THE USE OF MATHEMATICAL MODELING TO DETERMINE THE ANGLE OF SPATIAL ORIENTATION OF THE VIEWING LAPAROSCOPY DURING CHOLECYSTECTOMY

Abstract


Relevance. Treatment of patients with calculous cholecystitis is an important task of modern surgery. Laparoscopic cholecystectomy become the "gold standard" for the treatment of cholelithiasis. The safety of laparoscopic cholecystectomy can be ensured by rational approach to the placement of laparaports.

The aim of the study is to improve the results of laparoscopic cholecystectomy on the basis of determining the optimal angle of spatial orientation of the viewing laparoscope during cholecystectomy with the help of mathematical modeling.

Materials and methods. Clinical studies were based on data of 122 patients with acute and chronic calculous cholecystitis who underwent endovisual analysis of anatomy of the structures and organs of the upper sector of abdominal cavity, depending on the spatial orientation of the viewing laparoscope during cholecystectomy.

Results. As result of the multiple regression analysis, there has been developed the model that makes it possible to calculate the optimal angle of spatial orientation of the viewing laparoscope during cholecystectomy, which is important for preventing complications and improving the results of laparoscopic cholecystectomy.

Сonclusion. Using the obtained model, it is possible to determine the optimal angle of spatial orientation of the viewing laparoscope for cholecystectomy, which is an important condition for improving the results of laparoscopic cholecystectomy and for the prevention of complications. The above model makes it possible to reduce the duration of inpatient treatment and the rebilitation period.


Лечение больных калькулезным холециститом – важная задача современной хирургии. В настоящее время эндоскопическая хирургия является одним из наиболее интенсивно развивающихся направ­лений медицины. Технический прогресс и успехи фундамен­тальных наук нашли своё приложение в клинической меди­цине, что привело к пересмотру стратегии и тактики лечения желчекаменной болезни. Так, лапароскопическая холецистэктомия стала «золотым стандартом» лече­ния желчекаменной болезни. Её внедрение позволило значительно уменьшить число послеоперационных осложнений, сократить сроки стационарного лечения и реабилитационный период[1,2,3].
Несмотря на все достоинства лапароскопического метода, стали возникать осложнения, одним из самых опасных оказалось повреждение внепеченочных желчных протоков, что приводило к формированию протяжённых стриктур. Безопасность выполнения лапароскопической холецистэктомии может быть обеспечена рациональным подходом к размещению лапаропортов[4,5,6,7].
Цель работы – улучшить результаты лапароскопической холецистэктомии на основании определения оптимального угла пространственной ориентации смотрового лапароскопа при холецистэктомии с помощью математического моделирования.
Методы и материалы
Клинические исследования охватывали 122 больных с острым и хроническим калькулезным холециститом. Пациенты находились на стационарном лечении в хирургическом отделении ГБУЗ Переволоцкой районной больницы Оренбургской области. Всем больным выполняли классическую лапароскопическую холецистэктомию от «шейки».
У всех больных определяли рост, массу тела, индекс массы тела (ИМТ).
Все пациенты были разделены на две группы. В первую группу входили 91(75%) больных с хроническим холециститом, во вторую группу – 31 (25%) с острым холециститом. Из 122 больных 105(86,1%) составляли женщины, мужчины –17 (13,9%).
В группе с острым холециститом больных распределяли согласно классификации, принятой в рамках Токийского соглашения по острому холециститу (Тоkyo Guideline, 2007, 2013), в которой разделение на классы основано на оценке степени тяжести течения данного заболевания: легкое течение (класс I) – 7 человек (22,6%) , среднетяжелое течение (класс II) – 21 (67,7%), тяжелое течение (класс III) – 3 пациента (9,7%).
Пациентам при обследовании мы использовали стандартные методы, включающие общеклинические лабораторные исследования, основные биохимические показатели крови (глюкоза, общий белок, креатинин, мочевина, трансаминазы, электролиты), коагулограмму, кровь на наличие ВИЧ–инфекции, HBs–Аg, реакцию Вассермана, электрокардиографию, рентгенологическое исследование органов грудной клетки, фиброэзофагогастроскопию, ультазвуковое исследование органов брюшной полости и малого таза.
Общее лечение больных с острым холециститом было аналогичным. Консервативная терапия включала в себя введение анальгетиков, спазмолитиков, антибиотиков, назначение инфузионной терапии. В начале назначали антибиотики широкого спектра действия. У всех пациентов с острым холециститом во время операции проводили забор желчи для определения характера возбудителя и подбора рациональной антибактериальной терапии.
Ультразвуковое исследование печени и желчных путей, а также лапароскопию проводили по общепринятым способам. Всем пациентам выполнялась классическая лапароскопическая холецистэктомия от шейки, при введении троакаров в стандартных 4 точках: «параумбиликальной», непосредственно выше пупка; «эпигастральной», на 2 –3 см ниже мечевидного отростка по срединной линии; по передней подмышечной линии на 3 – 5 см ниже реберной дуги; по среднеключичной линии на 2 – 4 см ниже правой реберной дуги, с применением 300 оптики. При проведении оперативных вмешательств изучалась анатомия структур и органов верхнего этажа брюшной полости (печень, желчный пузырь, печеночно-двенадцатиперстная связка, пузырный проток, пузырная артерия, сальниковое отверстие, передняя стенка желудка, начало 12–перстной кишки, селезенка) при введении лапароскопа по отношению к передней брюшной стенки под различными углами, измеряя сам угол наилучшей визуализации при помощи транспортира.
Для изучения эндоскопической анатомии верхнего этажа брюшной полости нами были приняты следующие положения смотрового эндоскопа: 1. Срединное вертикальное – в сагиттальной плоскости под углом 900, 2. Срединное косое – в сагиттальной плоскости под углом менее 900, 3. Косое право– латеральное – для осмотра правой половины верхнего этажа брюшной полости под углом менее 900 , 4. Косое лево–латеральное – для осмотра левой половины верхнего этажа брюшной полости под углом менее 900.
У 122 больных с острым и хроническим калькулезным холециститом были выявлены антропометрические параметры: рост в диапазоне от 159 до 183 см., масса от 49 до 119 кг с средним возрастом 49,1± 1,3 лет.
При осмотре верхнего этажа брюшной полости в срединном вертикальном положении визуализировался только большой сальник (рис.1).
В срединном косом, в косом право–латеральном и косом лево–латеральном положениях угол наилучшей визуализации зависел напрямую от ИМТ пациента.
У пациентов с ИМТ от 19 – 26 кг/м2, что является вариантом нормы и начальным проявлением избыточной массы тела, угол находился в диапазоне от 38 до 47 градусов в срединном косом, в косом право–латеральном и косом лево–латеральном положениях, при этом визуализировалась брюшина, правая доля печени, правое поддиафрагмальное пространство, дно желчного пузыря, круглая связка печени, левая доля печени, левое поддиафрагмальное пространство, передняя стенка желудка, большой сальник. В зависимости от выраженности последнего можно было в некоторых случаях увидеть толстую кишку, а именно ее восходящую и ободочную часть, в этом же диапазоне углов выполнялась работа на структурах треугольника Кало при поднятии желчного пузыря кверху и кзади (рис.2,3,4).
У пациентов с ИМТ от 27 и до 36 кг/м2, что характерно для избыточной массы тела и ожирения 1–2 степени, угол стремился к более острому и был в диапазоне от 35 до 28 градусов в срединном косом, в косом право–латеральном и косом лево–латеральном положениях.
В данной работе нами были использованы методы статистического анализа экспериментальных данных, реализованные в программной среде “Statistica 6.1” [8, 9,10]. Рассчитаны средние значения, стандартная ошибка. Проверено соответствие нормальному закону ИМТ и угла пространственной ориентации смотрового лапароскопа при холецистэктомии с помощью критерия Шапиро–Уилка (распределение признака соответствует нормальному, при p>0,05). Значения ИМТ и угла не соответствуют нормальному закону (p<0,05). Поэтому был использован критерий Манна Уитни для сравнения значений ИМТ и угла пространственной ориентации смотрового лапароскопа пациентов с острым и хроническим калькулезным холециститом. Получены значения Р=0,558415 (для угла) и Р=0,810003(для ИМТ). Эти значения Р>0,05, следовательно нет статистически значимых различий в значениях ИМТ и угла пространственной ориентации смотрового лапароскопа у пациентов с острым и хроническим калькулезным холециститом. Следовательно, мы можем объединить их в одну группу.
Для получения модели результаты обработаны методом множественной корреляции и регрессии с использованием программы Statistica. На основе имеющихся данных получено уравнение регрессии:

,
где – угол пространственной ориентации смотрового лапароскопа при холецистэктомии, ИМТ– индекс массы тела, рассчитываемый по формуле: ИМТ= масса тела/рост2. Входными данными для этой модели являются масса тела пациента в килограммах и рост в метрах.
Таким образом, измерив массу тела пациента и рост возможно по формулам рассчитать оптимальный угол пространственной ориентации смотрового лапароскопа при холецистэктомии.
Качество модели оценивается множественным коэффициентом корреляции (R), который равен 0,98309591. Коэффициент детерминации(R²)показывает долю изменчивости, которую может предсказать найденное уравнение множественной регрессии. Он равен R²= 0,96309591 (96,6 %). Следовательно, данная модель объясняет 96,6 % изменчивости всех использованных данных. Это достаточно высокое значение, что является признаком того, что в целом модель достоверна. Остатки подчиняются нормальному закону.
Вывод
Используя полученную модель можно определить оптимальный угол пространственной ориентации смотрового лапароскопа при холецистэктомии, что является важным условием улучшения результатов лапароскопических холецистэктомий, предотвращения осложнений и позволяет сократить сроки стационарного лечения и реабилитационный период. При этом рациональный подход к размещению лапаропортов может обеспечить безопасность выполнения лапароскопической холецистэктомии.

Yulia Sergeevna Musina

Perevolotsk District Hospital

Email: nuzova_27@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0781-0458
SPIN-code: 1404-7794

Russian Federation, 36 Svetlaya St., Perevolotsky vil., Orenburg region, 461261

surgeon

Olga Borisovna Nuzova

Orenburg State Medical University

Author for correspondence.
Email: nuzova_27@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4803-4157
SPIN-code: 3016-5085

Russian Federation, Orenburg, 460000,     6 Sovetskaya St.

Doctor of Medicine, Associate Professor, Professor, Department of Faculty Surgery

Natalia Ivanovna Kolosova

Orenburg State Medical University

Email: nuzova_27@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0885-9971
SPIN-code: 2111-4703

Russian Federation, Orenburg, 460000, 6 Sovetskaya St.

senior lecturer, Department of Biophysics and Mathematics

Ilya Iosifovich Kagan

Orenburg State Medical University

Email: nuzova_27@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7723-7300
SPIN-code: 5756-7732

Russian Federation,  Orenburg, 460000, 6 Sovetskaya St.

Doctor of Medicine, Professor,  Professor, Department of Operative Surgery and Clinical Anatomy named after S.S. Mikhailov

  • Zvyagintsev V. V., Mukhin A.S, Dolgov Ya.А., Stolyarenko Ya.А. Periti praedicere complexitate laparoscopic cholecystectomy ratio.Surgery; 2014. 3:129 – 135.
  • Fomov G.V., Mukhin А.S., Podolina G.I., Zvyagintsev V.V. Triangle venalicium Phenotypic Kahlo anomalies. Medical almanac; 2011. № 2 (15): С 58 – 61.
  • Adkins R.B., Chapman W.S., Reddy V.S., Gorpinyuk V.P., Embryology, anatomy and surgical applications of the extrahepatic biliary system. Surg.Clin. North.Am. 2000; 80: 363 – 379.
  • Guzun G.F. Chirurgicam Anatomia hepatis Foramen elementa intra portas iecoris // VIII Congresso de International Association morphologists - Lacroix, Russia, 2006. –Т. 4. – С. 41.
  • Gupta N.A, Aronov L.S, Kharitonov S.V, Brontveyn A.T, Zinyakova M.V Elegit ex insidiis, et leo modum operandi ad acutum cholecystitis. Surgery,2003: 5: 35 – 40.
  • Strizheletsky V.V., Rutigliano G.M, Mikhailov A.P. Complicationes abdominis surgery. Endoscopic surgery; 2000: 5: 3 – 11.
  • Leggett P.L., Churchman–Winn R, Miller G. Minimizing ports to improve laparoscopic cholecystectomy Surg. Endosc.; 2000:14: 32 – 36.
  • Kolosovа N.I., Nuzova O.B., Denisov E.N., Studenikin А.V., Udalov V.V. Dae in modum mathematicum modeling et oblationis motum involvimur sanitatem vulnera morbo et diabete Mellitus. Orenburg Medical Gazette; 2016:3: 16 –17.
  • Boev V.M. Praeceptiones ad elaborandas solvendo-biologicae medical problems per progressio Statistica10.0. 2014; 208с.
  • Trukhacheva N.V. Mathematica in Lorem investigationis statistics uti Statistica sarcina. 2012; 377 с.

Views

Abstract - 49

PDF (Russian) - 21


Copyright (c) 2018 Musina Y.S., Nuzova O.B., Kolosova N.I., Kagan I.I.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.