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最も簡単な検査は、便に血がまじっていないかをみる潜血反応です。直腸の検査としては肛門鏡検査が、大腸全体の検査としては注腸レントゲン検査があります。確定検査としては内視鏡検査での組織検査があります。
これらの検査は、下剤をかけて腸内容（便）を出してから行います。
レントゲンや内視鏡検査ができない腸閉塞状態では、CT検査で腫瘍の状態を把握します。がんがある周囲のリンパ節がはれていないか、肝臓や肺に転移していないかを調べるためにCT、MRI、超音波などの検査を行います。

大腸がんは早い時期に発見すれば、内視鏡的切除や手術により、完全に治すことができます。少し進んでも手術可能な時期であれば、肝臓や肺へ転移しても完全治癒が望めます。つまり、手術が大変効果的なのです。
肝臓、肺、腹膜が大腸がんの転移しやすい臓器であり、また、切除した部位に局所再発が起こることもあります。ただし、大腸がんは他のがんとは異なり、早い時期に再発が見つかれば、再発巣の切除により完治も期待できます。再発の8割以上は術後3年以内に発見されるため、手術後、5年以上再発しないことが完治の目安とされています。

大腸がん診断・治療のフローチャート

直腸がんの術前放射線治療

直腸がんでは、手術の前、あるい後に放射線治療や抗がん剤治療を行うこともあります。
術前放射線治療は、手術の前に放射線をかける治療で、欧米では普通に行われています。