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Randomized Controlled Trial
. 2023 May 15;120(5):e20220581.
doi: 10.36660/abc.20220581. eCollection 2023.

Auricular Vagal Neuromodulation and its Application in Patients with Heart Failure and Reduced Ejection Fraction

[Article in English, Portuguese]
Sergio Menezes Couceiro  1   2 , Lucas Bonacossa Sant'Anna  3 , Mariana Bonacossa Sant'Anna  3 , Renata S Matos Menezes  4 , Evandro Tinoco Mesquita  5   6 , Fernando Mendes Sant'Anna  2   7
Affiliations
Randomized Controlled Trial

Auricular Vagal Neuromodulation and its Application in Patients with Heart Failure and Reduced Ejection Fraction

[Article in English, Portuguese]
Sergio Menezes Couceiro et al. Arq Bras Cardiol. .

Abstract
in English, Portuguese

Background: The autonomic nervous system (ANS) imbalance in heart failure (HF) creates a vicious cycle, excess sympathetic activity, and decreased vagal activity contributing to the worsening of HF. Low-intensity transcutaneous electrical stimulation of the auricular branch of the vagus nerve (taVNS) is well tolerated and opens new therapeutic possibilities.

Objectives: To hypothesize the applicability and benefit of taVNS in HF through intergroup comparison of echocardiography parameters, 6-minute walk test, Holter heart rate variability (SDNN and rMSSD), Minnesota quality of life questionnaire, and functional class by the New York Heart Association. In comparisons, p values <0.05 were considered significant.

Methods: Prospective, double-blind, randomized clinical study with sham methodology, unicentric. Forty-three patients were evaluated and divided into 2 groups: Group 1 received taVNS (frequencies 2/15 Hz), and Group 2 received sham. In comparisons, p values <0.05 were considered significant.

Results: In the post-intervention phase, it was observed that Group 1 had better rMSSD (31 x 21; p = 0.046) and achieved better SDNN (110 vs. 84, p = 0.033). When comparing intragroup parameters before and after the intervention, it was observed that all of them improved significantly in group 1, and there were no differences in group 2.

Conclusion: taVNS is a safe to perform and easy intervention and suggests a probable benefit in HF by improving heart rate variability, which indicates better autonomic balance. New studies with more patients are needed to answer the questions raised by this study.

Fundamento: O desequilíbrio do sistema nervoso autônomo (SNA) na insuficiência cardíaca (IC) cria um ciclo vicioso, o excesso de atividade simpática e a diminuição da atividade vagal contribuindo para a piora da IC. A estimulação elétrica transcutânea de baixa intensidade do ramo auricular do nervo vago (taVNS) é bem tolerada e abre novas possibilidades terapêuticas.

Objetivos: Gerar hipótese da aplicabilidade e benefício da taVNS na IC através da comparação intergrupos de parâmetros ecocardiográficos, teste de caminhada de 6 min, variabilidade da frequência cardíaca pelo Holter (SDNN e rMSSD), questionário de qualidade de vida de Minnesota e classe funcional pela New York Heart Association.

Métodos: Estudo clínico prospectivo, duplo cego, randomizado com metodologia sham, unicêntrico. Avaliados 43 pacientes e alocados em 2 grupos: o Grupo 1 recebeu taVNS (frequências 2/15 Hz) e Grupo 2 recebeu sham. Nas comparações, valores de p<0,05 foram considerados significativos.

Resultados: Na fase pós-intervenção, observou-se que o Grupo 1 se manteve com melhor rMSSD (31 x 21; p = 0,046) e atingiu melhor SDNN (110 vs. 84, p = 0,033). Ao compararmos os parâmetros intragrupos, antes e após intervenção, observou-se que todos melhoraram significativamente no grupo 1 e não houve diferenças no grupo 2.

Conclusão: A taVNS é uma intervenção segura, de fácil execução e que sugere provável benefício na IC pela melhora na variabilidade da frequência cardíaca, o que indica melhor equilíbrio autonômico. Novos estudos com maior número de pacientes são necessários para responder às questões levantadas por esse estudo.

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Não há conflito com o presente artigo

Figures

Figura 1
Figura 1. – Anatomia da orelha, mostrando a área de inervação pelo ramo auricular no nervo vago (RANV) e os locais de estimulação nos dois grupos, taVNS e sham. taVNS: estimulação transcutânea auricular do nervo vago.
Figura 2
Figura 2. – Divisão dos grupos e fluxograma do estudo. taVNS: estimulação transcutânea auricular do nervo vago; Grupo sham: simulação. ICFER: insuficiência cardíaca com fração de ejeção reduzida; SDNN: desvio-padrão de todos os intervalos R-R normais gravados em um intervalo de tempo; rMSSD: raiz quadrada da média do quadrado das diferenças entre os intervalos R-R normais adjacentes, em um intervalo de tempo (milissegundos); FC: frequência cardíaca.
Figura 3
Figura 3. – Desvio-Padrão do R-R (SDNN) antes e após o tratamento. Teste estatístico realizado: t de Student não pareado. Valores de p < 0,05 foram considerados significativos. SDNN: desvio-padrão de todos os intervalos R-R normais gravados em um intervalo de tempo; aVNS: estimulação auricular do nervo vago.
Figura 3
Figura 3. – Desvio-Padrão do R-R (SDNN) antes e após o tratamento. Teste estatístico realizado: t de Student não pareado. Valores de p < 0,05 foram considerados significativos. SDNN: desvio-padrão de todos os intervalos R-R normais gravados em um intervalo de tempo; aVNS: estimulação auricular do nervo vago.
Figura 4
Figura 4. – Análise da qualidade de vida pelo questionário de Minnesota-MLHFQ (A) e do teste de caminhada dos 6 minutos (B) nos grupos 1 (taVNS) e 2 (sham) antes do tratamento e após 30 dias. Nota-se, em ambos os casos, melhora desses parâmetros no grupo taVNS (p<0,05) e nenhuma melhora no grupo sham. Testes estatísticos realizados: Wilcoxon-Mann-Whitney para qualidade de vida e t de Student pareado para o teste de caminhada de 6 minutos. Valores de p < 0,05 foram considerados significativos.
Figura Central
Figura Central. : Neuromodulação Vagal Auricular e sua Aplicabilidade em Pacientes com Insuficiência Cardíaca e Fração de Ejeção Reduzida
Figure 1
Figure 1. – Anatomy of the ear, showing the area of innervation by the auricular branch in the vagus nerve (ABVN) and the stimulation sites in both groups, taVNS, and sham. taVNS: transcutaneous auricular vagus nerve stimulation; Sham: simulation.
Figure 2
Figure 2. – Study flowchart. taVNS: transcutaneous auricular vagus nerve stimulation; Sham group: simulation; HFrEF: heart failure with reduced ejection fraction; SDNN: standard deviation of all normal R-R intervals recorded in a time interval; rMSSD: square root of the mean squared differences between adjacent normal R-R intervals over a time interval (milliseconds).
Figure 3
Figure 3. – Standard Deviation of R-R intervals (SDNN) before and after treatment. Statistical test performed: unpaired Student’s t. P values < 0.05 were considered significant.
Figure 4
Figure 4. – Analysis of quality of life by Minnesota live with heart failure questionnaire – MLWHF – (A) and the 6-minute walk test (B) in groups 1 (taVNS) and 2 (sham) before treatment and after 30 days. In both cases, an improvement in these parameters was observed in the taVNS group (p<0.05) and no improvement in the sham group. Statistical tests performed: Wilcoxon-Mann-Whitney for quality of life and paired Student’s t-test for the 6-minute walk test. P values < 0.05 were considered significant.
Central Illustration
Central Illustration. : Auricular Vagal Neuromodulation and its Application in Patients with Heart Failure and Reduced Ejection Fraction
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References

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