Lower GI Bleeding Localization Problem

00Overview

Lower GI bleeding (LGIB) 指 ligament of Treitz 以下的消化道出血。本主題的核心影像任務不是診斷出血「原因」（多數由 colonoscopy 完成），而是在 active hemorrhage 的情境下定位出血點——這決定了外科手術範圍、血管介入目標、或下一步的內視鏡策略。

最容易出錯的地方：(1) CT angiography (CTA) 的 timing 與出血 rate 不匹配——出血速度太慢（< 0.3–0.5 mL/min）CTA 可能 false negative，(2) 把 tagged RBC scan 上的 free pertechnetate 在胃或甲狀腺處的正常攝取誤判為出血，(3) 在 CTA 上把 mucosal blush / hyperemia 誤判為 active extravasation，或把 intraluminal contrast from oral contrast 誤判為 extravasation。

01Critical concepts

• 出血 rate 決定 modality 選擇：tagged RBC scan 可偵測低至 0.1–0.2 mL/min 的出血（最敏感但解析度低）；CTA 偵測閾值約 0.3–0.5 mL/min；catheter angiography 約 0.5–1.0 mL/min（最低敏感度但即時可治療）
• CTA 已成為急性 LGIB 的第一線定位工具：速度快、解析度高、可同時評估出血原因（tumor、diverticulosis、vascular malformation）
• Tagged RBC scan 的優勢是長時間監測：可在 24 小時內反覆影像，捕捉 intermittent bleeding；CTA 只能抓到掃描當下的 active bleeding
• Active extravasation in CTA：contrast material 從血管外溢進入腸腔，呈 高密度 focus 在 arterial phase 出現（與腸壁或腸腔內容物不一致），並在 delayed phase 增大或移動
• Provocative angiography：當所有 non-invasive 方法 negative 但臨床高度懷疑持續出血時，在 catheter angiography 中使用 heparin、vasodilator（如 tolazoline、nitroglycerin）或 thrombolytic agent（tPA、urokinase）誘發出血以定位
  • Contraindications：recent surgery (< 10 days)、recent stroke / intracranial hemorrhage、uncontrolled hypertension、severe coagulopathy、known intracranial pathology
  • Success rate：誘發出血並成功定位的比例文獻範圍約 30–40%（部分系列達 50–65%），major complication rate 低（< 5%）
  • 通常為「last resort」——在 obscure recurrent bleeding 且 conventional workup 全部 negative 時考慮

01正常 anatomy / 常用 modality

CTA（CT Angiography） — 急性 LGIB 的第一線：

• Protocol：NECT → arterial phase → portal venous/delayed phase（triple-phase）
• NECT 作為 baseline，偵測 pre-existing high-density material（oral contrast 殘留、鈣化、prior procedure clips）
• Arterial phase：偵測 active extravasation（high-density focus in bowel lumen）
• Delayed phase：確認 extravasation（contrast 增多/移動 = true positive）
• 重要：不給 oral contrast（會掩蓋 intraluminal extravasation） Tagged RBC scan（Tc-99m-labeled RBC scintigraphy）：
• 在 LGIB 中敏感度高的 modality（文獻 sensitivity 約 70–95%，因 bleeding rate、intermittency 與 imaging duration 而異；continuous dynamic imaging 較 delayed static imaging 為佳）
• 可偵測 intermittent bleeding（continuous imaging up to 24 hours）
• 定位精確度有限（大區域定位而非精確定位至特定 loop；錯誤定位率可達 20–25%）
• Positive scan → 指導 catheter angiography 或手術目標 Catheter angiography（DSA）：
• Selective mesenteric angiography（SMA → ileocolic、right colic etc. ; IMA → left colic、sigmoid etc.）
• 可即時治療：superselective embolization — 材料選擇原則：
  • Microcoils：永久性、精準、可控釋放位置；首選用於 distal vasa recta level 的 superselective embolization（最低 ischemia risk）
  • Gelfoam：暫時性（2–6 週再通），用於 coagulopathic 或希望血管再通的 case；分佈較難控制，較易造成 ischemia
  • PVA particles / microspheres：適合 tumor bleeding 或 diffuse AVM；particle size < 300–500 µm 不建議用於腸道（distal arteriolar occlusion → ischemia / infarction）
  • NBCA glue / Onyx：高流量 AVM 或 coagulopathic patient 的選項，需經驗豐富 operator
• Vasa recta 解剖考量：colonic vasa recta 為 end arteries，缺乏 collateral；embolization 必須在 marginal artery 遠端、vasa recta 近端進行 superselective release，過於 proximal 反而增加 ischemia 風險（看似矛盾，因 proximal embolization 阻斷的 territory 大但 collateral 較好；現代共識仍以 distal superselective 為主，post-embolization ischemia rate < 5–10%）
• 敏感度最低但特異度最高（直接看到 extravasation = confirmed bleed） Meckel scan（Tc-99m pertechnetate）：
• 用於懷疑 Meckel diverticulum 造成的 LGIB（通常是 pediatric / young adult）
• Pertechnetate 被 ectopic gastric mucosa 攝取
• 敏感度：children ~85–90%、adults ~62%（adults 中 ectopic gastric mucosa 較小、攝取較弱）
• Pentagastrin、cimetidine（pre-treatment 24–48h）或 glucagon 可提升敏感度

02常見 pattern 分類

Active contrast extravasation pattern（活動性造影劑外溢）

• Definition：CTA 上在 arterial phase 出現腸腔內高密度 focus（通常 > 90 HU），與腸壁不連續、與正常血管不相連，在 delayed phase 增大或改變位置
• Why it matters：這是唯一可以在 CTA 上直接確認「正在出血」的證據，是 catheter angiography + embolization 的強烈指徵
• What it points toward：diverticular bleed（最常見）、angiodysplasia bleed、post-polypectomy bleed、tumor bleed
• Common trap：NECT baseline 上已存在的高密度（retained oral contrast、metallic clips、calcified pill）可模仿 extravasation——必須比較 NECT baseline 排除 pre-existing high-density

Vascular blush / hyperemia pattern（血管充血）

• Definition：CTA 上在 arterial phase 可見腸壁的局灶性或節段性異常增高密度（vascular blush），不像典型 extravasation 那樣有 discrete focus entering the lumen
• Why it matters：提示局部血管異常（angiodysplasia、tumor neovascularity）或 active mucosal inflammation，是潛在出血源的線索但不等於正在出血
• What it points toward：angiodysplasia（cecum/ascending colon 最常見）、tumor（GI stromal tumor、carcinoma）、active inflammation（IBD、ischemic colitis）
• Common trap：vascular blush ≠ active extravasation——不應該僅憑 blush 就做 embolization，但應該作為下一步 colonoscopy 或 angiography 的 target

Progressive intraluminal contrast accumulation pattern（腸腔內造影劑漸進累積）

• Definition：tagged RBC scan 上某一腸段隨時間出現逐漸增加的放射性活性，且活性隨腸蠕動向下游移動
• Why it matters：這是 tagged RBC scan 上確認 active bleeding 的典型動態表現；移動方向可幫助區分出血點位於移動方向的上游
• What it points toward：活動性 LGIB（位置根據 initial appearance 區域判斷）
• Common trap：活動性必須出現在一個 focal point 再向下游擴散才可信——一開始就瀰漫分佈的活性增加更可能是 background activity 或 free pertechnetate（quality control issue）

Sentinel clot pattern（哨兵血塊）

• Definition：CTA 上在大腸某一節段內有高密度 intraluminal material（50–70 HU，代表 clotted blood），即使沒有看到 active extravasation
• Why it matters：sentinel clot 可以指向可能的出血源，即使掃描當下沒有 active bleeding——是 intermittent bleed 的間接線索
• What it points toward：recent diverticular bleed（clot adjacent to diverticulum）、post-procedure bleed、tumor bleed
• Common trap：retained fecal material 可模仿 sentinel clot——真正的 clot 密度通常 > 40–60 HU 且 dependent，而 fecal material 含 air pockets 且密度較低

03Top common diagnoses

Diverticular bleeding

• 最常見的 LGIB 原因（佔 30–40%）
• 通常 painless、大量、episodic，多起源於 right colon diverticula（blood supply from vasa recta）
• CTA 可見 active extravasation adjacent to diverticulum ± sentinel clot
• 80% 自行停止；反覆出血或 massive bleeding → embolization 或 segmental resection

Angiodysplasia（arteriovenous malformation of GI tract）

• 第二常見的 LGIB 原因，特別是 > 60 歲
• 最常見位置：cecum / ascending colon
• Angiographic triad（pathognomonic）： 1. Early-filling vein（arterial phase 即出現的引流靜脈，反映 AV shunting） 2. Vascular tuft / cluster（小團異常 dilated 的 arterioles / capillaries） 3. Delayed venous emptying / persistent opacification of draining vein（晚期靜脈持續顯影）
• CTA 可見 vascular blush、early-draining vein、submucosal cluster of dilated vessels
• Colonoscopy 可見 cherry-red flat lesion，常伴 spider-like 血管擴張
• 治療：endoscopic ablation（APC）、angiographic embolization、severe 情況 segmental resection

Ischemic colitis

• 通常影響 watershed zones（splenic flexure、rectosigmoid junction）
• 表現為 bloody diarrhea + abdominal pain
• CTA：bowel wall thickening + pericolonic stranding ± pneumatosis（severe）
• 通常非大量出血，多數保守治療

Post-polypectomy bleeding

• Colonoscopic polypectomy 後 delayed bleeding（可在術後 2 週內發生）
• CTA 可見 extravasation at polypectomy site
• 治療：endoscopic hemostasis 或 angiographic embolization

Meckel diverticulum（pediatric / young adult）

• 最常見的先天性 GI 異常（~2% 人口）
• 出血由 ectopic gastric mucosa 的 acid secretion 造成 adjacent ileal ulceration
• Meckel scan（Tc-99m pertechnetate）可偵測 ectopic gastric mucosa
• Rule of 2s：2% 人口、距離 ileocecal valve 2 feet、2 inches long、2 歲前最常表現

Other less common but testable causes

• Dieulafoy lesion：abnormally large submucosal artery 突出黏膜表面、輕微 erosion 即可造成 massive bleeding；雖以胃為主（lesser curve 近 GE junction），但可發生於 small bowel 與 colon（especially right colon、rectum）；CTA 可見 small focal extravasation 無明顯黏膜病灶，常需 catheter angiography 或 endoscopic clipping
• Radiation proctitis / colitis：盆腔放療後（prostate、cervix、rectum CA）數月至數年發生；MR/CT 可見直腸壁 thickening、telangiectasia、submucosal edema；治療以 APC、formalin、hyperbaric O₂ 為主
• Solitary rectal ulcer syndrome (SRUS)：與 rectal prolapse、straining 相關；通常為 anterior rectal wall 單一 ulcer；少量間歇性出血為主，影像角色有限，主要靠 endoscopy + biopsy
• Hemorrhoidal / anorectal bleed：常見但通常少量；massive hemorrhoidal bleed 罕見，多見於 portal hypertension（與 rectal varices 鑑別，見 pitfalls）

04Cannot-miss diagnosis / emergency

Massive LGIB with hemodynamic instability

• 需要同時進行 resuscitation + 定位
• Hemodynamically unstable LGIB → CTA as first step（比 colonoscopy 快、不需 bowel prep）
• CTA positive → IR for emergent embolization
• CTA negative + continuing bleed → tagged RBC scan 或 provocative angiography
• Negative workup + life-threatening bleed → 考慮 subtotal colectomy（blind resection as last resort）

Aortoenteric fistula

• Aortic graft 與 duodenum/small bowel 之間的異常交通
• 「Herald bleed」（先行出血）：self-limiting initial bleed 之後可能幾小時內發生 catastrophic exsanguination
• CTA 可見 perigraft air（術後 3–6 個月以外仍存在的 air 高度可疑）、perigraft fluid/hematoma、loss of fat plane between graft and bowel、ectopic gas within bowel wall adjacent to graft
• 任何 aortic graft 患者的 GI bleed 都必須排除 aortoenteric fistula

GI stromal tumor (GIST) bleeding

• GIST 可造成 acute massive GI hemorrhage（tumor 血管破裂）
• CTA 可見 hypervascular mass with active extravasation
• 定位後需要 surgical resection

05高頻 mimics 與 discriminators

Active extravasation vs. retained oral contrast

• Why they get confused：兩者在 CTA 上都表現為腸腔內高密度
• Most useful discriminators：(1) NECT baseline——retained oral contrast 在 NECT 即可見高密度，active extravasation 只在 post-contrast phase 出現，(2) Delayed phase behavior——extravasation 在 delayed phase 增大/移動，retained contrast 不變或減少，(3) Protocol——acute LGIB CTA 不應給 oral contrast，如已給則回溯 NECT 比較
• Common trap：急診醫師在 CTA 前已給 oral contrast → 整個腸腔充滿高密度 → 無法判斷 extravasation → 研究失敗

True bleed on RBC scan vs. free pertechnetate

• Why they get confused：free pertechnetate 被正常胃黏膜與甲狀腺攝取，胃的活性可被誤判為 upper GI bleed
• Most useful discriminators：(1) Thyroid visualization 提示 labeling failure（free pertechnetate），正常 tagged RBC scan 不應看到甲狀腺，(2) Gastric activity 出現在 scan 一開始且不移動 = free pertechnetate，active bleeding 的 activity 會隨時間移動，(3) Quality control：labeling efficiency 建議 > 95%（in vitro / modified in vivo 方法可達 97–98%；in vivo 方法常僅 60–85% 故較易出現 free pertechnetate artifact）
• Common trap：labeling quality 不佳時整個 scan 不可靠——報告應提及 labeling quality 並建議重做如有疑慮

LGIB vs. UGIB with brisk transit

• Why they get confused：massive UGIB 可以快速通過腸道表現為 hematochezia（看起來像 LGIB）
• Most useful discriminators：(1) NG tube aspirate——bloody or coffee-ground aspirate suggests UGIB，(2) CTA——如果 extravasation 見於 stomach/duodenum → UGIB，(3) Tagged RBC scan——initial activity focus 在 upper abdomen + rapid antegrade movement → UGIB，(4) BUN/Cr ratio elevation 提示 UGIB（blood protein digestion and absorption in small bowel）
• Common trap：NG tube 可 miss duodenal bleed（pylorus may prevent retrograde flow）——NG aspirate negative 不能完全排除 UGIB

Angiodysplasia vs. early-enhancing focus (normal variant)

• Why they get confused：CTA 上腸壁的 focal early enhancement 可模仿 angiodysplasia 的 vascular blush
• Most useful discriminators：(1) Angiographic triad——early-filling vein + vascular tuft + delayed venous emptying（三者同時出現才 pathognomonic），(2) Reproducibility——angiodysplasia 在不同 phase 持續可見，incidental blush may only appear in one phase，(3) Location——angiodysplasia 高度好發 cecum/ascending colon
• Common trap：非常小的 angiodysplasia 在 CTA 上可能不可見——colonoscopy 是最佳的偵測方式

06Next step / protocol / appropriateness

急性 LGIB 影像定位流程

1. 初步評估：hemodynamic status、severity grading、NG tube（排除 UGIB）
2. Hemodynamically unstable or massive bleed：

• CTA（triple-phase, no oral contrast）→ 如 positive → IR embolization
• CTA negative → tagged RBC scan（can detect intermittent bleed over 24h）
• Tagged RBC scan positive → directs catheter angiography target

1. Hemodynamically stable + moderate bleed：

• Colonoscopy after bowel prep（is therapeutic + diagnostic）
• CTA if colonoscopy cannot be timely arranged or is non-diagnostic

1. Recurrent / obscure bleed after negative colonoscopy + CTA：

• Capsule endoscopy（small bowel source）
• Meckel scan（if young patient）
• Provocative angiography（selected cases，需排除 contraindications）

CTA Protocol for LGIB

• No oral contrast
• NECT（baseline for pre-existing high-density）
• Arterial phase（~25–30 sec post-injection）
• Delayed phase（~70–90 sec）
• Reconstruct thin-section axial + coronal

07Pitfalls / normal variants

• Oral contrast contamination：急性 LGIB 的 CTA 一定不能給 oral contrast——這是 protocol violation 且會使 exam non-diagnostic；急診醫師可能在 order CTA 前已讓患者喝了 oral contrast，影像科需主動攔截
• Intermittent bleeding：LGIB 的間歇性特質意味著任何單次 negative imaging 不能排除 significant bleeding source——tagged RBC scan 的長時間監測優勢在此
• Pseudo-extravasation from mucosal hyperemia：inflammatory bowel disease 的 hyperemic mucosa 在 arterial phase 可模仿 vascular blush，但不是 active extravasation
• Rectal varices vs. hemorrhoids：portal hypertension 患者的 rectal varices 與一般 hemorrhoids 不同，rectal varices 出血可能很嚴重且需要 TIPS 或 portosystemic shunt
• Small bowel source mislocalized to colon：tagged RBC scan 的 spatial resolution 有限，小腸出血可能被定位到重疊的大腸區域——CTA 的 multiplanar reformat 較能準確定位
• Post-biopsy/polypectomy site：術後 2 週內的出血不等於新的病灶——回顧 colonoscopy 報告確認 polypectomy 位置
• Post-embolization bowel ischemia：vasa recta 為 end arteries；embolization 過於 proximal（marginal artery 以上）或使用過小 particle 可造成 transmural infarction——追蹤影像需注意 wall thickening、pneumatosis、portal venous gas