El tratamiento personalizado de la insuficiencia velofaríngea mediante injerto adiposo autólogo de la faringe

La incompetencia velofaríngea (IVP), definida por Lermoyez como un “desajuste anatómico y funcional entre el paladar blando y la faringe durante el habla”, es un problema funcional que requiere una gestión multidisciplinar con un estudio dinámico de las dos estructuras implicadas en el emisión de las palabras mediante la visión directa de los movimientos musculares durante la producción de fonemas. Varios estudios radiológicos han trabajado en la visualización dinámica del cierre velofaríngeo. Pigott fue el primero en introducir la nasofibroscopia en el estudio de la IVP. Ahora, el uso de la resonancia magnética funcional para el estudio del habla está en pleno desarrollo. Éste es un trabajo muy prometedor, pero todavía está en el campo de la investigación. El historial de tratamiento de la IVP depende estrictamente de la cirugía secundaria de fisura palatina. Se han descrito varios procedimientos, que se pueden clasificar en faringoplastias activas y pasivas. Las faringoplastias activas son un conjunto de procedimientos que tienen el objetivo de avanzar la pared faríngea posterior o reducir el espacio entre las paredes faríngeas laterales con una sutura del paladar a la faringe, a través de uno o dos colgajos faríngeos. Estas técnicas tienen muchas complicaciones importantes: obstrucción de vías respiratorias, sangrado intraoperatorio y aletracion de la ventilación nasal. En los pacientes que padecen una apnea obstructiva conocida, la intervención está contraindicada. Para dar una solución a los pacientes con contraindicaciones y a los pacientes con insuficiencia velofaríngea moderada, se han propuesto alternativas menos invasivas: el objetivo de las faringoplastias pasivas es facilitar el rol oclusivo del paladar mediante la reducción de la distancia de la pared faríngea posterior , a través de un complemento a la obturación natural que ofrece el anillo de Passavant. Clasicamente se han utilizado diversos materiales, pero últimamente la técnica más utilizada es el autoinjerto del retrofaringe con células adiposas, por la facilidad de muestreo y manejo del tejido adiposo. La cirugía del habla es una cirugía funcional que requiere un enfoque multidisciplinar cuyo resultado está estrictamente relacionado con la indicación adecuada. El cirujano debe integrar la información de los diferentes profesionales, adaptarla al patrón clínico ya la historia del paciente, valorar los riesgos en relación con los beneficios esperados y, finalmente, decidir la técnica más adecuada en la clínica y en la anatomía funcional específica del paciente. Se trata, pues, de una decisión con muchas variables, aunque en pacientes pediátricos debe considerarse también la cuarta dimensión del tiempo: la intervención debe realizarse en el momento màs adecuado a la etapa evolutiva del paciente. La presencia de todas estas variables dificulta mucho el momento de la toma de decisiones del médico, complicada además por la falta de consenso en la literatura. OBJECTIVO DE LA TESIS El objetivo de esta tesis es estudiar la toma de decisiones entre las opciones quirúrgicas existentes y adaptarlo a cada sujeto que presenta IVP, con el objetivo de construir planes quirúrgicos personalizados. Históricamente, este proceso de toma de decisiones se llevó a cabo, por un lado, a partir de la experiencia personal del cirujano y, por otro, teniendo en cuenta el estudio de la bibliografía. El resultado esperado de este trabajo es sumar a la experiencia personal del cirujano y a la incertidumbre por una literatura muy controvertida, un componente científico a través del análisis matemático de las variables que pueden ayudar a la decisión quirúrgica. Para ello, mediante un modelo reproducible de las variables, hemos construido un diagrama de decisión, que permite la mejor interpretación de los resultados quirúrgicos, para ayudar a escoger la técnica más adecuada para el paciente según su situación anatómica, clínica y evolutiva. METODOLOGIA Esta tesis se basa en un estudio observacional retrospectivo sobre 244 pacientes consecutivos sometidos a cirugía velofaríngea para el tratamiento de la IVP en un único centro hospitalario de tercer nivel entre 1982 y 2019. 130 pacientes fueron excluidos del estudio porque su historia clínica y/o su seguimiento postoperatorio (12 meses) estaban incompletos. Hemos incluido todas las etiologías (fisura palaciega, fisura labial y palaciega, fisura palaciega submucosa, IVP aislada). Todos los pacientes son francófonos. La revisión preoperatoria incluye logopedia con aerofonoscopio, nasofibroscopia y evaluación ORL. Los grados de gravedad de la IVP se clasificaron según la clasificación de Borrel Maisonny (BM). El análisis de los resultados utiliza, en primer lugar, métodos estadísticos tradicionales como la regresión logística y lineal, el índice de propensión y el análisis marginal. Estos métodos requieren datos clínicos a gran escala para garantizar una reproducibilidad y especificidad significativas. Por otro lado, un análisis estadístico sobre muestras grandes corre el riesgo de dar un punto de vista despersonalizado que no tenga en cuenta la especificidad única del sujeto. Para resolver este problema, exploramos las fronteras de la inteligencia artificial con técnicas de aprendizaje automático con dos beneficios esperados. En primer lugar, el análisis algorítmico del aprendizaje automático mediante modelos matemáticos mucho más complejos puede ser más adecuado a la realidad, dando explicaciones específicas de cada caso también en el ámbito local. En segundo lugar, el análisis algorítmico permite estudiar a su vez diferentes modalidades de variables y ordenarlas en importancia en función de la expresión probabilística en la realidad. Este punto es muy importante para la priorización de la toma de decisiones. Se han utilizado dos métodos de aprendizaje automático: el árbol de decisión y el algoritmo "interpreto-ML Explainable Boosting Machine". De acuerdo a los resultados obtenidos, hemos construido un árbol de decisión que describe las variables preoperatorias, con la selección de parámetros que estadísticamente estaban asociados a una gran probabilidad de éxito o fracaso. RESULTADOS Se han estudiado las historias clínicas de 114 pacientes de edades comprendidas entre los 4 y los 48 años, de los cuales 63 (55,26%) fueron sometidos a faringoplastia y 51 (44,74%) a injerto, técnica introducida en el servicio en 2006. En el grupo de faringoplastia, el 42,86% fueron hombres y el 57,14% mujeres. La media de edad era de 6 años (IQR: 5-7). 18 (28,57%) de ellos tenían trastornos genéticos o sindrómicos. El diagnóstico más frecuente fue la fisura labiopalatina (30 pacientes, 47,62%), seguido de la fisura palatina con 22 pacientes (34,92%) y la IVP aislada con 11 pacientes (17,46%). Un BMpre de 3 fue el valor inicial más representado (28 pacientes, 44,44%), mientras que BMpre = 2m y BMpre = 2b y BMpre = 1-2 se encontraron en 11 (17,46%), 22 ( 34,92%) y 2 (3,17%) pacientes respectivamente. Por lo que se refiere al grupo de pacientes sometidos a injerto de tejido adiposo, mujeres y hombres fueron, respectivamente, el 50,98% (26 pacientes) y el 49,02% (25 pacientes). La media de edad era de 7 años (IQR: 6-11). 17 pacientes (33,33%) sufrían trastornos genéticos y el diagnóstico más frecuente fue la fisura palatina (26 pacientes, 50,98%), seguido de la fisura labiopalatina (21 pacientes, 41,18%) e IVP aislada (4 pacientes, 7,84%). El valor inicial de BM fue significativamente superior en el del grupo de faringoplastia (p<0,001). Por el contrario, la edad de los pacientes sometidos a injerto de grasa fue significativamente superior a la de los pacientes tratados con faringoplastia, tanto cuando la edad se considera continua (p<0,001) como categórica (p<0,001). El seguimiento medio es de 19,5 años. Mediante el análisis de las fichas de los pacientes operados por injerto graso pudimos demostrar que los pacientes menores de 7 años obtienen resultados postoperatorios más favorables (p=0,03) en comparación con los niños mayores. Si comparamos a los pacientes operados por injerto de grasa con los pacientes operados por faringoplastia, encontramos que los pacientes que se sometieron a una faringoplastia tenían puntuaciones de BM significativamente peores en comparación con los pacientes operados por injerto de tejido adiposo, pero la edad de los pacientes sometidos a injerto de tejido adiposo era significativamente más alta. No hemos encontrado ninguna superioridad significativa de una técnica sobre otra. No tenemos complicaciones en el grupo del injerto de grasa, pero la tasa de fracaso ha sido del 7,84%, resuelta con una nueva faringoplastia. Por otra parte, la faringoplastia de primera línea no registró ningún fracaso, pero un paciente presentó un síndrome de apnea obstructiva del sueño postoperatorio. El análisis marginal demostró que la edad por debajo de los 7 años, la fisura de labiopalatina, la ausencia de síndrome y el IVP intermitente son un importante predictor de buen resultado independientemente de la técnica quirúrgica. El análisis con aprendizaje automático, por un lado, confirmó los resultados de las estadísticas tradicionales y, por otro, nos permitió introducir las variables relativas a los datos fibroscópicos en el modelo de la elección quirúrgica. Por tanto, podemos concluir que el factor más importante que discrimina la elección quirúrgica es la fibroscopia. Entre las diferentes observaciones que ofrece la exploración fibroscópica, la característica más importante para realizar una elección está representada por las dimensiones del gap velofaríngeo, seguida del tono y la movilidad del paladar blando. El otro elemento clave a la hora de elegir una técnica sobre la otra es el BM preoperatorio. Las variables edad, etiología y alteraciones genéticas son también de gran interés para predecir el éxito postoperatorio. CONCLUSIONES La bibliografía de cirugía del habla está dominada por estudios caracterizados por diagramas de decisión basados en la experiencia de las diferentes escuelas quirúrgicas. Cada escuela prioriza de manera distinta la importancia de las variables en la toma de decisión. En este contexto, presentamos los resultados a largo plazo de una técnica mínimamente invasiva para el tratamiento de la IPV mediante injerto de grasa, demostrando que si se realiza pronto (antes de los 7 años), a pesar de la posibilidad conocida de reabsorción del tejido adiposo, los resultados obtenidos en el primer año de seguimiento se mantienen estables en el tiempo. Hemos comparado esta técnica con las faringoplastias clásicas, sin encontrar diferencias significativas. Para conseguir una personalización perfecta del tratamiento, hemos construido a partir del análisis marginal un perfil de paciente con un resultado postoperatorio perfecto para ofrecer una herramienta de toma de decisiones al cirujano para una previsión postoperatoria del resultado quirúrgico. El análisis por aprendizaje automático, incluyendo los datos de los informes de fibroscopias, completa el estudio priorizando las variables. Todos estos datos se han recogido en un árbol de decisión que tiene en cuenta toda la trayectoria asistencial del paciente. El injerto ha demostrado ser una técnica quirurgica segura y reproducible que no altera la anatomía de la faringe y que permite, si cabe, una revisión quirúrgica más fácil. Pretendemos ampliar sus indicaciones en los casos de IPV más graves y en pacientes con un pronóstico menos favorable o con mayor riesgo de recurrencia (pacientes mayores de 7 años, pacientes con síndrome velocardiofacial o pacientes con IVP aislada). Esta elección puede evitar o, en cualquier caso, puede preceder sin riesgos añadidos la realización de una faringoplastia, una intervención técnicamente más agresiva que requiere una estancia hospitalaria más larga y sujeta a un mayor riesgo de complicaciones.Velopharyngeal insufficiency (VPI), defined by Lermoyez as an "anatomical and functional mismatch between the soft palate and the pharynx during speech", is a functional problem that requires multidisciplinary management with a dynamic study of the two structures involved in speech emission through direct vision of muscle movements during the production of phonemes. Several radiological studies study the dynamic visualization of velopharyngeal closure. Pigott was the first to introduce nasofibroscopy in the study of VPI. Now, the use of functional magnetic resonance imaging for the study of speech is in full development. This is very promising work, but it is still in the field of research. The treatment history of VPI strictly depends on the secondary cleft palate surgery. Various procedures have been described, which can be classified into active and passive pharyngoplasties. Active pharyngoplasties are a set of procedures that aim to advance the posterior pharyngeal wall or reduce the space between the lateral pharyngeal walls with a suture from the palate to the pharynx, through one or two pharyngeal flaps. These techniques have many important complications: airway obstruction, intraoperative bleeding, and impaired nasal ventilation. In patients with known obstructive sleep apnoea, intervention is contraindicated. To provide a solution to patients with contraindications and to patients with moderate velopharyngeal insufficiency, less invasive alternatives have been proposed: the objective of passive pharyngoplasties is to facilitate the occlusive role of the palate by reducing the distance from the posterior pharyngeal wall, through a complement to the natural seal offered by the Passavant ring. Classically, various materials have been used, but lately the most widely used technique is autografting of the retropharynx with adipose cells, for ease of sampling and handling of adipose tissue. Speech surgery is a functional surgery that requires a multidisciplinary approach whose result is strictly related to the appropriate indication. The surgeon must integrate the information from the different professionals, adapt it to the clinical pattern and the patient's history, assess the risks in relation to the expected benefits and, finally, decide the most appropriate technique in the clinic and in the specific functional anatomy of the patient. . It is, therefore, a decision with many variables, although in paediatric patients the fourth dimension of time must also be considered: the intervention must be performed at the most appropriate moment for the evolutionary stage of the patient. The presence of all these variables makes it very difficult for the physician to make decisions, further complicated by the lack of consensus in the literature. OBJECTIVE OF THE THESIS The objective of this thesis is to study decision-making among the existing surgical options and adapt it to each subject that presents VPI, with the aim of building personalized surgical plans. Historically, this decision-making process was carried out, on the one hand, based on the personal experience of the surgeon and, on the other hand, taking into account the study of the bibliography. The expected result of this work is to add to the personal experience of the surgeon and the uncertainty caused by highly controversial literature, a scientific component through the mathematical analysis of the variables that can help surgical decision. To do this, through a reproducible model of the variables, we have built a decision diagram, which allows the best interpretation of the surgical results, to help choose the most appropriate technique for the patient according to their anatomical, clinical and evolutionary situation. METHODOLOGY This thesis is based on a retrospective observational study on 244 consecutive patients who underwent velopharyngeal surgery for the treatment of VPI in a single tertiary hospital between 1982 and 2019. 130 patients were excluded from the study because their medical history and/or their Postoperative follow-up (12 months) were incomplete. We have included all etiologies (cleft palate, cleft lip and palate, submucous cleft palate, isolated VPI). All patients are French-speaking. The preoperative review includes speech therapy with an aerofonoscope, nasofibroscopy, and ENT evaluation. The degrees of severity of VPI were classified according to the Borrel Maisonny (BM) classification. The analysis of the results uses, first of all, traditional statistical methods such as logistic and linear regression, the propensity index and marginal analysis. These methods require large-scale clinical data to ensure significant reproducibility and specificity. On the other hand, a statistical analysis on large samples runs the risk of giving a depersonalized point of view that does not take into account the unique specificity of the subject. To solve this problem, we explore the frontiers of artificial intelligence with machine learning techniques with two expected benefits. In the first place, the algorithmic analysis of machine learning using much more complex mathematical models may be more adherent to reality, giving specific explanations for each case at the local level to. Secondly, the algorithmic analysis makes it possible to study different modalities of variables and order them in importance based on the probabilistic expression in reality. This point is very important for the prioritization of decision-making. Two machine-learning methods have been used: the decision tree and the "interpret-ML Explainable Boosting Machine" algorithm. Based on the results obtained, we have built a decision tree that describes the preoperative variables, with the selection of parameters that were statistically associated with a high probability of success or failure. RESULTS The medical records of 114 patients between the ages of 4 and 48 years have been studied, of whom 63 (55.26%) underwent pharyngoplasty and 51 (44.74%) graft, a technique introduced in the service in 2006. In the pharyngoplasty group, 42.86% were men and 57.14% women. The mean age was 6 years (IQR: 5-7). 18 (28.57%) of them had genetic or syndromic disorders. The most frequent diagnosis was cleft lip and palate (30 patients, 47.62%), followed by cleft palate with 22 patients (34.92%) and isolated VPI with 11 patients (17.46%). A BMpre of 3 was the most represented initial value (28 patients, 44.44%), while BMpre = 2m and BMpre = 2b and BMpre = 1-2 were found in 11 (17.46%), 22 (34, 92%) and 2 (3.17%) patients respectively. Regarding the group of patients who underwent adipose tissue graft, women and men were, respectively, 50.98% (26 patients) and 49.02% (25 patients). The mean age was 7 years (IQR: 6-11). 17 patients (33.33%) suffered from genetic disorders and the most frequent diagnosis was cleft palate (26 patients, 50.98%), followed by cleft lip and palate (21 patients, 41.18%) and isolated VPI (4 patients , 7.84%). The initial value of BM was significantly higher in the pharyngoplasty group (p<0.001). In contrast, the age of the patients who underwent fat grafting was significantly higher than that of the patients treated with pharyngoplasty, both when age is considered continuous (p<0.001) and categorical (p<0.001). The mean follow-up is 19.5 years. By analyzing the records of patients operated on for fat grafting, we were able to demonstrate that patients under 7 years of age obtain more favourable postoperative results (p=0.03) compared to older children. If we compare the patients who underwent fat grafting with the patients who underwent pharyngoplasty, we found that the patients who underwent pharyngoplasty had significantly worse BM scores compared with the patients who underwent fat grafting, but the age of the patients undergoing adipose tissue grafting was significantly higher. We have not found any significant superiority of one technique over another. We did not have complications in the fat graft group, but the failure rate was 7.84%, resolved with a new pharyngoplasty. On the other hand, first-line pharyngoplasty did not register any failure, but one patient presented postoperative obstructive sleep apnoea syndrome. The marginal analysis showed that age under 7 years; cleft lip and palate, absence of syndrome, and intermittent VPI are an important predictor of good outcome regardless of the surgical technique. The analysis with machine learning, on the one hand, confirmed the results of the traditional statistics and, on the other, allowed us to introduce the variables related to the fibroscopic data in the model of surgical choice. Therefore, we can conclude that the most important factor that discriminates the surgical choice is fibroscopy. Among the different observations offered by fibroscopic exploration, the most important characteristic for making a choice is represented by the dimensions of the velopharyngeal gap, followed by the tone and mobility of the soft palate. The other key element when choosing one technique over the other is the preoperative BM. The variables age, etiology and genetic alterations are also of great interest to predict postoperative success. CONCLUSIONS The speech surgery literature is dominated by studies characterized by decision diagrams based on the experience of different surgical schools. Each school prioritizes the importance of variables in decision making in a different way. In this context, we present the long-term results of a minimally invasive technique for the treatment of VPI by fat grafting, demonstrating that if performed early (before 7 years), despite the known possibility of tissue resorption adipose, the results obtained in the first year of follow-up remain stable over time. We have compared this technique with classic pharyngoplasties, without finding significant differences. In order to achieve a perfect personalization of