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OBJETIVO: Correlacionar os níveis séricos pré-operatórios do antígeno do câncer 125 (Ca-125) e os achados laparoscópicos em mulheres com sintomas dolorosos sugestivos de endometriose. MÉTODOS:Um estudo retrospectivo foi realizado incluindo todas as mulheres com sintomas de dor pélvica suspeitos para endometriose operadas por laparoscopia no período de janeiro de 2010 a março de 2013. As pacientes foram divididas em 2 grupos de acordo com a dosagem de Ca-125 (<35 U/mL e >35 U/mL). Subsequentemente, as pacientes com endometrioma ovariano foram excluídas e uma análise adicional foi conduzida novamente de acordo com os níveis do Ca-125. Os seguintes parâmetros foram comparados entre os grupos: presença de endometrioma, presença e número de lesões de endometriose profunda infiltrativa (EPI) e escore da American Society for Reproductive Medicine. A análise estatística foi realizada com o programa Statistica versão 8.0, usando o teste exato de Fisher, o teste t de Student e o teste Mann-Whitney, quando necessário. Os valores p<0,05 foram considerados estatisticamente significativos. RESULTADOS: Durante o período de estudo, um total de 350 mulheres foram submetidas a tratamento laparoscópico de endometriose. Cento e trinta pacientes (37,1%) apresentaram Ca-125 >35 U mL e 220 (62,9%) apresentaram Ca-125 <35 U/mL. A presença de endometrioma ovariano (47,7 versus 15,9%), lesões de EPI (99,6 versus 78,6%) e lesões de EPI intestinal (60 versus 30,9%) foi mais frequente, e o escore da AFSr foi maior (34 versus 6) no primeiro grupo. Na segunda análise, excluindo as pacientes com endometrioma ovariano (>35 U/mL=68 pacientes e <35 U/mL=185 pacientes), resultados semelhantes foram obtidos. A presença de lesões de EPI (91,2 versus 76,2%), lesões de EPI intestinal (63,2 versus 25,4%), lesões de EPI de bexiga (20,6 versus 4,8%) e lesões de EPI ureteral (7,3 versus 1,6%) foi mais frequente, e o escore da AFSr foi maior (10 versus 6) no grupo Ca-125>35 U/mL. CONCLUSÕES: Em mulheres com sintomas dolorosos pélvicos suspeitos para endometriose com dosagem pré-operatória de Ca-125 >35 U/mL, a investigação de EPI é mandatória, especialmente quando não se identifica endometrioma ovariano em exames de imagem.