FUNDAMENTO: A força muscular respiratória tem sido relacionada com a evolução no pós-operatório de cirurgia cardíaca. A estimulação elétrica nervosa transcutânea (TENS) tem como principal finalidade terapêutica documentada a redução da dor; beneficio esse que poderia produzir benefícios secundários na força muscular respiratória e, consequentemente, nos volumes e capacidades pulmonares. OBJETIVOS: O presente trabalho procurou avaliar a efetividade da estimulação elétrica nervosa transcutânea (TENS) de curta duração para redução da dor e possíveis interferências e na força muscular respiratória, volumes e capacidade pulmonar em pacientes no pós-operatório de cirurgia cardíaca. MÉTODOS: Vinte e cinco pacientes com idade média de 59,9±10,3 anos, sendo 72% homens, homogêneos quanto a peso e altura, foram aleatoriamente alocados em dois grupos. Um grupo recebeu a TENS tratamento (n=13) e outro, a TENS placebo (n=12), por período de quatro horas, no terceiro dia do pós-operatório de cirurgia cardíaca, avaliando a dor a partir da escala visual analógica, força muscular respiratória pelas pressões respiratórias máximas, volumes e capacidade pulmonar antes e após a aplicação da TENS. RESULTADOS: A TENS de curta duração reduziu a dor de pacientes no período pós-operatório de forma significativa (p<0,001). A força muscular respiratória (p<0,001), o volume corrente (p<0,001) e a capacidade vital (p<0,05) após a TENS tratamento demonstraram melhora significativa, alterações que não ocorreram no grupo placebo. CONCLUSÃO: A TENS de curta duração mostrou-se efetiva para redução da dor, melhora da força muscular respiratória, volumes e capacidade pulmonar.
ARTIGO ORIGINAL
CIRURGIA CARDÍACA - ADULTOS
Universidade Federal de São Paulo, São Paulo, SP, Brasil
A dor é uma resposta fisiológica a diferentes agressões no organismo, e está em evidência nos pacientes de pós-operatório de cirurgia cardíaca. Apesar dos avanços terapêuticos obtidos, a utilização de recursos adjuvantes pode contribuir para o prognóstico favorável. A estimulação elétrica nervosa transcutânea (TENS) tem se mostrado uma alternativa terapêutica adjuvante eficiente; entretanto, suas interferências secundárias são pouco descritas na literatura científica.
A dor no pós-operatório de cirurgia cardíaca é uma realidade e pode colaborar com a piora da força muscular respiratória e diminuição dos volumes e capacidade pulmonar, reduzindo a quantidade de inspirações profundas e a efetividade da tosse, ato esse imprescindível no período pós-operatório de cirurgia cardíaca. O estímulo álgico pode tornar ainda mais lento o tratamento fisioterapêutico em decorrência da não colaboração1,2. A dor perincisional limita relativamente a expansibilidade pulmonar favorecendo as complicações respiratórias. As complicações pulmonares são as causas mais significativas de morbidade no pós-operatório de cirurgia cardíaca, fatores que podem contribuir para a redução da força muscular respiratória, volumes e capacidade pulmonar, sendo a atelectasia uma das mais frequentes, atingindo aproximadamente 64% dos pacientes operados3-6.
A TENS refere-se a uma modalidade de corrente elétrica de baixa frequência que tem o propósito terapêutico de reduzir estímulos álgicos. É considerado um procedimento eficiente, de fácil aplicação, não invasivo, atóxico e relativamente de baixo custo, mas que apresenta pouco embasamento em estudos não controlados e randomizados7-9. São poucos os estudos que relatam os efeitos secundários pelo uso da TENS, sendo a maior parte deles não referente à cirurgia cardíaca.
O presente estudo tem como objetivo utilizar a TENS no pós-operatório de cirurgia cardíaca por um período curto quatro horas e avaliar seus efeitos na dor, na força muscular respiratória e nos volumes e capacidade pulmonar.
A pesquisa foi realizada de forma a se enquadrar como um ensaio clínico prospectivo e randomizado. Os indivíduos foram alocados de forma a ter a mesma chance de pertencer ao grupo com TENS tratamento ou placebo. A aleatorização foi realizada a partir de caixa selada.
Os critérios de inclusão foram: idade entre 35-80 anos, ter realizado cirurgia cardíaca eletiva via toracotomia medioesternal longitudinal; os de exclusão: ser portador de marcapasso, estar em período gestacional, ter alterações cognitivas ou intelectuais, relatar ausência de dor no período pós-operatório, apresentar distúrbios da sensibilidade ou ter sofrido qualquer forma de analgesia no período de oito horas que antecedessem o início do protocolo.
No período pré-operatório, um dia antes da cirurgia, os pacientes foram submetidos a uma avaliação clínica protocolada. Além disso, foram submetidos a avaliação de força muscular respiratória e volumes e capacidade pulmonar ainda no período pré-operatório.
No terceiro dia do período pós-operatório, quando retornaram para a unidade de internação, os pacientes foram submetidos a uma reavaliação clínica pré-TENS de forma protocolada. Nessa reavaliação foram verificados a intensidade de dor utilizando a escala visual analógica (EVA), exames de manovacuometria e ventilometria para avaliação da força muscular respiratória, volumes e capacidade pulmonar. A partir disso, a TENS foi aplicada por um período de quatro horas de acordo com a aleatorização. e ao término do período de intervenção os pacientes foram reavaliados quanto a dor, força muscular respiratória, volumes e capacidade pulmonar.
Os sinais vitais foram monitorados durante as fases pré-TENS e pós-TENS, sendo esses: frequência respiratória (f, rpm), frequência cardíaca (FC, bpm) e pressão arterial (PA, mmHg).
As TENS tratamento e placebo foram aplicadas utilizando equipamento portátil de estimulação elétrica nervosa transcutânea (TENS) (TENS Device™, KLD, Amparo, SP, Brasil). A corrente elétrica foi liberada por dois pares de eletrodos adesivos (10 x 3,5 cm), posicionados um de cada lado da incisão cirúrgica, alocados em região subclavicular, aproximadamente dois a três centímetros. A TENS tratamento manteve os parâmetros de pulso da corrente em 80 Hz (hertz), duração de pulso de 150 ms (microssegundos) e dose em miliamperes (mA), ajustada em limiar sensitivo. O equipamento placebo sofreu modificação na programação interna, alterando o capacitor de controle da constante de tempo e modificando o tempo ativo entre os pulsos, de 330 milissegundos para 33 segundos, alteração esta, proposta a fim de impedir o efeito analgésico.
Os pacientes ajustaram a intensidade da estimulação ao ponto que eles sentissem "forte" sensação de formigamento, mas ainda de modo confortável, e foram instruídos a reduzir a intensidade caso existisse desconforto.
Os grupos tratamento e placebo receberam as mesmas instruções. Mesmo não tendo certeza de que estavam recebendo corrente elétrica após algum tempo de uso, o equipamento poderia produzir corrente contínua ou intermitente.
A mensuração da força muscular respiratória foi realizada de forma protocolada de acordo com Neder e cols.10, para obtenção dos valores máximos de pressão inspiratória (Pi-máx) e expiratória máxima (Pe-máx).
Para a realização do teste de Pi-máx foi utilizado um tubo com extremidade distal aberta, em que o indivíduo inicialmente respirou normalmente por ele, sendo depois solicitado a realizar uma expiração máxima até alcançar-se o volume residual. A partir desse momento, o terapeuta acionou a válvula giratória, ocluindo assim o orifício do manovacuômetro (GerarMed, modelo MVD300, Gerar®, Brasil), mantendo um clip oclusivo nasal. Logo em seguida, o indivíduo efetuou um esforço inspiratório máximo contra a via aérea que estava ocluída. Durante o teste foram fornecidos comando verbal padronizado: "Expira, inspira. Solta todo o ar, agora puxa com força".
Para o teste de Pe-máx foi utilizado o mesmo tubo com extremidade distal aberta no qual o indivíduo foi orientado novamente a realizar a respiração normal por ele; após isso, foi solicitado que realizasse inspiração máxima até alcançar a capacidade pulmonar total. O terapeuta acionou a válvula giratória, ocluindo o orifício do manovacuômetro, mantendo um clip oclusivo nasal. Feito isso, o indivíduo efetuou um esforço expiratório máximo contra a via aérea ocluída, sendo somente utilizado comando verbal padronizado "Inspira, expira. Enche o peito de ar e agora solta com força".
Os testes foram repetidos no máximo cinco vezes, sendo considerado o melhor valor dentre os três testes cuja variação fosse inferior a 10%. Entre um teste e outro, houve um descanso de dois minutos.
Avaliação realizada a partir do exame de ventilometria (ventilômetro de Wright, modelo Mark 8, nSpire Health Inc., Longmont, RU) para a obtenção das medidas de volume minuto (VM, l/min.), volume corrente (VC, ml) e capacidade vital (CV, l). O paciente foi devidamente posicionado com o dorso apoiado à aproximadamente 90°, mantendo sua via aérea nasal ocluída com um clip e acoplando o equipamento à boca utilizando um bucal descartável. Para a medição da CV, foi solicitado ao paciente que realizasse uma inspiração máxima e em seguida foi pedido que realizasse uma expiração máxima lenta, próxima ao volume residual. Para coleta do VM o paciente foi instruído a respirar normalmente com incursões inspiratórias e expiratórias sem esforço algum pelo tempo de um minuto, após dois minutos de adaptação. A medida do VC foi obtida a partir da fração entre o VM e a frequência respiratória (f, rpm).
Avaliada a partir da escala visual analógica11 (EVA) do tipo numérica. Os pacientes foram orientados a demarcar, com um traço transversal, o ponto que melhor representasse a sua dor ao repouso e durante a tosse. A avaliação foi realizada antes e após a aplicação da TENS.
As variáveis contínuas e semicontínuas foram confrontadas à curva Normal e determinadas como não paramétricos pelo teste de distância K-S (Kolmogorov-Smirnov). Os dados paramétricos foram representados na forma média e desvio padrão, e os dados não paramétricos, na forma de mediana e quartis. Os dados categóricos foram representados por frequência absoluta (n) e relativa (%).
Vinte e cinco indivíduos com média de idade de 59,9 ± 10,3 anos, sendo 18 (72%) do sexo masculino, internados na enfermaria do Hospital Universitário da Unifesp, foram selecionados para a amostra. As cirurgias incluídas no estudo foram: 18 revascularizações do miocárdio, incluindo os enxertos; 15 safenas e 16 mamárias; duas trocas de válvula aórtica; uma correção de aorta ascendente; duas trocas de válvula mitral; um mixoma; uma correção de CIA. O procedimento foi realizado sem CEC em oito pacientes. Os que realizaram com CEC apresentaram tempo de 72,2 ± 17,01 minutos. A análise dos dados referentes ao padrão da amostra revelou que os grupos eram homogêneos em relação a idade, peso e altura (
Foram observados os resultados quanto a pressões respiratórias máxima, volumes e capacidade pulmonares e resposta cardiovascular nos períodos pré-operatório, pré-TENS e pós-TENS.
Com relação à dor, houve melhora ao repouso na ordem de 40%, e à tosse, 42,9% (
Quanto aos volumes e capacidade pulmonares (
Na comparação intergrupos, quanto às variáveis Pi-máx e Pe-máx, foram observadas melhora de 23,08% da Pi-máx no grupo tratamento e piora de 9,72% no grupo placebo, com diferença de 32,80% entre os grupos. A Pe-máx apresentou melhora de 25% no grupo tratamento, sem haver alteração da mediana no grupo placebo (
Desde os anos 1970, os efeitos da estimulação elétrica nervosa transcutânea (TENS) vêm sendo estudados sobre dores agudas e crônicas. Os estudos se estenderam para também beneficiar os processos álgicos ocorridos no período pós-operatório. Este estudo prospectivo e randomizado avaliou o efeito da TENS para diminuição da dor no pós-operatório de cirurgia cardíaca. Encontramos não somente o efeito positivo que a TENS trouxe para o alívio da dor, mas também para melhora da força muscular respiratória e volumes e capacidade pulmonares.
Em concordância com nossos achados, estudos preliminares também evidenciaram que a TENS é efetiva no controle da dor de leve a moderada intensidade no período pós-operatório de cirurgia, e que poderia ser útil quando os pacientes apresentassem dor de severa intensidade12,13.
Klin e cols.7, Bayindir e cols.12, Erdogan e cols.13 e Benedetti e cols.14 avaliaram em seus estudos o benefício da TENS e constataram que a eletroestimulação reduz o nível de dor pós-operatório e diminui a quantidade de analgésicos quando comparada com o grupo placebo ou controle.
Bjordal e cols.15 publicaram uma meta-análise com estudos que utilizaram a TENS como recurso analgésico no período pós-operatório entre 1966 a 2001. Nessa meta-análise mostraram que a TENS reduziu o consumo de medicação analgésica durante os três primeiros dias de pós-operatório, diminuindo os efeitos colaterais da medicação, e um desses efeitos é o de deprimir o centro respiratório. Também demonstraram uma diferença importante na avaliação da dor em pacientes que realizaram a TENS placebo
Na avaliação da força muscular respiratória, verificamos que a pressão expiratória máxima apresentou um aumento após o uso da TENS. Facilitando o processo de higienização pulmonar, eliminação de muco e a efetividade da tosse. A pressão inspiratória máxima também apresentou melhora e pode estar relacionada à redução da dor, propiciando um aumento da ventilação pulmonar e reduzindo os índices de atelectasias, uma das principais causas de complicações respiratórias no pós-operatório cardíaco16.
Em nossos levantamentos bibliográficos não encontramos estudos que comparassem o uso da TENS e a força muscular respiratória. Johnson e cols.17 incluíram em seu estudo 138 pacientes que realizaram cirurgia cardíaca, nos quais foram avaliadas as pressões inspiratória e expiratória máximas e função pulmonar em dois períodos: no dia da alta hospitalar, que ocorreu em média no quinto dia de pós-operatório, e na oitava semana pós-operatória. Quando realizaram a primeira análise, a dor, de forma subjetiva, foi descrita como leve a moderada. Os autores acreditam que a dor pode ter sido fator limitante para que os pacientes realizassem o esforço máximo. Na oitava semana os pacientes ainda apresentaram redução das pressões respiratórias e função pulmonar comparada com os níveis basais e presumiram que tais achados poderiam estar relacionados à fraqueza muscular no período pós-operatório.
Lock e cols.18 e Belle e cols.19 avaliaram as pressões respiratórias e a função pulmonar na primeira, na sexta e na oitava semanas de pós-operatório de cirurgia cardíaca, e também tiveram como resultado uma redução significante das pressões respiratórias na primeira semana. No entanto, o estudo de Belle e cols.19, ao avaliar os pacientes na sexta semana, demonstrou que os valores pressóricos voltaram aos níveis basais, mas a função pulmonar ainda apresentava redução. Já Lock e cols.18 demonstraram manutenção da redução das pressões respiratórias e função pulmonar mesmo na segunda análise, ocorrida na oitava semana de pós-operatório. Os autores indagam um possível trauma em regiões costovertebrais, produzindo inibição reflexa dos músculos intercostais de modo que a caixa torácica se tornaria incapaz de resistir interiormente à força da contração do músculo diafragma.
As alterações dos volumes e capacidade em pacientes submetidos a cirurgia cardíaca são em grande parte responsáveis pela morbidade desses pacientes6. As atelectasias são as complicações mais frequentes4,20,21, ocasionadas por diminuição da capacidade residual funcional levando a hipercapnia e hipoxia5,22, pelas alterações da caixa torácica17 e pelo deslocamento cranial do músculo diafragma. Podem ainda ocorrer alterações da mecânica respiratória23 por aumento da resistência das vias aéreas, pela dor pós-operatória24, por paresia do nervo frênico25, dentre outros.
Neste estudo, procuramos estudar a relação da dor com os volumes e a capacidade pulmonar no pós-operatório de cirurgia cardíaca, e foi percebido que após quatro horas de uso da TENS os pacientes apresentaram melhora da dor, permitindo aos pacientes que realizassem inspirações mais profundas, obtendo melhora da capacidade vital comparado ao grupo placebo. Além disso, o volume corrente apresentou aumento de 23% comparado ao grupo placebo, enquanto a frequência respiratória (f) tendeu a diminuir após o uso da TENS, fazendo que o volume minuto apresentasse discreta melhora. Esses dados corroboram outros estudos, como o de Ali e cols.3, que relatam a melhora do CV após o uso da TENS; Stratton e Smith26, que também relataram melhora na capacidade vital forçada (CVF) após o uso da TENS; e Cipriano e cols.27 ,que demonstraram os efeitos positivos da TENS na função pulmonar e musculoesquelética de pacientes no pós-operatório de cirurgia cardíaca. Erdogan e cols.13 realizaram um estudo controlado, prospectivo randomizado e duplo cego avaliando a eficácia da TENS em cirurgias torácicas, e constataram o benefício trazido pela eletroestimulação em seus pacientes, de modo que os eles necessitavam de menos analgésicos opioides e aumentaram o esforço para tossir durante a fisioterapia.
O presente estudo pode, no entanto, apresentar importantes limitações: a amostra relativamente pequena justificada pela dificuldade de incluir pacientes que se submetessem ao procedimento cirúrgico com a mesma equipe e o mesmo protocolo anestésico; o tempo fixo e reduzido de utilização da corrente, justificada pela maior adequação a realidade e rotina do serviço hospitalar. Outra limitação refere-se à característica transversal, escolhida para realização no terceiro dia de pós-operatório, haja vista que a correta avaliação da aplicação da TENS dependia de os pacientes não estarem utilizando analgésicos endovenosos e já estarem cognitivamente aptos a responder questionário. Por fim, o fato de termos incluído em nossa amostra diversos tipos de cirurgia cardíaca, tendo todos sido homogeneizados quanto ao tipo de incisão cirúrgica (toracotomia medioesternal longitudinal).
Acreditamos que os achados desta pesquisa poderão corroborar com o estímulo e a divulgação de terapias adjuvantes de baixo custo no período pós-operatório de cirúrgica cardiovascular, podendo interferir de forma positiva num melhor desfecho clínico e disfuncional.
A estimulação elétrica nervosa transcutânea de curta duração é útil no controle da dor no pós-operatório de cirurgia cardíaca e permite a melhora da força muscular respiratória e aumento dos volumes e capacidade pulmonar.
Declaro não haver conflito de interesses pertinentes.
O presente estudo não teve fontes de financiamento externas.
Este artigo é parte de dissertação de Mestrado de Cristie Gregorini pela Universidade Federal de São Paulo - UNIFESP.
Correspondência: Cristie Gregorini Rua 7 de setembro, 31 - Juquitiba 06950-000 - São Paulo, SP, Brasil E-mail:
Artigo recebido em 30/10/08; revisado recebido em 08/12/09; aceito em 15/05/09.
BACKGROUND: Respiratory muscle strength has been related to the postoperative outcome of cardiac surgeries. The main documented therapeutic purpose of transcutaneous electrical nerve stimulation (TENS) is the reduction of pain, which could bring secondary benefits to the respiratory muscles and, consequently, to lung capacities and volumes. OBJECTIVES: The objective of the present study was to evaluate the effectiveness of short-duration transcutaneous electrical nerve stimulation (TENS) in the reduction of pain and its possible influence on respiratory muscle strength and lung capacity and volumes of patients in the postoperative period of cardiac surgery. METHODS: Twenty five patients with mean age of 59.9 ± 10.3 years, of whom 72% were men, and homogeneous as regards weight and height, were randomly assigned to two groups. One group received therapeutic TENS (n = 13) and the other, placebo TENS (n = 12), for four hours on the third postoperative day of cardiac surgery. Pain was analyzed by means of a visual analogue scale, and of respiratory muscle strength as measured by maximum respiratory pressures and lung capacity and volumes before and after application of TENS. RESULTS: Short-duration TENS significantly reduced pain of patients in the postoperative period (p < 0.001). Respiratory muscle strength (p < 0.001), tidal volume (p < 0.001) and vital capacity (p < 0.05) significantly improved after therapeutic TENS, unlike in the placebo group. CONCLUSION: Short-duration TENS proved effective for the reduction of pain and improvement of respiratory muscle strength, as well as of lung volumes and capacity. (Arq Bras Cardiol 2010; 94(3):325-331)
Universidade Federal de São Paulo, São Paulo, SP - Brazil
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Pain is a physiological response to different body injuries and is significant in patients in the postoperative period of cardiac surgery. Despite the therapeutic advances achieved, the use of adjuvant resources may contribute to a favorable outcome. Transcutaneous electrical nerve stimulation (TENS) has proven an efficient alternative adjuvant therapy. However, its secondary effects are not frequently described in the scientific literature.
Pain in the postoperative period of cardiac surgery is an actual, fact and may contribute to worsening of the respiratory muscle strength and decrease of lung volumes and capacity, thus reducing the number of deep breaths and effectiveness of cough, which is indispensable in the postoperative period of cardiac surgery. The pain stimulus can make physical therapy even slower due to the lack of cooperation1,2. The surgical wound pain restricts lung expansion to a certain extent, thus favoring respiratory complications. Pulmonary complications are the major causes of morbidity in the postoperative period of cardiac surgery, and can contribute to the reduction of respiratory muscle strength, lung volumes and capacity; atelectasis is one of the most common of them, affecting approximately 64% of patients undergoing surgery3-6.
TENS is a modality of low-frequency electric current with the therapeutic purpose of reducing pain stimuli. It is considered an efficient, easy-to-use, noninvasive, non-toxic and relatively low-cost procedure which, however, is poorly corroborated by non-controlled randomized studies7-9. Few studies report the secondary effects of the use of TENS, and most of them are not related to cardiac surgery.
The objective of the present study was to use TENS in the postoperative period of cardiac surgery for a short period of four hours and also to evaluate its effects on pain, respiratory muscle strength, and lung volumes and capacity.
This is a prospective randomized clinical trial. The individuals were assigned so as to have equal chances of belonging to the therapeutic TENS or placebo groups. Randomization was made with the use of a sealed box.
The inclusion criteria were patients aged between 35-80 years who had undergone elective cardiac surgery via longitudinal median sternotomy. The exclusion criteria were patients with pacemaker; pregnant women; cognitive or intellectual impairment; absence of pain in the postoperative period; sensitivity disorders; and patients undergoing any type of analgesia in the eight-hour period preceding the beginning of the protocol.
In the preoperative period, one day before surgery, the patients underwent a clinical assessment as defined by a protocol. Their respiratory muscle strength as well as their lung volumes and capacities were also evaluated in the preoperative period.
On the third postoperative day, when the patients returned to the hospital ward, they underwent a pre-TENS clinical reassessment according to a protocol. In this reassessment, pain intensity was verified with the use of a visual analogue scale (VAS); respiratory muscle strength as well as lung volumes and capacity were assessed with the use of a compound gauge and a ventilometer. Then, TENS was applied for four hours according to the randomized groups. By the end of the intervention, the patients were reassessed as regards pain, respiratory muscle strength, and lung volumes and capacity.
The following vital signs were monitored during the pre-TENS and post-TENS phases: respiratory rate (RR, rpm), heart rate (HR, bpm), and blood pressure (BP, mmHg).
Therapeutic and placebo TENS were applied with the use of a portable device for transcutaneous electrical nerve stimulation (TENS) (TENS DeviceTM, KLD, Amparo, São Paulo, Brazil). The electric current was delivered by two pairs of adhesive electrodes (10 x 3.5 cm) positioned one on each side of the surgical wound in the subclavian region, approximately two to three centimeters. The parameters for therapeutic TENS were pulse rate of 80 Hz (hertz), pulse width of 150 μs (microseconds) and dose in miliamperes (mA) adjusted at a sensitive threshold. The placebo TENS device underwent modifications in its internal programming: the control capacitor of the time constant was changed and the active time between pulses was modified from 330 miliseconds to 33 seconds, in order to prevent an analgesic effect.
The patients adjusted the intensity of stimulation at the point at which they felt a "strong", although yet comfortable, prickling sensation, and were told to reduce the intensity if they felt uncomfortable.
The treatment and placebo groups were given the same instructions. Even though they were not sure whether or not they were receiving electric current after some time of use, the device could deliver both continuous and intermittent current.
Respiratory muscle strength was measured according to Neder et al's protocol10 in order to obtain the maximal inspiratory (Pi-max) and expiratory pressures (Pe-max).
Pi-max was measured with the use of a tube with an open distal tip through which the individual initially breathed normally and was further asked to make a maximal expiration until reaching the residual volume. Next, the therapist would set the spinning valve so as to occlude the orifice of the compound gauge (GerarMed, model MVD300, Gerar®, Brazil), with the patient wearing an occlusive nose clip. Then, the individual would make a maximal inspiratory effort against the occluded airway. During the test, standard verbal prompts were given: "Please exhale, inhale. Let the air out, now inhale deeply".
For the Pe-max test, the same tube with an open distal extremity was used, through which the individual was once again asked to breathe normally; then, they were told to perform a maximal inspiration until reaching the total lung capacity. The therapist would set the spinning valve so as to occlude the orifice of the compound gauge, with the occlusive nose clip kept in position. Then, the individual would make a maximal expiratory effort against the occluded airway, according to the standardized verbal prompt "Please inhale, exhale. Please fill your lung with air and now force it out".
The tests were repeated five times at most, and the best result of each one of the three tests whose variation was lower than 10% was chosen. A two-minute rest was allowed between one test and the next.
The assessment was made with the use of a ventilometry test (Wright ventilometer, model Mark 8, nSpire Health Inc., Longmont, RU) to obtain measurements of minute volume (MV, L/min), tidal volume (TV, mL) and vital capacity (VC, L). The patient was duly positioned, with the back supported at approximately 90º, and their nasal airway was occluded by a clip; the equipment was fit to the mouth by means of a disposable mouthpiece. In order to measure the VC, the patient was asked to perform a maximal inspiration followed by a slow maximum expiration, close to the residual volume. For MV measurement, the patient was asked to breathe normally, with effortless inspiratory and expiratory movements for one minute, after a two-minute adaptation. TV measurement was obtained from the ratio between the MV and respiratory rate (RR, rpm).
Pain was assessed with the use of a numerical visual analogue scale11 (VAS). The patients were told to mark the point that best represented their pain at rest and with cough with a cross-sectional line. The assessment was made before and after TENS application.
Continuous and semi-continuous variables were analyzed in the normal curve and defined as non-parametric with the use of the K-S (Kolmogorov-Smirnov) distance. Parametric data were expressed as mean and standard deviation, and non-parametric data as median and quartiles. Categorical data were expressed as absolute (n) and relative (%) frequency.
Twenty five individuals admitted in the ward of the University Hospital of
Results regarding maximal respiratory pressures, lung capacity and volumes, and the cardiovascular response in the preoperative, pre-TENS, and post-TENS periods were observed.
In relation to pain, there was improvement of 40% at rest and 42.9% with cough (
As regards lung capacity and volumes (
The comparison between groups regarding the Pi-max and Pe-max variables showed improvement by 23.08% of Pi-max in the treatment group and worsening by 9.72% in the placebo group, with a 32.80% difference between groups. Improvement by 25% was observed in Pe-max of the treatment group, with no change in the median of the placebo group (
The effects of transcutaneous electrical nerve stimulation (TENS) on acute and chronic pain have been studied since the 1970's. Further studies also analyzed the benefits of TENS in pain processes occurring in the postoperative period. This prospective randomized study evaluated the effect of TENS on the reduction of pain in the postoperative period of cardiac surgery. We not only found a positive effect of TENS on pain relief, but also improvement of respiratory muscle strength and lung capacity and volumes.
Corroborating our findings, preliminary studies also showed that TENS is effective in the control of mild to moderate pain in the postoperative period, and could also be useful in cases of severe pain12,13.
Klin et al7, Bayindir et al12, Erdogan et al13 and Benedetti et al14 studies evaluated the benefit of TENS and verified that electrostimulation reduced the level of pain in the postoperative period and decreased the amount of analgesic drugs used in comparison to the placebo or control group.
Bjordal et al15 published a meta-analysis with studies using TENS as an analgesic resource in the postoperative period between 1966 and 2001. In that meta-analysis they showed that TENS reduced the use of analgesic medication during the first three postoperative days, thus decreasing the side effects of the medications, one of which is depression of the respiratory center. They also demonstrated an important difference in pain assessment in patients undergoing placebo versus therapeutic TENS.
In the analysis of respiratory muscle strength, we observed that the maximal expiratory pressure increased after the use of TENS, thus facilitating the process of pulmonary toilet, mucus clearance, and efficacy of cough. The maximal inspiratory pressure also improved and this could be related to pain reduction, thus providing increased pulmonary ventilation and reducing the incidence of atelectasis, which is one of the major causes of respiratory complications in the postoperative period of cardiac surgeries16.
In our bibliographic survey, no studies correlating the use of TENS with respiratory muscle strength were found. Johnson et al study17 included 138 patients undergoing cardiac surgery, who had their maximal inspiratory and expiratory pressures and pulmonary function assessed in two periods: at the day of hospital discharge, which occurred on the fifth postoperative day, on average, and on the eighth postoperative week. In the first analysis, pain, as assessed subjectively, was described as mild to moderate. The authors believed that pain could have been the limiting factor for the patients to perform maximum effort. On the eighth week, the patients still presented reduced respiratory pressures and pulmonary function in comparison to baseline levels, and the authors presumed that these findings could be related to muscle weakness in the postoperative period.
Lock et al18 and Belle et al19 evaluated the respiratory pressures and pulmonary function in the first, sixth and eighth postoperative weeks of cardiac surgery, and they also found a significant reduction in respiratory pressures in the first week. However, Belle et al19 studied patients in the sixth week and found that pressure levels had returned to baseline levels, but the pulmonary function was still reduced. Lock et al18, in turn, demonstrated that respiratory pressures and pulmonary function remained reduced even in the second analysis carried out in the eighth postoperative week. The authors consider the possible occurrence of trauma to the costoverterbral joints, thus producing reflex inhibition of intercostal muscle contraction, causing the rib cage to be unable to resist the inward force of diaphragmatic contraction.
Changes in lung volumes and capacity of patients undergoing cardiac surgery account, to a great extent, for the morbidity of these patients6. Atelectases are the most frequent complications4,20,21, resulting from decreased functional residual capacity that leads to hypercapnia and hypoxia5,22, from rib cage changes17, and from the cephalad displacement of the diaphragm. Changes in the respiratory mechanics23 may also occur due to increased airway resistance, postoperative pain24, paresis of the phrenic nerve25, and others.
In this study, we sought to study the relationship between pain and lung capacity and volumes in the postoperative period of cardiac surgery. We could observe that, after the use of TENS for four hours, the patients presented improvement of pain, so that they could perform deeper inspiratory movements, thus obtaining improved vital capacity in comparison to the placebo group. Also, the tidal volume increased by 23% in comparison to the placebo group, whereas the respiratory rate (RR) tended to decrease after the use of TENS, thus resulting in a slight improvement of the minute volume. These data corroborate those of other studies such as Ali et al3, which reported improved VC after the use of TENS; Stratton and Smith26, which also found improved forced vital capacity (FVC) after the use of TENS; and Cipriano27, which demonstrated the positive effects of TENS on pulmonary and musculosketal functions of patients in the postoperative period of cardiac surgery. Erdogan et al13 conducted a controlled prospective randomized double-blind study evaluating the efficacy of TENS in thoracic surgery, and demonstrated beneficial effects of electrostimulation in their patients, so that they needed less opioid analgesics and their cough effort was increased during physical therapy.
There can be, however, important limitations to the present study: the sample was relatively small due to the difficulty of including patients undergoing the surgical procedure with the same medical team and using the same anesthetic protocol; the fixed and reduced time of utilization of the current in order to be more adequate to reality; and the hospital routine. Another limitation refers to the cross-sectional design chosen for the analysis of the third postoperative day, since the correct evaluation of TENS application depended on the patients not being receiving intravenous analgesics and being already cognitively able to answer a questionnaire. Also, one other limitation was the fact that our sample included several types of cardiac surgeries homogenized as to the type of surgical incision (longitudinal median sternotomy).
We believe that our findings will encourage and disseminate the use of low-cost adjuvant therapies in the postoperative period of cardiovascular surgery, thus positively contributing to a better clinical and functional outcome.
Short-duration transcutaneous electrical nerve stimulation is useful in the control of pain in the postoperative period of cardiac surgery. It also provides improved respiratory muscle strength and increased lung capacity and volumes.
No potential conflict of interest relevant to this article was reported.
There were no external funding sources for this study.
This article is part of the thesis of master submitted by Cristie Gregorini, from Universidade Federal de São Paulo - UNIFESP.