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摘要
背景:本研究的目的是评估一种新的磁共振(MR)结肠镜技术用于检测结直肠病理的可行性和实用性，并与常规结肠镜检查作为参考标准进行比较。
患者及方法:共有122名怀疑患有结直肠疾病的受试者接受了“暗腔”MR结肠镜检查。直肠灌水后采集增强T1w三维VIBE序列。存在结直肠肿块和炎症病变被记录。结果与随后进行的结肠镜检查结果进行比较。
结果:MR结肠镜可准确检测超过5mm大小的临床相关结肠病变，敏感性和特异性值为93%/100%。
结论:暗腔MR结肠镜可被认为是一种有前途的结肠直肠疾病的检测方法。此外，它还可以评估腔外器官。
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- 常规结肠镜检查
- 炎症性肠病
- 磁共振成像
- 虚拟结肠镜检查
- MR，磁共振
- MRC, MR结肠镜
- 计算机断层扫描
- ROI，感兴趣的区域
- CNR，与噪声比的对比
数据来自Altmetric.com
常规结肠镜检查是检测结直肠病变的金标准。1由于侵入性和手术相关的不适以及高成本，患者接受度低，限制了该技术在结直肠筛查中的应用。2，3.基于获取三维计算机断层扫描(CT)或MR成像数据集的虚拟结肠镜可以克服这一限制。初步研究表明，CT和MR结肠镜的诊断准确性都很高。4,5反映其非侵入性的特点，这些技术是首选的传统内窥镜的大多数患者。2，3.暴露于电离辐射给CT作为筛查检查的未来蒙上了阴影。6,7因此，应将重点放在MR结肠镜检查(MRC)上。
到目前为止，大多数MRC的方法都是基于直肠灌肠的顺磁造影剂。8 -11在T1w数据集上，息肉样结肠肿块表现为明亮的结肠腔内的黑色充盈缺陷——这种外观使得息肉与残留的粪便物质和/或小袋空气的区分非常困难。此外，该技术需要在患者俯卧位和仰卧位进行三维数据采集，以补偿残留空气的存在。
最近又推出了“暗腔”MRC。12该技术是基于水灌肠和静脉注射顺磁造影剂后收集的T1w序列的采集。结肠壁及其肿块明亮增强，因此很容易在充满水的黑色结肠腔背景下被描绘出来。在一项涉及12名患者的初步试验中，12暗腔MRC对结直肠肿块的检测高度准确。
本研究的目的是评估暗腔MRC在以常规内窥镜为金标准的大型患者队列中检测各种结直肠病变的诊断准确性。
方法
这项研究是按照批准机构审查委员会制定的所有指导方针进行的。每次检查前均获得知情同意。排除标准包括磁共振成像禁忌症，如心脏起搏器、中枢神经系统金属植入物或幽闭恐怖症。
主题
在9个月的时间里，对122名受试者进行了MRC(56名男性，66名女性;年龄17-90岁(平均60.2岁)。患者因各种适应症转诊进行常规结肠镜检查，包括腹痛(n = 29)、疑似克罗恩病或溃疡性结肠炎(n = 29)、粪便潜血试验阳性(n = 18)、结直肠癌家族史阳性(n = 11)、肝酶升高(n = 7)、免疫抑制(n = 7)、慢性腹泻(n = 4)、结直肠癌病史(n = 5)和其他(n = 12)。
先生成像
在进行标准的肠道清洁后(口服3000毫升歌利特;Braintree实验室，Braintree, Massachusetts, USA)在1.5 T MR系统(Magnetom Sonata;西门子医疗解决方案，Erlangen，德国)俯卧位。两个表面线圈与内置脊柱阵列线圈的组合用于信号接收，以覆盖整个结肠。为了尽量减少肠蠕动，40毫克东莨菪碱(Buscopan;勃林格殷格翰，德国)静脉注射。无患者出现任何东莨菪碱给药禁忌症，如青光眼或严重心律失常。
放置直肠灌肠管(E-Z-Em;Westbury, New York, USA)，用静水压力(1-1.5米水柱)将大约2000毫升的温自来水填充结肠。用实时荧光序列(TR/TE 2.4/1.2 ms，翻转60°)监测填充过程，允许每秒采集一幅图像。
肠胀后，在冠状面采集第一个T1w三维梯度回波数据集。序列参数包括:TR/TE 3.1/1.1 ms，翻转角度12°，视场450×450 mm，矩阵168×256，有效切片厚度4.0 mm。随后进行顺磁对比(Gd-BOPTA;Multihance, Bracco, Italy)静脉注射，剂量为0.2 mmol/kg，流速为3.5 ml/s。延迟75秒后，重复三维采集，成像参数相同。三维数据是在22秒内屏住呼吸收集的。
常规结肠镜检查
MRC完成后，常规结肠镜检查使用标准设备(CFQ 140型;奥林匹斯山)。主治胃肠科医生不知道MR检查结果。必要时，镇静药(咪达唑仑、安眠眠;罗氏，德国)或止痛药(哌替啶，Dolantin;德国赫斯特)被管理。记录结直肠肿块的位置和大小。所有息肉均被切除。对可疑的癌症和炎症病灶进行活检。所有息肉及活检材料均进行组织病理学分析。 In nine patients conventional colonoscopy was incomplete. Causes included severe abdominal pain (n = 2), elongation of the sigmoid colon (n = 3), and non-passable stenosis (n = 4).
数据分析
对于每个受试者，原生和增强的三维MR成像数据集都被传输到后处理工作站(Virtuoso;西门子医疗解决方案)。数据集由两名经验丰富的放射科医生在多平面重构模式下进行评估，该模式允许在所有三个正交平面上滚动三维数据集。为了分析，结肠分为直肠(s1)、乙状结肠(s2)、降结肠(s3)、横结肠(s4)、升结肠(s5)、盲肠(s6) 6段。
对MRC质量进行定性和定量评估。结肠各节段的扩张分为:1 =扩张良好，2 =适度扩张，3 =扩张不良。此外，对每个片段进行人工制品的评估:1 =无人工制品，;2 =伪影适中，诊断图像质量好;3 =大量人工制品，非诊断性图像质量。为了定量分析，感兴趣区域(ROI)被放置在所有节段的管腔和相邻正常壁。确定了图像噪声，定义为在置于体外的ROI中测量的信号强度的标准偏差。基于这些测量结果，计算出所有肠段代表部分的噪声比(CNR): CNR = (SI(肠壁/结肠病变)- SI(腔))/噪声。记录所有检测到的腔内肿块的位置和大小。
结肠直肠病变根据大小进行分类:(a) < 5mm， (b) 5 - 10 mm， (c) >10 mm。评估所有MR数据集是否存在炎症性肠病。所使用的标准包括肠壁增厚，结肠节段部分对比剂摄取增加，以及吸器皱襞丢失。所有结直肠肿块及受炎性疾病影响的结肠壁段的CNR值均按上述方法测定。采用常规结肠镜检查作为参考标准，通过计算敏感性和特异性的点估计来评估MRC的准确性。
结果
图像质量
在122项MRC检查中，120项图像质量为“诊断性”。严重的呼吸引起的运动伪影使得两个MR数据集的解释不可能。所有其他120个MRC数据集被评为诊断性，平均人为值为1.21。图像质量最好的是第1段(平均值1.12)，最差的是第3段和第5段(平均值1.25)。人工制品主要与中度呼吸运动或缠绕有关。平均扩张值为1.17，第1段和第6段扩张效果最好(平均值为1.13)，第2段扩张最差(平均值为1.27)。表1列出了各细分市场的详细数据。
结直肠损伤
常规结肠镜检查发现的30个< 5mm的息肉在MRC图像上均未发现。在5-10毫米大小的组中，MRC正确地检测出18个常规结肠镜记录的病变中的16个，在MRC图像上正确地发现了两个>10毫米的息肉。3例常规结肠镜检查记录的大肠息肉病患者中有2例在MRC上被正确诊断为大肠息肉病(图1)。第三例患者仅表现出MRC认为正常的非常小的息肉。在所有病例中，常规结肠镜检查发现的9例大小超过10毫米(13-22毫米范围)的结直肠癌均在MRC图像上被发现(图2)。其中1例患者在常规结肠镜检查中发现了一个10毫米的腔内脂肪瘤，而MRC没有发现。
39岁男性大肠息肉病患者的暗腔磁共振结肠镜。降结肠(箭头)可见多个小息肉。
暗腔磁共振结肠镜，56岁女性患者。乙状结肠(箭头)可见22毫米大小的突出病变。常规内窥镜检查证实乙状窦癌。
常规结肠镜检查发现15例克罗恩病的炎症壁改变，13例溃疡性结肠炎。其中，MRC分别正确诊断了13例和12例克罗恩病和溃疡性结肠炎患者的炎症变化。溃疡性结肠炎表现为吸器标记的缺失，并显示受累肠段造影剂摄取增加(图3,4)。克罗恩病显示跳跃病变，特征为结肠壁增厚和造影剂摄取增加。在3名克罗恩病患者中，MRC和常规结肠镜均检测到肠间瘘(图5)。在同一5名患者中，常规结肠镜和MRC均诊断出急性憩室炎(图6)。16名常规结肠镜记录的憩室病患者中，MRC检测出憩室无炎症。根据MRC数据集，没有假阳性读数。
39岁，女性患者。经测定，结肠壁的吸器标记消失，造影剂摄取增加(箭头)。常规结肠镜检查确诊为溃疡性结肠炎。
暗腔磁共振结肠镜，34岁女性患者，已知克罗恩病。末端回肠壁增厚显示造影剂摄取增加(箭头)。随后的内窥镜检查和活检证实了急性炎症性肠病的存在。
27岁女性患者，已知克罗恩病。在升结肠和回肠之间发现了一条肠内瘘(箭头)。
76岁，乙状结肠憩室病。该患者因急性腹痛转至消化内科。乙状结肠肠壁造影剂摄取增加(箭头)，患者被诊断为憩室炎。随后经内窥镜检查证实。
对比噪声比(CNR)
对比扫描后肠壁和肠管之间的平均CNR为31(3.4)，对比扫描前为16(2.6)。克罗恩病和溃疡性结肠炎引起的炎性壁改变与CNR升高相关(平均54(4.2))。平均而言，结直肠肿块内的CNR值也高于正常结肠壁内的CNR值。然而，详细的分析显示，CNR值的分布相当不均匀。在19个病变(7个癌变和12个息肉)中，CNR值比正常结肠壁的CNR值高出1.35 ~ 2.4倍。其余8个息肉和2个癌的CNR值与正常结肠壁非常相似。
MRC的其他发现
MRC允许评估肠外器官。各种相关和不相关的病理被确定。4例患者观察到肝转移(图7)，7例患者观察到骨转移(图8)。所有腔外表现见表2。
65岁女性患者。在乙状结肠(箭头)处发现一狭窄性结肠癌。此外，同时可见多个肝转移灶。
66岁男性患者，已知结肠癌。磁共振结肠镜检查显示腰椎有亮点，判断为骨转移(箭头)。临床随访证实此诊断。
讨论
目前的数据表明，“暗腔MRC”是一种有吸引力的替代方法，用于检测结直肠肿块和炎症性肠疾病。MRC在122项检查中有120项被证明具有诊断性。除了定位和定位之外，该技术只需要获得两次三维数据采集，每次持续22秒。两次呼吸之间的间隔超过一分钟，可确保患者良好地遵守屏气指导。除2例外，其余均为超过5mm的肿块。此外，与憩室炎和炎症性肠病相关的改变也被非常准确地检测到。此外，对比增强的三维数据集允许相当全面的评估结肠外腹部器官系统。
诊断性MRC是基于两个条件的满足:良好的肠扩张和肠腔与结肠壁之间的充分对比，以及源于它的病理。肠胀需要直肠给予这两种液体13或气体，如空气或CO2．14管腔和周围壁之间的对比很大程度上取决于所采用的MR序列的对比特征，并取决于用于肠扩张的药物固有的信号特征。
到目前为止，大多数MRC概念是基于直肠给药的钆加钉水灌肠。9 -11在T1w三维GRE数据集上，含有钆掺入水的结肠管腔呈现明亮，而结肠壁及其引起的病变仍然是黑暗的。在一项研究中，Luboldt和他的同事在132名患者中评估了这种“亮腔”MRC技术15报道对> ~ 1cm的结直肠病变的敏感性为93%。尽管取得了这些令人鼓舞的结果，但将该技术应用到常规患者护理中却进展缓慢，这在很大程度上反映了该技术的间接性质。因此，结直肠肿块只能在明亮的结肠腔内发现充盈缺损。因此，将息肉或癌与残留的粪便物质或气泡区分开来是很困难的，在某些情况下甚至是不可能的。如果没有广泛的专业知识，这种诊断困境可能会导致相当数量的假阳性和假阴性结果。为了补偿结肠腔内的残留空气，“亮腔”MRC需要收集患者俯卧位和仰卧位的数据。在检查过程中让病人翻身是很复杂的，而且往往会大大延长检查时间。在某些情况下，患者移动太多，需要一个新的地标。此外，在此过程中，相当一部分直肠造影剂可能通过回盲瓣漏出。因此，结肠扩张可能变得不充分，诊断质量可能降低。
暗腔MRC克服了明腔MRC固有的局限性。静脉应用顺磁造影技术可以直接描绘结直肠壁。因此，明亮的结肠壁可以很容易地与黑暗的充满水的结肠腔区分开。这种对肠壁的直接可视化以及由此产生的所有结直肠病变减少了假阳性结果的发生率:在明管腔技术中可能模仿小息肉的残余粪便或气泡仍然是黑暗的，由于其性质不能采用顺磁对比。有时，T1加权图像上残留的亮便可能需要直接与顺磁造影前收集的三维数据集进行比较。由于患者在两次三维采集之间保持静止，这样的分析很容易完成。对比前后扫描缺乏增强，排除结直肠肿块的存在。
作为其最初描述的一部分，12例患者的暗腔MRC与亮腔MRC进行了比较16以常规结肠镜检查为参考标准。基于“暗腔”MRC图像集，在4例患者中正确识别出5个超过7mm的息肉。在“亮腔”MRC上，发现了另外两个病变，而在暗腔MRC或常规结肠镜检查中没有任何相关性。因此，这些“亮腔”的发现被解释为假阳性结果。目前的研究证实了这些初步结果。暗腔MRC被证明是一种可靠的诊断工具，用于检测超过5毫米大小的结直肠肿块。在18个5 - 10mm的病变中，MRC仅漏检了2个，而所有11个超过10mm的病变，包括所有9个经组织学证实的癌症，均被正确识别。
除了结肠病变的识别，“暗腔”MRC允许检测和表征结肠壁炎症。基于对肠壁厚度和肠壁增强的评估，憩室炎、克罗恩病和溃疡性结肠炎的诊断非常准确。基本的诊断标准已经由其他人建立。17结肠壁增厚和增强造影剂吸收是这三种病变的共同特征。然而溃疡性结肠炎的结果是典型的从直肠向口腔延伸的吸器皱襞的丧失，跳跃病变是克罗恩病的标志。憩室炎通常是一个局灶性过程;仅根据结直肠形态的评估很难从大的结直肠肿块中鉴别出来。在这些情况下，临床数据的可用性是必不可少的。
这项研究证实了正常结直肠壁的强烈且均匀的增强，信号强度从平均基线16(2.6)增加到31(4)。先前的研究表明，最广泛的增强发生在静脉期晚期，大约在静脉应用顺磁造影剂后75秒。18，19此时，所有结直肠病变均显示与正常结直肠壁相同或超过正常结直肠壁的强化。CT结肠镜检查也有类似的结果。20.根据MRC检查发现的27个病灶，造影增强程度与组织学良恶性分化无相关性。因此，9个肿瘤中有7个显示出高于正常结肠壁的造影增强，而2个恶性肿瘤则没有。同样，良性息肉的增强特征也是不一致的。
对比增强在结肠壁炎症的检测和表征中起着相当重要的作用。所有被确定为病变的壁段在顺磁造影后表现出增强。在克罗恩病和憩室炎中可见到最强烈的增强。然而，溃疡性结肠炎也与造影剂摄取增加有关。类似的观察结果此前在小肠和结肠中也有报道。21，22
对比增强暗腔MRC也被证明是可靠的评估实质腹部器官。对比前后的三维数据集的组合允许识别和表征肝脏病变，包括转移、肝细胞癌和血管瘤。此外，骨转移和主动脉瘤很容易被识别。
暗腔MRC为优化结肠扩张提供了新的可能性。最近的研究表明，CO可以取代水2．在T1w图像上，气体是无信号的，因此可以很容易地描绘出增强的肠壁。因此，在患者接受方面，气体相对于水的任何潜在优势都可以通过“暗腔”MRC充分利用。
显然，MRC和研究设计都存在固有的局限性。虽然MRC作为一种可靠的诊断工具，但并不提供治疗选择。所有经MRC检测到结直肠病变的患者都必须接受后续的常规结肠镜检查，进行息肉切除术或活检。虽然在这类疾病丰富的患者人群中表现突出，但当考虑到只有低于5%的结肠直肠肿块中度风险的筛查人群时，这个问题被边缘化了。22，23因此，绝大多数患者不需要结肠镜检查。
另一个令人担忧的问题是，该技术无法识别小于5mm的结肠直肠病变。生长速率的直接观测数据降低了这种限制的重要性，表明小息肉(<10 mm)在36-48个月的时间范围内保持稳定。此外，这些小病变不容易发生恶性变性。24日,25尽管如此，随着技术的改进，包括并行采集技术的实施，暗腔MRC很可能会检测到< 5mm的病变。26然而，扁平腺瘤可能仍然难以捉摸。
本研究证实MRC是一种相对可靠的检测结直肠病变的技术。虽然增强特征不允许病变特征，但研究证实结直肠病变确实需要对比。同样，在憩室病和炎症性肠病的所有病例中观察到对比增强。鉴于该技术的诊断性能，它可以作为一种替代传统的结肠镜检查来评估结肠疾病。