Resumen
Las personas con lesión de la médula espinal (LME) experimentan disfunciones respiratorias que incluyen hipersecreciones, broncoespasmo y debilidad de los músculos respiratorios. La terapia de canto se ha implementado como parte del entrenamiento de los músculos respiratorios (RMT) para mejorar su fuerza muscular. Cantar diferentes tipos y géneros de canciones puede provocar el reclutamiento específico de los músculos respiratorios, atribuido a la variación de las características de las canciones, incluido el tempo, el tono y la complejidad rítmica. Este estudio tiene como objetivo determinar el efecto de cantar canciones con diferentes características en el rendimiento de los músculos respiratorios accesorios entre las personas con LME. Se reclutaron trece participantes masculinos con LME de ASIA A y B (C4 -T11). Las señales de los músculos respiratorios se recuperaron colocando dos sensores de mecanomiografía (MMG) en los músculos esternocleidomastoideo (ECM) y recto abdominal (RA). Ocho expertos en música categorizaron varias canciones en cuatro categorías según su tono, tempo y complejidad rítmica. Cada participante cantó una canción de cada categoría. Los resultados mostraron una diferencia estadísticamente significativa en las respuestas de RA y SCM entre todas las categorías (P < 0,01). El músculo SCM es más activo al cantar canciones de tono alto, mientras que el RA es más activo durante el ritmo lento y la complejidad rítmica fácil. Esto demuestra que las personas con LME activan diferentes músculos respiratorios accesorios al cantar canciones con diferentes características. Los médicos podrían beneficiarse de este conocimiento al prescribir terapia de canto o ejercicio a personas con LME en el futuro.
Introducción
Durante la respiración tranquila, los músculos inspiratorios (diafragma e intercostales externos) expanden la cavidad torácica, lo que hace que el aire llene los pulmones. A esto le sigue una retracción pasiva de la pared torácica durante la espiración. Sin embargo, durante actividades físicas intensas, se activan los músculos respiratorios accesorios para satisfacer la mayor demanda de oxígeno. Estos músculos incluyen el esternocleidomastoideo, el escaleno, el dorsal ancho y los músculos abdominales.
Las personas con lesión de la médula espinal (LME) a menudo presentan síntomas de insuficiencia respiratoria, en particular aquellas con lesiones que afectan la región cervical y torácica.1, 2). Cuanto mayor sea el nivel de la lesión, más afectados están los músculos respiratorios, lo que provoca importantes alteraciones respiratorias. Después de una lesión medular, las vías motoras que inervan los músculos respiratorios se ven alteradas, lo que provoca debilidad muscular, espasticidad y parálisis (3). Las personas con LME también sufren deterioro del control motor respiratorio (4), lo que limita la recuperación (5, 6) y calidad de vida (7).
En la actualidad, los médicos e investigadores han adoptado varios ejercicios para mejorar la fuerza de los músculos respiratorios entre las personas con LME. Este ejercicio se denomina entrenamiento de los músculos respiratorios (RMT) e incluye ejercicios de inspiración, espiración o ambos de una duración e intensidad determinadas para mejorar la fuerza y la resistencia de los músculos de la respiración.8). El RMT incluye entrenamiento con carga resistiva (9–12), entrenamiento de carga de umbral de presión (13–16), entrenamiento de hiperpnea normocápnica (17–20) y formación en canto (21).
El uso del canto como estrategia de entrenamiento para mejorar la fuerza muscular en personas con LME es relativamente nuevo entre los investigadores y los médicos en comparación con otros ejercicios convencionales. Se ha demostrado que el canto mejora la fuerza respiratoria, la resistencia y la calidad de vida en muchas poblaciones, como las personas con trastorno degenerativo del habla/voz (22–25), enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) (26) y pacientes con cáncer (27, 28). Como cualquier otra técnica de respiración, cantar requiere una inhalación y exhalación repetida y extensa, lo que conduce a una mejora en la función respiratoria (8).
En cantantes clásicos y entrenados, los estudios han demostrado que se reclutaron diferentes músculos de la respiración en diferentes parámetros musicales (29–32). Además del tono, el tempo y la complejidad rítmica también afectan el mecanismo de respiración al cantar. El tono se refiere al control de la frecuencia fundamental de la voz. Cuanto más alto sea el tono, más alto será el tono de voz. El tempo se refiere a la velocidad de la canción en pulsaciones por minuto (BPM). Cuanto más rápido sea el tempo, más rápida será la velocidad de la canción. Mientras tanto, la complejidad rítmica se refiere a la complejidad del ritmo de las sílabas cantadas. Los cambios rápidos en las sílabas de una canción y el ritmo complejo o sincopado hacen que sea más difícil cantar.
Actualmente, existen estudios limitados que implementan el entrenamiento de canto entre personas con LME. Tamplin et al. (2013) han establecido tendencias de mejoras en la intensidad del habla, la función respiratoria y la fuerza muscular después de cantar una canción conocida (21). Sin embargo, ningún estudio ha investigado el efecto de cantar diferentes características de canciones entre personas con LME. Este conocimiento es útil para la aplicación clínica con respecto a la selección de canciones apropiadas para el entrenamiento de la respiración muscular. Por lo tanto, el estudio tiene como objetivo determinar el efecto de cantar a diferentes tempos, tonos y complejidad rítmica en la actividad de los músculos respiratorios accesorios mientras cantan entre personas con LME.
Materiales y métodos
En este estudio, se monitorearon y midieron datos de MMG (sistema BIOPAC MP150 con vibromiografía de 2 canales) de los músculos esternocleidomastoideo (ECM) y recto abdominal (RA) mientras se cantaba.
Temas
En este estudio se reclutaron un total de 13 personas con LME (13 varones).Tabla 1). Todos los participantes fueron reclutados entre 3Tercera Junio 2022 hasta el 10El Agosto de 2022. Los autores tuvieron acceso a información que podría identificar a los participantes individuales durante o después de la recopilación de datos. Los autores obtuvieron el consentimiento por escrito de cada participante antes de que comenzara el experimento. Los criterios de inclusión incluyen un nivel de LME entre C4 y T11; Escala de deterioro de la Asociación Estadounidense de Lesiones Medulares (AIS) A o B; 18 años o más. No se incluyeron personas con LME por encima del nivel C4 para garantizar que la inervación del diafragma de todos los participantes incluidos aún esté intacta. Mientras tanto, los voluntarios con un nivel de lesión por debajo de T11 no fueron elegibles porque existe un deterioro mínimo de los músculos respiratorios por debajo de este nivel de lesión. AIS A o B indica la completitud de los déficits neurológicos; A indica una lesión motora y sensorial completa, mientras que B indica una sensorial incompleta. Los criterios de exclusión incluyen cualquier otro trastorno que pueda afectar las funciones respiratorias, como insuficiencia cardíaca, enfermedad por coronavirus (COVID-19) y tuberculosis. También se excluyó de este estudio a cualquier voluntario que no pudiera cantar debido a afecciones de las cuerdas vocales o dolor de garganta.
Protocolo de estudio
Los datos se recopilaron con los participantes del SCI en un laboratorio del Departamento de Ingeniería Biomédica de la Universidad Malaya, Kuala Lumpur. Además, algunos datos también se monitorearon y registraron en el edificio de una organización no gubernamental (ONG) llamada Beautiful Gate Foundation for the Disabled en Kepong, Kuala Lumpur. El Comité de Ética de Investigación de la Universidad de Malaya (Ref: UM.TNC2/UMREC– 638) aprobó la autorización ética de investigación antes de que se llevara a cabo el protocolo. Cada participante proporcionó su consentimiento informado antes de unirse al experimento.
Los investigadores han establecido colectivamente la MMG como una herramienta para demostrar el rendimiento del músculo esquelético a través de la vibración en varios entornos clínicos (33–35). Los estudios que utilizan dispositivos alternativos para medir las actividades mecánicas de los músculos respiratorios, como la MMG, son imperativos para complementar las evaluaciones electromiográficas (EMG).33). Según algunos investigadores, una respuesta de señal que sea inherentemente mecánica proporcionaría un modelo más representativo de la contracción muscular, ya que esta contracción está impulsada fundamentalmente por las propiedades mecánicas de la fibra muscular (36).
Se colocaron dos sensores MMG en los músculos esternocleidomastoideo y aórtico derecho de los participantes para observar la actividad de los músculos respiratorios accesorios mientras cantaban. Se eligieron estos dos músculos porque son superficiales, lo que los hace palpables y, por lo tanto, pueden ser localizados y capturados por MMG. El sensor MMG en el esternocleidomastoideo se colocó en función de la palpación del vientre muscular durante contracciones de flexión del cuello con resistencia manual (37). El sensor en RA se colocó 2 cm lateral al ombligo, sobre la masa muscular (38).
Categorización de canciones
En este estudio, los participantes del SCI eligieron 4 canciones de 4 categorías diferentes, en términos de su tempo, tono y complejidad rítmica (Figura 1). Los participantes eligieron una canción de cada categoría de un total de 48 canciones (Apéndice S4). Se reclutaron ocho expertos musicales del Departamento de Música de la Facultad de Artes Creativas de la Universidad de Malaya para evaluar las características de las canciones (S1 y Apéndices S4). Se identificó una frase con tempo, tono y complejidad rítmica consistentes para cada canción. Antes de cantar, se registró la señal MMG durante la inspiración y la espiración sin cantar.
Todos los participantes debían elegir una canción de cada categoría: (i) tempo lento, tono bajo fácil (SEL), (ii) tempo lento, tono alto fácil (SEH), (iii) tempo rápido, tono bajo duro (FHL) y (iv) tempo rápido, tono alto duro (FHH).Figura 2). ‘Lento’ y ‘rápido’ se refieren al tempo de la canción (Apéndice S3). ‘Fácil’ y ‘difícil’ hacen referencia a la complejidad rítmica. Mientras tanto, ‘bajo’ y ‘alto’ hacen referencia al tono de la canción (Apéndice S2).
Nota: RS = complejidad rítmica; BPM = pulsaciones por minuto.
No había instrucciones específicas sobre cómo debían cantar la canción, excepto seguir las indicaciones musicales de la pista pregrabada. Todos los participantes usaban auriculares mientras escuchaban y cantaban las canciones líricas. El volumen o intensidad de la pista también lo controlaban los propios participantes.
Recopilación de datos
Dependiendo de las categorías, cada canción estaba compuesta por un estribillo o una estrofa, con una duración aproximada de entre 40 y 80 segundos. Cada canción se grabó tres veces. Se permitió un descanso de cinco minutos entre intentos, antes de repetir los mismos pasos para completar las cuatro categorías. En total, cada participante tardó entre 45 y 75 minutos en terminar el experimento.
Los datos de MMG de los músculos esternocleidomastoideo y aurícula derecha se registraron durante las sesiones de canto. La actividad de los músculos esternocleidomastoideo y aurícula derecha se recopiló utilizando el software de adquisición BIOPAC® AcqKnowledge® de MMG. La voz de los participantes mientras cantaban también se grabó simultáneamente utilizando la aplicación Voice Memo del iPhone 12 Mini.
Análisis de datos
Se monitoreó, registró y analizó el rendimiento muscular durante la respiración tranquila y durante el canto (inspiración y espiración). En cada ronda de canto, se identificó el tiempo de las actividades de inhalación y exhalación a partir de las grabaciones de voz utilizando el software Praat (Praat, Paul Boersma y David Weenick, Departamento de Ciencias Fonéticas, Universidad de Ámsterdam, Países Bajos).
La señal bruta del software de adquisición BIOPAC® AcqKnowledge® se muestreó a una frecuencia de 1 kHz. Luego, la señal se procesó con un filtro de paso de banda a frecuencias de corte más bajas y más altas a 20 Hz y 200 Hz respectivamente. El filtro de paso de banda se aplicó para reducir el ruido adicional que podría haberse originado a partir de artefactos de movimiento. La amplitud de la señal se identificó como voltajes y se recuperó como raíz cuadrada media (RMS). Todos los datos procesados se exportaron para su posterior análisis.
Todos los datos se analizaron mediante análisis de varianza unidireccional (ANOVA) (SPSS Statistics, International Business Machines (IBM) Corporation, Estados Unidos de América) para comparar los músculos respiratorios accesorios…
