¿Qué sabemos acerca de este problema?

La EMG es un procedimiento no invasivo, sencillo y con potencial de alta sensibilidad, no causa dolor y reduce las posibles complicaciones invasivas, por lo que favorecería el bienestar, la comodidad y la costo-efectividad en la atención de los pacientes con alteraciones respiratorias comparado con otros métodos.

Sin embargo, los valores de referencia y las técnicas de captura de datos y los equipos para este fin aún no son comparables entre ellos.

¿Qué aporta este estudio de nuevo?

Este estudio realiza una exploración inicial de la función diafragmática con EMGs, en personas sanas, para aportar a la estandarización de los métodos y los valores fisiológicos para esta variable.

INTRODUCCIÓN

El diafragma es el principal músculo inspiratorio ^1,2 y su función está implicada en la modulación de presión intraabdominal, la estabilidad postural, la función cardiaca, el flujo linfático, el proceso de parto, la deglución y la emesis, y sirve de barrera contra el reflujo gastroesofágico, entre otros procesos fisiológicos ¹. La evaluación de este músculo tiene importancia desde el punto de vista clínico, dado que muchas patologías causan debilidad, parálisis y fatiga del diafragma, que podrían ser irreversibles ³. Las alteraciones más comunes son la disfunción diafragmática, la parálisis diafragmática, o cambios estructurales como agenesia congénita, duplicación congénita, eventración, hernia diafragmática, entre otros ^3,4.

La evaluación diafragmática se puede realizar con métodos invasivos, no invasivos y marcadores biológicos ^5-8. Estos métodos podrían tener utilidad para predecir la función respiratoria, como coadyuvantes en el proceso de retiro de la asistencia ventilatoria mecánica o en rehabilitación cardiopulmonar. Entre los métodos más conocidos se encuentran la excursión diafragmática ⁸, la estimación de la presión transdiafragmática con globos esofágicos y gástricos ⁵, la ecografía transdiafragmática ⁹ y la medición de troponina I esquelética (sTnl) ⁸; sin embargo, muchos de ellos son invasivos, dolorosos y otros son observador dependiente.

Por su parte, la electromiografía de superficie diafragmática (EMG) es un procedimiento no invasivo, sencillo y con un potencial de alta sensibilidad ¹⁰, no causa dolor y reduce las posibles complicaciones invasivas. Podría fomentar el bienestar, la comodidad y la costo-efectividad en la atención de los pacientes, comparado con otros métodos, si logra ser estandarizado adecuadamente. Sin embargo, no hay datos precisos ni en personas sanas ni con patologías respiratorias para determinar valores de referencia y aún la técnica de captación de datos y los equipos para este fin no son comparables entre ellos ^8,11. Es necesario crear una base de estudios fisiológicos exploratorios y longitudinales, entre otros diseños, en diferentes grupos de personas según su edad, condiciones respiratorias y físicas. El objetivo inicial es generar parámetros que sean base para estudios subsecuentes, sobre todo para el ajuste de la técnica y de los monitores para captar las señales, y para los procedimientos de filtrado de las señales electrofisiológicas cardiacas. Por esta razón, en este estudio se realiza una exploración inicial en personas sanas ¹².

El objetivo del estudio fue evaluar y describir la función diafragmática mediante EMG en una población de personas sanas de 18 a 40 años, según sus características físicas como edad, sexo y algunas variables antropométricas, para aportar a la estandarización de los métodos y los valores fisiológicos para esta variable.

MÉTODOS

Se realizó un estudio observacional, de tipo exploratorio y corte transversal en personas sin comorbilidades y edades entre 18 y 40 años ^4,13. El rango de edad se eligió teniendo en cuenta los hallazgos de varios autores, quienes encontraron que en promedio los procesos de sarcopenia inician a partir de los 40 años ^4,14,15.

La muestra fue de 50 individuos, la cual se calculó con una fórmula de intervalos de confianza para medias con base en la desviación estándar obtenida en el estudio de Oliveira da Silva et al., quienes encontraron una raíz cuadrática media (RMS) SD = 17,88 μV de la RMS (μV) para sujetos sanos en el programa Epidat 3.1 ¹⁶. Se excluyeron personas que tuvieran alguna contraindicación para la realización de EMG, portadores de marcapasos o cardiodesfibrilador, con antecedentes de cirugías recientes o lesiones diafragmáticas, que hayan recibido ventilación mecánica en las últimas 48 horas en cualquier modalidad, antecedentes de consumo de corticoides o relajantes musculares en las últimas dos semanas y personas con patologías de base que pudieran interferir con los resultados de tipo neurológico, musculoesquelético, neuromuscular, respiratorias y cardiovasculares.

Este proyecto fue evaluado y aprobado por el comité de ética de la institución Fundación Universitaria Navarra en el acta 007-1, del 4 de junio del 2020, y todos los participantes firmaron un consentimiento informado previa inclusión al estudio.

La medición de los potenciales eléctricos originados a partir de la contracción muscular se realizó mediante EMG ¹⁰. Se registraron los potenciales de acción de unidad motora, junto con la frecuencia o variaciones de presión por unidad de tiempo (1 segundo) en la señal de la EMG que oscila entre 2-500 Hz, así como las variaciones de la amplitud, equivalente a los cambios de energía de las señal generada durante el paso de una onda que están alrededor de 2,1 microvoltios (μV) para grandes músculos, con una frecuencia de 500 Hz y amplitud de señal de sensibilidad de 500 μV para diafragma y una frecuencia de 300 Hz y amplitud de señal de sensibilidad de 300 μV para otros músculos, como los abdominales ^17-20. El circuito electrónico medido fue evaluado en un computador portátil, para el registro de la EMG se utilizó el hardware Power Lab® y el software Labchart® con los números registrados que representan el RMS ¹⁶.

Se pidió a los voluntarios mantenerse en posición supina con una elevación de cabecera de 35° y la disposición de electrodos fue de matriz/línea (3M®), dos electrodos adhesivos en la región paraxifoidea, 5 cm por debajo del proceso xifoides, y otros dos en la región del margen costal bilateral a una distancia de 16 cm entre ellos ¹⁰. Posteriormente, se posicionó la banda respiratoria aproximadamente sobre el sexto espacio intercostal, para el registro de la frecuencia y profundidad de las ventilaciones. Con base en el protocolo de manejo del equipo se inició el registro en 5 canales del Labchart® (Figura 1): en el canal 1 se registró la saturación de oxígeno; en el canal 2, los movimientos respiratorios que fueron medidos a través de la banda respiratoria; en el canal 3 se registró toda la señal eléctrica del tórax, tanto las señales de la actividad respiratoria, como de la actividad cardiaca; en el canal 4 se realizó el primer trazado filtrado de la actividad eléctrica del diafragma y músculos respiratorios con un filtro tipo Notch de 1200 Hz, y en el canal 5 se filtró el canal 4 con un filtro de banda 500 Hz. Se filtraron las señales de tal modo que la actividad respiratoria fuera la dominante para lograr su estudio, minimizando al máximo la onda de la actividad cardiaca, manejando los cortes de alta y baja frecuencia expresados en Hz. A continuación, se le indicó al participante respirar durante 2 minutos de manera habitual, con el fin de tener el registro del volumen corriente; posteriormente, se le solicitó realizar 3 inspiraciones y espiraciones forzadas (Figura 1).

Canal 1: SaO2 de los participantes. Canal 2: Registro de la banda respiratoria posicionada en el tórax. Canal 3: Actividad eléctrica del diafragma, otros músculos respiratorios y del corazón durante tres ciclos de respiración forzada. Canal 4: Primer trazado es el filtrado de la actividad eléctrica del diafragma y músculos respiratorios con un filtro tipo Notch de 1200 Hz. Canal 5: Filtra el canal 4 con un filtro de banda 500 Hz. Fuente: Autores.

Figura 1 Valores y canales de medición de la electromiografía de superficie diafragmática de capacidad vital y volumen corriente. 

RESULTADOS

En este estudio se incluyeron 50 participantes: 22 mujeres (44 %) y 28 hombres (56 %), con una edad promedio de 23,3 años, (DS ± 4,5), y 27,1 años para los hombres (DS ± 6,4) (Tabla 1). El promedio del peso en mujeres fue de 59,3 kg (DS ± 11,39), y el de los hombres en 82,3 kg (DS ± 16,1). Los detalles acerca de las características de los participantes se presentan en la Tabla 1.

La RSM para mujeres fue de 13,94 μV (DS ± 4,05 μV). Para los hombres se obtuvo un valor medio de 13,31 μV (DS ± 5,48 μV) (Tabla 2).

En la medición de la RMS durante tres respiraciones seguidas de capacidad vital se obtuvieron valores mayores para el grupo de los hombres 23,24 μV (DS ± 8,58). También se compararon variables antropométricas como talla, peso e IMC, entre otras características de los individuos, como edad y superficie corporal total (SCT) con la RMS a VT, CV y R1, R2 y R3, se encontró una correlación entre el peso y la RMS R1 al igual que con la SCT (Tabla 3).

Adicionalmente, se compararon las categorías del IMC y las distintas RMS medidas sin documentar diferencias relevantes. Se realizó una estratificación según la edad y las medias de las medidas de RMS para cada rango, mostrando que el 52 % de la muestra se encuentra en un rango de edad entre 18 y 21 años. La media más alta de la RMS en respiraciones de VT corresponde al rango de edad de 37 a 39 años (20,01 μV). Por otra parte, el valor más bajo de RMS VT se encontró en el grupo de 27-30 años (6,52 μV). Mientras que la RMS CV de menor valor se encontró en el rango de 30-33 años (19,95 μV). Para todos los rangos de edad, la desviación estándar de las RMS en general no mostró valores muy dispersos, con excepción del rango entre los 27-30 años (DS ± 23,4).

DISCUSIÓN

En el presente estudio se evaluó la función diafragmática por medio EMG para aportar a los valores de referencia de la RMS en adultos jóvenes de 18 a 40 años. Además, se analizaron algunas características corporales como sexo, edad, SCT, IMC y condición física. Mediante EMG se detectó y analizó la actividad eléctrica del músculo diafragmático asociada a la actividad contráctil y motora tanto voluntaria como espontánea ²¹.

Se encontraron algunas diferencias según las características corporales de los sujetos estudiados, las cuales tuvieron coincidencias y divergencias con la literatura disponible. Oliveira da Silva et al. ¹⁶ estudiaron las diferencias de la actividad eléctrica del diafragma en dos grupos (personas sanas y con enfermedad hepática), incluyeron personas con pesos y características físicas similares entre ellas, con edades promedio mayores a los del presente estudio. La RMS para los sujetos sanos fue de 49,39 μV, (DS ± 17,88) y para los pacientes con enfermedad hepática, de 56,56 μV (DS ± 34,64), los cuales quienes pudieron tener procesos de sarcopenia, la cual aparece a partir de los 40 años, además de las patologías subyacentes a la edad, cambios en el estado nutricional y metabólico, que influyen en la dinámica muscular. Oliveira da Silva et al. concluyeron que los valores superiores de RMS en los pacientes con enfermedad hepática estaban asociados a mayor esfuerzo ventilatorio ^4,16,22; aunque coincidieron en que este instrumento tiene futuro como herramienta de monito-reo ventilatorio.

En el presente estudio los valores promedio de RMS fueron menores que los encontrados por Oliveira da Silva et al.: 22,4 μV para mujeres y 23,24 μV para hombres en ventilaciones de CV, la media más alta de RMS de VT y de CV correspondió al rango de edad de 37 a 39 años, pero solo el 6 % de la muestra estuvo en este rango. Así mismo, para el valor más bajo de RMS en VT para el grupo de 27-30 años, que correspondió al 4 % del grupo estudiado. Estas discrepancias podrían estar relacionadas con diferencias de la edad y de la composición corporal de los participantes entre ambos estudios ¹⁶. Sin embargo, Duarte et al. ¹⁰ encontraron que los valores RMS de diafragma derecho e izquierdo en modo espontáneo con parámetros de ventilación mínimos fueron 26,68 ± 10,92 μV y 26,55 ± 10,53 μV, respectivamente, y los valores RMS después de la extubación fueron 31,93 ± 18,69 μV a 34,62 ± 13,55 μV, muy similares a los encontrados por el estudio aquí presentado ¹⁰.

Otros estudios, como el de Hawkes et al., examinaron personas sanas y verificaron el efecto de adicionar carga inspiratoria sobre la actividad eléctrica del diafragma ²³. Encontraron un aumento de los valores de RMS durante la presión inspiratoria máxima relacionado con el incremento del trabajo respiratorio durante las inspiraciones forzadas (presión inspiratoria máxima: 125,6 ± 30,8 cm H2O). Las características físicas y la edad de los sujetos del estudio de Hawkes et al. fueron similares a los incluidos en este estudio, así como los valores de RMS reseñados ²³. Adicionalmente, otros análisis como el de Lokin et al. mostraron que EMG diafragmática y la EMG transesofágica tenían una correlación temporal y concordancia. Con la optimización de la estabilidad de la señal, la EMG diafragmática puede convertirse en una herramienta útil de monitoreo respiratorio, aunque hay una necesidad de estudios longitudinales de diferentes poblaciones para ajustar la técnica y los valores de referencia ^24,25. Actualmente hay lineamientos claros para los métodos de electromiografía para diversos músculos ¹⁷; sin embargo, el paquete muscular respiratorio sigue siendo un reto por su función y ubicación anatómica.

En esta investigación además se exploraron algunas correlaciones con respecto a características físicas descritas por otros autores como relevantes; se encontró correlación entre la SCT y valores más altos de RMS; dado que el 72,7 % de las mujeres participantes tuvieron un IMC adecuado y el 57,14 % de los hombres estaba en sobrepeso, se observó que los valores de la RMS fueron mayores en las personas con un mayor IMC. Hay una tendencia al aumento de la RMS cuando el IMC del individuo es mayor, lo que concuerda con la literatura similar ^26-28. En el estudio realizado por Steier et al. utilizaron electromiografía transesofágica con electrodo multipolar y describieron que a mayor IMC hay aumento del trabajo respiratorio ²⁷; esto podría relacionarse con los cambios en el tórax de las personas con obesidad que se reflejan en aumento de las resistencias elásticas tanto del pulmón como de la pared torácica, aumentando el trabajo respiratorio por sobrecarga mecánica. Además, lo relacionaron con disminución de los volúmenes pulmonares afectando la capacidad inspiratoria, el volumen de reserva espiratorio y la CV ²⁸.

Adicionalmente, se han descrito casos de infiltración de grasa en los músculos respiratorios que se acompañarían de disfunción muscular, aumento de la actividad electromiográfica del diafragma, lo que no necesariamente significa aumento de la presión muscular inspiratoria o contracción muscular insuficiente ²⁸. Según Kelly et al., la obesidad disminuye la distensibilidad del tórax hasta en un 65 %, porque el exceso de tejido adiposo en el tórax y abdomen se oponen a la expansión del tórax ²⁹. Por otra parte, las personas con obesidad, a diferencia de las personas con peso normal, generan presiones inspiratorias más altas de VT para contrarrestar su bajo desempeño respiratorio, lo que hace que aumente la proporción del trabajo respiratorio, haciendo que esta población desarrolle mayor fuerza y capacidad de los músculos respiratorios; esto podría explicar el aumento de la RMS en los sujetos con sobrepeso y obesidad ²⁹.

El comportamiento de la RMS en relación con el sexo no tuvo diferencias en este estudio. Sin embargo, las mediciones se realizaron en reposo y algunos estudios han encontrado diferencias durante la actividad física. Molgat-Seon et al. encontraron valores mayores de RMS diafragmática en mujeres y adultos mayores durante la actividad física ³⁰. Además, Mitchell et al. también evaluaron la EMG de diafragma y de los músculos inspiratorios extradiafragmáticos durante periodos de ejercicio; ellos encontraron diferencias entre sexos y documentaron que la RMS de los músculos inspiratorios extradiafragmáticos fue mayor en todos los tiempos de ejercicio submáximos en mujeres ³¹. Concluyeron que podría haber mayor dependencia de los músculos inspiratorios extradiafragmáticos en las mujeres en comparación con los hombres ³¹.

Estas diferencias entre sexos también fueron reportadas por Guenette et al., quienes sugieren que la fatiga muscular en mujeres puede ser menor, dado que durante el ejercicio se distribuye la carga sobre los músculos respiratorios de manera más uniforme y hay uso coadyuvante de los músculos inspiratorios extradiafragmáticos, permitiendo que el diafragma esté sometido a menos carga. Este fenómeno se ha relacionado con la menor masa muscular en mujeres que genera la necesidad de tal distribución de carga sobre diversos músculos respiratorios ^32,33. Adicionalmente, Hawkes et al. ²³ identificaron algunas diferencias entre sexos, pero no fueron concluyentes ^2,34.

Los participantes que realizaban actividad física regular >150 minutos por semana tuvieron los valores de RMS de VT menores con respecto a los que tenían cierto grado de sedentarismo. Esto podría relacionarse con sobrepeso o disminución de masa muscular dado que el aumento de peso genera mayor esfuerzo respiratorio; por el contrario, la actividad física causa un efecto muscular favorable ³.

En cuanto a la utilidad para el seguimiento de la función respiratoria, Hernández-Valdivieso et al. evaluaron la relación de la presión al final de la espiración (PEEP) sobre la actividad muscular respiratoria mediante EMG en individuos que tenían ventilación mecánica no invasiva, obteniendo valores que se asociaban con trabajo muscular durante la inspiración y espiración. Concluyeron que la EMG se relaciona de manera cuantitativa con el nivel de PEEP y el cambio de la actividad diafragmática y del esternocleidomastoideo ^11,20,35,36. Esto podría indicar utilidad en la monitoría en la cabecera del paciente critico; no obstante, aún es necesario seguir estandarizando los valores de referencia y la técnica de filtrado de la señal específica para estos grupos musculares con el fin de que sean comparables entre pacientes.

Esta investigación aporta datos fisiológicos exploratorios que servirán de base para estudios de un futuro instrumento en la cabecera del paciente para monitoreo de la función muscular respiratoria, una vez se sorteen los retos mencionados. Las limitaciones principales fueron la ausencia de mediciones espirométricas completas para correlacionar con los resultados de la EMG a través de la RMS, adicionalmente no se realizó medición del dominio de frecuencia de las ondas electromiografías y la muestra fue reducida. Por otra parte, hay un vacío en el conocimiento sobre los valores de referencia para la normalización de la amplitud de EMG diafragmática durante las contracciones voluntarias isométricas máximas y durante la actividad física de moderada a intensa. Los hallazgos en estos sujetos jóvenes sanos no pueden generalizarse para otras poblaciones como adultos mayores, pacientes críticamente enfermos o pacientes con insuficiencia respiratoria.

CONCLUSIONES

Se evaluó la función diafragmática a través de EMG en una población de personas sanas de 18 a 40 años. Se encontró que la RMS de volumen corriente por dos minutos fue de 13,94 μV para mujeres y 13,31 μV para hombres, mientras que a capacidad vital fue 23,24 μV para hombres 22,4 μV para mujeres.

RESPONSABILIDADES ÉTICAS

RECONOCIMIENTOS