石 冰 王山艷 李 楠 李春元

天津市濱海新區(qū)中醫(yī)醫(yī)院 天津中醫(yī)藥大學(xué)第四附屬醫(yī)院 1 放射科 2 肛腸科 300451

近10年，隨著螺旋CT及計算機技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了一項全新的影像檢查技術(shù):仿真內(nèi)窺鏡(CT virtual endoscopy，CTVE)。作為一種非侵入性的影像技術(shù)，結(jié)腸CTVE是應(yīng)用最早，也是研究最多、比較成熟的技術(shù)。1994年Vining 首次報道此技術(shù)以來，國外學(xué)者不斷對該技術(shù)進行臨床實驗和應(yīng)用研究[1-7]。作為非創(chuàng)傷的檢查技術(shù)，結(jié)腸CTVE可以從狹窄或梗阻病變的遠端觀察，并且視點不受限制，在結(jié)腸占位病變的診斷與鑒別診斷以及對占位病變大小、部位、受侵范圍等評估，有著重要參考價值。本文歸納國內(nèi)外文獻資料對螺旋CT仿真結(jié)腸內(nèi)窺鏡技術(shù)的成像原理、方法、影響影像的因素及臨床價值、局限性、應(yīng)用前景與展望進行綜述。

1 CTVE的成像原理

主機將圖像數(shù)據(jù)傳輸給計算機工作站(也可由工作站調(diào)取)，由數(shù)據(jù)處理軟件對圖像數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，如去噪、重建體數(shù)據(jù)場等[2-4]。然后三維重建軟件對空腔器官內(nèi)表面具有相同像素值范圍的部分進行三維立體圖像重建以及透視方式成像，經(jīng)過消隱、光照效應(yīng)處理，并附加人工偽彩色，最終可以顯示出具有真實感的腔內(nèi)表面影像。處理過程中三維重組常采用表面陰影顯示法或容積再現(xiàn)法，重建出類似纖維內(nèi)窺鏡所見的空腔器官內(nèi)表面的立體圖像。檢查者在受檢的器官腔內(nèi)選擇好視點的行進路線，由計算機保存好一系列顯示結(jié)果過圖像，按電影序列反復(fù)回放，展現(xiàn)出的效果與光纖內(nèi)窺鏡相仿，故被稱作仿真內(nèi)窺鏡(Virtual endoscopy)，在人體空腔中結(jié)腸最適宜做CTVE[3,5-6]。

2 仿真結(jié)腸鏡成像方法

2.1 腸道準備 腸道準備主要有清潔灌腸和口服瀉藥兩種方法[6-8]。清潔灌腸多采用溫開水，而不用肥皂水或鹽水，因為后者可致腸黏膜充血、水腫，影響圖像質(zhì)量[5,7]。也可在檢查當日清潔灌腸,灌腸后1.5h后行螺旋CT掃描,這樣可以避免殘留水分影響圖像質(zhì)量。對于部分耐受力差的病人也可采用在檢查前1d晚上口服瀉藥，或者在檢查前2h用20%的甘露醇500ml，加入5%的葡萄糖溶液1 000ml口服，腹瀉3～5次后，于排出呈現(xiàn)清水后即可行CT掃描。也有學(xué)者認為[9]，檢查前3d進少渣飲食，前1d進流質(zhì)，檢查前晚多飲水，檢查當天清潔洗腸兩次；但是筆者認為這種準備方法依從性稍差。

2.2 結(jié)腸充氣 結(jié)腸CTVE通常采取向腸腔內(nèi)導(dǎo)入氣體來實現(xiàn)[3,8,10]。具體方法是:病人左側(cè)臥位于掃描床上，利用帶氣囊肛管經(jīng)肛門插入，向結(jié)腸內(nèi)緩慢注入氣體，根據(jù)患者耐受程度，注氣1 000～1 500ml，使結(jié)腸充分擴張后取仰臥或俯臥位掃定位像，觀察腸管充氣情況，若不滿意，可繼續(xù)注入適量氣體。

2.3 容積掃描

2.3.1 掃描前準備：病人取仰臥或俯臥位行螺旋CT掃描。為了降低結(jié)腸張力、減少腸蠕動、減輕腸痙攣和病人不舒適感，如明確無青光眼、尿潴留等禁忌證，掃描前10min皮下或靜脈注射1mg胰高血糖素或靜脈推注20mg 654-2。

2.3.2 掃描參數(shù)：常采用110～140mAs，110～120kV；X線束寬度多以3～5mm為宜，螺距1.25～1.30mm，重建間隔1～2mm。掃描范圍自膈頂至恥骨聯(lián)合下緣，掃描呼吸相即深吸氣后屏氣曝光。掃描范圍包括整個結(jié)腸、直腸。仰臥位掃描完立即行俯臥位掃描，掃描參數(shù)與仰臥位時一致。學(xué)者發(fā)現(xiàn)[6,11]對結(jié)直腸癌高危人群在100mAs、50mAs和30mAs三種不同的劑量下，劑量降低時圖像質(zhì)量明顯下降，但對于檢出≥5mm息肉的敏感性均為90%，即使劑量降至30mAs(3.6mSv)時，特異性仍為53%～60%，認為低劑量并不損害其敏感性和特異性，可用于結(jié)直腸癌的普查。

2.4 圖像重建及顯示 將螺旋CT容積掃描所得到的數(shù)據(jù)經(jīng)重建后傳至工作站，然后進行圖像后處理。形成的內(nèi)窺鏡圖像多由Fly Through軟件處理，完成沿結(jié)腸內(nèi)壁多角度隨意觀察，必要時可在MIP基礎(chǔ)上使用表面透視成像技術(shù)及SSD技術(shù)，制作出結(jié)腸三維表面觀的圖像，即可實現(xiàn)對結(jié)腸的全景觀察，以達到自外向內(nèi)的透視觀察效果[3，12]。圖像預(yù)處理常有噪聲濾過算法、圖像分割處理、確定管腔行進路線及“種植”(cropping)和“切割”(cutting)等[8,11]。另外，還有一種結(jié)合上述兩種方法優(yōu)點的三維再現(xiàn)方法，Hybrid再現(xiàn)法，目前正在研究中。重建MPR是單純的二維圖像,它是沿人為規(guī)定的任意直線方向或曲線方向提取相關(guān)容積數(shù)據(jù)進行重建組合，包括橫斷面、冠狀面、矢狀面，能實時地從多方面觀察病變腔內(nèi)的形態(tài)、大小及腔外情況，腸壁厚度及形態(tài)，病變與鄰近組織器官的關(guān)系，對確定器官來源亦有較大幫助[9,13]。SSD圖像與鋇劑灌腸充盈像相仿，主要用來觀察結(jié)腸的整體形態(tài)、病變部位和侵及范圍。

3 影響圖像質(zhì)量的因素

影響CTVE圖像質(zhì)量除了隨機噪聲、圖像重建算法，還包括數(shù)據(jù)采集過程中的諸多人為因素，如腸內(nèi)殘留物、病人配合程度、掃描參數(shù)設(shè)置等，這些因素所致的偽影是影響圖像質(zhì)量、造成漏、誤診的主要因素[14-15]。

3.1 腸內(nèi)殘留物 腸內(nèi)殘留物可造成隆起樣病變的假象，潴留液能淹沒細微病變(如息肉)造成漏診，徹底的清腸是獲得優(yōu)質(zhì)影像的重要條件[10,14]。但無論是清潔灌腸還是口服瀉藥都難以達到理想的效果，且會給病人造成一定的痛苦。目前有采用碘劑或鋇劑作為標記劑的，但效果還不確切，需進一步研究。學(xué)者[15-16]采用口服對比劑、檢查前幾天吃少渣食物和檢查前做簡單的清腸三種方法聯(lián)合應(yīng)用，使CTVE的敏感性明顯提高，取得了比較滿意的效果。

3.2 掃描參數(shù) 采用盡可能窄的準直器寬度(層厚)。螺距越大，同一掃描時間內(nèi)覆蓋的容積范圍越大，但二維斷層圖像的縱軸分辨率也越低，重建三維圖像的階梯狀偽影發(fā)生率增加。雖然螺距對縱軸分辨率沒有層厚的影響大，但一般情況下，螺距不能>2[2,6,9]。

學(xué)者用與人體軟組織CT值(40HU)相當?shù)氖畟€球形物體，模擬1～10mm的結(jié)腸息肉，研究層厚、螺距及重建層距對顯示不同大小目標物的影響，結(jié)果顯示不同的掃描參數(shù)使息肉與空氣之間的對比發(fā)生明顯變化，行結(jié)腸CTVE時應(yīng)降低mAs(70mAs)，層厚用3mm、螺距用2，既能保證圖像質(zhì)量，又能有效地降低病人的射線劑量。另一個重要因素是圖像重建間隔。當重建間隔小于層厚時，相鄰兩斷層圖像相互重疊;當重建間隔大于層厚時，相鄰兩斷層圖像之間存在著一定間隔。文獻報道[14，16]，重疊重建率>50%既可獲得滿意的3D圖像，>85%圖像質(zhì)量無明顯改善，反而增加了圖像處理時間。

3.3 掃描體位 由于腸道準備和腸腔充氣程度難以達到理想化，腸腔內(nèi)常伴有糞渣、潴留液及腸腔膨脹不充分等，采用單一仰臥或俯臥位掃描，糞渣難于和病灶分辨、潴留液及未展開的皺褶會影響對病灶的顯示。多數(shù)學(xué)者[3,8,11，15]主張聯(lián)合應(yīng)用兩個體位掃描，即在仰臥位掃描完成后立即行俯臥位掃描。用不同的體位掃描，當體位變化時，糞渣及潴留液的位置會隨之發(fā)生變化，而病灶則不會移動，因此可以提高病灶檢測的敏感性。有學(xué)者[2,10]對182例病人分別同時采用兩個體位掃描，結(jié)果顯示對直徑分別為≥10mm，5.0～9.9mm和<5mm的病灶，當只用仰臥位時，敏感性分別為58.5%、47.2%、36.3%；只用俯臥位時，敏感性分別為51.2%、41.6%、30.2%;兩個體位聯(lián)合應(yīng)用時，敏感性則分別達到92.7%、79.8%、60.3%。

3.4 運動偽影 運動偽影又分為自主運動和生理性運動兩種偽影。可以在掃描前做好患者訓(xùn)練，盡量克服自主運動偽影。對于胃腸蠕動這類生理性運動偽影，采用肌注低張藥物，如山莨菪堿等，降低胃腸張力、減輕腸痙攣和減少腸蠕動[6,11]。對心臟血管搏動偽影可采用心電門控或采取一次屏氣完成目標范圍掃描，對某些難以堅持一次屏氣30s以上的病人，可分為3～4次掃描，每次掃描屏氣17～24s，兩次掃描之間暫停11s左右，供病人換氣[12]。

4 CTVE優(yōu)點

(1)非侵襲性檢查方法。(2)其適應(yīng)證較廣泛，尤其是適合高齡體弱、心功能不全而無法進行纖維結(jié)腸內(nèi)窺鏡檢查的病人。(3)仿真內(nèi)窺鏡可以展現(xiàn)良好的結(jié)腸內(nèi)外整體效果、三維形態(tài)和毗鄰關(guān)系，通過任意角度觀察結(jié)腸癌梗阻段的解剖細節(jié)，從而做到精確定位病灶；還可以顯示病變的近心側(cè)腸腔情況，尤其是對梗阻性結(jié)腸癌病人，而內(nèi)鏡檢查通常無法越過病變狹窄段能從梗阻兩端以任意角度和方向觀察腔內(nèi)解剖和病變[15]。(4)與常規(guī)纖維結(jié)腸鏡相比，便于觀察纖維結(jié)腸內(nèi)鏡難以發(fā)現(xiàn)的起源于結(jié)腸袋或結(jié)腸曲(肝曲、脾曲、直腸骶曲)近側(cè)面和盲腸內(nèi)側(cè)壁上的小病變(息肉)診斷正確性較內(nèi)窺鏡高，其檢出直徑>10mm的息肉病變的總體敏感性為94%～97%。(5)對直徑10mm大小的腺瘤診斷特異性為90%，而內(nèi)窺鏡檢查可因蠕動性收縮、狹窄常造成假陽性[13]。(6)模擬纖維內(nèi)鏡和外科手術(shù)的過程，可具有“手術(shù)模擬”的優(yōu)勢。(7)在不降低CT圖像質(zhì)量的前提下，采用低劑量螺旋CT掃描，通過縮短掃描時間、減少球管電流，盡可能降低檢查時的X線輻射量，從而保護被檢查者的健康和安全[3,6]。

5 仿真結(jié)腸鏡的臨床價值

CTVE可從梗阻、狹窄的近端及遠端兩個方向觀察病變，同時還具有檢查速度快、患者痛苦少的優(yōu)勢。學(xué)者[14]以光學(xué)結(jié)腸鏡做對照，評價CTVE對結(jié)腸病變的檢出率，結(jié)果光學(xué)結(jié)腸鏡診斷51例正常，其余49例中共發(fā)現(xiàn)115枚息肉，3個癌腫病灶。并且CTVE對3個癌腫均做出了準確的診斷，對≥10mm息肉的檢出率為91%(20/22)，6～9mm的息肉檢出率為82%(33/40)，≤5mm的息肉檢出率為55%(29/53)，另外有19例假陽性息肉，研究表明CTVE的敏感性沒有光學(xué)結(jié)腸鏡高。關(guān)于CTVE檢出結(jié)腸息肉的敏感度各文獻報道不一致，總結(jié)最近部分文獻[1-8,14-16]，CTVE檢測結(jié)腸息肉的敏感度大致為: 直徑≥10mm在73%～100%，直徑5～9mm在22%～94%。

6 CTVE局限性

(1)對腸道準備要求較高、糞渣殘留、充氣不足可造成誤診。(2)影像分辨率低，對直徑<5mm的病變及較平坦病變(病灶隆起≤2mm)易遺漏[16]。(3)不能替代常規(guī)纖維結(jié)腸內(nèi)鏡檢查的活檢和治療功能。(4)不能顯示腔內(nèi)黏膜病變的真實顏色及觀察黏膜下血管變化。(5)影像后處理時間仍顯較長(幾分鐘至十多分鐘)，大量的信息采集可能增加患者的輻射劑量。(6)在判斷局部較小的淋巴結(jié)是否為轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)及病變對腸壁的浸潤深度時還有一定局限性。

7 應(yīng)用前景與展望

近10年，由于飲食結(jié)構(gòu)的變化，我國結(jié)腸癌的發(fā)病率有增加的趨勢，僅次于肺癌、胃癌和肝癌，年均新發(fā)130 000余例，并以每年4%的增幅攀升[13,15]。如能早期發(fā)現(xiàn)并及時切除結(jié)直腸息肉、腺瘤，術(shù)后5年生存率可達到90%，大大提高患者的生活質(zhì)量。

腸鏡需經(jīng)肛門插鏡操作，乙狀結(jié)腸鏡只局限于乙狀結(jié)腸段的檢查，纖維結(jié)腸鏡有并發(fā)腸穿孔、腸出血的危險，而且部分患者腸鏡不能到達結(jié)腸盲端，更無法通過梗阻部位的腸段。醫(yī)用鋇劑灌腸檢查，患者接受X線劑量相對較大，患者多有肛門墜脹感，個別患者特別是老年人因無法耐受而導(dǎo)致檢查中斷。直徑10～20mm的腺瘤性息肉發(fā)生惡變的概率為10%，直徑>20mm的腺瘤性息肉發(fā)生癌變的可能性達30%[9,12]。大便潛血實驗方法雖簡單，但對腺瘤性息肉敏感性只有10%。在常規(guī)的纖維結(jié)腸鏡檢查中，有5%～10%患者由于不能耐受而失敗。CTVE檢查對直徑≥10mm結(jié)腸息肉的發(fā)現(xiàn)率為75%～91%，5～9mm息肉的檢出率為60%～82%，直徑<5mm息肉檢出率為20%～55%[12,15-16]。

結(jié)腸癌是嚴重影響人類健康的疾病之一，結(jié)腸癌患者中，行常規(guī)結(jié)腸鏡檢查存在造成腫瘤的種植轉(zhuǎn)移和淋巴播散的同時，全結(jié)腸檢查成功率僅為42%～60%[10]。并且結(jié)腸癌患者可能同時伴有其他部位結(jié)腸癌或腺瘤性息肉，其概率分別為1.5%～9.0%和27%～55%[2，11,15]。故對結(jié)腸癌患者行結(jié)腸全程檢查尤為必要。尤其是阻塞性結(jié)腸癌，纖維結(jié)腸鏡不能通過狹窄處。鋇劑灌腸亦較困難，因而不能評估整個結(jié)腸狀況。CTVE可顯示整個結(jié)腸，對因為阻塞性病變而無法完成結(jié)腸鏡檢查的病例CTVE可清晰顯示病灶的形態(tài)、大小、位置、范圍及其兩端情況。不僅可從各個方向觀察腔內(nèi)變化，也可通過2D、3D圖像觀察癌腫向腸壁外浸潤深度和周圍組織是否粘著以及腹腔淋巴結(jié)和器官的轉(zhuǎn)移等情況，有效地彌補了纖維結(jié)腸鏡和鋇劑灌腸檢查的不足之處[4-8]。

多層螺旋CT 的快速發(fā)展,使得掃描速度更快,可以根據(jù)不同掃描要求對層厚進行重建，可更明顯增加了Z 軸的空間分辨率,也更有利于小息肉的檢出,如若通過對CTVE 的掃描參數(shù)進一步標準化,檢查者可利用強大的視圖軟件觀察更多的黏膜內(nèi)表面從而減少漏診[12]。

綜上所述，結(jié)腸CTVE 必將作為FC 和鋇灌腸造影檢查的一種補充和潛在替代手段,在醫(yī)療影像學(xué)領(lǐng)域中占有重要地位[1-5,12，16]。CTVE及后處理技術(shù)具有掃描速度快、大范圍、高分辨率、檢查無創(chuàng)性等優(yōu)勢，獲得的圖像質(zhì)量高，從全方位、多角度顯示結(jié)直腸癌病變部位、浸潤范圍及結(jié)直腸外的病變，在結(jié)直腸癌評價中具有很高的應(yīng)用價值。