Effects of transcutaneous electrical diaphragmatic stimulation on the cardiac autonomic balance in healthy individuals: a randomized clinical trial

  • Maynard L
  • Barreto A
  • Santana-Filho V
  • et al.
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ABSTRACT The transcutaneous electrical diaphragmatic stimulation (TEDS) is a technique of respiratory muscle activation that affects breathing pattern and rhythm. In an attempt to evaluate changes in cardiac autonomic balance in response to TEDS in healthy individuals, we used a well-established TEDS model. Twenty-two volunteers aged between 22 and 35 years old, with no cardiac pathology history, were randomized into two groups (control, n = 8; TEDS, n = 14). The individuals were allowed to rest in supine position and were then subjected to the electrical stimulation protocol. The control group was subjected to electrical stimulation at perceptive level, whereas for the TEDS group the electric stimulus generated diaphragm contraction. Cardiac intervals (CI) were sampled by a Polar RS800CX monitor. Cardiac interval variability was studied in the time and frequency domains. In the control group, electrical stimulation did not change cardiac interval length and variability (CI: 761±44 vs. 807±39 ms; RMSSD: 37±9 vs. 42±13 ms ; LF: 69±6 vs. 67±5 nu; HF: 31±6 vs. 33±5 nu; all comparisons versus baseline). Nevertheless, as compared to baseline, TEDS group showed decreased sympathetic cardiac modulation (LF: 43±3 vs. 63±4 nu) and increased parasympathetic cardiac modulation (RMSSD: 109±10 vs. 41±6 ms; HF: 57±3 vs. 37±4 nu) during diaphragmatic stimulation. However, cardiac interval length was not changed by electrical stimulation (CI: 686±59 vs. 780±31 ms). It can be suggested that the use of TEDS stimulus leads to pronounced changes in the cardiac sympathovagal balance, with higher parasympathetic cardiac modulation, possibly induced by increased diaphragmatic excursion.RESUMEN La estimulación eléctrica transcutánea del diafragma (EETD) es un método que moviliza la musculatura respiratoria que interfiere en el patrón y en la frecuencia respiratoria. Para evaluar las alteraciones en el balance autónomo cardiaco por la EETD en individuos sanos, se empleó un modelo prestablecido de estimulación eléctrica muscular del diagrama. Han participado 22 voluntarios con edad entre 22 y 35 años, sin enfermedades cardiacas, puestos en grupos aleatorios: Grupo control (n=8) y EETD (n=14). Se aplicó el protocolo de estimulación eléctrica en individuos en posición decúbito supino. Al grupo control se lo sometió a la estimulación eléctrica a nivel perceptual, mientras que en el EETD la estimulación le generaba contracción del diafragma. Los intervalos cardiacos (CI) se registraron a través del monitor de ritmo cardiaco polar (RS800CX). Se estudió la variabilidad del intervalo cardiaco en los dominios tiempo y frecuencia. En el grupo control, la estimulación eléctrica no presentó alteraciones en la duración del intervalo cardiaco y su variabilidad (CI: 761±44 vs. 807±39ms; RMSSD: 37±9 vs. 42±13ms; LF: 69±6 vs. 67±5nu; HF: 31±6 vs. 33±5nu; comparado con las condiciones de base). Pero si comparado las condiciones de base en el grupo EETD presentó una disminución en la modulación simpática cardiaca (LF: 43±3 vs. 63±4nu) y un aumento en la modulación parasimpática cardiaca (RMSSD: 109±10 vs. 41±6ms; HF: 57±3 vs. 37±4nu) durante la realización de este método. Sin embargo, la duración del intervalo cardiaco no presentó alteraciones por la estimulación eléctrica del diafragma (CI: 686±59 vs. 780±31ms). Se puede concluir que el empleo de la EETD promueve cambios significativos en el balance simpático, resultando en una modulación parasimpática cardiaca más grande, posiblemente inducida del aumento de la movilidad del diafragma.RESUMO A estimulação diafragmática elétrica transcutânea (EDET) é uma técnica de mobilização da musculatura respiratória que interfere no padrão e no ritmo respiratório. Na tentativa de avaliar as alterações no balanço autonômico cardíaco à EDET em indivíduos saudáveis, foi utilizado um modelo já estabelecido de eletroestimulação diafragmática. 22 voluntários com idades entre 22 e 35 anos, sem histórico cardíaco, foram randomizados em dois grupos (controle, n=8; EDET, n=14). O protocolo de eletroestimulação foi aplicado nos indivíduos em repouso (posição supina). O grupo controle foi submetido a estimulação elétrica em nível perceptivo, enquanto no grupo EDET o estímulo gerava contração diafragmática. Os intervalos cardíacos (CI) foram registrados por cardiofrequencímetro Polar (RS800CX). A variabilidade do intervalo cardíaco foi estudada nos domínios de tempo e frequência. No grupo controle, a estimulação elétrica não alterou a duração do intervalo cardíaco e sua variabilidade (CI: 761±44 vs. 807±39ms; RMSSD: 37±9 vs. 42±13ms; LF: 69±6 vs. 67±5nu; HF: 31±6 vs. 33±5nu), em comparação às condições basais). No entanto, o grupo EDET apresentou diminuição na modulação simpática cardíaca (LF: 43 ±3 vs. 63±4nu) e aumento da modulação parassimpática cardíaca (RMSSD: 109±10 vs. 41±6ms; HF: 57±3 vs. 37±4nu) durante a eletroestimulação diafragmática. No entanto, a duração do intervalo cardíaco não foi alterada por estimulação elétrica (CI: 686±59 vs. 780±31ms). Pode-se sugerir que o uso da EDET promove mudanças acentuadas no balanço simpatovagal, resultando em maior modulação parassimpática cardíaca, possivelmente induzida pelo aumento da mobilidade diafragmática.

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Maynard, L. G., Barreto, A. S., Santana-Filho, V. J., Cerqueira Neto, M. L. de, Dias, D. P. M., & Silva-Júnior, W. M. da. (2016). Effects of transcutaneous electrical diaphragmatic stimulation on the cardiac autonomic balance in healthy individuals: a randomized clinical trial. Fisioterapia e Pesquisa, 23(3), 248–256. https://doi.org/10.1590/1809-2950/14720423032016

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