Математичне моделювання як метод визначення показань до органозбережного лікування у хворих із пухлинами тазової кістки
Костюк В.Ю. , Дедков А.Г., Жолонко Н.Н., Бойчук С.И., Остафийчук В.В. , Максименко Б.В., Дедков С.А.
Национальный институт рака, Киев
Костюк В.Ю. , Дедков А.Г., Жолонко Н.Н., Бойчук С.И., Остафийчук В.В. , Максименко Б.В., Дедков С.А.
Национальный институт рака, Киев
Резюме. Злоякісні пухлини кісток таза — це група відносно рідкісних новоутворень різної гістологічної структури, об'єднаних спільними проблемами хірургічного лікування. Анатомо-топографічні особливості та органозбережне лікування хворих із пухлинами кісток таза є одними з найактуальніших проблем онкологічної ортопедії. Досягнення сучасної медичної імплантології та хіміотерапії дозволили змінити традиційне лікування з втратою кінцівки на реконструктивні органозбережні хірургічні втручання. Проте більшість дослідників стикаються зі значною кількістю післяопераційних інфекційних ускладнень, низькою функціональністю кінцівки та незадовільними показниками якості життя. Метою аналітичного огляду є ретельний аналіз наукових публікацій з питань органозбережної хірургії при пухлинах кісток таза.
ВСТУП
Оперативні втручання у хворих із пухлинами тазової кістки (ПТК) вирізняються високою травматичністю, масивною крововтратою, значним відсотком післяопераційних ускладнень [1, 2]. У 60–90-ті роки ХХ ст. пацієнтам із ПКТ, особливо при ураженнях клубової та сідничної кісток, виконували резекцію з видаленням нижньої кінцівки (міжздухвинно-черевну ампутацію) [3]. З початку 2000-х років у більшості спеціалізованих центрів почали проводити реконструктивні хірургічні втручання зі збереженням нижньої кінцівки завдяки удосконаленню методів діагностики, застосуванню неоад'ювантної хіміотерапії. Реконструктивні хірургічні втручання передбачали заміщення дефектів тазової кістки ендопротезами та алотрансплантатами [4–6].
У дослідженнях останніх років доведено високий показник ускладнень після реконструктивних хірургічних втручань у хворих із ПТК [7].
У роботі G.E. Mason та співавторів (2013), присвяченій якості життя пацієнтів після ампутацій та органозбережної хірургії, загальні параметри мало відрізняються [8]. Найбільш значні відмінності зафіксовано в категоріях «матеріального добробуту», «пошуку роботи» та «професійних відносин». Тому автори висловлюють думку про недоцільність збереження кінцівки, особливо у випадках прогнозованого обмеженого її функціонування.
Схожі результати опубліковано L.A. Beck та співавторами (2008). Порівняльний аналіз показав, що хворі після зовнішньої геміпельвектомії були менш незалежними щодо функції сечового міхура та менше страждали від больового синдрому порівняно з пацієнтами після органозбережних втручань. Показники якості життя загалом були однакові в обох групах [9].
Проблема вибору методу органозбережного лікування чи ампутації залишається однією з найскладніших у сучасній онкоортопедії, оскільки збереження органа при ПКТ не має бути самоціллю через загрозу не досягти необхідного радикалізму резекції та задовільних функціональних результатів.
Відомі факти про те, що у пацієнтів з надлишковою масою тіла при відновленні дефектів кісток імплантатами існує вища ймовірність ускладнень та пов'язаних із цим повторних хірургічних втручань [10]. Значно відрізняються функціональні результати після реконструкцій дефектів кісток таза у пацієнтів похилого та молодого віку, що потребує індивідуалізації вибору методики [11].
Щоб спрогнозувати наслідки хірургічного лікування, деякі автори пропонують застосовувати математичні моделі. Я.А. Головіна (2013) використала індивідуальний підхід для вибору методу хірургічного лікування хворих із метастатичними ураженнями довгих кісток на основі дискримінантного математичного аналізу [12].
Вищевикладене свідчить про необхідність всебічного аналізу накопиченого досвіду для подальшого вдосконалення хірургічного лікування пацієнтів із ПКТ.
Мета дослідження: встановлення показань до органозбережного лікування у хворих із ПТК за рахунок визначення показника ризику розвитку ускладнень та пов'язаних з цим повторних хірургічних втручань після реконструкції тазового кільця шляхом математичного моделювання.
ОБ'ЄКТ І МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ
У дослідження включено результати хірургічного лікування 20 хворих із ПТК зі збереженням кінцівки за рахунок реконструкції післяопераційного дефекту тазового кільця в Національному інституті раку з 2000 по 2016 р. та використано їх для проведення кореляційного аналізу впливу деяких факторів на результати лікування (таблиця).
Для знаходження коефіцієнтів моделі застосовували метод «найменших квадратів». Він полягав у тому, що чисельним шляхом знаходили мінімум суми квадратів відхилень між фактичними значеннями «імовірності проведення повторного хірургічного втручання» та розрахованими значеннями. Проведено регресійно-кореляційний аналіз.
РЕЗУЛЬТАТИ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ
На основі проведення математичного експерименту побудовано парні регресії ймовірностей повторних операцій залежно від індивідуальних особливостей пацієнта (рис. 1–10).
Ймовірність повторної операції у пацієнтів після 40 років зростає на порядок порівняно з 20–30-річними. Після 55 років вірогідність підвищується ще приблизно удвічі. Квадрати — дослідні дані (1 — повторна операція, 0 — відсутність повторної операції), пунктир — коліно кривої регресії з найкращим узгодженням. Середнє квадратичне відхилення е=0,403 (див. рис. 1).
Оперативні втручання у хворих із пухлинами тазової кістки (ПТК) вирізняються високою травматичністю, масивною крововтратою, значним відсотком післяопераційних ускладнень [1, 2]. У 60–90-ті роки ХХ ст. пацієнтам із ПКТ, особливо при ураженнях клубової та сідничної кісток, виконували резекцію з видаленням нижньої кінцівки (міжздухвинно-черевну ампутацію) [3]. З початку 2000-х років у більшості спеціалізованих центрів почали проводити реконструктивні хірургічні втручання зі збереженням нижньої кінцівки завдяки удосконаленню методів діагностики, застосуванню неоад'ювантної хіміотерапії. Реконструктивні хірургічні втручання передбачали заміщення дефектів тазової кістки ендопротезами та алотрансплантатами [4–6].
У дослідженнях останніх років доведено високий показник ускладнень після реконструктивних хірургічних втручань у хворих із ПТК [7].
У роботі G.E. Mason та співавторів (2013), присвяченій якості життя пацієнтів після ампутацій та органозбережної хірургії, загальні параметри мало відрізняються [8]. Найбільш значні відмінності зафіксовано в категоріях «матеріального добробуту», «пошуку роботи» та «професійних відносин». Тому автори висловлюють думку про недоцільність збереження кінцівки, особливо у випадках прогнозованого обмеженого її функціонування.
Схожі результати опубліковано L.A. Beck та співавторами (2008). Порівняльний аналіз показав, що хворі після зовнішньої геміпельвектомії були менш незалежними щодо функції сечового міхура та менше страждали від больового синдрому порівняно з пацієнтами після органозбережних втручань. Показники якості життя загалом були однакові в обох групах [9].
Проблема вибору методу органозбережного лікування чи ампутації залишається однією з найскладніших у сучасній онкоортопедії, оскільки збереження органа при ПКТ не має бути самоціллю через загрозу не досягти необхідного радикалізму резекції та задовільних функціональних результатів.
Відомі факти про те, що у пацієнтів з надлишковою масою тіла при відновленні дефектів кісток імплантатами існує вища ймовірність ускладнень та пов'язаних із цим повторних хірургічних втручань [10]. Значно відрізняються функціональні результати після реконструкцій дефектів кісток таза у пацієнтів похилого та молодого віку, що потребує індивідуалізації вибору методики [11].
Щоб спрогнозувати наслідки хірургічного лікування, деякі автори пропонують застосовувати математичні моделі. Я.А. Головіна (2013) використала індивідуальний підхід для вибору методу хірургічного лікування хворих із метастатичними ураженнями довгих кісток на основі дискримінантного математичного аналізу [12].
Вищевикладене свідчить про необхідність всебічного аналізу накопиченого досвіду для подальшого вдосконалення хірургічного лікування пацієнтів із ПКТ.
Мета дослідження: встановлення показань до органозбережного лікування у хворих із ПТК за рахунок визначення показника ризику розвитку ускладнень та пов'язаних з цим повторних хірургічних втручань після реконструкції тазового кільця шляхом математичного моделювання.
ОБ'ЄКТ І МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ
У дослідження включено результати хірургічного лікування 20 хворих із ПТК зі збереженням кінцівки за рахунок реконструкції післяопераційного дефекту тазового кільця в Національному інституті раку з 2000 по 2016 р. та використано їх для проведення кореляційного аналізу впливу деяких факторів на результати лікування (таблиця).
Для знаходження коефіцієнтів моделі застосовували метод «найменших квадратів». Він полягав у тому, що чисельним шляхом знаходили мінімум суми квадратів відхилень між фактичними значеннями «імовірності проведення повторного хірургічного втручання» та розрахованими значеннями. Проведено регресійно-кореляційний аналіз.
РЕЗУЛЬТАТИ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ
На основі проведення математичного експерименту побудовано парні регресії ймовірностей повторних операцій залежно від індивідуальних особливостей пацієнта (рис. 1–10).
Ймовірність повторної операції у пацієнтів після 40 років зростає на порядок порівняно з 20–30-річними. Після 55 років вірогідність підвищується ще приблизно удвічі. Квадрати — дослідні дані (1 — повторна операція, 0 — відсутність повторної операції), пунктир — коліно кривої регресії з найкращим узгодженням. Середнє квадратичне відхилення е=0,403 (див. рис. 1).
Рис. 1. Вікова залежність
Вірогідність повторної операції при збільшенні маси тіла пацієнта на десятки кілограм зростає удвічі. Середнє квадратичне відхилення е=0,398 (див. рис. 2)
Рис. 2. Залежність від маси тіла
Ймовірність повторного хірургічного втручання найнижча у пацієнтів середнього зросту. Середнє квадратичне відхилення е=0,425 (див. рис. 3, 4).
Рис. 3. Залежність від зросту
Рис. 4. Залежність від зросту в зведених до одиниці безрозмірних координатах. Середнє квадратичне відхилення е=0,396
При сумації відмічено значно вищий показник імовірності у жінок загалом, оскільки в групу увійшли хворі з високим ризиком ускладнень (див. рис. 5–10).
Виявлено кореляційну залежність повторних хірургічних втручань від:
Виявлено кореляційну залежність повторних хірургічних втручань від:
- віку: у чоловіків — 0,28% та у жінок — 0,76%;
- маси тіла: у чоловіків — 0,68% та у жінок — 0,77%;
- зросту: у чоловіків — 0,43% та у жінок — 0,02%.
Рис. 5. Залежність від віку у жінок
Рис. 6. Залежність від віку у чоловіків
Рис. 7. Залежність від маси тіла у жінок
Рис. 8. Залежність від маси тіла у чоловіків
Рис. 9. Залежність від зросту у жінок
Рис. 10. Залежність від зросту у чоловіків
Супутні захворювання, такі як цукровий діабет, варикозна хвороба нижніх кінцівок та карієс, слабо корелюють із повторними хірургічними втручаннями, можливо, через малу кількість пацієнтів (див. таблицю). Виділення окремих кривих за цими критеріями потребує більшої кількості даних фактичних спостережень.
З урахуванням отриманих результатів пропонується для визначення показань до органозбережного лікування у хворих із ПТК вводити в комп'ютерну програму такі дані пацієнта, як: вік (в роках), маса тіла (в кілограмах), зріст (в сантиметрах), наявність цукрового діабету (так/ні), варикозної хвороби нижніх кінцівок (так/ні), карієсу (так/ні), стать (чоловіча/жіноча).
З урахуванням отриманих результатів пропонується для визначення показань до органозбережного лікування у хворих із ПТК вводити в комп'ютерну програму такі дані пацієнта, як: вік (в роках), маса тіла (в кілограмах), зріст (в сантиметрах), наявність цукрового діабету (так/ні), варикозної хвороби нижніх кінцівок (так/ні), карієсу (так/ні), стать (чоловіча/жіноча).
Таблиця. Індивідуальні дані пацієнтів та наявність ускладнень ретроспективної групи після реконструктивних органозбережних втручань при ПТК
Після проведення обчислень у стовпчику програми «% сумарно» з'являється цифровий показник сумарної кореляції факторів, що впливають на ймовірність повторного хірургічного втручання.
З урахуванням того, що повторна операція відбувалася при середньому показнику ризику імовірності ускладнень та повторного хірургічного втручання 4,44 при значеннях вище останнього, пацієнту рекомендовано пропонувати міжздухвинно-черевну ампутацію, нижче — міжздухвинно-черевну резекцію з реконструкцією тазового кільця.
Згідно із запропонованою методикою органозбережне лікування з реконструкцією тазового кільця проведено у 4 хворих, а у 5 пацієнтів — операції, що призвели до каліцтва. Повторних операцій після реконструкцій не було.
Наводимо клінічний випадок хворої Б., 28 років (патоморфологічний висновок 9905-14/2016 від 24.02.2016 р.: хондросаркома, G-2). Виконано геміпельвектомію 1-го типу з розривом тазового кільця, реконструкцію тазового кільця металопластиковим спейсером. Ускладнень протягом 1 року після операції не було. Функціональний результат за шкалою MSTS — 86,7% (рис. 11).
З урахуванням того, що повторна операція відбувалася при середньому показнику ризику імовірності ускладнень та повторного хірургічного втручання 4,44 при значеннях вище останнього, пацієнту рекомендовано пропонувати міжздухвинно-черевну ампутацію, нижче — міжздухвинно-черевну резекцію з реконструкцією тазового кільця.
Згідно із запропонованою методикою органозбережне лікування з реконструкцією тазового кільця проведено у 4 хворих, а у 5 пацієнтів — операції, що призвели до каліцтва. Повторних операцій після реконструкцій не було.
Наводимо клінічний випадок хворої Б., 28 років (патоморфологічний висновок 9905-14/2016 від 24.02.2016 р.: хондросаркома, G-2). Виконано геміпельвектомію 1-го типу з розривом тазового кільця, реконструкцію тазового кільця металопластиковим спейсером. Ускладнень протягом 1 року після операції не було. Функціональний результат за шкалою MSTS — 86,7% (рис. 11).
Рис. 11. Хвора Б., 28 років. Хондросаркома клубової кістки справа, T2N0M0, G-2, Iб стадія: a — комп'ютерна томографія в фронтальних та аксіальних зрізах демонструє літичне ураження крила правої клубової кістки з внутрішньотазовим м'якотканинним компонентом до операції; б — рентгенограма таза через 12 міс після реконструкції
ВИСНОВКИ
Запобігання ускладненням та повторним хірургічним втручанням із видаленням первинно оперованої кінцівки після реконструкції тазового кільця є важливою проблемою сучасної онкологічної ортопедії. Зважаючи на вагомі фінансові витрати на імплантати, операційне та післяопераційне забезпечення, обмежені ресурси клініки, хворим бажано мінімізувати повторні хірургічні втручання з втратою кінцівки в результаті ускладнень. Запропонований метод прогнозування ускладнень дозволяє покращити результати лікування шляхом вибору оптимальної пропозиції — ампутації чи реконструкції та потребує подальшого вивчення.
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
1. Campanacci D., Chacon S., Mondanelli N. et al. (2012) Pelvic massive allograft reconstruction after bone tumour resection. Int. Orthopaed., 36(12): 2529–2536.
2. Nilsonne U., Hjelmstedt Å., Hakelius A. (1968) Surgical problems in hemipelvectomy. Acta Orthopaedica Scandinavica, 39: 161–170.
3. Толстопятов Б.А. (1980) Диагностика и лечение первичных опухолей костей таза. Дис… д-ра мед. наук, Киевский научно-исследовательский рентгено-радиологический и онкологический институт МЗ Украинской ССР.
4. Abudu A., Grimmer R.J., Cannon S.R. et al. (1997) Reconstruction of thе hemipelvis after the excision of malignant tumors. J. Bone Joint. Surg. [Br.], 79: 773–779.
5. Bickels J., Malawer M. (2001) Overview of pelvic resections: surgical considerations and classification. Musculoskeletal Cancer Surgery: 203–213.
6. Wirbel R.J., Schulte M., Maier B., Mutschler W.E. (1999) Megaprosthetic replacement of the pelvis. Acta Orthop. Scand., 70: 348–352.
7. Ayvaz M., Bekmez S., Mermerkaya M.U. (2014) Long-term results of reconstruction with pelvic allografts after wide resection of pelvic sarcomas. Scientific World J., 2014: 6.
8. Mason G.E., Aung L., Gall S. et al. (2013) Quality of life following amputation or limb preservation in patients with lower extremity bone sarcoma. Front. Oncol., 3: 210.
9. Beck L.A., Einertson M.J., Winemiller M.H. (2008) Functional outcomes and quality of life after tumor-related hemipelvectomy. Phys. Ther., 88(8): 916–927.
10. Засульский Д.Ю., Печинский А.И., Куляба Т.А. и др. (2008) Замещение пострезекционных дефектов коленного сустава при органосохраняющем оперативном лечении его опухолевых поражений. Травматология и ортопедия России, 2(48): 115–121.
11. Yang Y., Guo W., Yang R. et al. (2014) Reimplantation of devitalized tumor-bearing bone in pelvic reconstruction after en-bloc tumor resection. Zhonghua Wai Ke Za Zhi, 52(10): 754–759.
12. Головіна Я.О. (2013) Хірургічний етап лікування пацієнтів з метастатичними ураженнями довгих кісток. Автореф…. канд. мед. наук, спец. 14.01.21 — травматологія та ортопедія: 21 с.
Запобігання ускладненням та повторним хірургічним втручанням із видаленням первинно оперованої кінцівки після реконструкції тазового кільця є важливою проблемою сучасної онкологічної ортопедії. Зважаючи на вагомі фінансові витрати на імплантати, операційне та післяопераційне забезпечення, обмежені ресурси клініки, хворим бажано мінімізувати повторні хірургічні втручання з втратою кінцівки в результаті ускладнень. Запропонований метод прогнозування ускладнень дозволяє покращити результати лікування шляхом вибору оптимальної пропозиції — ампутації чи реконструкції та потребує подальшого вивчення.
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
1. Campanacci D., Chacon S., Mondanelli N. et al. (2012) Pelvic massive allograft reconstruction after bone tumour resection. Int. Orthopaed., 36(12): 2529–2536.
2. Nilsonne U., Hjelmstedt Å., Hakelius A. (1968) Surgical problems in hemipelvectomy. Acta Orthopaedica Scandinavica, 39: 161–170.
3. Толстопятов Б.А. (1980) Диагностика и лечение первичных опухолей костей таза. Дис… д-ра мед. наук, Киевский научно-исследовательский рентгено-радиологический и онкологический институт МЗ Украинской ССР.
4. Abudu A., Grimmer R.J., Cannon S.R. et al. (1997) Reconstruction of thе hemipelvis after the excision of malignant tumors. J. Bone Joint. Surg. [Br.], 79: 773–779.
5. Bickels J., Malawer M. (2001) Overview of pelvic resections: surgical considerations and classification. Musculoskeletal Cancer Surgery: 203–213.
6. Wirbel R.J., Schulte M., Maier B., Mutschler W.E. (1999) Megaprosthetic replacement of the pelvis. Acta Orthop. Scand., 70: 348–352.
7. Ayvaz M., Bekmez S., Mermerkaya M.U. (2014) Long-term results of reconstruction with pelvic allografts after wide resection of pelvic sarcomas. Scientific World J., 2014: 6.
8. Mason G.E., Aung L., Gall S. et al. (2013) Quality of life following amputation or limb preservation in patients with lower extremity bone sarcoma. Front. Oncol., 3: 210.
9. Beck L.A., Einertson M.J., Winemiller M.H. (2008) Functional outcomes and quality of life after tumor-related hemipelvectomy. Phys. Ther., 88(8): 916–927.
10. Засульский Д.Ю., Печинский А.И., Куляба Т.А. и др. (2008) Замещение пострезекционных дефектов коленного сустава при органосохраняющем оперативном лечении его опухолевых поражений. Травматология и ортопедия России, 2(48): 115–121.
11. Yang Y., Guo W., Yang R. et al. (2014) Reimplantation of devitalized tumor-bearing bone in pelvic reconstruction after en-bloc tumor resection. Zhonghua Wai Ke Za Zhi, 52(10): 754–759.
12. Головіна Я.О. (2013) Хірургічний етап лікування пацієнтів з метастатичними ураженнями довгих кісток. Автореф…. канд. мед. наук, спец. 14.01.21 — травматологія та ортопедія: 21 с.
