计算机断层扫描仿真内窥镜成像技术对结直肠癌及其临床分期的诊断价值

于文东，张艳艳，薛 瑶，许克宁，朱红江，李存瑞，赵春龙，殷少龙，唐建坡

1 张家口市第一医院放射医学科，河北 张家口 075000

2 张家口市第一医院血管外科，河北 张家口 075000

3 张家口市第一医院消化内科，河北 张家口 075000

4 张家口市第一医院普外科，河北 张家口 075000

结直肠癌是消化系统常见的恶性肿瘤，具有较高的发病率[1-2]。近年来，随着居民饮食结构的改变及工作和生活节奏的加快，中国结直肠癌的发病率呈现出逐年升高的趋势[3-5]。目前，手术切除是早中期结直肠癌的主要治疗方案，能够有效延长患者的生存期，但部分中晚期结直肠癌患者无法进行手术治疗。早期结直肠癌患者多无典型的临床症状，导致大部分患者确诊时病情已经进展至中晚期，从而贻误了最佳手术时机，导致预后不良。因此，早期筛查、早期诊断、早期治疗是提高中国结直肠癌整体治疗水平的重要基础。结直肠癌的诊断以病理学检查结果为“金标准”，但病理学检查属于有创性检查，因而在一定程度上限制了其适用范围[6-7]。医学影像学是结直肠癌的重要辅助检查方法，随着计算机断层扫描（computed tomography，CT）相关技术的不断发展与完善，计算机断层扫描仿真内窥镜成像（computed tomography virtual endoscope，CTVE）技术逐渐应用于消化系统疾病的临床诊断中[8-10]。微血管密度（microvascular density，MVD）是新生微血管的重要指标。本研究客观分析了术前CTVE检查MVD对结直肠癌及临床分期的诊断价值，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

收集2017年1月至2021年12月张家口市第一医院收治的结直肠肿瘤（结直肠癌或结直肠良性肿瘤）患者的临床资料。纳入标准：（1）符合《结肠与直肠外科学》[11]中关于结直肠癌或结直肠良性肿瘤的诊断标准；（2）行结直肠癌根治术治疗；（3）术前行CTVE检查，均经术后病理学检查确诊为结直肠癌或结直肠良性肿瘤。排除标准：（1）既往有放疗史、化疗史；（2）既往有其他抗肿瘤治疗史；（3）临床资料及影像学资料不完整。根据纳入、排除标准，最终共纳入结直肠癌患者57例，结直肠良性肿瘤患者33例，共90例患者，其中，男性61例，女性29例；年龄42～78岁，平均（58.73±9.21）岁。

1.2 CTVE检查方法

于术前3 d内完成CTVE检查。检查前，评估全部患者的结直肠充气情况，不理想者经肛门注气。使用多层螺旋CT仪对全部患者进行检查，患者取仰卧位。首先行平扫，扫描参数：管电压120 kV，管电流200 mA。采用薄层扫描法，间隔3 mm，扫描范围为完全覆盖结直肠范围。将扫描所获得原始数据传输至后处理工作站进行图像后处理，通过三维重建（3-dimensional，3D）技术行CTVE重建，重建层厚1.0 mm，层间距0.5 mm；随后通过3D技术行CTVE检查，采用飞越技术（Flythrough程序）完成长轴电影式自动观察。结合二维图像多平面重组与相关三维图像（透明成像、容积再现、表面成像）行综合诊断。

1.3 图像处理和分析

由2名高年资的影像科医师独立阅片，观察并分析影像学资料，得出统一诊断结果。意见不一致时经会诊及协商达成统一诊断结果。MVD阳性表达位于血管内皮细胞膜，呈棕褐色表达。MVD值的测定及计算方法参照相关文献[12]，选取5个微血管密度最高的区域观察MVD，取其平均值表示MVD值。依据癌症联合会制定的结直肠癌TNM分期标准评估临床分期[13]。

1.4 病理学检查方法

术中切除组织送病理化验，采用染色法，于100倍光镜下挑选微血管分布最密集的5个区域，于200倍光镜下观察5个视野内染色为棕黄色的血管计数，取均值计算MVD。选取染色均匀的结直肠上皮区域，于400倍视野下观察着色细胞计数占视野细胞总数的百分比，观察5个视野，取均值；着色细胞百分比＜25%为良性。

1.5 观察指标

比较结直肠癌、结直肠良性肿瘤患者MVD的CTVE检查与病理学检查结果，以及不同分期结直肠癌患者MVD的CTVE检查与病理学检查结果。以病理学检查结果为“金标准”，应用受试者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲线分析术前CTVE检查MVD对结直肠癌的诊断价值，计算诊断效能指标，包括灵敏度、特异度、准确度；分析术前CTVE检查与病理学检查对结直肠癌及其临床分期诊断结果的一致性。观察并分析结直肠肿瘤典型病例情况。

1.6 统计学方法

应用SPSS 23.0软件对数据进行统计分析。采用K-S法检验计量资料的分布状态，服从正态分布的计量资料以（±s）表示，组内比较采用配对t检验，组间比较采用两独立样本t检验，多组间比较采用单因素方差分析，组内两两比较采用LSD-t检验；偏态分布的资料以M（P25，P75）表示，组间比较采用非参数检验。根据MVD值绘制ROC曲线，得出最大截断值对应的cut off值，计算曲线下面积（area under the curve，AUC），其中，AUC＞0.9表示具有较高的诊断价值，0.7＜AUC≤0.9表示具有中等诊断价值，0.5≤AUC≤0.7表示具有较低的诊断价值，AUC＜0.5表示基本不具备诊断价值。采用Kappa检验分析CTVE检查与病理学诊断结果的一致性，其中，0.8＜Kappa≤1.0为高度一致，0.6＜Kappa≤0.8为中等一致，0.4≤Kappa≤0.6为具有一致性，Kappa＜0.4为较低一致性；P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 结直肠癌、结直肠良性肿瘤患者MVD的不同检查结果比较

病理学检查结果显示，结直肠良性肿瘤和结直肠癌患者的MVD分别为（6.69±1.29）、（22.94±6.29）；CTVE检查结果显示，结直肠良性肿瘤和结直肠癌患者的MVD分别为6.98（5.76～7.83）、（22.48±7.12）。CTVE检查与病理学检查下结直肠良性肿瘤、结直肠癌患者的MVD比较，差异均无统计学意义（P＞0.05）。

2.2 不同临床分期结肠癌患者MVD的CTVE与病理学检查结果比较

57例结直肠癌患者中，TNM分期为Ⅰ期者7例，Ⅱ期者11例，Ⅲ期者36例，Ⅳ期者3例。不同TNM分期结肠癌患者MVD的病理学检查结果、CTVE检查结果比较，差异均有统计学意义（F＝25.307、33.116，P＜0.01）；不同检查方式下，各分期间两两比较，差异均有统计学意义（P＜0.05）。（表1）注：与同一检查方式下Ⅰ期比较，aP＜0.05；与同一检查方式下Ⅱ期比较，bP＜0.05；与同一检查方式下Ⅲ期比较，cP＜0.05

表1 不同临床分期结肠癌患者MVD的CTVE与病理学检查结果比较（±s）

表1 不同临床分期结肠癌患者MVD的CTVE与病理学检查结果比较（±s）

TNM分期 病理学检查 CTVE检查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 诊断结直肠癌的ROC曲线分析

ROC曲线分析结果显示，CTVE检查下MVD诊断结直肠癌的AUC为0.918（95%CI：0.848～0.988），当约登指数为0.796时cut-off值为9.420，此时灵敏度为94.74%，特异度为84.85%，准确度为91.11%，标准误为0.036，对结直肠癌具有较高的诊断价值（P＜0.01）。（图1）

图1 CTVE检查下MVD诊断结直肠癌的ROC曲线

2.4 对结直肠癌临床分期检查结果的一致性分析

经Kappa检验，术前CTVE检查诊断结直肠癌临床分期的Kappa值为0.936，与病理学检查结果具有高度一致性（P＜0.01）。（表2）

表2 CTVE检查与病理学检查对结直肠癌临床分期诊断结果的对照

2.5 结直肠肿瘤图像特征分析

典型高分化腺癌的CTVE图像特征如图2A所示，患者男性，年龄53岁，表现为直肠与乙状结肠交界处管壁增厚，病灶侵透肠壁全层，浆膜层欠光整，病灶周围小血管密度未见明显减低；病理学检查结果显示高分化腺癌，病灶侵及肠外脂肪组织，未见明确的脉管及神经侵犯。典型中分化腺癌的CTVE图像如图2B所示，患者女性，年龄61岁，病理学检查结果显示中分化腺癌，病灶侵及肠外脂肪组织，未见脉管及神经侵犯；CTVE技术结合二维图像多平面重组技术观察，降结肠管壁增厚，侵透浆膜层，邻近小血管密度未见明显减低。典型降结肠癌的CTVE图像如图2C所示，患者男性，年龄58岁，CTVE检查示降结肠管腔内可见菜花状肿物，管腔明显狭窄。典型乙状结肠癌的CTVE图像如图2D所示，患者男性，年龄63岁，CTVE技术结合VR技术显示乙状结肠管腔呈“苹果核”样狭窄，管壁结构僵硬。

图2 结直肠肿瘤典型CTVE图像

3 讨论

结直肠癌可对患者的生活质量与生命安全造成严重危害。早期结直肠癌由于多无典型的临床表现而易被患者忽视。因此，尽早诊断及治疗有利于提高结直肠癌患者生存率，改善结直肠癌患者的生存质量。既往对于结直肠癌的诊断主要依靠气钡灌肠双对比造影检查、常规肠镜检查、纤维内镜检查及病理学检查等方法。气钡灌肠双对比造影检查难以观察细小病灶，图像易发生重叠，而且患者痛苦较大，部分患者难以耐受。纤维内镜检查之前需要进行肠道准备，检查步骤较为繁琐，观察范围受限，诊断准确度欠佳。病理学检查是诊断结直肠癌的“金标准”，但其属于有创性检查，重复性不佳，不适用于临床筛查领域中。肿瘤的侵袭和转移离不开新生微血管，新生微血管为肿瘤提供氧气和营养，使肿瘤细胞进行代谢和增殖。MVD作为衡量新生微血管的重要参数，与结直肠癌的发生、发展密切相关[14-15]。一方面血管过度新生可促进肿瘤内血供丰富，进而促进肿瘤细胞侵袭式生长；另一方面新生微血管较幼稚，血管内皮细胞间的缝隙较大，可促进肿瘤细胞转移[16-17]。因此，MVD对于肿瘤性质的判断与恶性肿瘤临床分期的评估均具有重要的参考价值。

CTVE为新型CT技术，在消化系统疾病的诊查中得到广泛应用[18-19]。CTVE技术是结直肠癌的一种新型检查手段，其通过专用软件进行仿真内窥镜成像，以管腔导管技术模拟真实内窥镜成像，能够获得容积数据，通过计算机虚拟现实技术，实现多视角及多透视方向的动态化成像，且可通过3D技术对肿瘤进行立体观察。在结直肠疾病的检查中，CTVE技术具有无痛、无创、患者无心理压力等优势，而且能够获得清晰、立体的图像。CTVE检查无明显禁忌证，亦可适用于合并心、脑、肺疾病的患者及高龄患者。在结直肠癌术前诊断中，CTVE检查能够基于内表面观察病变肠壁的厚度、淋巴结是否肿大等，并可在重建模拟技术的支持下实现对结直肠肿瘤形态等的综合观察。CTVE检查能够在肠管无张力或者扩张状态下，对病灶的形态及周围组织进行清晰显像，通过对肠管的横断面、表面重建图像判断病灶及其周围正常组织、脏器的特征，清晰辨别肿瘤对周围组织的侵袭情况。由于CTVE检查属于影像学模拟成像检查，因此，与常规内镜检查相比，其不仅能够极大地拓宽观察范围，并可跨越梗阻位置，获取肠腔近端的内部信息，从而有效提高诊断准确度。同时，CTVE检查还兼具二维、三维图像的成像特点，能够提高检查的兼容性。但CTVE检查仍具有一定的局限性，其对病灶与周围组织的色泽、质地、硬度等尚无法清晰展现，另外，因其为虚拟成像，因此，对病灶无接触性，无法进行有接触性的病理取材等操作。

本研究结果表明，CTVE检查MVD对结直肠癌及其临床分期的诊断结果与病理学检查结果具有一致性，提示CTVE检查MVD可作为结直肠癌诊断及其临床分期评估的参考指标，不同临床分期结直肠癌患者的MVD具有统计学差异，提示MVD作为结直肠癌临床分期的参考指标具有理论可行性。本研究中，经ROC曲线分析可知，CTVE检查MVD对于结直肠癌具有较高的诊断价值，诊断灵敏度高达94.74%，特异度为84.85%；CTVE通过检查MVD对结直肠癌临床分期的诊断结果与病理学检查结果具有高度一致性，提示CTVE检查MVD有助于对结直肠癌及其临床分期的诊断，这与史万旭和刘刚[20]的研究结果可相互印证。

综上所述，CTVE检查是一种准确度高的影像学诊断方法，对结直肠癌具有较高的诊断价值，可准确评估术前结直肠癌临床分期，为结直肠癌临床分期的诊断及治疗方案的选择提供指导。