结肠内容物标记法CT结肠成像的研究进展

杜金鹏 王利东*

结直肠癌（colorectal cancer，CRC）是世界上较为常见的恶性肿瘤之一，发病率在中国和美国均居恶性肿瘤的第3位，并且在我国呈逐年上升的趋势[1－2]。多数CRC是由腺瘤性息肉经5～15年恶变引起，因此在结直肠疾病的早期进行有效检查尤为重要。结肠镜（colonoscopy，CS）能够发现肠内病变，同时能对其定性诊断、活检或治疗[3]；传统CT结肠成像应用于结肠息肉筛查的性能和价值也早已有报道。两者在检查前均需要进行物理肠道准备，充分的肠道准备是保证高质量检查的关键因素。对于有认知障碍和不能耐受的病人，较为复杂的准备过程是造成操作失败率较高的主要原因[4－6]。结肠内容物标记法CT结肠成像的优势是不需要在检查前进行导泻和清洁灌肠，但由于残留的粪便和液体会影响对结肠黏膜的观察，并且容易被错误地理解成是肠内结构的一部分，故通过受检者口服对比剂的方法来增加CT结肠成像检查时肠道内部残留物质的强度，再利用计算机影像后处理将结直肠正常的解剖结构和疾病的变化特点显示出来，因此能够在有效筛查结直肠病变的同时，提高病人对检查的接受程度。

1 标记结肠内容物的常用方法及标记效果

结肠内容物标记法CT结肠成像与以往CT结肠成像研究所采用的结肠内容物标记方法不完全相同，但差异不大。病人在检查前1 d采取低纤维饮食并且口服2次（50 mL/次）碘对比剂，然后在检查前1.5 h再次口服50 mL碘对比剂。为了扩张结肠，需在扫描前5 min内向受检者肠内注入3 L或至少2.5 L CO2气体，必要时应用解痉药，然后进行低剂量CT扫描即可获得相应结肠影像[7]。

近年来一些研究者对使用不同对比剂标记肠内粪便和液体的效果进行了研究，目前常用的对比剂有钡剂和碘剂。Buccicardi等[8]对264例存在CRC发病风险的病人进行结肠内容物标记法CT结肠成像，通过在检查前2 d口服30 mL水溶性碘对比剂的方法对肠内残留粪便进行标记，能够较好地鉴别粪便与病变，相较于传统导泻方案，采用该标记方法进行检查的敏感度和特异度略有增加，分别达89%和95%。Kim等[9]对碘海醇和泛影葡胺的标记效果进行研究，各选取40例病人分别口服50 mL碘海醇和100 mL泛影葡胺，结果显示使用碘海醇标记会造成更多的结肠泡沫，但两者对肠内液体均有较好的标记效果。Davis等[10]应用质量浓度为2 g/100 mL的500 mL稀释硫酸钡悬浮液来标记肠内粪便，研究表明该方案标记效果的平均分＞4分（4分为50%～75%的残留粪便被标记，5分为＞75%且≤100%的残留粪便被标记）。Meric等[11]采用硫酸钡悬浮液标记粪便并研究其标记的有效性，结果显示对于≥6 mm残留粪便球的标记效用可达到92%。多数研究进行标记的目的是为了直接鉴别肠道内容物与肠内病变，但也可采用计算机图像后处理技术去除已被标记的物质，从而实现对于肠道的模拟清洁。Cai等[12]提出了一种基于物质分解和虚拟结肠标记的双能电子净化（electronic cleansing，EC）方法，21例有症状提示结直肠癌和临床需要进行全结肠检查的病人首先口服50 mL非离子碘对比剂，然后通过电子净化技术清除被标记的粪便数值，结果显示该方法检出息肉具有较高的敏感性。

2 CT结肠成像相关后处理技术的发展

近年来，相关CT影像后处理技术的广泛发展，为结肠内容物标记法CT结肠成像提供了更多的可能性。其中最为主要的是EC技术，它能有效地区分肠内容物与结直肠息肉或肿瘤，从而提高该项检查的准确性。EC技术首先利用对比剂来标记肠道内残留的粪便和液体，然后采用图像分割和模式识别技术去掉被标记物质的CT数据，即能够在结肠扫描影像中清除干扰诊断的肠内残留物质，从而实现肠道的数字虚拟净化。较为突出的技术类型是由Cai等[13]开发的结构分析EC，其利用局部形态信息来识别息肉和折叠的肠道结构，并同时去除被标记的物质，有效解决因伪增强效应和部分容积效应所产生的伪影，可以提供具有较高诊断质量的影像。近年Chunhapongpipat等[14]提出了梯度方向二阶导数伪增强矫正的方法（能够减少因粪便标记致周围软组织伪增强效应而出现的CT值衰减）和改进影像局部粗糙度的方法，将这两种方法整合到EC技术中，根据简单的阈值法来有效去除被标记的物质。此外还出现了一些新技术，如能够去除空气、软组织和标记残留物相交处“T”形脊状伪影的快速三物质模型EC[15]和有助于检测隐藏在对比剂内小型息肉的整合EC[16]技术。

结肠内容物标记法CT结肠成像得到的是一个容积式腹部数据集合，还需要进一步将结肠数据从该集合中分割提取出来，再应用渲染技术将数据重建出结肠的三维数字化模型。近年提出的灰度映射不仅能够弥补传统表面渲染方式无法提供病变灰度信息的缺点，还能呈现出更好的结肠空间形态[17]。同时结合自动计划导航和交互式导航还能够使医生获得无限的观察视角，并在必要时采用电子活检来观察病变的内部结构。这些技术均能够使结肠内容物标记法CT结肠成像成为检查CRC更加有效的方法。

3 结肠内容物标记法CT结肠成像的性能评价及临床意义

有研究[18]证实，对于≥10 mm的腺瘤，传统CT结肠成像的检测能力和准确性可达到结肠镜的水平，而对于＜10 mm的病灶则不如常规结肠镜检查，但其评估肿瘤的位置及大小等指标时相当准确[19－20]。随着传统CT结肠成像的广泛应用，不需导泻的结肠内容物标记法CT结肠成像检查也逐渐引起研究者的关注。多数研究主要通过将该项技术与结肠镜的检查结果进行对比来评价其性能，目前其与传统CT结肠成像性能的直接对比研究相对较少。Zalis等[21]针对结肠内容物标记法CT结肠成像检测肠内不同大小腺瘤时的效能进行了评估，研究招募了有CRC中度发展风险且年龄在50～85岁之间的605例病人，应用碘海醇标记肠内容物并结合EC技术辅助诊断，结果显示结肠内容物标记法CT结肠成像和结肠镜在检测直径≥10 mm腺瘤时的准确度相仿，2种方法检测的敏感度和特异度分别为0.91、0.95和0.85、0.89，而当结肠内容物标记法CT结肠成像检测直径≥8 mm和≥6 mm的腺瘤时，其敏感度仅为0.70和0.59，但结肠镜可达到0.88和0.76。此外，有研究直接将结肠镜的检查结果作为参考标准。Näppi等[22]从2所医院的日常结直肠筛查群体中随机招募了46例病人进行结肠内容物标记法CT结肠成像，结果显示检测直径≥10 mm和≥6 mm病灶时的敏感度分别为100%和70%，他们还提出了一种可用于虚拟标记部分容积效应伪影的方法，该方法对于≥10 mm和≥6 mm病灶的检测敏感度分别达100%和90%，较前述方法提高。Johnson等[23]对30例疑似结直肠息肉的病人进行结肠内容物标记法CT结肠成像研究，结果表明对于直径≥10 mm和≥5 mm的息肉，检测敏感度分别为90%和68%，特异度分别为100%和75%；同样地，Johnson等[24]对114例受检者的研究显示，该技术在检测直径≥10mm和6～9 mm腺瘤时的敏感度为84%～93%和53%～88%，并且认为通过使用EC粪便的方法能有效提高检测的敏感度，分别达93%～94%和68%～92%。Fletcher等[25]对564名无症状受检者的前瞻性研究表明，结肠内容物标记法CT结肠成像检测直径≥6 mm腺瘤的敏感度约为76%，并且发现采用钡剂标记时若结合碘剂可以提高检测的特异性和标记粪便的百分比。

值得注意的是结肠内容物标记法CT结肠成像具有进行大规模结直肠病变筛查的能力。由于60%～70%的肠内确诊病例是在疾病晚期才被检测到的，因此进行早期筛查可以降低CRC的发病率和死亡率[26]。一种良好的筛查方法不仅需要其具备较高的诊断性能，还必须易于被受检者接受。与结肠镜相同，传统CT结肠成像也需要在检查前进行物理肠道准备，而结肠内容物标记法CT结肠成像的主要目的就是为了简化传统CT结肠成像检查，最大限度地减少肠道准备过程。Stoop等[27]关于CRC筛查的研究发现，结肠内容物标记法CT结肠成像的病人参与程度明显高于结肠镜，两者的参与率分别为34%和22%。同样Fini等[28]研究认为，当CRC病人的一级亲属进行筛查时，结肠内容物标记法CT结肠成像可以作为结肠镜检查的无创性替代方法。对于大多数老年病人或危重病人在无法进行结肠镜时或是传统CT结肠成像检查的失败率较高时，结肠内容物标记法CT结肠成像则更加体现出其有效性和较好的可耐受性[29]。但也有研究表明，老年病人进行CT结肠成像检查的主要风险是由对比剂引起的肾病，故摄入碘对比剂必须要求病人自身肌酐清除率在正常水平，并且要避免多次增强CT扫描[30]。因此，即使结肠内容物标记法CT结肠成像能够较好地应用于老弱病人检查结直肠病变，但在临床中也要结合实际情况应用，不可盲目进行。

4 小结

总之，结肠内容物标记法CT结肠成像能够有效弥补结肠镜和传统CT结肠成像要求严格物理肠道准备的弊端，因此更容易被受检者接受，并且随着标记方法和计算机影像后处理技术的发展，其诊断准确性也不断提高。尤其是对于身体机能处于下降状态的老年病人和危重病人，结肠内容物标记法CT结肠成像无疑为他们提供了一种更加可行的CRC检查手段。