Alle in diesem Protokoll beschriebenen Methoden wurden in Übereinstimmung mit den geltenden Richtlinien und Vorschriften durchgeführt. Diese retrospektive Studie analysierte anonymisierte klinische Daten, die im Rahmen der routinemäßigen Patientenversorgung erhoben wurden, und wurde von dem Ethikkomitee des Hebei General Hospital genehmigt (Genehmigungsnummer 2026-LW-112; genehmigt am 10. April 2026). Vor der Teilnahme wurde von allen Probanden und/oder deren gesetzlichen Vertretern schriftlich informierte Einwilligung eingeholt.
Patientenauswahl und Studiendesign
Patienten mit unklaren intrakraniellen Raumforderungen im initialen konventionellen MRT zwischen Januar 2018 und Dezember 2024 wurden retrospektiv anhand der Studienteilnahmekriterien aus routinemäßigen klinischen Unterlagen identifiziert. Eine unklare intrakranielle Raumforderung wurde operational definiert als ein Hirntumor, der im strukturellen Bildgebungsverfahren atypische, überlappende morphologische Merkmale aufwies, wodurch die primäre Diagnosestellung erschwert wurde und eine formelle diagnostische Einigung durch ein multidisziplinäres neuroonkologisches Gremium erforderlich war. Die Studie schloss Patienten ein, die einen unbehandelten intrakraniellen Tumor aufwiesen, vor der neurologischen Bildgebung nicht mit hochdosierten Kortikosteroiden behandelt worden waren, vor jeglicher klinischer Intervention eine zweidimensionale (2D) Multi-Voxel-1H-MRS-Untersuchung abgeschlossen hatten und eine endgültige Diagnosestellung entweder durch Histopathologie (mittels chirurgischer Resektion oder stereotaktischer Biopsie) oder durch strikte klinisch-radiologische Nachuntersuchung erhalten hatten.
Bei Fällen ohne Biopsie wurde eine Nachbeobachtungsdiagnose nur dann als ausreichend zuverlässig angesehen, wenn die Patienten eine dokumentierte, longitudinale klinische und radiologische Nachbeobachtungsphase von mindestens 12 Monaten abgeschlossen hatten. Standardisierte Kriterien für eine bestätigte Nachbeobachtungsdiagnose von TDL erforderten eine verifizierte klinische neurologische Stabilisierung oder Besserung, begleitet von einer Volumenreduktion der kontrastmittelanreichernden Läsionskomponente um ≥50 % in aufeinanderfolgenden Nachuntersuchungsuntersuchungen, ohne Gabe zytostatischer oder onkologischer Therapien. Die bildgebenden Kontrolluntersuchungen zur Beurteilung des Läsionsrückgangs erfolgten im Abstand von 3 bis 6 Monaten. Patienten wurden ausgeschlossen, wenn keine definitive Enddiagnose vorlag, alternative Pathologien diagnostiziert wurden (z. B. Hirnabszess, Metastase oder subakuter Infarkt) oder wenn die MRS-Daten aufgrund schwerer Bewegungsartefakte, unzureichenden Shimmings oder erheblicher Basislinienverzerrungen nicht diagnostizierbar waren. Alle nicht diagnostizierbaren Spektren wurden quantitativ geprüft und vor der verblindeten, unabhängigen Auswertung ausgeschlossen, um Selektionsbias auszuschließen. Eine schematische Darstellung des Studiendesigns und des Patientenselektionsprozesses ist in Abbildung 1 dargestellt.

Abbildung 1. Patientenauswahl und Studiendesign. Flussdiagramm zur Veranschaulichung der Patientenrekrutierung und Studienauswahl. Insgesamt wurden 145 Patienten mit unklaren intrakraniellen Läsionen, die eine konventionelle Magnetresonanztomographie (MRT) und Protonen-Magnetresonanzspektroskopie (1H-MRS) durchlaufen hatten, untersucht. Nach Anwendung der Ausschlusskriterien wurden 63 Patienten in die endgültige Analyse eingeschlossen. Die endgültige Kohorte bestand aus Patienten mit Gliom hohen Grades (n = 28), Gliom niedrigen Grades (n = 6), primärem zentralnervösem Lymphom (n = 14) und tumefaktiver demyelinisierender Läsion (TDL; n = 15). Zu den Ausschlusskriterien gehörten fehlende definitive Diagnose (n = 32), alternative Diagnosen (n = 32) sowie MRS-Untersuchungen schlechter Qualität (n = 18). Bitte klicken Sie hier, um eine vergrößerte Version dieser Abbildung anzusehen.
Konventionelle MRI-Aufnahme
Alle neurobildgebenden Untersuchungen wurden mit einem 3,0-T-Ganzkörper-Magnetresonanztomographen durchgeführt, der mit einer 8-Kanal-Phased-Array-Kopfspule ausgestattet war. Vor der Untersuchung erfolgte eine Sicherheitsprüfung der Patienten, wobei eine obligatorische Ausschlussgrenze einer geschätzten glomerulären Filtrationsrate (eGFR) <30 mL/min/1,73 m2 festgelegt wurde, um eine nephrogene systemische Fibrose zu verhindern. Das konventionelle MRT-Protokoll umfasste axiale T1-gewichtete Fluid-attenuierte Inversionswiedergewinnungsbilder (FLAIR) (Wiederholungszeit [TR] = 1750 ms, Echozeit [TE] = 25,0 ms, Bildfeld [FOV] = 240 mm × 192 mm, Schichtdicke = 6 mm, Zwischenraum zwischen Schichten = 1 mm, Matrixgröße = 320 × 224), T2-gewichtete Bilder (T2WI; TR = 4841 ms, TE = 102,8 ms, FOV = 240 mm × 240 mm, Matrix = 416 × 416) sowie T2-FLAIR-Bilder (TR = 7000 ms, TE = 138,1 ms, FOV = 240 mm × 240 mm, Matrix = 256 × 256).
Nach intravenöser Gabe eines makrozyklischen, gadoliniumbasierten Kontrastmittels in einer Standarddosis von 0,2 mmol/kg und einer Flussrate von 2 mL/s wurden kontrastverstärkte, gespoilerte Gradientenecho-SPGR-T1-gewichtete Bilder aufgenommen (TR = 7,3 ms, TE = 3,1 ms, FOV = 240 × 240 mm, Schichtdicke = 1 mm mit 0,5-mm-Schichtüberlappung, Matrix = 256 × 256). Die Patienten wurden innerhalb der Einrichtung für mindestens 30 Minuten nach der Kontrastmittelgabe kontinuierlich überwacht, um akute Nebenwirkungen oder allergische Reaktionen zu erkennen und zu behandeln.
1H-MRS-Aufnahme und vorgeschriebene Voxelgeometrie
Die 2D-Multivoxel-1H-MRS wurde mithilfe einer Point-Resolved-Spektroskopie-(PRESS-)Sequenz durchgeführt. Das interessierende Volumen (VOI) wurde anhand kontrastverstärkter T1-gewichteter und T2-FLAIR-Bilder in mehreren Ebenen so festgelegt, dass es den soliden Anteil der Läsion, das peritumorale Ödem sowie das angrenzende makroskopisch normale Gehirngewebe umfasste. Um eine einheitliche Vorgehensweise innerhalb der retrospektiven Kohorte sicherzustellen, wurde das Multivoxel-Raster einheitlich parallel zur vorderen hinteren Commissur-(AC-PC-)Linie ausgerichtet und über dem maximalen Durchmesser der Zielläsion zentriert.
Die Scanparameter für die MRS-Aufnahme umfassten eine Wiederholungszeit (TR) = 1000 ms, eine Echonzeit (TE) = 144 ms, ein Bildfeld (FOV) = 240 mm × 240 mm, eine Schichtdicke = 15,0 mm, einen Zwischenraum zwischen den Schichten = 20,0 mm und eine Anzahl von Anregungen (NEX) = 1,0. Die nominellen Abmessungen des einzelnen spektroskopischen Voxel innerhalb der Aufnahmematrix betrugen 7,5 mm × 7,5 mm × 15,0 mm und wurden mithilfe einer 32 × 32 spektroskopischen Aufnahmematrix erfasst, was einem einzelnen Voxelvolumen von etwa 0,84 mL entspricht. Standardisierte automatisierte Verfahren wurden konsequent für die Wassersuppression und die lokalisierte Feldabstimmung angewandt. Strenge Qualitätskontrollprüfungen während der Aufnahme erforderten eine volle Halbwertsbreite (FWHM) der lokalisierten Wasserpeak-Linienbreite von ≤15 Hz und eine automatisierte Dämpfung der Wassersuppression von mehr als 98 %. Eine relativ lange Echonzeit (TE = 144 ms) wurde gewählt, um eine flache Basislinie zu erzielen, indem Signale von Makromolekülen mit kurzer TE sowie breite Hintergrundlipidstörungen, die häufig bei akuten entzündlichen Läsionen auftreten, unterdrückt werden, wodurch die Phasenklarheit der wichtigsten diagnostischen Metaboliten verbessert wird.
Spektrale Nachbearbeitung, Software-Workflow und quantitative Analyse
Die rohen Spektraldaten wurden auf eine dedizierte diagnostische Nachbearbeitungs-Workstation übertragen, auf der eine spezialisierte Software zur multimedialen Auswertung lief. Der automatisierte Nachbearbeitungsworkflow bestand aus aufeinanderfolgenden Schritten: Apodisation der Rohdaten mithilfe eines Gauß-Filters mit 2 Hz, schnelle Fourier-Transformation, automatische Null- und Phasenkorrektur erster Ordnung sowie automatische polynomiale Basislinienanpassung. Die quantitative Beurteilung der Spektralqualitätsminderung aufgrund verbleibender rollender Basislinien erfolgte durch Ausschluss von Voxel, bei denen die Basislinienverzerrung 10 % der maximalen Metabolitenpeakhöhe überstieg.
Interessenbereiche (ROIs) wurden manuell in den am stärksten repräsentativen soliden Anteilen der Läsionen platziert, wobei makroskopische Nekrosen, zystische Komponenten, Blutungen, Verkalkungen sowie Bereiche in der Nähe der Schädelbasis oder der Ventrikel vermieden wurden, um eine Spektralkontamination und Voxel-Volumen-Averaging-Artefakte zu minimieren. Insbesondere wurden drei optimale Ziel-Voxel innerhalb des aktiven, kontrastmittelanreichernden, nicht nekrotischen Rands der Läsion entnommen. Zur internen Standardisierung wurde ein gepaarter spiegelbildlicher ROI gleicher Größe und symmetrischer Rasterkoordinaten im kontralateralen, normal erscheinenden weißen Mark angelegt. Der kontralaterale Referenzbereich wurde als metabolisch unauffällig verifiziert, indem eine normale, symmetrische Signalintensität in T1-gewichteten, T2-gewichteten und T2-FLAIR-Bildern bestätigt wurde. Ein lokalisiertes Spulenintensitäts-Normalisierungsfilter wurde angewendet, um entfernungsbedingte Empfindlichkeitsartefakte der Oberflächenspule zu minimieren.
Die wichtigsten zerebralen Metaboliten wurden anhand ihrer Resonanzfrequenzen identifiziert: NAA bei 2,0 ppm, Cr bei 3,0 ppm, Cho bei 3,2 ppm, Lipide (Lip) bei 0,9–1,3 ppm und Laktat (Lac) bei 1,3 ppm. Die Nachweisgrenze für Metabolitenpeaks wurde als Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) von ≥5 definiert. Aufgrund der Phasenmodulationseigenschaften der TE = 144 ms-Aufnahme wurden Lipid- und Laktatpeaks separat analysiert: Laktat wurde anhand seines charakteristischen invertierten Dubletts bei 1,33 ppm identifiziert, während mobile Lipide bei 0,9–1,3 ppm aufrechtern Typs blieben, wodurch eine Überlappung der Peaks minimiert wurde. Absoluten Peak-Integrale wurden verwendet, um die intralesionellen Metabolitenverhältnisse (Cho/Cr, NAA/Cr und NAA/Cho) durch Mittelung der Messungen aus den drei Ziel-ROIs zu berechnen. Relative Metabolitenverhältnisse (rCho/Cr, rNAA/Cr und rNAA/Cho) wurden berechnet, indem die Läsionswerte auf die Werte des kontralateralen normalen Gewebes normalisiert wurden. Zur Beurteilung der Übereinstimmung zwischen verschiedenen Auslesern erfolgten ROI-Auswahl und spektrale Quantifizierung unabhängig voneinander durch zwei erfahrene Neuroradiologen, die hinsichtlich der endgültigen klinischen und histopathologischen Diagnosen verblindet waren. Eventuelle methodische oder positionsbedingte Abweichungen bei der Voxel-Auswahl wurden im Konsens mit einem dritten erfahrenen Neuroradiologen gelöst.
Statistische Analyse
Alle statistischen Modellierungen und grafischen Darstellungen wurden mithilfe einer validierten statistischen Softwareumgebung durchgeführt. Die Normalverteilung stetiger Variablen wurde mittels des Shapiro-Wilk-Tests überprüft. Stetige metabolische Variablen wurden über mehrere Krankheitsgruppen hinweg mit dem Kruskal-Wallis-H-Test verglichen, gefolgt von dem Wilcoxon-Rangsummentest für post-hoc-Vergleiche. Gepaarte Differenzen zwischen dem Läsionskern und dem kontralateralen Normalgewebe wurden mit dem Wilcoxon-Test für abhängige Stichproben bewertet. Receiver-Operating-Characteristic-(ROC)-Kurven wurden erstellt, um die diagnostische Aussagekraft anhand der optimalen Cut-off-Werte, der Fläche unter der Kurve (AUC), Sensitivität, Spezifität, positiven prädiktiven Wert und negativen prädiktiven Wert zu beurteilen, wobei die entsprechenden 95%-Konfidenzintervalle (95% CI) für alle Punktschätzungen nach der Wilson-Score-Methode berechnet wurden. Die Übereinstimmung zwischen verschiedenen Beurteilern wurde mittels des Intraklassenkorrelationskoeffizienten (ICC) und Bland-Altman-Diagrammen analysiert. Ein zweiseitiger p-Wert <0,05 wurde als statistisch signifikant angesehen.