1.病理学检查 是直肠癌确诊的主要依据，由于直肠癌手术常涉及改道问题，影响患者生存质量，为避免误诊误治，术前或术中一定要取得病理学检查的结果，以指导治疗，绝对不要轻易挖除肛门。
2.癌胚抗原测定 癌胚抗原(CEA)测定已普遍开展，一般认为对评价治疗效果和预后有价值，连续测定血清CEA可用于观察手术或化学治疗效果，手术或化学治疗后CEA明显降低，表示治疗效果良好，如手术不彻底或化学治疗无效，血清CEA常维持在高水平，如手术后CEA下降至正常复又升高，常提示肿瘤复发。
(1)体位：一般采用胸膝位或截石位，体质虚弱者用左侧卧位，这些体位可触及距肛门7～8cm的病变，必要时使用蹲位，可扪及10～12cm以内的直肠病变。
(2)视诊：观察肛门有无畸形，有无肿块脱出，皮肤有无结节，溃疡，红肿，瘘管等情况。
(3)进指：手指指套上涂足润滑油，用示指轻轻揉肛门以使肛门括约肌松弛，在患者肛门放松状态下使手指轻轻进入肛门，并尽量进入最深处。
(4)了解直肠肛管黏膜：进指后依次检查直肠肛管四周壁，并逐渐退指，注意有无结节，溃疡，僵硬，肿块及触痛。
(5)肿块触诊：如触及肿块，应了解肿块大小，质地，活动度，表面情况，在肠壁上的所占方位，距肛门的距离等情况，如因肿瘤致直肠肛管狭窄，手指不能通过时不应强行突破，一般来说，来自直肠外的肿块，其表面黏膜较光滑，这是区别直肠肿瘤和直肠外肿瘤的重要特征，同时应注意鉴别正常的组织器官如子宫颈，前列腺等。
通过直肠指诊作脱落细胞检查是简单易行的诊断方法，对有可疑病变者，可常规行此检查，方法是在指诊完毕后，将指套上的粪便或脓血，黏液直接涂在玻璃片上做细胞学检查，阳性率可在80%以上。
2.乙状结肠镜检查 对直肠指诊未能触及肿块，而有可疑临床症状者或不能排除肿瘤者，必须进一步作乙状结肠镜检查，对直肠癌来说，一般硬质乙状结肠镜已足够，在镜下可直接看到病变的大体形态，并借以取得活组织标本。
3.气钡灌肠对比造影 有助于了解和排除大肠的多发癌灶，直肠癌的影像表现为：
①结节状充盈缺损，多在直肠的内侧壁，圆形光滑或轻度分叶，局部肠壁僵硬，凹入，
④不规则的腔内龛影，三角形，长条形等，较浅，周围环堤宽窄不均，
⑤完全性肠梗阻，或肠套叠征象，阻塞近段有时难以显示(图4)，应该注意的是，钡灌肠的X线检查有时无法显示直肠病变，易让人们产生无病变的错觉。
4.B超检查 对发现直肠肿瘤的病例，可进一步作直肠腔内B超，这是一项近年发展起来的无创检查，其优点是可判断直肠癌的浸润深度及范围，同时对淋巴结是否有转移也有一定价值，肝脏B超尤为重要，以防直肠癌肝转移的漏诊(图5)。
5.CT扫描 对肠壁内浸润深度判断的正确性不及腔内超声，但对肠外中度至广泛的播散则有较高的诊断正确性(图6)，Thoeni等(1981)建议对CT所见按下列分期进行判断：Ⅰ期，肠腔内肿块，肠壁未见增厚;Ⅱ期，肠腔内肿块伴肠壁增厚0.5cm，但未侵及周围组织;Ⅲa期，肿瘤已侵犯肠周组织，但尚未侵及盆腔壁;Ⅲb期，肿瘤已侵及盆腔壁;Ⅳ期，盆腔内肿瘤伴远处转移者，盆腔CT对肿瘤局部播散判断的正确性达90%。
CT扫描对直肠癌术后复发的监测具有重要意义，对施行Miles术式患者，术后3个月常规行盆腔CT检查1次，作为以后随访的对照，以后如有症状或复查，再作盆腔CT与术后3个月CT片对比，这样比较容易发现骶前复发灶。
6.MRI检查 MRI可从三个方位检查盆腔，对显示直肠癌非常理想，在T1加权像上，肿瘤呈低于或等于肠壁组织信号强度的软组织肿块，在T2加权像上肿瘤的信号强度增高，接近或超过脂肪组织的信号强度，在肠管内气体和肠壁外脂肪组织的对比下，肠壁增厚及腔狭窄易于发现，轴位扫描有利于观察肿瘤与肠腔的关系，矢状位及冠状位扫描有助于确定肿瘤的范围，大小及对邻近结构的影响以及盆腔淋巴结转移肿大，使用小视野和直肠内线圈，可观察到肿瘤对黏膜和黏膜下层的侵犯情况(图7)。
7.排粪造影 直肠癌伴有便秘症状时，应行排粪造影检查，可显示肠壁僵硬，充缺，黏膜破坏，会阴下降和直肠前突(图8)。
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