Modeling and surgical navigation in treatment of benign ovarian tumors

• Mark F. Dorfman
• Aleksandr S. Gasparov
• Eketerina D. Dubinskaya
• Suren L. Vartanyan
• Evgeniia V. Gubanova
• Sofia F. Dorfman

Abstract

The aim of the study was to investigate effectiveness of preoperative 3D-modeling and surgical navigation in laparoscopic cystectomy in patients of reproductive age.

Material and methods. The study presents the results of a comprehensive examination and treatment of 100 patients with serous ovarian cystadenomas. The main group included 50 patients with serous cystadenomas, who at the stage of preoperative examination, in addition to the standard clinical and laboratory examination, underwent the construction of a 3D-model of the ovary with registration of topography of the tumor and its blood supply areas. The comparison group included 50 patients with serous cystadenomas who underwent preoperative examination according to standard clinical protocols. All patients underwent surgical treatment in the amount of cystectomy by laparoscopic access. To assess the effectiveness of the use of the author’s technology of surgical navigation, clinical and laboratory criteria for trauma were used: intraoperative blood loss, duration of surgery and anesthesia, the patient’s motor activity, restoration of the act of urination and intestinal motility, temperature and pain reactions, indicators of a clinical blood test, as well as biochemical markers of trauma and indicators of ovarian reserve.

The results of statistical and mathematical analysis made it possible to identify 10 significant clinical and laboratory indicators that are informative for assessing the traumatism of surgical intervention. Based on these parameters, a scoring scale was developed.

Conclusion. Personalized modeling and surgical navigation make it possible to perform cystectomy with minimal trauma to healthy ovarian tissue, which leads to a rapid recovery in the postoperative period and significantly reduces the ovarian reserve.

Keywords:operative gynecology; laparoscopy; 3D-modeling; surgical navigation; ultrasonography; cystectomy; ovarian reserve; Fast Track

REFERENCES

1. Nosova Yu.V., Solopova A.E., Asaturova A.V., Tregubova A.V., Kometova V.V., Khabas G.N. The role of intraoperative frozen section analysis in the choice of surgical strategy for ovarian tumors. Akusherstvo i ginekologiya [Obstetrics and Gynecology]. 2020; (9): 120–8. (in Russian)

2. Ministry of Health of the Russian Federation. Clinical guidelines: Diagnosis and treatment of benign ovarian tumors from the standpoint of cancer prevention. Moscow, 2018. (in Russian)

3. Kogan Y. Topical issues of pathogenesis and diagnosis of tumors and ovarian masses. Prakticheskaya meditsina [Practical Medicine]. 2018; 16 (9): 34–9. (in Russian)

4. Adamyan L.V., Sibirskaya E.V., Koltunov I.E., Smal’ T.A., Shutkova A.Yu. Ovarian benign tumors and tumor-like formations of girls and young women. Problemy reproduktsii [Problems of Reproduction]. 2016; 22 (2): 73–7. (in Russian)

5. Management of Suspected Ovarian Masses in Premenopausal Women (Green-top Guideline No. 62).

6. Pavlovich S.V., Yurova M.V., Melkumyan A.G., Frankevich V.E., Chagovets V.V., Khabas G.N. Biomarkers in ovarian neoplasms: opportunities, limitations, and prospects for using in reproductive-aged women. Akusherstvo i ginekologiya [Obstetrics and Gynecology]. 2019; (11): 65–73. (in Russian)

7. Gasparov A.S., Titov D.S., Dubinskaya E.D., Barabanova O.E., Ayrapetyan A.S. Clinical evaluation of traumaticity of different energy types used in the surgical treatment of benign ovarian tumors. Akusherstvo i ginekologiya [Obstetrics and Gynecology]. 2013; (9): 25–9. (in Russian)

8. Borghese G., Coppola F., Raimondo D., Raffone A., Travaglino A., et al. 3D patient-specific virtual models for presurgical planning in patients with recto-sigmoid endometriosis nodules: A pilot study. Medicina (Kaunas). 2022; 58 (1): 86.

9. Alyaev Yu.G., Sirota E.S., E.A. Bezrukov E.A., Ali S.H. 3D-technologies in planning and navigation for laparoscopic interventions in patients with renal and ureteric stones. Urologiya [Urology]. 2019; (4): 9–15. (in Russian)

10. Boedecker C., Huettl F., Saalfeld P., Paschold M., Kneist W., et al. Using virtual 3D-models in surgical planning: workflow of an immersive virtual reality application in liver surgery. Langenbecks Arch Surg. 2021; 406 (3): 911–5.

11. Dorfman M.F., Gasparov A.S., Patsap O.I., Sahakyan M.G., Dorfman S.F. Clinical and morphological features of simple and cellular fibroids. Klinicheskaya i eksperimental’naya morfologiya [Clinical and Experimental Morphology]. 2022; 11 (1): 16–24. (in Russian)

12. Gasparov A.S., Dorfman M.F., Dubinskaya E.D., Vartanyan S.L., Gubanova E.V., Dorfman S.F. Prediction of proliferative activity of uterine leiomyoma. A model for differential diagnosis of usual-type and cellular leiomyoma. Voprosy ginekologii, akusherstva i perinatologii [Problems of Gynecology, Obstetrics and Perinatology]. 2022; 21 (3): 63–9. (in Russian)

13. Dorfman M.F., Gasparov A.S. Modeling and surgical navigation in operative gynecology Akusherstvo i ginekologiya: novosti, mneniya, obuchenie [Obstetrics and Gynecology: News, Opinions, Training]. 2020; 8 (3): 121–7. (in Russian)

14. Dorfman M.F., Gasparov A.S., Vartanyan S.L., Gubanova E.V., Dorfman S.F. Surgical navigation and 3D modeling in the treatment of uterine fibroids. Voprosy ginekologii, akusherstva i perinatologii [Problems of Gynecology, Obstetrics and Perinatology]. 2022; 21 (5): 21–6. (in Russian)

15. WHO Classification of Tumors. 5th ed. Vol. 4: Female Genital Tumors, 2020.

16. Dorfman M.F., Dorfman S.F., Gasparov A.S., Radzinsky V.E. Method for preparation and performing of surgical operation on small pelvis organs. Certificate of authorship No. 2736800. State Register of Inventions of the Russian Federation. 20.11.2020. (in Russian)

Большинство пациенток предъявляли жалобы на периодические тянущие боли внизу живота. Из экстрагенитальных заболеваний в обеих группах чаще отмечали инфекции детского возраста, заболевания желудочно-кишечного тракта (хронический гастрит, дискинезия желчевыводящих путей) и органов дыхания (хронический тонзиллит, хронический бронхит). Хирургические вмешательства в анамнезе отмечены у 14 (28%) пациенток основной группы и у 16 (32%) пациенток группы сравнения (критерий χ²=1,90; р=0,662). Средний возраст менархе у пациенток в группах статистически значимо не отличался (р=0,25). В 92% случаев не отмечено нарушений менструального цикла.

Бесплодие первичное/вторичное выявлено у 17 пациенток основной группы и у 14 женщин группы сравнения (критерий χ²=0,421; р=0,516). По количеству беременностей, завершившихся самопроизвольным прерыванием или искусственным абортом, в обеих группах статистически значимых различий не выявлено (р=0,434). При оценке показателей частоты патологии шейки матки или миометрия (аденомиоз, миома матки) статистически значимых различий в группах не выявлено (χ²=0,367; р=0,544).

Отмечены следующие статистически значимые различия в исследуемых группах. Отсутствие интраоперационной кровопотери выявлено у 44 (88%) пациенток основной группы, минимальная (<50 мл) - у 6 (12%), в группе сравнения - у 12 (24%) и 38 (76%) соответственно (χ²=41,558; р<0,001).

После лапароскопического вмешательства всем пациенткам рекомендовали раннюю активизацию и дыхательную гимнастику. У 100% пациенток основной группы двигательная активность и возможность приема пищи наблюдались уже через 2-3 ч после операции. В группе сравнения у 36 (72%) пациенток отмечалась ранняя активизация, у 14 (28%) - через 3-8 ч (р=0,003). Также были выявлены различия при изучении болевой и температурной реакции в течение первых суток. Слабые боли/отсутствие болей отмечалось у всех пациенток основной группы, в группе сравнения - у 29 (58%) (р<0,001). У 44 (88%) женщин основной группы температура тела в послеоперационном периоде не превышала 37,0 °С, в группе сравнения - у 30 (60%) (χ²=10,19; р=0,0014). Повышение температуры тела от 37,1 до 37,3°С отмечалось у 6 (12%) и 13 (26%) пациенток соответственно (χ²=3,184; р=0,0744). В послеоперационном периоде в обеих группах не выявлены осложнения со стороны мочевыделительной системы (мочеиспускание) и желудочно-кишечного тракта (перистальтика кишечника).

В основной группе и группе сравнения отмечалось изменение уровня лейкоцитов крови. Средние значения показателя у пациенток через 24-48 ч после операции оставались ниже уровня нормы при использовании предоперационного моделирования и хирургической навигации: Δ уровня лейкоцитов в основной группе - 1,1×10⁹/л, в группе сравнения - 3,5×10⁹/л (р<0,001).

При сравнительном анализе динамики биохимических маркеров воспалительного ответа в исследуемых группах также получены статистически значимые отличия. Средние значения колебаний показателей в основной группе регистрировались на минимальном уровне: ΔСРБ=1,5 мг/л после оперативного вмешательства, ΔМСМ=0,02 [условные единицы оптической плотности (усл. ед. ОП)], ΔКФНК=0,2 (усл. ед. ОП), ΔТБК-ап=0,15 (мкмоль/л), ΔЭТИ=0,49. В группе сравнения регистрировался диагностически значимый прирост показателей [ΔСРБ=3,5 мг/л, ΔМСМ=0,12 (усл. ед. ОП), ΔКФНК=0,74 (усл. ед. ОП), ΔТБК-ап=0,56 (мкмоль/л), ΔЭТИ=2,1], что указывает на снижение степени травматичности при применении 3D-моделирования и хирургической навигации (р<0,05).

Статистический и математический анализ позволил выявить 10 значимых клинико-лабораторных показателей для оценки травматичности оперативного вмешательства (табл. 1) (р<0,05).

Для оценки травматичности в исследовании были выделены 3 степени: низкая (от 0 до 4 баллов), средняя (от 5 до 9 баллов), высокая (от 10 до 14 баллов). Результаты сравнительной оценки степени травматичности (баллы) у пациенток исследуемых групп представлены в табл. 2.

При лапароскопической цистэктомии с применением предоперационного 3D-моделирования и интраоперационной навигации в основной группе низкая степень травматичности отмечена у 88% пациенток, средняя - у 12%, в группе сравнения - у 10 и 90% соответственно (p<0,05). Анализ травматичности после лапароскопической цистэктомии показал значимое снижение травматичности при применении моделирования и хирургической навигации, что позволяет пациенткам реабилитироваться в минимальные сроки и восстановить качество жизни.

В послеоперационном периоде отмечено снижение овариального резерва в обеих группах. Средний показатель АМГ в основной группе до оперативного лечения составил 2,4±0,42 нг/мл, после оперативного вмешательства - 1,83±0,34 нг/мл (Δ0,57) (до/после р<0,001), в группе сравнения -2,2±0,34 и 1,32±0,46 нг/мл соответственно (Δ0,88) (до/после р<0,001) (после лечения между группами p<0,001). У пациенток основной группы средняя концентрация ФСГ до оперативного вмешательства и после - 11,0±1,2 и 9,0±0,5 МЕ/л (до/после р<0,001) соответственно (ΔАМГ=2), в группе сравнения - 10,8±1,4 и 8,0±0,6 МЕ/л (до/после р<0,001) (ΔФСГ=2,8 МЕ/л) (после лечения между группами p<0,001).

По данным эхографии в основной группе КАФ составляло в среднем 4,6±0,8 до оперативного вмешательства и 3,5±0,7 после (ΔКАФ=1,1), в группе сравнения - 4,2±0,7 и 2,8±0,6 (до/после р<0,001) (после лечения между группами p=0,001) соответственно (ΔКАФ=1,4) (p<0,05). Объем яичниковой ткани, прилежащей к цистаденоме, соответствовал 4,1±0,9 и 2,9±0,6 см³ до и после (до/после р<0,001) оперативного лечения соответственно (ΔV яичника = 1,2). В группе сравнения также отмечено большее снижение данного показателя: 4,2±0,8 и 2,1±0,7 см³ до и после оперативного лечения соответственно (после лечения между группами p<0,001, ΔV яичника = 2,1; до/после р<0,001).

По данным допплерографии в основной группе VI и FI составили 1,4±0,20 и 25,1±0,9% до оперативного лечения, через 6 мес после - 1,1±0,3 и 23,4±0,5% соответственно (ΔVI=0,3, ΔFI=1,7; до/после р<0,001 и р<0,001).

В группе сравнения динамика вышеуказанных показателей выражена достоверно значительнее: VI до оперативного вмешательства - 1,5±0,22%, после - 0,93±0,4 (ΔVI=0,57; до/после р<0,001), FI 24,9±0,8 и 21,6±0,7 соответственно (ΔFI=3,3; до/после р<0,001) (табл. 3) (после лечения между группами p<0,001 и p<0,001).

Таким образом, авторская технология предоперационного моделирования и хирургическая навигация позволяют снизить степень травматичности оперативного вмешательства и достоверно меньше снижают овариальный резерв по сравнению со стандартными методиками цистэктомии.

Выводы

1. Предоперационное 3D-моделирование позволяет планировать оперативное вмешательство с учетом индивидуальных особенностей топографии новообразования яичника и зон его кровоснабжения.

2. Персонализированное моделирование и хирургическая навигация позволяют провести цистэктомию оптимально, бескровно, с прицельной коагуляцией сосудистых зон и минимальной травматизацией здоровой ткани яичника.

3. В основной группе и группе сравнения отмечалось снижение овариальное резерва после эндоскопической цистэктомии. При этом в группе с применением авторских технологий моделирования и навигации отмечено статистически значимо меньшее снижение овариального резерва (р<0,001) по сравнению с группой пациенток, оперированных по стандартной технологии.

ЛИТЕРАТУРА

1. Носова Ю.В., Солопова А.Е., Асатурова А.В., Трегубова А.В., Кометова В.В., Хабас Г.Н. Роль срочного морфологического исследования в выборе тактики хирургического лечения опухолей яичников // Акушерство и гинекология. 2020. № 9. С. 120-128.

2. Министерство здравоохранения Российской Федерации. Клинические рекомендации: Диагностика и лечение доброкачественных новообразований яичников с позиции профилактики рака. Москва, 2018.

3. Коган Я.Э. Актуальные вопросы патогенеза и диагностики опухолей и опухолевидных образований яичников // Практическая медицина. 2018. Т. 16, № 9. С. 34-39.

4. Адамян Л.В., Сибирская Е.В., Богданова Е.А., Колтунов И.Е., Смаль Т.А., Шуткова А.Ю. Доброкачественные опухоли и опухолевидные образования яичников у детей и подростков // Проблемы репродукции. 2016. Т. 22, № 2. С. 73-77.

5. Management of Suspected Ovarian Masses in Premenopausal Women (Green-top Guideline No. 62).

6. Павлович С.В., Юрова М.В., Мелкумян А.Г., Франкевич В.Е., Хабас Г.Н., Чаговец В.В. Биомаркеры при новообразованиях яичников: возможности, ограничения и перспективы применения у женщин репродуктивного возраста // Акушерство и гинекология. 2019. № 11. С. 65-73.

7. Гаспаров А.С., Титов Д.С., Дубинская Е.Д., Барабанова О.Э., Айрапетян А.С. Клиническая оценка травматичности применения различных видов энергий при хирургическом лечении доброкачественных опухолей яичников // Акушерство и гинекология. 2013. № 9. С. 25-29.

8. Borghese G., Coppola F., Raimondo D., Raffone A., Travaglino A. et al. 3D patient-specific virtual models for presurgical planning in patients with recto-sigmoid endometriosis nodules: A pilot study // Medicina (Kaunas). 2022. Vol. 58, N 1. P. 86.

9. Аляев Ю.Г., Сирота Е.С., Безруков Е.А., Али С.Х. 3D-технологии в планировании и навигации лапароскопических операций пациентов с конкрементами почек и мочеточника // Урология. 2019. № 4. С. 9-15.

10. Boedecker C., Huettl F., Saalfeld P., Paschold M., Kneist W. et al. Using virtual 3D-models in surgical planning: workflow of an immersive virtual reality application in liver surgery // Langenbecks Arch. Surg. 2021. Vol. 406, N 3. P. 911-915.

11. Дорфман М.Ф., Гаспаров А.С., Пацап О.И., Саакян М.Г., Дорфман C.Ф. Клинические и морфологические особенности простой и клеточной миомы // Клиническая и экспериментальная морфология. 2022. Т. 11, № 1. С. 16-24.

12. Гаспаров А.С., Дорфман М.Ф., Дубинская Е.Д., Вартанян С.Л., Губанова Е.В., Дорфман С.Ф. Прогнозирование пролиферативной активности лейомиомы матки. Модель дифференциальной диагностики простой и клеточной лейомиомы // Вопросы гинекологии, акушерства и перинатологии. 2022. Т. 21, № 3. С. 63-69.

13. Дорфман М.Ф., Гаспаров А.С. Моделирование и хирургическая навигация в оперативной гинекологии // Акушерство и гинекология: новости, мнения, обучение. 2020. Т. 8, № 3. С. 121-127.

14. Дорфман М.Ф., Гаспаров А.С., Вартанян С.Л., Губанова Е.В., Дорфман С.Ф. Моделирование и хирургическая навигация при лечении миомы матки // Вопросы гинекологии, акушерства и перинатологии. 2022. Т. 21, № 5. С. 21-26.

15. WHO Classification of Tumors. 5th ed. Vol. 4: Female Genital Tumors, 2020.

16. Дорфман М.A., Дорфман С.Ф., Гаспаров А.С., Радзинский В.Е. Способ подготовки и выполнения хирургической операции на органах малого таза. Авт. cвид. № 2736800. Государственный реестр изобретений Российской Федерации 20.11.2020 г.

All articles in our journal are distributed under the CC BY-NC-ND 4.0 (Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International)