免服瀉藥管電壓切換型雙能CT結腸成像泛影葡胺標記腸內容物的研究

梁 丹，郭紅梅，段儕杰，羅明月，朱冬云，邱建平，Wenli Cai

(1.廣東省廣州市第一人民醫院放射科 510180; 2.中山大學附屬第六醫院放射科，廣州 510655；3.巴音郭楞蒙古自治州人民醫院CT和MR科，新疆庫爾勒841000；4.清華大學深圳研究生院

生物醫學工程研究中心，廣東深圳 518055；5.哈佛大學醫學院麻州總醫院放射科，美國波士頓02114)

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論著·基礎研究

免服瀉藥管電壓切換型雙能CT結腸成像泛影葡胺標記腸內容物的研究

梁 丹1,2，郭紅梅3#，段儕杰4，羅明月2△，朱冬云2，邱建平2，Wenli Cai5

(1.廣東省廣州市第一人民醫院放射科 510180; 2.中山大學附屬第六醫院放射科，廣州 510655；3.巴音郭楞蒙古自治州人民醫院CT和MR科，新疆庫爾勒841000；4.清華大學深圳研究生院

生物醫學工程研究中心，廣東深圳 518055；5.哈佛大學醫學院麻州總醫院放射科，美國波士頓02114)

目的 研究免服瀉藥管電壓切換型雙能CT結腸成像低濃度小劑量泛影葡胺標記腸內容物的效果。 方法 46例沒有影響胃腸道運動功能病史的健康成年志愿者，CT檢查前1天低纖維、低殘渣飲食，分5次口服4.0%泛影葡胺60 mL標記腸內容物，每餐后喝水量大于200 mL。采用Toshiba醫療系統Aquilion One 640管電壓切換型CT機仰臥位雙能容積掃描，獲得雙能融合圖像。統計分析志愿者腸道準備依從性、腸內容物存留狀態及腸內容物的1級標記效果。結果 95.7%、4.3%的志愿者腸道準備依從性分別為容易接受、尚可接受。11.2%腸段沒有液體和固體內容物存留，44.9%、43.9%腸段分別以液體、固體內容物存留為主。升結腸、橫結腸、降結腸內容物的1級標記效果分別為91.3%、100.0%、93.5%，盲腸、乙狀結腸、直腸內容物的1級標記效果分別為67.4%、80.4%、73.9%。升結腸、橫結腸、降結腸內容物總體上的1級標記效果(94.9%)明顯好于盲腸、乙狀結腸、直腸內容物總體上的1級標記效果(73.9%)，差異有統計學意義(P<0.01)。液體腸內容物的1級標記效果(96.7%)明顯好于固體腸內容物的1級標記效果(67.8%)，差異有統計學意義(P<0.01)。 結論 免服瀉藥管電壓切換型雙能CT結腸成像低濃度小劑量泛影葡胺對升結腸、橫結腸、降結腸內容物及液體腸內容物的標記效果良好。

免服瀉藥；管電壓切換型雙能CT；CT結腸成像；泛影葡胺；腸內容物標記

傳統的口服瀉藥清潔腸道打亂了CT結腸成像(CT colonography，CTC)受檢者的日常生活，受檢者不易接受，成為制約CTC篩查結直腸癌臨床應用的關鍵問題。免服瀉藥電子清潔CTC很有希望成為結直腸癌篩查的新技術[1-4]。電子清潔是在CT掃描前口服高密度標記物對結直腸內容物進行標記，通過圖像處理算法對標記的腸內容物進行識別、分割、減影，留下未被標記的結直腸壁及病變，達到仿真腸道清潔的效果[5-7]。采用何種標記物及標記方法是研究熱點之一。雙能CT利用兩種能譜的CT數據顯示解剖結構和病變，進行物質分離，有利于提高電子清潔效果[8-10]。國外的研究大多數采用口服優維顯標記腸內容物，再用雙源型雙能CT進行電子清潔[5-7,11-12]。

泛影葡胺是臨床上的常用藥品，價格較優維顯低很多，具有價格低廉的優勢，更適合應用于CTC標記腸內容物。但是泛影葡胺為高滲性藥品，常規濃度、口服劑量對胃腸道有刺激作用，會導致腹瀉等胃腸道不適，降低受檢者的依從性，因此標記腸內容物時只宜低濃度、小劑量[13]。雙能CT包括雙源型和管電壓切換型兩種類型，各有優缺點[14]。本課題組將初步研究免服瀉藥管電壓切換型雙能CTC低濃度、小劑量泛影葡胺標記腸內容物的效果，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 沒有影響胃腸道運動功能病史的健康成年志愿者46例，其中男21例，女25例，年齡32～77歲，平均(57.70±11.87)歲。不包括炎癥性腸病者，活動性肺結核者，多發性骨髓瘤者，甲狀腺功能亢進者，肝腎功能減退者，對碘過敏者，孕婦。本研究獲得本院醫學倫理委員會批準，志愿者均知情同意。

1.2 方法

1.2.1 腸道準備 將60%泛影葡胺(湖南漢森制藥有限公司)1支20 mL溶解于280 mL溫開水，配制成4.0%泛影葡胺300 mL，分成5等份，每份60 mL。CT掃描檢查前1 d志愿者低纖維、低殘渣飲食，如白粥、面條等；每餐后多喝水，喝水量大于200 mL；早上起床后喝水量大于200 mL，盡量排空大便；7:00早餐、12:00中餐、19:00晚餐餐后，23:00睡覺前分別口服4.0%泛影葡胺60 mL，4次標記腸內容物。檢查當天早上起床后喝水量大于200 mL，盡量排空大便；7:00早餐后口服4.0%泛影葡胺60 mL，第5次標記腸內容物。

1.2.2 腸道準備依從性調查 CT掃描檢查前，對46例志愿者上述腸道準備的依從性進行問卷調查。依從性分為4個等級，1級：容易接受，沒有腹痛、腹瀉或腹脹等胃腸道不適；2級：尚可接受，輕微腹痛、腹瀉或腹脹等胃腸道不適；3級：稍難接受，明顯腹痛、腹瀉或腹脹等胃腸道不適；4級：難以接受，嚴重腹痛、腹瀉或腹脹等胃腸道不適。

1.2.3 CT掃描檢查 使用JS-628F電腦遙控灌腸整復儀(廣州今健科技公司)向結直腸腔灌注足夠的室內空氣，使其充分擴張。設定腸腔壓力上限3.5 kPa，超過3.5 kPa則自動停止灌注空氣，以保證志愿者的安全。使用Toshiba公司640 CT機，11:00進行管電壓切換型雙能容積CT掃描，從頭端向足端方向掃描，范圍包括整個結直腸。訓練志愿者進行CT掃描檢查時平靜呼吸后屏住呼吸，繃緊腹部，保持身體不動。雙能容積CT掃描參數：管電壓135/80 kVp，自動毫安，掃描時間0.35 s，視野500 mm，重建函數FC17，重建算法AIDR 3D STD。

1.2.4 圖像后處理 將CT掃描圖像數據經圖像存儲與通訊系統(西安華海公司，HINet，PACS 5.0)傳送到圖像后處理工作站。在圖像后處理工作站進行體部對位(body registration)結構校正、雙能容積掃描圖像融合(blending imaging)。

1.2.5 腸內容物存留狀態及標記效果評價 結直腸按照解剖部位分為盲腸、升結腸、橫結腸、降結腸、乙狀結腸及直腸6個腸段。由2位富有經驗的放射科醫生在雙能容積掃描融合圖像上逐段評價腸內容物存留狀態及標記效果。如果2位醫生的評價有分歧，則與另一位更富經驗的放射科醫生共同討論后達成一致性意見。腸內容物存留分為3種狀態。狀態0：一段腸腔沒有液體及固體腸內容物存留；狀態1：一段腸腔腸內容物存留以液體為主；狀態2：一段腸腔腸內容物存留以固體為主。以腸內容物100%標記為基準，腸內容物標記效果分為4個等級[4]。1級：標記效果良好，一段腸腔腸內容物標記大于或等于90%，或者該段腸腔沒有腸內容物存留；2級：標記效果一般，一段腸腔腸內容物標記小于90%，且大于或等于75%；3級：標記效果尚可，一段腸腔腸內容物標記小于75%，且大于或等于50%；4級：標記效果不好，一段腸腔腸內容物標記小于50%。

1.3 統計學處理 使用SPSS20.0進行數據統計及分析。采用配對t檢驗，統計分析志愿者腸道準備依從性、腸內容物存留狀態。采用兩樣本率比較的u檢驗，統計分析腸內容物的1級標記效果，P<0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

2.1 腸道準備依從性 46例志愿者中，44例(95.7%)沒有出現腹痛、腹瀉或腹脹等胃腸道不適，容易接受腸道準備，依從性1級；其余2例(4.3%)有輕微腹瀉，尚可接受腸道準備，依從性2級；無依從性3級、4級的志愿者。

2.2 腸內容物存留狀態 各腸段內容物存留狀態見表1。31個腸段(11.2%)沒有液體和固體腸內容物存留，其余245個腸段(88.8%)有液體和/或固體腸內容物存留(圖1)。124個腸段(44.9%)以液體腸內容物存留為主，其中升結腸、橫結腸及降結腸占89段(71.8%)。121個腸段(43.9%)以固體腸內容物存留為主，其中盲腸、乙狀結腸及直腸占77段(63.6%)。

表1 各腸段內容物存留狀態(n)

圖1 腸(升結腸、降結腸)內容物存留狀態

2.3 腸內容物標記效果 各腸段內容物標記效果見表2。升結腸、橫結腸、降結腸內容物的1級標記效果分別為42/46段(91.3%)、46/46段(100.0%)、43/46段(93.5%)，3個腸段內容物總體上的1級標記效果為131/138段(94.9%),見圖2A。盲腸、乙狀結腸、直腸內容物的1級標記效果分別為31/46段(67.4%)、37/46段(80.4%)、34/46段(73.9%)，3個腸段內容物總體上的1級標記效果為102/138段(73.9%)。升結腸、橫結腸、降結腸內容物總體上的1級標記效果(94.9%)與盲腸、乙狀結腸、直腸內容物總體上的1級標記效果(73.9%)比較，差異有統計學意義(u=6.095 3，P<0.01)。

表2 各腸段內容物標記效果

表3 液體和固體腸內容物的標記效果(腸段數)

液體、固體腸內容物的1級標記效果分別為96.8%、67.8%，差異有統計學意義(u=5.938 7，P<0.01)，見圖2B。液體腸內容物沒有3、4級標記效果，固體腸內容物的3、4級標記效果分別為11.6%、4.1%。

A：升結腸、橫結腸和降結腸液體腸內容物1級標記效果。B：升結腸液體腸內容物1級標記效果，降結腸固體腸內容物1級標記效果。

圖2 腸內容物標記效果

3 討 論

腸內容物標記效果將直接影響腸內容物電子清潔效果和CTC篩查結直腸癌的準確性[1,6]。影響腸內容物標記效果的因素包括標記物的種類、濃度、口服劑量和時間。碘原子序數高，在雙能CTC高低能圖像上能量衰減曲線差異大，容易被識別、分割、減影，從而有利于提高電子清潔效果[14-15]。

本研究未口服瀉藥，志愿者CT掃描檢查前1 d開始飲食調節，包括低纖維、低殘渣飲食，每餐后喝水量大于200 mL；檢查前1 d及當天早上起床后喝水量大于200 mL，盡量排空大便。這樣一方面能夠增加腸腔內的液體量，另一方面可以盡量排空腸內容物，減少腸內容物存留，提高腸內容物的標記效果。根據本課題組的前期研究[16]，并結合沒有影響胃腸道蠕動功能病史的健康成年人的胃腸道傳輸時間，本研究CT掃描檢查前1 d 3餐后、睡覺前及當天早餐后分別口服4.0%泛影葡胺60 mL，共5次標記腸內容物。

腸道準備依從性問卷調查發現，95.7%的志愿者沒有出現腹痛、腹瀉或腹脹等胃腸道不適，依從性1級，容易接受本腸道準備方法；另外4.3%的志愿者只有輕微腹瀉，但是尚可接受；沒有依從性3級、4級的志愿者。這提示本研究的腸道準備方法依從性雖然很高，但是還能夠進一步提升。

11.2%的腸段沒有腸內容物存留，包括橫結腸(0.4%)、降結腸(1.4%)、乙狀結腸(4.7%)和直腸(4.7%)，即結直腸的中遠端腸段；液體腸內容物存留為主的腸段占44.9%，主要為升結腸(10.9%)、橫結腸(12.0%)和降結腸(9.4%)，即形態相對平直的結直腸的中間腸段；固體腸內容物存留為主的腸段占43.9%，集中在盲腸(9.4%)、乙狀結腸(8.3%)和直腸(10.1%)，即形態相對彎曲的結直腸的兩端腸段。這樣的腸內容物存留狀態，符合結直腸的解剖結構及正常生理活動。

1、2、3、4級腸內容物標記效果的腸段分別為84.4%、8.7%、5.1%、1.8%。其中 2段乙狀結腸、3段直腸為4級腸內容物標記效果，且均為固體腸內容物；回訪3例志愿者均表示，腸道準備過程中每餐后喝水量不足200 mL，而且第2天早上均沒有排空大便，因此導致乙狀結腸、直腸固體腸內容物存留，腸內容物標記效果不好。

升結腸、橫結腸、降結腸內容物的1級標記效果分別為91.3%、100.0%、93.5%，標記效果良好。盲腸、乙狀結腸、直腸內容物的1級標記效果分別為67.4%、80.4%、73.9%，標記效果欠佳。升結腸、橫結腸、降結腸內容物總體上的1級標記效果(94.9%)明顯好于盲腸、乙狀結腸、直腸內容物總體上的1級標記效果(73.9%)，盲腸、乙狀結腸、直腸內容物的標記效果需要進一步提高。

液體腸內容物的1級標記效果(96.8%)明顯好于固體腸內容物的1級標記效果(67.8%)，差異有統計學意義；而且液體腸內容物沒有3、4級標記效果，但是固體腸內容物3、4級標記效果分別為11.6%、4.1%。這說明液體腸內容物的標記效果明顯好于固體腸內容物，固體腸內容物的標記效果需要進一步提高。

2010年Eliahou等[7]對18個病例的初步研究認為，免服瀉藥腸內容物標記雙能CTC的主要優勢是腸內容物形成的圖像偽影較少、腸壁上假軟組織結構較少。2012年Cai 等[6]采用Siemens公司Somatom Definition Flash雙源型雙能CTC研究23個臨床病例，檢查前24 h低纖維低殘渣飲食、口服非離子型碘對比劑歐乃派克300 mg/ mL共50 mL標記腸內容物，掃描球管電壓140/80 kVp、CARE Dose 4D自動電流劑量,在48枚經病理證實的大于或等于6 mm的息肉中有7枚被標記的腸內容物淹沒。在此基礎上，2013年Cai 等[11]采用同樣的腸道準備及雙能CTC研究22個臨床病例，發現結直腸腔內氣體的雙能指數明顯高于軟組織的雙能指數，雙能指數基本可以鑒別軟組織結構與氣體標記物分界處的部分容積效應產生的假軟組織結構和假瘺管偽影。2015年Cai 等[5]再采用同樣的腸道準備及雙能CTC進一步研究22例臨床癥狀提示結直腸癌、需要檢查整個結直腸的成人，檢出了33枚經病理證實的大于或等于6 mm的息肉，其中13枚大于或等于10 mm、19枚大于或等于8 mm，8枚息肉在仰臥位圖像上被標記的腸內容物淹沒、9枚息肉在俯臥位圖像上被標記的腸內容物淹沒；研究結果認為，仿真腸內容物標記雙能電子清潔減少了CTC電子清潔過程中產生的圖像偽影，為研究CTC電子清潔過程中產生的圖像偽影這一關鍵科學問題帶來了新希望。2015年N?ppi 等[10]采用Siemens公司Somatom Definition Flash雙源型雙能CTC研究66個病例，免服瀉藥清潔腸道，但是檢查前1 d及2 h口服泛影葡胺50 mL標記腸內容物,初步研究結果提示結合病變上下聯系的檢測方法對免服瀉藥低劑量雙能CTC計算機輔助檢測的檢出準確性高。

本實驗僅為初步研究，難免具有下列4點局限性。(1)2例志愿者輕微腹瀉，依從性未到達1級。今后將在本初步研究的基礎上，通過降低泛影葡胺的濃度、增加每餐后喝水量，避免泛影葡胺對胃腸道的刺激作用，進一步提高志愿者的依從性。(2)結直腸兩端的盲腸、乙狀結腸和直腸以固體腸內容物存留為主，標記效果欠佳。將通過增多每餐后喝水量來增加此三個腸段的液體量，并且增加最后1次泛影葡胺的口服劑量，進一步提高三個腸段內容物的標記效果。(3)固體腸內容物的1級標記效果為67.8%，標記效果不理想。將通過增多每餐后喝水量來增加腸腔內的液體量，減少固體腸內容物存留，提高腸內容物的標記效果。(4)3例志愿者每餐后喝水量不足200 mL，第2天早上沒有排空大便，導致乙狀結腸、直腸固體腸內容物存留，腸內容物標記效果不好。將通過嚴格要求志愿者每餐后喝水足量，第2天早上盡量排空大便，減少乙狀結腸、直腸固體腸內容物存留，提高腸內容物的標記效果。也就是說，上述4點局限性均能夠通過增加每餐后喝水量、第2天早上盡量排空大便并增加最后1次泛影葡胺的口服劑量來解決，從而避免泛影葡胺對胃腸道的刺激作用、減少固體腸內容物存留，進一步提高腸道準備依從性及腸內容物的標記效果，這將是未來的研究方向。此外，本研究的不足之處是以健康志愿者為研究對象，沒有體現病理情況下例如腫瘤患者的成像效果，這也將是未來的研究方向之一。

總之，免服瀉藥管電壓切換型雙能CTC低濃度小劑量泛影葡胺對升結腸、橫結腸、降結腸內容物及液體腸內容物的標記效果良好；雖然盲腸、乙狀結腸、直腸內容物及固體腸內容物的標記效果欠佳，但是通過解決本研究的局限性將能夠進一步提高上述效果。

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Preliminary study on efficacy of fecal tagging with low-concentration and small-dose diatrizoate meglumine in non-cathartic kVp-switching dual-energy CT colonography*

LiangDan1,2，GuoHongmei3#,DuanChaijie4,LuoMingyue2△，ZhuDongyun2,QiuJianping2,WenliCai5

(1.DepartmentofRadiology,GuangzhouMunicipalFirstPeople′sHospital,Guangzhou,Guangdong510180,China;2.DepartmentofRadiology,SixthAffiliatedHospitalofSunYat-senUniversity，Guangzhou,Guangdong510655,China;3.DepartmentofCTandMR,MongoliaAutonomousPrefecturePeople′sHospitalofBayinguoleng,Kuerle,Xinjiang841000,China;4.ResearchCenterofBiomedicalEngineering,GraduateSchoolatShenzhen,TsinghuaUniversity,Shenzhen,Guangdong518055,China;5.DepartmentofRadiology,MassachusettsGeneralHospitalandHarvardMedicalSchool,Boston02114,Massachusetts,UnitedStates)

Objective To preliminarily explore the efficacy of fecal tagging with low-concentration and small-dose diatrizoate meglumine in non-cathartic kVp-switching dual-energy CT colonography.Methods Forty-six healthy adult volunteers without history of conditions affecting gastrointestinal motor function were enrolled in this study.One day before CT examination,all volunteers were asked to take low-fiber and low-residue diets;in addition,they were orally administered 60 mL 4% diatrizoate meglumine five times for fecal tagging,followed by drinking >200 mL water after each meal.Dual-energy volume scanning was performed on a kVp-switching CT scanner with 135/80 kVp and automatic dose exposure control module in the prone position,and dual-energy blending images were acquired.Compliance with bowel preparation,status of fecal residue,and grade 1 fecal tagging efficacy were analyzed statistically.Results The compliance with bowel preparation was “easy to accept” in up to 95.7% of volunteers and “fairly easy to accept” in 4.3%.The status of fecal remains was “without liquid and solid fecal residue”,“mainly liquid fecal residues”,and “mainly solid fecal residues” in 11.2%,44.9%,and 43.9% of colorectal segments,respectively.Grade 1 fecal tagging efficacy was seen in 91.3%,100%,and 93.5% of the ascending,transverse and descending colon,respectively;also,it was 67.4%,80.4%,and 73.9% in cecum,sigmoid colon,and rectum.The overall grade 1 fecal tagging efficacy in the ascending,transverse and descending colon was significantly higher than that in cecum,sigmoid colon,and rectum (94.9%vs. 73.9%),the difference was statistically significant(P<0.01).The grade 1 fecal tagging efficacy for liquid feces(96.7%) was significantly superior to that for solid feces (67.8%),the difference was statistically significant(P<0.01).Conclusion Low-concentration and small-dose diatrizoate meglumine has good fecal tagging efficacy for bowel contents in the ascending,transverse and descending colon,and liquid bowel contents.

non-cathartic；kV switching dual-energy computed tomography; computed tomography；diatrizoate meglumine；fecal tagging

10.3969/j.issn.1671-8348.2016.31.003

國家自然科學基金資助項目(81230035)，廣東省科技計劃項目(2013B051000016)。

梁丹(1989-)，碩士，從事影像醫學新技術研究。#共同第一作者：郭紅梅(1968-)，本科，副主任技師，主要從事影像醫學新技術研究。△

，E-mail：myluo720@163.com。

R816.5

A

1671-8348(2016)31-4327-04

2016-05-13

2016-07-26)