Efectos del entrenamiento de los músculos inspiratorios sobre la dificultad para respirar (disnea) y el control postural en pacientes con EPOC

El propósito de este ensayo clínico es dilucidar los mecanismos de alivio de la disnea y las mejoras en el control postural después del entrenamiento de los músculos inspiratorios (IMT) en pacientes con EPOC.

Se utilizará una prueba de ejercicio en bicicleta de resistencia (prueba de tasa de trabajo constante (CWR)) para evaluar la intensidad de la disnea y el malestar con esfuerzos respiratorios comparables, con tasas de trabajo comparables en el cicloergómetro, antes y después del IMT. Los pacientes realizarán una prueba de CWR al 75 % de la tasa de trabajo máxima alcanzada durante una prueba de ejercicio cardiopulmonar incremental máxima (CPET). Antes, durante y después de las pruebas de ciclismo CWR, los pacientes calificarán la intensidad de la disnea, el malestar de la disnea, la ansiedad relacionada con la respiración y las molestias en las piernas utilizando una escala modificada de Borg de 10 puntos. Se les pedirá a los pacientes que informen descriptores cualitativos de disnea al final de la prueba de ciclismo CWR. Se registrará la duración máxima de la prueba de CWR y los niveles de ventilación por minuto se registrarán continuamente a lo largo del protocolo de ejercicio. Con esta prueba de ejercicio de resistencia, los investigadores podrán evaluar los cambios en la aparición de la disnea (intensidad y malestar) y el rendimiento en el ejercicio de resistencia antes y después del IMT.

La electromiografía de superficie (EMG) y un sistema de catéter de electrodos esofágicos multipar se utilizarán durante el ejercicio CWR para evaluar el reclutamiento de los músculos respiratorios, el esfuerzo respiratorio y el impulso neural a los diferentes músculos respiratorios. El catéter se insertará para registrar continuamente Pes (presión esofágica), Pgas (presión gástrica) y EMGdi (electromiograma del músculo diafragma). PesMax (presión esofágica máxima), PgasMax (presión gástrica máxima) y PdiMax (presión transdiafragmática máxima) se obtendrán durante las maniobras máximas de olfateo y tos. Se aplicarán técnicas de electromiografía de superficie transcutánea (sEMG) a los músculos intercostales escaleno, esternocleidomastoideo y paraesternal para registrar el impulso neural de estos músculos respiratorios. Con estas mediciones, los investigadores podrán evaluar si hay algún cambio en los patrones de reclutamiento de los músculos respiratorios y en el impulso neural respiratorio de los diferentes músculos respiratorios después del IMT.

Durante el ejercicio, el 'Metaborreflejo del Músculo Respiratorio' conducirá a una vasoconstricción mediada por el sistema simpático del músculo locomotor de las extremidades, se producirá menos suministro de sangre y oxígeno a los músculos activos de las extremidades debido a la fatiga del músculo locomotor. Las fuerzas de contracción del cuádriceps provocadas por la estimulación magnética del nervio femoral se evaluarán para medir la fatiga del músculo locomotor en puntos de tiempo de ejercicio idénticos durante la prueba CWR antes y después de la intervención. Con esta técnica, los investigadores podrán evaluar si la aparición de la fatiga del músculo locomotor se retrasa después de IMT.

Se realizará una prueba de hiperpnea isocápnica para evaluar la perfusión de los músculos respiratorios, la intensidad y el malestar de la disnea, el patrón de reclutamiento de los músculos respiratorios, el esfuerzo respiratorio y el impulso respiratorio neural sin el trabajo de los músculos locomotores antes y después del IMT. Se pedirá a los pacientes que mantengan un patrón de ventilación por minuto objetivo igual a su frecuencia respiratoria, volumen tidal y ventilación por minuto registrados en reposo y durante el último minuto de la prueba de ejercicio con carga constante (al ~75 % WRpico). Los experimentadores brindarán orientación verbal a los pacientes para que ajusten la frecuencia y la profundidad de su respiración de modo que la ventilación objetivo se obtenga y se mantenga constante dentro de un ±5 %. La isocapnia se mantendrá haciendo que los sujetos inspiren con una bolsa de Douglas que contenga 5 % de CO2, 21 % de O2 y el resto de N2 que se conectará a una válvula de no reinhalación de dos vías (modelo 2700, Hans Rudolph) mediante un tubo.

Se realizarán pruebas de respiración cargada para evaluar la intensidad y el malestar de la disnea, los patrones de reclutamiento de los músculos respiratorios, el esfuerzo respiratorio y el impulso respiratorio neural. Se les pedirá a los pacientes que respiren a través de un dispositivo de carga resistiva de flujo cónico (TFRL) (powerbreathe KH1) tanto tiempo como puedan (3-7 minutos), la resistencia se establecerá en el 50 % de la PImáx de los pacientes. Se controlarán la frecuencia cardíaca, la saturación de oxígeno y el número de respiraciones. Antes y después de la prueba Borg se registrarán la disnea, el esfuerzo inspiratorio y el malestar. La prueba se repetirá después de 8 semanas de IMT, a la misma resistencia. La disnea de Borg, el esfuerzo inspiratorio y el malestar se registrarán en el límite de tiempo del preentrenamiento y en el límite de los síntomas. El tiempo más largo para el entrenamiento posterior puede ser de hasta 15 minutos.

El índice de flujo sanguíneo del músculo respiratorio (es decir, intercostal, escaleno y abdominal) y del músculo locomotor (es decir, vasto lateral) se medirá simultáneamente durante las pruebas de hiperpnea isocápnica, así como durante la prueba de CWR (al 75% de la tasa de trabajo máxima) antes y después de IMT según un método previamente establecido utilizando Espectroscopía de Infrarrojo Cercano (NIRS) y verde de indocianina (ICG). El suministro de oxígeno respiratorio (es decir, intercostal, escaleno, abdominal) y del músculo locomotor (es decir, vasto lateral) se calculará multiplicando el índice de flujo sanguíneo por el contenido de oxígeno arterial, este último se calculará de forma no invasiva mediante oximetría de pulso. NIRS registrará continuamente la saturación de oxígeno (Stio2) del músculo respiratorio (es decir, intercostal, escaleno, abdominal) y del músculo locomotor (es decir, vasto lateral), un índice de disponibilidad de oxígeno que refleja el equilibrio entre el suministro y la demanda de oxígeno durante la prueba.

Se utilizará una técnica no invasiva para estudiar el procesamiento neuronal de las sensaciones respiratorias para evaluar los cambios en el componente de disnea afectivo desagradable durante una tarea de respiración cargada estandarizada. Se utilizará electroencefalografía (EEG) para medir los potenciales evocados relacionados con la respiración (RREP) durante la respiración cargada y descargada. El RREP registrado en el EEG es una medida de la actividad cortical cerebral, que se obtiene mediante la activación de los mecanorreceptores pulmonares y musculares debido a oclusiones inspiratorias cortas. Los pacientes usarán sensores EEG [sistema de 129 canales, Electrical Geodesics Inc., Eugene, EE. UU.] y respirarán a través de un circuito de respiración con una válvula de no reinhalación a través de una boquilla. La inspiración se interrumpirá brevemente durante 150 milisegundos cada dos a seis respiraciones mediante la activación de la válvula de oclusión con aire a presión, que induce la RREP. Los pacientes calificarán la intensidad percibida y el malestar de la disnea y la intensidad de la oclusión en una escala de Borg, mientras que la carga inspiratoria y la oclusión se aplicarán a través de una válvula de respiración. Este método se utilizará para evaluar si hay menos molestias asociadas con un nivel dado de disnea provocada por una tarea de respiración resistida y si estos cambios se correlacionan con cambios en el procesamiento central de la sensación de disnea.

Para evaluar el equilibrio postural, se estimará el desplazamiento del centro de presión (CoP) a partir de los datos brutos de la plataforma de fuerza utilizando la ecuación: CoP = Mx/Fz (medio-lateral) y CoP=My/Fz (anterior-posterior). La CoP se medirá estando de pie con y sin visión, sobre una superficie de apoyo estable e inestable (almohadilla de espuma). Durante algunas condiciones, se aplicará vibración muscular local en los músculos del tobillo y/o de la espalda para evaluar el papel de la propiocepción en el control postural. Además, en algunas condiciones se solicitará un movimiento balístico repetitivo del brazo para evaluar el efecto de una perturbación interna en el control postural. Los valores cuadráticos medios de los desplazamientos de CoP se utilizarán para el análisis de las medidas de estabilidad postural y los valores medios se calcularán para las pruebas de vibración para analizar el efecto direccional esperado. Se calculará una relación de los desplazamientos de la CoP de la prueba de vibración de los músculos del tobillo con respecto a la prueba de vibración de los músculos de la espalda para determinar la estrategia de control postural propioceptivo.

Se requiere un tamaño de muestra de 16 participantes para el grupo de intervención y 8 para el grupo de control para detectar una diferencia de una unidad en la escala Borg-10 de disnea, asumiendo una DE de 1 unidad en el cambio en la puntuación de disnea entre las mediciones previas y posteriores (poder 80 %, nivel de significación p<0,05). Estas estimaciones se basan en trabajos previos sobre la disnea durante el ejercicio. Por lo tanto, se incluirán 24 pacientes con EPOC clínicamente estables con debilidad de los músculos inspiratorios (PiMax<70% del valor teórico o <60cmH2O) y síntomas de disnea (BDI<7). Se excluirán los pacientes que no puedan realizar la prueba de esfuerzo.

Los pacientes realizarán un entrenamiento diario que constará de dos sesiones de entrenamiento de 30 respiraciones (intensidad ~50% de PiMax; 4-5 minutos por sesión). Se realizará una sesión por semana supervisada en el centro de investigación. El IMT se realizará utilizando un dispositivo electrónico de carga resistiva de flujo cónico (TFRL) [POWERbreath®KH1, HaB International Ltd., Southam, Reino Unido] durante 8 semanas. El PiMax se medirá cada semana para aumentar la intensidad de entrenamiento adecuada a alrededor del 50% del PiMax en ese momento. El grupo simulado realizará IMT a una carga inspiratoria que no se espera que mejore la función de los músculos inspiratorios (intensidad <10 % de la PiMax inicial; sin cambios durante todo el protocolo).

Las diferencias en los resultados primarios y secundarios entre los grupos después de 8 semanas de IMT se compararán ajustando las diferencias iniciales en un análisis de covarianza (ANCOVA).