超聲仿真結(jié)腸成像臨床應(yīng)用的初步研究

劉錦雅，陳立達，吳 暉，徐建波，葉錦寧，張信華，謝曉燕，呂明德,3，王 偉

1. 中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院超聲科，中山大學(xué)超聲診斷與介入超聲研究所，廣東 廣州 510080；

2. 中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院胃腸外科，廣東 廣州 510080；

3. 中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院肝膽外科，廣東 廣州 510080

超聲仿真結(jié)腸成像臨床應(yīng)用的初步研究

劉錦雅1，陳立達1，吳 暉2，徐建波2，葉錦寧2，張信華2，謝曉燕1，呂明德1,3，王 偉1

1. 中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院超聲科，中山大學(xué)超聲診斷與介入超聲研究所，廣東 廣州 510080；

2. 中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院胃腸外科，廣東 廣州 510080；

3. 中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院肝膽外科，廣東 廣州 510080

呂明德，中山醫(yī)學(xué)院醫(yī)療系畢業(yè)，日本九州大學(xué)醫(yī)學(xué)博士。中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院肝膽胰外科教授兼超聲醫(yī)學(xué)科二級教授，首席專家，博士生導(dǎo)師。中山大學(xué)超聲診斷與介入超聲研究所所長。

主要從事肝膽腫瘤臨床和影像學(xué)診斷、外科治療和介入超聲治療的研究。發(fā)表論文300余篇(SCI收錄50余篇)，被列入年度全國高等院校論文被引頻次排序第一(教育部公布)以及中國高被引學(xué)者榜單(Scopus公布)。主編書籍6部。獲國家和省部級科研成果獎11項。擔(dān)任中國醫(yī)師協(xié)會超聲介入和腫瘤消融治療協(xié)作委員會專家委員會主任委員、中國研究型醫(yī)院學(xué)會腫瘤介入醫(yī)學(xué)專業(yè)委員會名譽主任委員。

目的：探討超聲仿真結(jié)腸成像(ultrasound colonography，USC)顯示正常結(jié)直腸腔的可行性和成像質(zhì)量。方法：8例健康志愿者行嚴(yán)格腸道準(zhǔn)備后，經(jīng)二維超聲評估各腸段(盲腸-升結(jié)腸、橫結(jié)腸、降結(jié)腸、乙狀結(jié)腸、直腸)，對腸腔清潔度良好、無腸氣及腸腔充盈良好的腸段施行USC檢查，統(tǒng)計USC在各腸段的可施行率及成像質(zhì)量。結(jié)果：USC可施行率：盲腸-升結(jié)腸4例(50.00%)，橫結(jié)腸3例(37.50%)，降結(jié)腸、乙狀結(jié)腸和直腸均8例(100%)。USC成像質(zhì)量(1級：差；2級：欠佳；3級：良好)結(jié)果顯示，盲腸-降結(jié)腸1級1例(25.00%)、2級2例(50.00%)、3級1例(25.00%)；3例橫結(jié)腸(100%)達2級；降結(jié)腸1級0例、2級6例(75.00%)、3級2例(25.00%)；8例(100%)乙狀結(jié)腸及8例(100%)直腸達3級。結(jié)論：USC在乙狀結(jié)腸、直腸的可施行率高，成像質(zhì)量良好；在降結(jié)腸的可施行率高，但成像質(zhì)量欠佳；在盲腸-升結(jié)腸、橫結(jié)腸的可施行率低，成像質(zhì)量較差。

超聲仿真結(jié)腸成像；結(jié)直腸；可行性；成像質(zhì)量

超聲仿真結(jié)腸成像(ultrasound colonography，USC)是一種類似于CT仿真結(jié)腸成像的經(jīng)腹三維超聲新技術(shù)。其通過對結(jié)直腸進行經(jīng)腹容積掃查，在TOSHIBA公司Fly Thru工作站進行后處理重建腸腔內(nèi)三維表面成像。USC無侵襲性、無放射性輻射，且操作簡便靈活，若能用于結(jié)直腸，將有望成為新的篩檢結(jié)直腸腫塊的方法。基于在前期體外實驗中已建立的USC顯示腸腔方法學(xué)[1]，本研究初步探討USC臨床應(yīng)用的可行性。

1 資料和方法

1.1 研究對象

2015年1月—2015年2月招納8例健康志愿者，其中男性5例、女性3例；年齡20～36歲，平均(24.9±4.7)歲。均無胃腸道疾病癥狀，無結(jié)直腸息肉或惡性腫瘤病史。所有受檢者充分了解研究流程及目的，并簽署知情同意書。

1.2 腸道準(zhǔn)備

USC檢查成功與腸道準(zhǔn)備情況密切相關(guān)，要求腸道清潔并充分?jǐn)U張，盡量避免腸氣干擾。檢查前1 d少渣、半流飲食，檢查前禁食12 h，同時按纖維結(jié)腸鏡檢查要求行腸道清潔，當(dāng)天檢查前1 h口服2.5%甘露醇約2 500 mL(在30 min內(nèi)盡快喝完2 500 mL，喝完后半小時內(nèi)可排便1次)。有便意時行經(jīng)腹二維超聲檢查，待評估腸腔充盈后行USC檢查。

1.3 腸道準(zhǔn)備的評估

將結(jié)直腸按部位分為5段。①：盲腸和升結(jié)腸；②：橫結(jié)腸；③：降結(jié)腸；④：乙狀結(jié)腸；⑤：直腸。采用二維超聲對各腸段依次觀察：①腸腔清潔度：良好(無沉淀糞渣)；差(有沉淀糞渣)。② 腸氣干擾：有或無。③ 腸腔充盈程度(圖1)[2]：

1級：未充盈，未見腔道，皺襞密集、對側(cè)交疊。2級：充盈差，腔道較窄，皺襞厚、較密集，對側(cè)皺襞分開、不交疊。3級：充盈良好，腔道寬，皺襞薄、短、稀疏，對側(cè)皺襞明顯分開。

圖1 升結(jié)腸的充盈程度

1.4 USC檢查

采用TOSHIBA公司Aplio500超聲儀(內(nèi)置Fly Thru工作站)和6CV1容積探頭(頻率3.5～6 MHz)，對志愿者各腸段依次行超聲掃查。當(dāng)二維成像滿意時，啟動三維掃查模式，囑受檢者屏住呼吸，采集原始容積數(shù)據(jù)。三維掃查參數(shù)：增益80～90，動態(tài)范圍40～50 dB，開啟ApliPure，頻率為Res模式，掃查角度60°。將容積數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移至Fly Thru工作站，脫機重建USC圖像。重建參數(shù)：增益60～70，動態(tài)范圍40～50 dB，透明度20，濾波3，適當(dāng)調(diào)節(jié)閾值及導(dǎo)航方向(圖2) 。

1.5 USC成像質(zhì)量的評估

對各腸段的成像質(zhì)量進行評估。1級：成像差，腸壁顯示不完整(管壁缺失≥1/4)，腸腔結(jié)構(gòu)不清楚，有明顯附壁偽影。2級：成像欠佳，腸壁基本完整(管壁缺失＜1/4)，腸腔結(jié)構(gòu)欠清，有附壁偽影。3級：成像良好，清楚、完整顯示腸腔結(jié)構(gòu)，無附壁偽影。

1.6 統(tǒng)計學(xué)處理

統(tǒng)計各腸段腸道準(zhǔn)備各等級的百分率和USC成像質(zhì)量各等級的百分率。以腸腔清潔度良好、無腸氣情況及腸腔充盈良好為施行USC檢查的條件，計算USC在各腸段的可施行率。

圖2 重建乙狀結(jié)腸/直腸交界的三維成像

2 結(jié) 果

2.1 腸道準(zhǔn)備

腸道清潔度：8例(100%)結(jié)直腸清潔度良好，腸腔內(nèi)未見沉淀的殘余糞渣。腸氣：4例(50.00%)盲腸-升結(jié)腸，3例(37.50%)橫結(jié)腸，8例(100%)降結(jié)腸、乙狀結(jié)腸和直腸達到無腸氣干擾。腸腔充盈：分別有1例(12.50%)盲腸-升結(jié)腸、橫結(jié)腸達2級，7例(87.50%)盲腸-升結(jié)腸、橫結(jié)腸達3級，8例(100%)降結(jié)腸、乙狀結(jié)腸及直腸達3級。

依腸道準(zhǔn)備的結(jié)果，USC可施行率為：盲腸-升結(jié)腸4例(50.00%)、橫結(jié)腸3例(37.50%)，降結(jié)腸、乙狀結(jié)腸和直腸均為8例(100%)(表1)。

2.2 USC成像質(zhì)量

各腸段USC成像質(zhì)量見表2。盲腸-降結(jié)腸1級1例(25.00%)、2級2例(50.00%)、3級1例(25.00%)(圖3)。3例(100%)橫結(jié)腸為2級(圖4)。降結(jié)腸1級0例、2級6例(75.00%)、3級2例(25.00%) (圖5)。8例(100%)乙狀結(jié)腸及直腸成像質(zhì)量達3級(圖6)。所有受檢者結(jié)直腸腔內(nèi)未見異常狹窄及腫塊。

表1 腸道準(zhǔn)備結(jié)果及USC可施行率[n(%)]

表2 各腸段USC成像質(zhì)量[n(%)]

圖3 升結(jié)腸的二維超聲及USC成像

圖4 橫結(jié)腸的二維超聲和USC成像

圖5 降結(jié)腸的二維超聲和USC成像

圖6 乙狀結(jié)腸-直腸的二維超聲和USC成像

3 討 論

結(jié)直腸癌(colorectal cancer，CRC)是發(fā)病率和死亡率高的惡性腫瘤[3]，因此開展CRC篩查尤為重要。目前，纖維結(jié)腸鏡和CT/MRI檢查是篩查和診斷CRC的主要方法[4-6]。傳統(tǒng)的經(jīng)腹超聲成像技術(shù)由于腸氣干擾難以有效應(yīng)用于腸道檢查。近年來隨著超聲設(shè)備不斷更新，研究表明在掌握正確檢查方法、應(yīng)用高分辨率超聲儀器的條件下，經(jīng)腹超聲腸道檢查也可獲得最佳顯像效果[7-9]。本研究探討的USC成像是一種新型三維超聲成像技術(shù)，采用容積探頭行經(jīng)腹結(jié)直腸超聲檢查，在Fly Thru工作站重建出腸腔內(nèi)三維成像，達到類似腸鏡的視覺效果，可立體觀察腔內(nèi)情況，結(jié)合二維超聲進行準(zhǔn)確定位及定性診斷，并能提示病腸外的轉(zhuǎn)移情況。此外，USC無侵襲性、無放射性輻射，且操作簡便，費用經(jīng)濟，適宜作為篩查手段或纖維腸鏡的補充和輔助方法。

腸道準(zhǔn)備對USC檢查非常重要，直接關(guān)系到檢查是否成功及結(jié)果的可靠性。采用聚乙二醇電解質(zhì)溶液可徹底清潔腸道，8例受檢者均未見沉淀糞渣。口服2.5%甘露醇溶液能充盈腸腔，在二維超聲上呈現(xiàn)無回聲管狀結(jié)構(gòu)，有助于獲得滿意的USC成像。若腸腔充盈不滿意，USC將難以鑒別腸腔狹窄與腸管萎陷，且厚密的皺襞易掩蓋病變，導(dǎo)致漏診。

研究表明，經(jīng)嚴(yán)格的腸道準(zhǔn)備后，USC的可施行率在降結(jié)腸、乙狀結(jié)腸、直腸較高，而在盲腸-升結(jié)腸、橫結(jié)腸較低。這主要由于后者兩個腸段易存在腸氣干擾。腸道準(zhǔn)備有助于排出氣體，但不能完全去除。腸氣在二維超聲上表現(xiàn)為高回聲，當(dāng)腸氣聚集在黏膜上時，在USC上表現(xiàn)為附壁的“腫塊”偽影，影響觀察。為盡量避免腸氣的干擾，囑受檢者檢查前禁食易產(chǎn)氣食物和檢查時適當(dāng)調(diào)整體位，有可能取得一定的效果。

雖然USC在降結(jié)腸的可施行率高，但成像質(zhì)量欠佳，這主要是因為存在混響偽影。行經(jīng)腹二維超聲掃查時，充盈的結(jié)腸前壁后面的無回聲液體中出現(xiàn)較密的光點區(qū)，是近程區(qū)腹壁、脂肪層等組織多重反射的結(jié)果，在USC下形成了結(jié)腸前壁凸向腸腔的“腫塊”偽影。在體外實驗中，探頭直接在水中檢測離體腸段，不存在固體反射界面，故未觀察到類似的偽影。盲腸-升結(jié)腸、橫結(jié)腸亦存在混響偽影，影響USC對該腸段的觀察。乙狀結(jié)腸、直腸位于膀胱后下方，混響偽影只出現(xiàn)在膀胱前壁后方，并且充盈的膀胱成為乙狀結(jié)腸及直腸的人體生理透聲窗，使其后方腸壁回聲增強，顯示更清楚，提示膀胱充盈有利于對乙狀結(jié)腸、直腸的檢查。

另外，乙狀結(jié)腸及直腸周圍組織結(jié)構(gòu)固定，除膀胱外無充滿液體的空腔結(jié)構(gòu)，受干擾小。其余腸段均與小腸相鄰，小腸的蠕動及腔內(nèi)充盈可能對相鄰結(jié)腸壁造成干擾，結(jié)腸自身的蠕動也可能會產(chǎn)生運動偽影。但容積數(shù)據(jù)的采集在10 s內(nèi)完成，其產(chǎn)生的偽影可忽略不計，故無需應(yīng)用腸道減張劑。

本研究主要的不足之處是：目前容積探頭的縱向掃查范圍最長約20 cm，只能進行分段掃查，在鄰段之間易出現(xiàn)漏診或重復(fù)診斷。其次，口服甘露醇后等待USC檢查的時間長，受檢者需忍耐便意和尿意，有一定的不適感。

目前，USC在乙狀結(jié)腸、直腸的可施行率高，成像質(zhì)量良好；在降結(jié)腸的可施行率高，但成像質(zhì)量欠佳；在橫結(jié)腸、升結(jié)腸、盲腸的可施行率低，成像質(zhì)量較差。

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Preliminary in vivo studies of ultrasound colonography in colon and rectum

LIU Jinya1, CHEN Lida1, WU Hui2, XU Jianbo2, YE Jinning2, ZHANG Xinhua2, XIE Xiaoyan1, Lü Mingde1,3, WANG Wei1
(1. Department of Medical Ultrasonics, The First Affiliated Hospital of Sun Yat-Sen University, Institute of Diagnostic and Interventional Ultrasound, Sun Yat-Sen University, Guangzhou 510080, Guangdong Province, China; 2. Department of Gastrointestinal Surgery, The First Affiliated Hospital of Sun Yat-Sen University, Guangzhou 510080, Guangdong Province, China; 3. Department of Hepatobiliary Surgery, The First Affiliated Hospital of Sun Yat-Sen University, Guangzhou 510080, Guangdong Province, China)

WANG Wei E-mail: wangw73@mail.sysu.edu.cn

Objective: To investigate the feasibility of ultrasound colonography (USC) in depicting healthy colon and rectum. Methods: Standard bowel preparation was performed on eight healthy volunteers. Ultrasonography was used to observe the retained fecal material, the colonic gas and the luminal distention of different segments of colon and rectum (cecal-ascending, transverse colon, descending colon, sigmoid colon and rectum). The segments that met the following requirements were allowed to undergo USC: without retained fecal material or gas, and with well distention. The feasibility and imaging quality (grade 1—poor;grade 2—moderate; grade 3—well) of USC in different segments were evaluated. Results: Four (50.00%) cecal-ascending clons, 3 (37.50%) transverse colons, 8 (100%) descending colons, sigmoid colon and rectum were performed USC examinations, respectively. For USC image quality, 1 (25.00%), 2 (50.00%) and 1 (25.00%) cecal-ascending colons were ranked as grade 1, grade 2 and grade 3, respectively; 3 (100%) transverse colons were ranked as grade 2; 6 (75.00%) and 2 (25.00%) descending colons were ranked as grade 2 and grade 3, respectively; 8 (100%) sigmoid colons and rectums were ranked as grade 3. Conclusion: Sigmoid colon and rectum are well depicted while most descending colons are moderately depicted. Only some of cecal-ascending and transverse colons are able to undergo USC, and show various conspicuities.

Ultrasound colonography; Colorectal; Feasibility; Imaging quality

R455.1

A

1008-617X(2017)01-0062-05

2017-02-01）

國家自然科學(xué)基金(No：81271576)

王偉 E-mail：wangw73@mail.sysu.edu.cn