計(jì)算機(jī)斷層掃描仿真內(nèi)窺鏡成像技術(shù)對(duì)結(jié)直腸癌及其臨床分期的診斷價(jià)值

于文東，張艷艷，薛 瑤，許克寧，朱紅江，李存瑞，趙春龍，殷少龍，唐建坡

1 張家口市第一醫(yī)院放射醫(yī)學(xué)科，河北 張家口 075000

2 張家口市第一醫(yī)院血管外科，河北 張家口 075000

3 張家口市第一醫(yī)院消化內(nèi)科，河北 張家口 075000

4 張家口市第一醫(yī)院普外科，河北 張家口 075000

結(jié)直腸癌是消化系統(tǒng)常見(jiàn)的惡性腫瘤，具有較高的發(fā)病率[1-2]。近年來(lái)，隨著居民飲食結(jié)構(gòu)的改變及工作和生活節(jié)奏的加快，中國(guó)結(jié)直腸癌的發(fā)病率呈現(xiàn)出逐年升高的趨勢(shì)[3-5]。目前，手術(shù)切除是早中期結(jié)直腸癌的主要治療方案，能夠有效延長(zhǎng)患者的生存期，但部分中晚期結(jié)直腸癌患者無(wú)法進(jìn)行手術(shù)治療。早期結(jié)直腸癌患者多無(wú)典型的臨床癥狀，導(dǎo)致大部分患者確診時(shí)病情已經(jīng)進(jìn)展至中晚期，從而貽誤了最佳手術(shù)時(shí)機(jī)，導(dǎo)致預(yù)后不良。因此，早期篩查、早期診斷、早期治療是提高中國(guó)結(jié)直腸癌整體治療水平的重要基礎(chǔ)。結(jié)直腸癌的診斷以病理學(xué)檢查結(jié)果為“金標(biāo)準(zhǔn)”，但病理學(xué)檢查屬于有創(chuàng)性檢查，因而在一定程度上限制了其適用范圍[6-7]。醫(yī)學(xué)影像學(xué)是結(jié)直腸癌的重要輔助檢查方法，隨著計(jì)算機(jī)斷層掃描（computed tomography，CT）相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，計(jì)算機(jī)斷層掃描仿真內(nèi)窺鏡成像（computed tomography virtual endoscope，CTVE）技術(shù)逐漸應(yīng)用于消化系統(tǒng)疾病的臨床診斷中[8-10]。微血管密度（microvascular density，MVD）是新生微血管的重要指標(biāo)。本研究客觀分析了術(shù)前CTVE檢查MVD對(duì)結(jié)直腸癌及臨床分期的診斷價(jià)值，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

收集2017年1月至2021年12月張家口市第一醫(yī)院收治的結(jié)直腸腫瘤（結(jié)直腸癌或結(jié)直腸良性腫瘤）患者的臨床資料。納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）符合《結(jié)腸與直腸外科學(xué)》[11]中關(guān)于結(jié)直腸癌或結(jié)直腸良性腫瘤的診斷標(biāo)準(zhǔn)；（2）行結(jié)直腸癌根治術(shù)治療；（3）術(shù)前行CTVE檢查，均經(jīng)術(shù)后病理學(xué)檢查確診為結(jié)直腸癌或結(jié)直腸良性腫瘤。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）既往有放療史、化療史；（2）既往有其他抗腫瘤治療史；（3）臨床資料及影像學(xué)資料不完整。根據(jù)納入、排除標(biāo)準(zhǔn)，最終共納入結(jié)直腸癌患者57例，結(jié)直腸良性腫瘤患者33例，共90例患者，其中，男性61例，女性29例；年齡42～78歲，平均（58.73±9.21）歲。

1.2 CTVE檢查方法

于術(shù)前3 d內(nèi)完成CTVE檢查。檢查前，評(píng)估全部患者的結(jié)直腸充氣情況，不理想者經(jīng)肛門注氣。使用多層螺旋CT儀對(duì)全部患者進(jìn)行檢查，患者取仰臥位。首先行平掃，掃描參數(shù)：管電壓120 kV，管電流200 mA。采用薄層掃描法，間隔3 mm，掃描范圍為完全覆蓋結(jié)直腸范圍。將掃描所獲得原始數(shù)據(jù)傳輸至后處理工作站進(jìn)行圖像后處理，通過(guò)三維重建（3-dimensional，3D）技術(shù)行CTVE重建，重建層厚1.0 mm，層間距0.5 mm；隨后通過(guò)3D技術(shù)行CTVE檢查，采用飛越技術(shù)（Flythrough程序）完成長(zhǎng)軸電影式自動(dòng)觀察。結(jié)合二維圖像多平面重組與相關(guān)三維圖像（透明成像、容積再現(xiàn)、表面成像）行綜合診斷。

1.3 圖像處理和分析

由2名高年資的影像科醫(yī)師獨(dú)立閱片，觀察并分析影像學(xué)資料，得出統(tǒng)一診斷結(jié)果。意見(jiàn)不一致時(shí)經(jīng)會(huì)診及協(xié)商達(dá)成統(tǒng)一診斷結(jié)果。MVD陽(yáng)性表達(dá)位于血管內(nèi)皮細(xì)胞膜，呈棕褐色表達(dá)。MVD值的測(cè)定及計(jì)算方法參照相關(guān)文獻(xiàn)[12]，選取5個(gè)微血管密度最高的區(qū)域觀察MVD，取其平均值表示MVD值。依據(jù)癌癥聯(lián)合會(huì)制定的結(jié)直腸癌TNM分期標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估臨床分期[13]。

1.4 病理學(xué)檢查方法

術(shù)中切除組織送病理化驗(yàn)，采用染色法，于100倍光鏡下挑選微血管分布最密集的5個(gè)區(qū)域，于200倍光鏡下觀察5個(gè)視野內(nèi)染色為棕黃色的血管計(jì)數(shù)，取均值計(jì)算MVD。選取染色均勻的結(jié)直腸上皮區(qū)域，于400倍視野下觀察著色細(xì)胞計(jì)數(shù)占視野細(xì)胞總數(shù)的百分比，觀察5個(gè)視野，取均值；著色細(xì)胞百分比＜25%為良性。

1.5 觀察指標(biāo)

比較結(jié)直腸癌、結(jié)直腸良性腫瘤患者M(jìn)VD的CTVE檢查與病理學(xué)檢查結(jié)果，以及不同分期結(jié)直腸癌患者M(jìn)VD的CTVE檢查與病理學(xué)檢查結(jié)果。以病理學(xué)檢查結(jié)果為“金標(biāo)準(zhǔn)”，應(yīng)用受試者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲線分析術(shù)前CTVE檢查MVD對(duì)結(jié)直腸癌的診斷價(jià)值，計(jì)算診斷效能指標(biāo)，包括靈敏度、特異度、準(zhǔn)確度；分析術(shù)前CTVE檢查與病理學(xué)檢查對(duì)結(jié)直腸癌及其臨床分期診斷結(jié)果的一致性。觀察并分析結(jié)直腸腫瘤典型病例情況。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

應(yīng)用SPSS 23.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。采用K-S法檢驗(yàn)計(jì)量資料的分布狀態(tài)，服從正態(tài)分布的計(jì)量資料以（±s）表示，組內(nèi)比較采用配對(duì)t檢驗(yàn)，組間比較采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，多組間比較采用單因素方差分析，組內(nèi)兩兩比較采用LSD-t檢驗(yàn)；偏態(tài)分布的資料以M（P25，P75）表示，組間比較采用非參數(shù)檢驗(yàn)。根據(jù)MVD值繪制ROC曲線，得出最大截?cái)嘀祵?duì)應(yīng)的cut off值，計(jì)算曲線下面積（area under the curve，AUC），其中，AUC＞0.9表示具有較高的診斷價(jià)值，0.7＜AUC≤0.9表示具有中等診斷價(jià)值，0.5≤AUC≤0.7表示具有較低的診斷價(jià)值，AUC＜0.5表示基本不具備診斷價(jià)值。采用Kappa檢驗(yàn)分析CTVE檢查與病理學(xué)診斷結(jié)果的一致性，其中，0.8＜Kappa≤1.0為高度一致，0.6＜Kappa≤0.8為中等一致，0.4≤Kappa≤0.6為具有一致性，Kappa＜0.4為較低一致性；P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 結(jié)直腸癌、結(jié)直腸良性腫瘤患者M(jìn)VD的不同檢查結(jié)果比較

病理學(xué)檢查結(jié)果顯示，結(jié)直腸良性腫瘤和結(jié)直腸癌患者的MVD分別為（6.69±1.29）、（22.94±6.29）；CTVE檢查結(jié)果顯示，結(jié)直腸良性腫瘤和結(jié)直腸癌患者的MVD分別為6.98（5.76～7.83）、（22.48±7.12）。CTVE檢查與病理學(xué)檢查下結(jié)直腸良性腫瘤、結(jié)直腸癌患者的MVD比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

2.2 不同臨床分期結(jié)腸癌患者M(jìn)VD的CTVE與病理學(xué)檢查結(jié)果比較

57例結(jié)直腸癌患者中，TNM分期為Ⅰ期者7例，Ⅱ期者11例，Ⅲ期者36例，Ⅳ期者3例。不同TNM分期結(jié)腸癌患者M(jìn)VD的病理學(xué)檢查結(jié)果、CTVE檢查結(jié)果比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F＝25.307、33.116，P＜0.01）；不同檢查方式下，各分期間兩兩比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。（表1）注：與同一檢查方式下Ⅰ期比較，aP＜0.05；與同一檢查方式下Ⅱ期比較，bP＜0.05；與同一檢查方式下Ⅲ期比較，cP＜0.05

表1 不同臨床分期結(jié)腸癌患者M(jìn)VD的CTVE與病理學(xué)檢查結(jié)果比較（±s）

表1 不同臨床分期結(jié)腸癌患者M(jìn)VD的CTVE與病理學(xué)檢查結(jié)果比較（±s）

TNM分期 病理學(xué)檢查 CTVE檢查Ⅰ（n＝7） 13.48±1.73 10.05±3.80Ⅱ（n＝11） 19.84±3.06a 19.57±3.50aⅢ（n＝36） 24.68±4.66a b 24.71±4.58a bⅣ（n＝3） 35.39±4.54a b c 35.33±4.67a b c

2.3 診斷結(jié)直腸癌的ROC曲線分析

ROC曲線分析結(jié)果顯示，CTVE檢查下MVD診斷結(jié)直腸癌的AUC為0.918（95%CI：0.848～0.988），當(dāng)約登指數(shù)為0.796時(shí)cut-off值為9.420，此時(shí)靈敏度為94.74%，特異度為84.85%，準(zhǔn)確度為91.11%，標(biāo)準(zhǔn)誤為0.036，對(duì)結(jié)直腸癌具有較高的診斷價(jià)值（P＜0.01）。（圖1）

圖1 CTVE檢查下MVD診斷結(jié)直腸癌的ROC曲線

2.4 對(duì)結(jié)直腸癌臨床分期檢查結(jié)果的一致性分析

經(jīng)Kappa檢驗(yàn)，術(shù)前CTVE檢查診斷結(jié)直腸癌臨床分期的Kappa值為0.936，與病理學(xué)檢查結(jié)果具有高度一致性（P＜0.01）。（表2）

表2 CTVE檢查與病理學(xué)檢查對(duì)結(jié)直腸癌臨床分期診斷結(jié)果的對(duì)照

2.5 結(jié)直腸腫瘤圖像特征分析

典型高分化腺癌的CTVE圖像特征如圖2A所示，患者男性，年齡53歲，表現(xiàn)為直腸與乙狀結(jié)腸交界處管壁增厚，病灶侵透腸壁全層，漿膜層欠光整，病灶周圍小血管密度未見(jiàn)明顯減低；病理學(xué)檢查結(jié)果顯示高分化腺癌，病灶侵及腸外脂肪組織，未見(jiàn)明確的脈管及神經(jīng)侵犯。典型中分化腺癌的CTVE圖像如圖2B所示，患者女性，年齡61歲，病理學(xué)檢查結(jié)果顯示中分化腺癌，病灶侵及腸外脂肪組織，未見(jiàn)脈管及神經(jīng)侵犯；CTVE技術(shù)結(jié)合二維圖像多平面重組技術(shù)觀察，降結(jié)腸管壁增厚，侵透漿膜層，鄰近小血管密度未見(jiàn)明顯減低。典型降結(jié)腸癌的CTVE圖像如圖2C所示，患者男性，年齡58歲，CTVE檢查示降結(jié)腸管腔內(nèi)可見(jiàn)菜花狀腫物，管腔明顯狹窄。典型乙狀結(jié)腸癌的CTVE圖像如圖2D所示，患者男性，年齡63歲，CTVE技術(shù)結(jié)合VR技術(shù)顯示乙狀結(jié)腸管腔呈“蘋果核”樣狹窄，管壁結(jié)構(gòu)僵硬。

圖2 結(jié)直腸腫瘤典型CTVE圖像

3 討論

結(jié)直腸癌可對(duì)患者的生活質(zhì)量與生命安全造成嚴(yán)重危害。早期結(jié)直腸癌由于多無(wú)典型的臨床表現(xiàn)而易被患者忽視。因此，盡早診斷及治療有利于提高結(jié)直腸癌患者生存率，改善結(jié)直腸癌患者的生存質(zhì)量。既往對(duì)于結(jié)直腸癌的診斷主要依靠氣鋇灌腸雙對(duì)比造影檢查、常規(guī)腸鏡檢查、纖維內(nèi)鏡檢查及病理學(xué)檢查等方法。氣鋇灌腸雙對(duì)比造影檢查難以觀察細(xì)小病灶，圖像易發(fā)生重疊，而且患者痛苦較大，部分患者難以耐受。纖維內(nèi)鏡檢查之前需要進(jìn)行腸道準(zhǔn)備，檢查步驟較為繁瑣，觀察范圍受限，診斷準(zhǔn)確度欠佳。病理學(xué)檢查是診斷結(jié)直腸癌的“金標(biāo)準(zhǔn)”，但其屬于有創(chuàng)性檢查，重復(fù)性不佳，不適用于臨床篩查領(lǐng)域中。腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移離不開(kāi)新生微血管，新生微血管為腫瘤提供氧氣和營(yíng)養(yǎng)，使腫瘤細(xì)胞進(jìn)行代謝和增殖。MVD作為衡量新生微血管的重要參數(shù)，與結(jié)直腸癌的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)[14-15]。一方面血管過(guò)度新生可促進(jìn)腫瘤內(nèi)血供豐富，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞侵襲式生長(zhǎng)；另一方面新生微血管較幼稚，血管內(nèi)皮細(xì)胞間的縫隙較大，可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移[16-17]。因此，MVD對(duì)于腫瘤性質(zhì)的判斷與惡性腫瘤臨床分期的評(píng)估均具有重要的參考價(jià)值。

CTVE為新型CT技術(shù)，在消化系統(tǒng)疾病的診查中得到廣泛應(yīng)用[18-19]。CTVE技術(shù)是結(jié)直腸癌的一種新型檢查手段，其通過(guò)專用軟件進(jìn)行仿真內(nèi)窺鏡成像，以管腔導(dǎo)管技術(shù)模擬真實(shí)內(nèi)窺鏡成像，能夠獲得容積數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多視角及多透視方向的動(dòng)態(tài)化成像，且可通過(guò)3D技術(shù)對(duì)腫瘤進(jìn)行立體觀察。在結(jié)直腸疾病的檢查中，CTVE技術(shù)具有無(wú)痛、無(wú)創(chuàng)、患者無(wú)心理壓力等優(yōu)勢(shì)，而且能夠獲得清晰、立體的圖像。CTVE檢查無(wú)明顯禁忌證，亦可適用于合并心、腦、肺疾病的患者及高齡患者。在結(jié)直腸癌術(shù)前診斷中，CTVE檢查能夠基于內(nèi)表面觀察病變腸壁的厚度、淋巴結(jié)是否腫大等，并可在重建模擬技術(shù)的支持下實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)直腸腫瘤形態(tài)等的綜合觀察。CTVE檢查能夠在腸管無(wú)張力或者擴(kuò)張狀態(tài)下，對(duì)病灶的形態(tài)及周圍組織進(jìn)行清晰顯像，通過(guò)對(duì)腸管的橫斷面、表面重建圖像判斷病灶及其周圍正常組織、臟器的特征，清晰辨別腫瘤對(duì)周圍組織的侵襲情況。由于CTVE檢查屬于影像學(xué)模擬成像檢查，因此，與常規(guī)內(nèi)鏡檢查相比，其不僅能夠極大地拓寬觀察范圍，并可跨越梗阻位置，獲取腸腔近端的內(nèi)部信息，從而有效提高診斷準(zhǔn)確度。同時(shí)，CTVE檢查還兼具二維、三維圖像的成像特點(diǎn)，能夠提高檢查的兼容性。但CTVE檢查仍具有一定的局限性，其對(duì)病灶與周圍組織的色澤、質(zhì)地、硬度等尚無(wú)法清晰展現(xiàn)，另外，因其為虛擬成像，因此，對(duì)病灶無(wú)接觸性，無(wú)法進(jìn)行有接觸性的病理取材等操作。

本研究結(jié)果表明，CTVE檢查MVD對(duì)結(jié)直腸癌及其臨床分期的診斷結(jié)果與病理學(xué)檢查結(jié)果具有一致性，提示CTVE檢查MVD可作為結(jié)直腸癌診斷及其臨床分期評(píng)估的參考指標(biāo)，不同臨床分期結(jié)直腸癌患者的MVD具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，提示MVD作為結(jié)直腸癌臨床分期的參考指標(biāo)具有理論可行性。本研究中，經(jīng)ROC曲線分析可知，CTVE檢查MVD對(duì)于結(jié)直腸癌具有較高的診斷價(jià)值，診斷靈敏度高達(dá)94.74%，特異度為84.85%；CTVE通過(guò)檢查MVD對(duì)結(jié)直腸癌臨床分期的診斷結(jié)果與病理學(xué)檢查結(jié)果具有高度一致性，提示CTVE檢查MVD有助于對(duì)結(jié)直腸癌及其臨床分期的診斷，這與史萬(wàn)旭和劉剛[20]的研究結(jié)果可相互印證。

綜上所述，CTVE檢查是一種準(zhǔn)確度高的影像學(xué)診斷方法，對(duì)結(jié)直腸癌具有較高的診斷價(jià)值，可準(zhǔn)確評(píng)估術(shù)前結(jié)直腸癌臨床分期，為結(jié)直腸癌臨床分期的診斷及治療方案的選擇提供指導(dǎo)。