TEMA 17. Fortalecimiento Muscular POR Medio DE Corrientes Eléctricas PDF

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TEMA 17. 17.1

FORTALECIMIENTO MUSCULAR POR MEDIO DE CORRIENTES ELÉCTRICAS.

Unidades motrices tónicas y fásicas.

El fortalecimiento muscular con fines terapéuticos constituye una forma de tratamiento usual en fisioterapia. Suele aplicarse con la finalidad de: 

Aumentar la fuerza muscular para mejorar la estabilidad (activa) de una articulación.



Recuperar la fuerza muscular. La fuerza muscular es en principio normal pero hay casos en que ésta no puede usarse adecuadamente (lesiones musculares, fracturas).



Incrementar la fuerza muscular con miras a lograr un mayor y mejor rendimiento físico, por ejemplo en los deportistas.

Uno de los métodos que permite aumentar la fuerza muscular es la excitación de los músculos por medio de corriente eléctrica. Esta forma de entrenamiento de la fuerza muscular se ha venido utilizando con mucho éxito en éstos últimos diez años, principalmente en el área del deporte de alto nivel. En el ámbito de la fisioterapia, es común hablar de musculatura tónica y fásica. En este contexto sería preferible hablar de unidades motrices tónicas y fásicas. En líneas generales, conservamos aquí la clasificación efectuada por Janda cuyo mayor mérito es el de haber descrito el comportamiento clínico de la musculatura. Sin embargo, la clasificación empleada por Janda es deficiente en una serie de aspectos. Según su teoría, por ejemplo, los músculos posturales deben ser tónicos y tienden por lo tanto a acortarse. Asimismo, numerosos músculos posturales típicos, como el músculo trapecio ascendente y el músculo transverso pertenecen, de acuerdo con Janda, a la musculatura fásica. La práctica nos ha demostrado que también la musculatura fásica puede ser acortada. UNIDADES MOTORAS UNIDADES MOTRICES TÓNICAS

UNIDADES MOTRICES FÁSICAS

Fibras musculares rojas

Fibras musculares blancas

Filogenéticamente más viejas

Filogenéticamente más jóvenes

Capilaridad óptima

Capilaridad no tan buena

Inervación por neuronas A 2

Inervación por neuronas A 1

Frecuencia tetánica baja 20 - 30 Hz

Frecuencia tetánica alta 50 - 150 Hz

Se fatigan despacio

Se fatigan con rapidez

Fibras estáticas

Fibras dinámicas

Tabla 1: Propiedades de las unidades motrices tónicas y fásicas

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Trabajos de investigación de Johnson han demostrado que la composición de fibras musculares no se corresponde a los principios de Janda y que varía considerablemente de un individuo a otro. En particular, demostró en un estudio sobre autopsias, que la composición de la fibra muscular varía considerablemente según el individuo. Las cifras reflejan el porcentaje medio real del tipo de fibra muscular, con una fiabilidad del 95%. PORCENTAJE DE FIBRAS MUSCULARES TIPO I (TÓNICAS)) MÚSCULOS

PORCENTAJE - %

Gemelos

46,9 - 56,9

Glúteo mayor

41,2 - 71,5

Psoasiliaco

37,0 - 60,9

Tibial anterior

56,6 - 80,5

Sóleo

69,8 - 100

Vastos interno

53,5 - 79,8

Tabla 2: Estructura de fibras musculares de músculos únicos según Johnson

Johnson llevó a cabo su investigación en seis hombres dentro de las veinticuatro horas posteriores a su deceso y demostró que, con la excepción de sólo algunos músculos, el cuerpo humano sólo posee músculos con una composición de fibra muscular mixta. Obviamente, existe una diferencia entre la composición de las fibras musculares y el comportamiento clínico de un determinado músculo, tal como sostenía Janda. En general puede decirse que las unidades motrices tónicas son las primeras en activarse al producirse un movimiento. Las unidades motrices fásicas sólo se activan cuando el movimiento requiere un esfuerzo suplementario. Si el movimiento es rápido, las unidades motrices fásicas pueden activarse antes que las unidades motrices tónicas. Según Kuo y Clamann, este fenómeno se manifiesta con mayor claridad en los músculos sinérgicos con composición de fibra muscular diferente. 17.2

Aspectos fisiológicos.

17.2.1 El experimento de re_inervación cruzada de Eccles. Al modificar, en condiciones experimentales, la inervación de una célula muscular de una neurona A1 a una neurona A2 o viceversa, se demostró que las propiedades de la célula muscular sufren una alteración fundamental. La célula muscular se adapta, en todos sus aspectos, a la neurona. Burke también señala que la unidad motriz es fisiológica e histoquímicamente homogénea. Esto significa que las fibras musculares inervadas por una cierta clase de neurona motora, son todas funcional e histoquímicamente idénticas. 17.2.2 La moto_neurona. 2

Las moto_neuronas presentan propiedades funcionales con respecto a las fibras musculares que ellas inervan. La neurona 2 es menor que la neurona 1. Además de esto, las neuronas siguen generalmente el llamado principio del tamaño, es decir, las menores son activadas antes que las de mayor tamaño. Una de las causas es que el potencial transmembranoso de las neuronas menor es aproximadamente de _ 70 mV, mientras que el de las neuronas de mayor tamaño es de _ 90 mV. En la musculatura, eso significa que las fibras musculares tónicas son activadas antes que las fibras musculares fásicas. Dado que la frecuencia de fusión tetánica de esta unidad motriz es baja, la musculatura puede adaptarse fácilmente y rápidamente a condiciones cambiantes. Dentro de este contexto, calificamos a estas unidades motrices de posturales. Una neurona de gran tamaño tiene un axón más grueso y por lo tanto su velocidad conductora es mayor. Esto es importante para las fibras musculares fásicas, dado que éstas deben proveer una fuerza explosiva de corto plazo o una fuerza adicional de mayor duración. La motricidad del componente fásico se realiza de manera más ordinaria, debido a que la unidad motriz es mayor. Esta es una constatación relativa dentro de un mismo músculo. Si uno exige de un músculo una reacción inesperada y rápida, las unidades motrices fásicas son las primeras que entran en actividad. Lo mismo ocurre cuando se realiza un gran esfuerzo físico. Esto se da en particular en los sinergistas que poseen una composición celular variable. RESUMEN NEURONAS MOTORAS NEURONAS A2

NEURONAS A1

Menor tamaño

Mayor tamaño

Se activan antes en el movimiento

Se activan después en el movimiento

Potencial transmembranoso de - 70 mV

Potencial transmembranoso de - 90 mV

Fusión tetánica baja 20 - 30 Hz

Fusión tetánica alta 50 - 150 Hz

Axón más fino

Axón más grueso

Velocidad conductora menor

Velocidad conductora mayor

Son las primeras en activarse al producirse el Sólo se activan cuando el movimiento requiere movimiento un esfuerzo suplementario En movimientos rápidos se activan antes “fuerza explosiva de corto plazo

En movimientos rápidos se activan después

Tabla 3: Propiedades de las neuronas motoras

17.2.3 Plasticidad del tejido conjuntivo. La musculatura posee una gran plasticidad. El tejido muscular es capaz de adaptarse a condiciones cambiantes. En general, la transformación de fibras musculares fásicas en tónicas transcurre con mayor facilidad que el caso inverso.

3

Los limites dentro de los cuales se efectúa una transformación están determinados por la constitución. Howald nos ofrece un cálculo acertado del alcance y de los limites de la plasticidad dentro de un mismo músculo.

Figura 1. Transformación potencial de las fibras musculares (Howald, 1984)

17.3. Aspectos electro-fisiológicos. Numerosos trabajos de investigación científica se han llevado a cabo para estudiar el efecto de la corriente eléctrica en los músculos. Las investigaciones se han concentrado

principalmente en dos aspectos, a saber: G

El incremento de la fuerza muscular.

G

Las modificaciones en el tejido muscular.

17.3.1 Incremento en la fuerza muscular. Con respecto a este punto, se ha demostrado que la fuerza muscular puede incrementarse bajo los efectos de la excitación eléctrica. En personas sanas, el incremento no es superior a aquel logrado a través de ejercicios físicos, pero en el caso de personas de musculatura débil, la fuerza muscular aumenta más rápidamente que con el entrenamiento muscular convencional. Este fenómeno se explica por el hecho de que todas las unidades motrices pueden, en principio, ser activadas por excitación eléctrica, lo cual constituye a la vez uno de los factores de riesgo a ser tenidas en cuenta. En caso de que el paciente, por el motivo que sea, se encuentre incapacitado para contraer (selectivamente) un músculo en principio sano, se puede lograr la contracción a través de la ayuda de la corriente eléctrica. Los objetivos de la terapia son pues: G

Mantener la calidad y la cantidad de tejido muscular.

G

Recuperar la sensación de contracción muscular. 4

G

Incrementar o mantener la fuerza muscular.

G

Estimular la circulación sanguínea en el músculo o mantenerla a nivel óptimo.

17.3.2 Modificaciones en la composición de la fibra muscular. La composición de las fibras musculares se modifica al ser expuesta a un periodo prolongado de estimulación producido por corriente eléctrica. Este cambio parece depender principalmente de la frecuencia con la que se despolariza el nervio motriz por medio de corriente eléctrica. En la mayoría de los casos, disminuye la velocidad de contracción de la célula muscular. La fibra muscular se hace más roja (tipo 1) y la capilarización aumenta, la célula muscular también se hace más sensible. La fibra muscular adquiere, de esta manera, el carácter de fibra tónica. Esta transformación no es siempre deseable, sobre todo cuando se trata de músculos que tienen que poder trabajar dinámicamente. La modificación sufrida en la composición de la fibra muscular es reversible, en otras palabras, la composición de la fibra muscular se adapta a la función a medida que el músculo es usado de manera funcional. Es un hecho establecido que la frecuencia de despolarización del nervio motriz es uno de los factores que determinan el desarrollo de la fibra muscular. Esto nos podría llevar a la conclusión de que la frecuencia de despolarización del filamento nerviosa es el factor decisivo que permite determinar las propiedades características del tejido muscular. Sin embargo, la denervación del músculo también presenta los mismos resultados. Una estimulación eléctrica del músculo a alta frecuencia (aprox. 100 Hz) produce el emblanquecimiento del mismo, lo cual hace que el músculo se convierta en blanco, mientras que una estimulación eléctrica del músculo con baja frecuencia (aprox. 20 Hz) lo enrojece, lo cual hace que el músculo se convierta en rojo. Los experimentos han demostrado que el emblanquecimiento de las fibras es un fenómeno mucho más notorio de fibras musculares desnervadas que en fibras musculares inervadas. La literatura especializada existente nos permite deducir que la plasticidad está relacionada o unida con la frecuencia de estimulación, siendo una cualidad inherente a la célula muscular. Incluso parece innecesario producir un potencial de acción en la célula muscular. La transformación de las fibras musculares aparece también bajo el efecto de estimulaciones subliminales. Mas aún, se constata la misma dependencia respecto de la frecuencia. La preservación de la modificación producida en la composición de la fibra muscular está determinada sobre todo por el uso funcional del músculo. Si la función no se corresponde con la composición de la fibra muscular, entonces el músculo se adaptará rápidamente. Esto se constata especialmente en las fibras musculares fásicas blancas. La estimulación eléctrica permite influir en la composición de la fibra muscular tanto como uno lo desee, para hacerlo, basta solo con variar la frecuencia de la estimulación 5

eléctrica. Es en este aspecto, en el que la estimulación eléctrica se diferencia de la cinesiterapia. En líneas generales, se puede afirmar que: G

una frecuencia baja (hasta aproximadamente 20 Hz) produce el enrojecimiento del músculo.

G

una frecuencia alta (hasta aproximadamente 150 Hz) produce el emblanquecimiento del músculo.



Resumen.

La influencia de la corriente eléctrica sobre la musculatura da lugar a tres posibilidades: 1.

Fortalecimiento del músculo sin que se produzca modificación en la composición de la fibra muscular.

2.

Fortalecimiento del músculo con el objeto de modificar la composición de la fibra muscular.

3.

Estimulación subliminal a largo plazo para modificar la composición de la fibra muscular sin fortalecer el músculo.

Vamos a desarrollar estas posibilidades con mayor profundidad en el apartado de la metodología. 17.3.3 Selección del tipo de corriente. Numerosos factores determinan el tipo de corriente a elegir. Algunos de los factores que debemos tener en cuenta son, entre otros: G

El músculo que se va a tratar es, en principio, normal y el nervio está intacto.

G G

Se exige del músculo un máximo de esfuerzo en todas las facetas de la contracción. Debe evitarse, dentro de lo posible, que el nervio motor se adapte al tipo de corriente empleada.

G

El tipo de corriente empleada debe ser lo más agradable posible.

Por razones fisiológicas, de modo habitual se elige mayoritariamente una corriente alterna cuyo valor de corriente continua sea igual a 0 y con una frecuencia que este entre los 2500 y los 3000 Hz. Sin embargo, las frecuencias entre los 2 y los 4 KHz también son adecuadas. Este tipo de corriente es relativamente agradable, apenas daña la piel y produce la contracción máxima del músculo siempre y cuando sea utilizada con suficiente intensidad. Permite 6

asimismo la aplicación de intensidades altas, a menudo mayores a 100 mA, no permitidas con frecuencias más bajas de acuerdo con las normas I.E.C. Sin embargo, también se usan frecuencias más bajas. Ofrecen la ventaja de permitir la contracción del músculo durante un período más prolongado, es decir, que el músculo tarda más en mostrar cansancio. Este factor puede a su vez ser una desventaja, dado que el efecto de fortalecimiento en el músculo se produce con mayor lentitud. Los tipos de corriente rectificada no son adecuados, debido a los efectos electroquímicos que tienen sobre la piel (cauterización). El fortalecimiento eléctrico de los músculos requiere el uso de intensidades bastante altas. Los efectos electroquímicos convierten en desagradables estos tipos de corriente, no habiendo necesidad para ello. En la despolarización de la fibra nerviosa alfamotriz, la frecuencia de despolarización máxima dependerá del período refractario absoluto. La duración de este período depende de la velocidad de conducción de la fibra nerviosa. Parece haber una relación lineal entre la velocidad de conducción y el periodo refractario absoluto. La velocidad de conducción varía entre los 0.2 y los 0.5 mseg., dependiendo del tipo de fibra nerviosa, de este modo, la frecuencia de despolarización máxima se encuentra entre los 1000 y los 3000 Hz (1000 mseg. : 0,4 mseg. = 2.500). A esta frecuencia, el nervio puede despolarizarse en sincronía con el período. Cada período de corriente alterna provoca, siempre y cuando la intensidad sea suficiente, un potencial de acción aumentado. En caso de aumentar la frecuencia, la despolarización se vuelve asincrónica respecto del período. De producirse esto, un cierto número de impulsos de corriente alterna cae en el período refractario absoluto. Simultáneamente, el nervio da muestras de un fenómeno de adaptación, que da lugar a la prolongación del período refractario (Luilies). Finalmente, la fibra nerviosa emite, probablemente ya algunos segundos después, potenciales de acción con frecuencia fisiológica.

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Figura 2: Potencial de acción.



Corrientes alternas moduladas frente a las no moduladas. Si se trabaja con corrientes alternas no moduladas de una frecuencia mayor a los 3 KHz., como las mencionadas anteriormente, puede suceder que la unidad motriz se descargue en su "propia" frecuencia. Esto nos lleva a la siguiente conclusión, que puede ser utilizado como hipótesis de trabajo: “La ventaja de trabajar con corrientes alternas no moduladas es que la composición de las fibras musculares probablemente no sufrirá modificación”. No existe por lo tanto un efecto especifico sobre el músculo y, de haberlo, éste actuará sobre las fibras musculares rojas. Después de todo, los axones que alcanzan estas fibras se adaptan con mayor lentitud que los axones dirigidos a las fibras musculares blancas. De mantenerse una contracción máxima, éste último factor sólo representará un papel secundario. Es posible imponer un patrón de despolarización sobre los axones al aplicar corrientes alternadas moduladas. En este caso, partimos del principio que una frecuencia de modulación de amplitud (AMF) superior a los 20 Hz provoca casi tanto (veinte y probable más) potenciales de acción en la fibra nerviosa. Esto nos lleva al siguiente teorema, que puede ser usado como hipótesis de trabajo: “Las fibras musculares pueden sufrir una modificación morfológica e histoquímica que será proporcional a la frecuencia impuesta artificialmente”. No se ha determinado aún el tiempo necesario para esta modificación. A este respecto, debemos tener en cuenta que las fibras nerviosas mielinizadas son prácticamente incansables a una frecuencia de despolarización de 100 Hz.



La fuerza de contracción. 8

En caso de excitación eléctrica se parte del principio de que se despolariza no la neurona, como ocurre en casos de movimiento dinámico, sino el axón del nervio alfamotriz. Esta forma artificial de despolarización permite activar simultáneamente, en teoría, todas las unidades motrices. Bajo condiciones normales, el músculo puede activar del 30 al 60% de sus unidades motrices, dependiendo de su grado de entrenamiento. Sin embargo, se puede constatar que la intensidad de la contracción aumenta a medida que se incrementa la corriente eléctrica. Esto se debe a dos causas principales: 1º.

El nervio posee un grosor determinado. Los axones de la superficie serán los primeros en ser despolarizados.

2º.

Los axones poseen distintos grados de excitabilidad. En principio, los axones de las neuronas A1 poseer un grado de excitación superior al de las neuronas A2. Probablemente los axones de mayor grosor son despolarizados antes que los axones más delgados.

¿Cuáles son los beneficios suplementarios que nos ofrece el uso de corriente eléctrica?

 

Se puede activar de un 30 a 40% más de unidades motrices.



El cambio especifico de frecuencia basta para modificar potencialmente la composición de las fibras musculares.



Se puede lograr a corto plazo una fuerza muscular óptima.



Se puede mejorar la estabilidad de una articulación durante la fase de inmovilización.



Se puede influir favorablemente sobre la vida media del colágeno.

17.4. Factores de riesgo cuando se usa la corriente eléctrica para fortalecer los músculos. 17.4.1 Funcionalidad de la fuerza muscular. La contracción de los músculos se produce de manera artificial, como consecuencia, la fuerza así obtenida no es funcional y, si esta fuerza no se utiliza, disminuirá rápidamente. Es por este motivo que, para lograr el fortalecimiento de los músculos por medio de corr...