstrucción quirúr­gica del ligamento cruzado anterior de la rodilla. En estos casos, la prevención de la contractura en fle­xión es, probablemente, el objetivo más importante después de la reconstrucción. En este sentido, se ha puesto énfasis en el fortalecimiento de los músculos flexores de la rodilla sobre el cuádriceps en los esta­dios postoperatorios. Diferentes autores utilizan la electroestimulación tanto en el cuádriceps como en los flexores, de forma simultánea, a las 3-4 semanas aproximadamente después de la intervención, y al­gunas veces incluso antes.
En medicina deportiva, se recurrecon frecuencia a la EENM para acelerar la recuperación tras una le­sión musculosquelética. Es frecuente en el caso de una lesión en la pierna que afecte el cuádriceps femoral o la articulación de la rodilla, cuya recupe­ración se demora frecuentemente por el dolor, la tu­mefacción, la inmovilización y una amplitud de mo­vimiento limitada, situaciones que —muchas veces— quedan aminoradas cuando la estimulación eléctri­ca complementa los movimientos voluntarios, en los estadios iniciales del entrenamiento posterior a la lesión. Por otra parte, percibir y ver la contracción muscular puede tener un efecto neuropsicológico positivo para la reeducación.
Sin embargo, tal y como han puesto de manifiesto estudios recientes, estos beneficios son temporales, ya que, hacia los 8 o 12 meses después de la inmovilización, es poca la diferencia existente entre los músculos estimulados y no estimulados.
La estimulación neuromuscular en el tratamiento funcional de músculos atróficos debe ser ajustada en sus parámetros, de manera que no provoque, junto a la contracción activa voluntaria, una sobre­carga que resultaría contraproducente.
La EENM también se utiliza para prevenir la rigidez articular, a la que llegan las articulaciones por insuficiencia de la acción muscular y para aumentar el grado de movilidad en articulaciones que mues­tran rigidez o contractura. Algunos autores defienden que la electroestimulación puede producir menos reacciones distróficas y nociceptivas de las que pueden aparecer con la movilización pasiva extrínseca. Esta afirmación puede parecer, en principio, algo exagerada y alejada de la realidad.
Existen diferentes protocolos para el fortalecimiento muscular con EENM. Quizás el más empleado, con algunas modificaciones, es el propuesto por el grupo de Delitto (tabla 12.3). Aunque para lograr resultados la estimulación no obliga a un esfuerzo voluntario, en los diferentes protocolos de electroesti­mulación, en relación a los objetivos propuestos, la aplicación puede realizarse alternando las contrac­ciones voluntarias con las inducidas eléctricamente (faradización intencionada) y, en ocasiones, instruyendo al paciente para que trabaje con la contrac­ción inducida.
La disposición de los electrodos puede ser mono­polar o bipolar. En el método monopolar, uno de los electrodos se sitúa sobre el «punto motor» del músculo y el otro, generalmente de mayor tamaño, se sitúa a una distancia adecuada cerca del músculo estimu1ado. En el método bipolar, dos electrodos del mismo tamaño se disponen en ambos extremos del vientre muscular (fig. 12.8).
El ¨punto motor¨ puede definirse como el punto cutáneo donde se produce la contracción utilizando la menor carga o energía de estímulo eléctrico. Gene­ralmente, pero no siempre, suele localizarse en la unión entre el tercio superior y medio del vientre muscular (fig. 12.9). De todas formas, la localización de estos puntos es orientativa, ya que, en muchas ocasiones, el electrodo debe situarse en la zona don­de la estimulación, además de ser más eficaz, resulte más tolerable.
EST1MULACIÓN ELÉCTRICA PARA EL CONTROL DE LA ESPASTICIDAD
La espasticidad que aparece tras las lesiones de mo­toneurona superior, obedece a un disturbio motor caracterizado por un aumento del tono muscular, relacionado con un aumento de la sensibilidad de los reflejos de estiramiento y con la exageración de los reflejos osteotendinosos. Los traumatismos cra­neoencefálicos, los accidentes vasculares cerebrales, las lesiones medulares y las enfermedades neuroló­gicas centrales tienen entre sus complicaciones una espasticidad en la musculatura. El tratamiento de esta alteración presenta una larga historia de medi­das farmacológicas, quirúrgicas y físicas, entre las cuales no falta el uso de la electroestimulación, cuya utilización se remonta a mediados del siglo XIX.
Existe una amplia relación de investigaciones que han tratado de disminuir la espasticidad utilizando distintos caminos:
1.	Con la estimulación motora de los músculos antagonistas.
2.	Con la estimulación motora de los músculos espásticos.
3.	Con la estimulación motora de ambos grupos, agonistas y antagonistas.
4.	Mediante estimulación sensorial.
5.	Con implantación distal de electrodos en la musculatura periférica.
6.	Con técnicas de intensidad variable y períodos dilatados de electroestimulación.
7.	Con estimulación epidural mediante electrodos implantados.
8.	Utilizando la vía transrectal para efectuar la electroestimulación.
Todos los autores que han desarrollado trabajos con algunos de los procedimientos anteriormente citados han obtenido algún resultado positivo, aun­que los porcentajes varían sensiblemente. La me­todología de las experiencias difiere en tipos de corriente utilizada, intensidades, frecuencia de apli­cación, duración de las sesiones y período total de tiempo de tratamiento.
Todavía no están bien establecidos los mecanismos por los que la electroestimulación reduce la espasticidad. Entre otros, se piensa en una inhibición recíproca de las motoneuronas del músculo espástico, por vía sensible aferente, y en una activación de interneuronas inhibidoras (células de Renshaw).
Se han obtenido buenos resultados, temporalmente, disminuyendo la intensidad de la espasticidad, pero no hay evidencia de una mejora permanente cuando acaba el tratamiento. También parece que los beneficios son mayores en los casos de espasticidad moderada o grave, más que en aquellos en los que existe, aunque sea discreta, movilidad pasiva en las articulaciones afectadas. En resumen, actual­mente parece que la electroestimulación puede resul­tar efectiva para obtener una mejora de la espas­ticidad a corto plazo y de corta duración, pero son necesarios más estudios para poder recomendar su uso en tratamientos prolongados.
ESTIMULACIÓN ELÉCTRICA EN EL MÚSCULO ATROFIADO Y DENERVADO
Las lesiones de motoneurona superior producen una importante atrofia difusa de los músculos paraliza­dos. En este sentido la atrofia de la musculatura glútea puede contribuir a la aparición de úlceras por presión isquiática en lesionados medulares. Además, la atrofia muscular en las extremidades inferiores lle­va consigo una disminución del retorno venoso, que puede favorecer la aparición de una trombosis venosa profunda. La estimulación muscular en combinación con otras medidas farmacológicas y fisioterápicas, puede evitar todas estas alteraciones mediante el for­talecimiento de los músculos apropiados.
Situación diferente es la de los músculos atrofiados por inactividad debida a inmovilización articular, como en el caso de las fracturas en las extremidades, que son susceptibles de ser estimulados para evitar una mayor atrofia y —consiguientemente— mantener­los en condiciones óptimas para su recuperación al retirar la inmovilización. Una vez restablecida la con­tracción activa, deberá replantearse el tipo de estímu­lo que debe utilizarse para la recuperación funcional.
La electroestimulación contribuye a la reprogra­mación funcional de la actividad motriz, por el hecho de que la propia contracción inducida produce un aumento en la entrada neurosensorial y el paciente siente y observa la contracción muscular.
La electroestimulación del músculo denervado (estimulación eléctrica muscular) sigue siendo muy controvertida. La parálisis de un músculo por lesión de la neurona motora periférica ocasiona el desenca­denamiento de la atrofia y de modificaciones fisioló­gicas musculares. En teoría, la estimulación eléctri­ca pretende mantener el tono y evitar, aunque sólo sea parcialmente, el progresivo deterioro de la fun­ción muscular. Se trata de conservar la fibra muscu­lar en condiciones aceptables, hasta que se produz­ca la reinervación. En sentido contrario, están los que piensan que estos beneficios son de corta duración y que la electroestimulación sólo retrasa la evolu­ción inevitable. Hay quienes afirman que es total­mente ineficaz o incluso contraproducente para la reinervación y para mantener el trofismo de las fi­bras musculares más profundas,especialmente en grandes grupos musculares.
Los datos disponibles apuntan a que la electroesti­mulación puede ser positiva en casos limitados a uno o varios músculos afectados por parálisis periférica, en la que es previsible una demora en el inicio de la reinervación superior a tres meses, pero no así en grandes grupos musculares.
Sí parece haber cierto acuerdo en lo que respecta a las condiciones de electroestimulación que deben cumplirse para obtener resultados:
	Utilización de intensidades supraumbrales, para obtener una respuesta de todas las fibras muscu­lares.
	Contracción isométrica.
	Comienzo precoz de las aplicaciones en sesiones diarias.
	Utilización del método bipolar. Algunos autores estiman que la estimulación de todas las fibras musculares únicamente se consigue con electro­dos implantados, y no con electrodos de contacto. 
Otros puntos de los protocolos de estimulación no se encuentran bien establecidos:
a)	Forma de la señal. Se han empleado señales eléc­tricas monofásicas y bifásicas, rectangulares y sinusoidales. Para los casos de denervación par­cial, resulta preferible utilizar pulsos exponen­ciales: éstos estimulan selectivamente las fibras denervadas que han perdido la capacidad de aco­modación al estímulo, de forma que pueden obte­nerse contracciones intensas sin que la aplicación resulte dolorosa o desagradable.
b)	Número de contracciones por sesión: 10 a 20 con­tracciones máximas tolerables.
c)	Frecuencia suficiente para producir tetanización (20-25 Hz).
d)	Relación tiempo de estimulación/tiempo de repo­so: l0s/30s.
e)	Número de sesiones: 3 o 4 sesiones diarias.
ELECTROESTIMULACIÓN PARA EL CONTROL DE LA POSTURA Y EL MOVIMIENTO
El empleo de la electroestimulación neuromuscular para el mantenimiento y control de la postura y de los movimientos importantes, para el desempeño de las actividades cotidianas, se engloba dentro del tér­mino estimulación eléctrica funcional (EEF). Es ésta una aplicación que está ligada, en cierto modo, al grupo de trabajo que la ha desarrollado.
Son diversas las situaciones en las que viene em­pleándose la electroestimulación funcional, cuya des­cripción pormenorizada no es posible abordar en esta obra.
a)	Aunque en pacientes hemipléjicos la electroesti­mulación tiene aplicaciones limitadas, se conside­ra como un método de ayuda para la marcha y la bipedestación. En el miembro inferior, se utiliza en el período flácido y, posteriormente, en las barras paralelas o durante todo el ciclo de la marcha. En la extremidad superior se utiliza principalmente para permitir una apertura funcional de la mano, en combinación con ortesis de estabilización de la muñeca.
b)	Utilización de la estimulación eléctrica en la sub­luxación del hombro hemipléjico. Entre las com­plicaciones que aparecen en los pacientes hemi­pléjicos con parálisis flácida de la musculatura del hombro, se encuentra la subluxación de la ca­beza humeral. La electroestimulación del supraspi­noso y del deltoides posterior puede llegar a obte­ner mejorías estabilizadoras articulares (fig. 12.10)
c)	También se ha propuesto la utilización de siste­mas de ergometría en bicicleta con electroestimulación, para lograr una mejora en la respuesta cardiovascular en los lesionados medulares. Estos sistemas suelen utilizar un ergómetro de extremi­dad inferior y un controlador de estímulos con seis canales y electrodos de contacto, para esti­mular, secuencial y bilateralmente, cuádriceps, flexores de la corva y glúteos.
En pacientes seleccionados se ha observado que este método es beneficioso para el entrenamiento aeróbico y para disminuir algunas de las complicaciones relacionadas con la inactividad prolongada secundaria a la parálisis (trombosis venosa, osteopenia). Sin embargo, su efectividad es incierta para disminuir el riesgo cardiovascular y mejorar la resisten­cia en las actividades cotidianas.
También en lesionados medulares vienen realizándose investigaciones en otras aplicaciones de electroestimulación funcional, entre las que se encuentran: la estimulación para el control vesical en lesiones me­dulares suprasacrales, la electroeyaculación y la uti­lización de marcapasos frénicos en cuadripléjicos.
d)Utilización de esta estimulación como terapéutica correctora de anomalías de alineación vertebral. El campo más característico es la estimulación eléctrica lateral superficial ¨LESS¨ (Lateral Electrical Surface Stimulation).
Esta aplicación ha tenido una época de gran auge, pero parece que las expectativas no se han satisfe­cho como se preveía, en cuanto a la corrección de las curvas escolióticas, y actualmente está muy cuestio­nada: ha quedado limitada a graves intolerancias psicológicas a los corsés. El método consiste, básicamente, en la adaptación de electrodos sobre la zona torácica o lumbar correspondiente a la parte con­vexa de la curva escoliótica, utilizando un estimulador portátil. El paciente se somete durante largos períodos (en general, mientras duerme por la noche) a una estimulación motora de la musculatura de esa zona, para intentar corregir la posición de las vérte­bras, reduciendo el ángulo de la curva.
e)	La implantación epimisial o intramuscular de electrodos en pacientes con parálisis en extremi­dades inferiores y parte del tronco, para provocar la estimulación de grupos musculares que reali­cen funciones de estabilidad y desplazamiento. Se trata de la aplicación de la EEF como neuropró­tesis u ortesis funcional. Aunque en la actualidad se han obtenido adelantos relativamente peque­ños, la deambulación con EEF es, hoy, un campo de investigación en rehabilitación y bioingeniería cada vez más desarrollado, que ha de permitir en el futuro la tecnología adecuada que permita lo­grar las mejorías funcionales necesarias.
En Estados Unidos ha sido aprobado para uso clí­nico un sistema denominado Parastep, para reprodu­cir el ciclo de la marcha, En la Unión Europea, entre las iniciativas de investigación y desarrollo en tecno­logías de rehabilitación, se ha puesto en marcha un programa de investigación consistente en la implan­tación subcutánea, en pacientes parapléjicos, de un microestimulador junto a un miniordenador portátil, que envía impulsos eléctricos a los músculos de las extremidades inferiores, mediante un complejo sis­tema de microelectrodos implantados.
PRECAUCIONES Y CONTRAINDICACIONES GENERALES DE LA ELECTROESTIMULACIÓN
Existen una serie de precauciones relativas al mane­jo de los electroestimuladores y una serie de normas de seguridad, que se resumen en la tabla 12.4.
Tabla 12.4 Precauciones generales en electroestimulación
	Los equipos deben cumplir las normas internacionales de seguridad eléctrica
	Exigir del fabricante la documentación referente a normas y medidas de seguridad del equipo
	Los equipos y sus componentes deben estar en correctas condiciones de funcionamiento
	Evitar cualquier elemento metálico en las cercanías del equipo y del paciente
	No utilizar en ¨áreas húmedas¨(salas de hidroterapia)
	No instalar ni utilizar el equipo en las cercanías de fuentes de calor
	No emplear el equipo en las cercanías (3 m o más) de un equipo de onda corta o microondas
	Revisar el equipo periódicamente por personal calificado
	Comprobar, antes de cada aplicación, el estado de cables y electrodos
	Colocar los electrodos con el equipo desconectado
	Realizar los cuidados de la piel necesarios después de estimulaciones prolongadas
	No modificar los parámetros de estimulación mientras el estímulo está aplicándose al paciente
A continuación se resumen las contraindicaciones, generalmente aceptadas, de la electroestimulación:
1.	El uso de corrientes en el tórax y región precor­dial o sus inmediaciones debe ser controlado estrictamente por la influencia que pudiera deri­varse sobre órganos vitales. La electroestimu­lación torácica se encuentra contraindicada en pacientes portadores de marcapasos a demanda, por el riesgo de producción de asistolia o fibri­lación ventricular. En la insuficiencia cardíaca, también deben evitarse lasaplicaciones de co­rrientes estimulantes, por su posible influencia sobre el ritmo cardíaco.
2.	En las proximidades de nervios que tienen una relación directa sobre funciones orgánicas, como el frénico o los esfinterianos, no es aconsejable la electroestimulación.
3.	Sobre el seno carotídeo tampoco deben realizarse aplicaciones de corrientes, por las repercusio­nes que podría tener un estímulo sobre la tensión arterial o el ritmo cardíaco.
4.	Los pacientes con hipertensión o hipotensión arterial deben ser muy controlados, por las posi­bilidades que tiene una corriente eléctrica de in­fluir sobre la tensión vascular.
5.	En las áreas próximas a trastornos vasculares, como una tromboflebitis o una trombosis, no es aconsejable la electroestimulación, porque las contracciones musculares inducidas pueden fa­cilitar un tromboembolismo.
6.	Las zonas con neoplasias, metástasis o infeccio­nes tampoco deben estar bajo la influencia del estímulo eléctrico, por posibles agravamientos del proceso.
7.	Las aplicaciones en mujeres embarazadas no de­ben realizarse cuando la proximidad de los elec­trodos pueda influir sobre la musculatura uterina, pues las contracciones podrían afectar al feto.
8.	En las proximidades de un aparato de diatermia (onda corta y microondas), no debe aplicarse elec­troestimulación, porque las ondas electromagné­ticas alteran los parámetros de aplicación y ello pudiera ocasionar al paciente algunos trastornos.
9.	Cuando las corrientes utilizadas para electroesti­mulación neuromuscular han de atravesar zonas con gran cantidad de tejido adiposo, la intensidad que hay que utilizar debe ser alta, por ello el estímulo ha de ajustarse puntualmente en las personas obesas, e incluso prescindir de esta terapéutica por problemas derivados de una elevada densidad de corriente.
10.Los pacientes con anomalías neurológicas centrales también han de ser cuidadosamente controlados, para evitar disritmias de coordinación.
11.Finalmente, es desaconsejable en niños pequeños, personas muy seniles, enfermos mentales o pacientes con cualquier alteración que no haga posible obtener una adecuada información del nivel de estimulación que el individuo está percibiendo.
Otro problema es el de las reacciones cutáneas adversas en la piel situada por debajo de los electrodos, debidas a diversos factores:
a)	Factor químico:
—	Composición de los electrodos o del gel conductivo.
b)	Factor eléctrico (densidad de corriente elevada):
— Piel seca, queratósica.
—	Quemaduras y heridas recientes.
—	Tamaño excesivamente pequeño de los electro­dos.
—	Excesiva intensidad.
—	Electrodos deteriorados.
c)	Factor mecánico (colocación incorrecta de los elec­trodos):
-	 Contacto inhomogéneo.
—	Tensión en los cables de los electrodos.
—	Retirada brusca de electrodos autoadhesivos.
—	Colocación sobre zonas disestésicas, hipoesté­sicas o anestésicas.