Ce protocole décrit une approche standardisée de spectroscopie par résonance magnétique protonique multivoxe utilisée dans une étude de cohorte rétrospective afin d'évaluer les gliomes intracrâniens et les lésions démyélinisantes tuméfaites en quantifiant le rapport entre la N-acétylaspartate et la choline. La méthode permet l'évaluation métabolique et le diagnostic différentiel de ces lésions.
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Article de recherche
Le rapport N-acétylaspartate/choline différencie les gliomes intracrâniens des lésions démyélinisantes tuméfactives dans une étude de cohorte rétrospective
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Résumé
Résumé
Les gliomes intracrâniens et les lésions démyélinisantes tuméfactives (LDT) présentent souvent des caractéristiques communes en imagerie par résonance magnétique (IRM) structurelle conventionnelle, ce qui rend leur diagnostic différentiel difficile. Cette étude de cohorte rétrospective a évalué la performance diagnostique de la spectroscopie par résonance magnétique protonique quantitative multi-voxels (1H-RMN) pour différencier ces lésions. Un total de 63 patients présentant des masses intracrâniennes indéterminées, incluant des gliomes, des LDT et des lymphomes primitifs du système nerveux central, ont bénéficié d'une 1H-RMN. Les rapports absolus et relatifs des métabolites ont été mesurés au sein des régions solides des lésions et dans le tissu cérébral apparemment normal du côté controlatéral. Les régions d'intérêt ont été délimitées indépendamment par deux neuroradiologues en situation d'aveugle. Bien que les gliomes et les LDT présentent tous deux des rapports choline/créatine (Cho/Cr) significativement augmentés par rapport au tissu normal, le rapport Cho/Cr s'est révélé peu spécifique sur le plan diagnostique. En revanche, le rapport N-acétylaspartate/choline (NAA/Cho) différait significativement entre les deux groupes. La médiane du rapport NAA/Cho était de 1,22 (intervalle interquartile [IIQ], 0,75–1,60) pour les LDT et de 0,32 (IIQ, 0,20–0,69) pour les gliomes de haut grade. Une analyse de la courbe ROC a montré qu'un seuil de NAA/Cho ≤ 0,649 offrait une sensibilité de 72,7 % (intervalle de confiance [IC] à 95 %, 55,8 %–84,9 %), une spécificité de 93,3 % (IC à 95 %, 70,2 %–98,8 %) et une aire sous la courbe (ASC) de 0,848 (IC à 95 %, 0,74–0,96). La reproductibilité entre observateurs était élevée, avec des coefficients de corrélation intraclasse (CCI) supérieurs à 0,99. Ces résultats suggèrent que la 1H-RMN quantitative, en particulier le rapport NAA/Cho, pourrait fournir un biomarqueur métabolique non invasif utile pour aider à différencier les gliomes intracrâniens des LDT, bien qu'une validation supplémentaire dans des cohortes plus larges et multicentriques soit nécessaire.
Introduction
Les tumeurs cérébrales primitives et autres tumeurs du système nerveux central (SNC) représentent un défi majeur en neuro-oncologie en raison de leur morbidité et de leur mortalité importantes. Selon le Registre central américain des tumeurs cérébrales (CBTRUS), le taux d'incidence annuel moyen des tumeurs cérébrales primitives est de 24,83 pour 100 000 habitants1. Les gliomes représentent environ 26,3 % de ces tumeurs, le glioblastome étant la tumeur cérébrale primitive maligne la plus fréquente et représentant plus de la moitié de tous les cas malins1. La prise en charge des gliomes implique généralement une approche multimodale comprenant une résection chirurgicale maximale mais sûre, suivie d'une chimioradiothérapie concomitante et d'une chimiothérapie adjuvante. Un diagnostic précis et rapide est donc essentiel pour la planification chirurgicale et l'évaluation pronostique.
Inversement, les lésions démyélinisantes tuméfactives (LDT) sont des manifestations relativement rares et atypiques de maladies inflammatoires démyélinisantes pouvant imiter étroitement les tumeurs cérébrales primitives tant sur le plan clinique que radiologique2. Les LDT sont généralement définies comme des lésions démyélinisantes solitaires ou multiples mesurant plus de 2,0 cm de diamètre et s'accompagnent fréquemment d'un effet de masse, d'un œdème péri-lésionnel et d'une prise de contraste3. Contrairement aux gliomes, les LDT sont traitées médicalement. Le traitement en phase aiguë repose principalement sur des corticostéroïdes intraveineux à forte dose ou sur une plasmaphérèse, suivis de thérapies modifiant la maladie adaptées aux affections sous-jacentes telles que la sclérose en plaques (SEP) ou les troubles du spectre de la neuromyélite optique4,5. Étant donné que ces affections nécessitent des approches thérapeutiques fondamentalement différentes, un diagnostic erroné de LDT pour un gliome de haut grade (GBH) peut exposer les patients à une biopsie stéréotaxique ou à une craniotomie inutiles, avec les risques associés de déficits neurologiques permanents et d'autres complications liées à la procédure6.
Différencier ces deux entités à l'aide de l'imagerie par résonance magnétique (IRM) conventionnelle reste un défi clinique persistant. Les HGG et les LDT se présentent généralement comme de grandes lésions occupant un espace supratentoriel7. Bien que certains signes en IRM conventionnelle, tels que le motif d'« anneau ouvert », dans lequel la partie non rehaussée de l'anneau est orientée vers la substance grise, soient fortement évocateurs d'une démyélinisation atypique8, cette caractéristique est absente chez une proportion importante de cas. De plus, les LDT atypiques peuvent présenter un rehaussement périphérique irrégulier, en anneau fermé ou en forme de guirlande, associé à une hypointensité centrale, ce qui rend difficile la distinction avec la nécrose centrale couramment observée dans les glioblastomes9. Par conséquent, l'IRM structurelle conventionnelle seule est souvent insuffisante pour un diagnostic différentiel fiable.
Des techniques avancées d'imagerie physiologique, notamment la spectroscopie de résonance magnétique protonique (1H-MRS), se sont imposées comme des outils précieux pour évaluer de façon non invasive le microenvironnement biochimique des lésions cérébrales10. La spectroscopie par résonance magnétique (MRS) permet une évaluation quantitative des métabolites cérébraux, notamment du N-acétylaspartate (NAA), un marqueur de l'intégrité neuronale et axonale ; des composés contenant de la choline (Cho), qui reflètent le renouvellement et la prolifération membranaires cellulaires ; et de la créatine (Cr), qui sert de référence pour le métabolisme énergétique cellulaire11. En neuro-oncologie, les tumeurs gliales de haut grade (HGG) se caractérisent généralement par une augmentation de la choline due à une prolifération rapide des cellules tumorales, associée à une diminution marquée ou à une perte de NAA, reflétant la destruction du tissu neural normal par les cellules néoplasiques infiltrantes12.
L'interprétation des résultats de la spectroscopie par résonance magnétique (MRS) dans les lésions démyélinisantes transitoires (TDL) reste toutefois difficile. Pendant la phase inflammatoire aiguë de la démyélinisation, la rupture de la myéline et l'infiltration de macrophages chargés en lipides augmentent la libération de phospholipides membranaires mobiles, entraînant une élévation des pics de choline (Cho)13. Par conséquent, le recours uniquement au pic absolu de Cho ou au rapport Cho/Cr peut entraîner un important chevauchement métabolique entre les TDL et les gliomes, contribuant ainsi à une incertitude diagnostique14,15. Bien que des études antérieures aient signalé l'utilité de la MRS à temps d'écho court et des rapports de transfert de magnétisation dans les maladies démyélinisantes16,17, des seuils métaboliques quantitatifs robustes, spécifiquement conçus pour distinguer les gliomes indéterminés des TDL en pratique clinique courante, restent limités.
Du point de vue clinique, la spectroscopie par résonance magnétique 1H-MRS multi-voxel fournit des informations métaboliques spatialement résolues à travers des lésions intracrâniennes hétérogènes. Cette caractérisation métabolique peut appuyer la prise de décision clinique et aider à identifier des cibles métaboliquement actives pour la biopsie stéréotaxique, réduisant ainsi potentiellement les erreurs d’échantillonnage. Toutefois, plusieurs limites pratiques peuvent entraver sa mise en œuvre courante en pratique neuroradiologique. Parmi celles-ci figurent la sensibilité à l'inhomogénéité du champ magnétique près de la base du crâne ou des sinus paranasaux, la moyenne volumique des voxels à l'interface lésion-tissu, et la dégradation de la quantification des métabolites due à une distorsion de la ligne de base. Par conséquent, l'objectif principal de cette étude de cohorte rétrospective était d'évaluer la performance diagnostique des paramètres quantitatifs de la spectroscopie par résonance magnétique. Plus précisément, cette étude a examiné si le rapport absolu NAA/Cho, qui reflète l'équilibre physiologique entre la préservation axonale et la prolifération membranaire, pourrait servir de biomarqueur métabolique quantitatif pour aider à différencier les gliomes intracrâniens des lésions démyélinisantes tuméfaites (TDL). Bien que les résultats puissent présenter une utilité clinique potentielle, une validation supplémentaire dans des cohortes plus vastes et multicentriques est nécessaire avant une application clinique plus large.
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Protocole
Toutes les méthodes décrites dans ce protocole ont été réalisées conformément aux lignes directrices et réglementations pertinentes. Cette étude rétrospective a analysée des données cliniques anonymisées recueillies lors de soins médicaux de routine et a été approuvée par le Comité d'éthique de l'Hôpital général du Hebei (Numéro d'approbation : 2026-LW-112 ; approuvé le 10 avril 2026). Un consentement éclairé écrit a été obtenu auprès de tous les participants et/ou de leurs représentants légaux avant leur inclusion.
Sélection des patients et conception de l'étude
Les patients présentant des lésions intracrâniennes occupant de l’espace de nature indéterminée sur l’IRM conventionnelle initiale entre janvier 2018 et décembre 2024 ont été identifiés rétrospectivement à partir des dossiers cliniques de routine selon les critères d’éligibilité de l’étude. Une lésion intracrânienne occupant de l’espace de nature indéterminée a été définie de manière opérationnelle comme une masse cérébrale présentant des caractéristiques morphologiques atypiques et superposées sur l’imagerie structurelle, rendant difficile le diagnostic principal et nécessitant un consensus diagnostique formel par un comité neuro-oncologique multidisciplinaire. L’étude a inclus les patients ayant une masse intracrânienne non traitée, n’ayant jamais reçu de traitement par corticoïdes à forte dose avant l’imagerie, ayant subi un examen de spectroscopie par résonance magnétique protonique (1H-RM) multivoxe en deux dimensions (2D) avant toute intervention clinique, et ayant bénéficié d’un diagnostic final définitif confirmé soit par histopathologie (par résection chirurgicale ou biopsie stéréotaxique), soit par un suivi clinico-radiologique rigoureux.
Pour les cas sans biopsie, un diagnostic de suivi a été considéré suffisamment fiable uniquement si les patients avaient bénéficié d'une période documentée de suivi clinique et radiologique longitudinal d'au moins 12 mois. Des critères normalisés pour un diagnostic confirmé de LDT (lésion démyélinisante tuméfactuée) au suivi exigeaient une stabilisation neurologique clinique vérifiée ou une amélioration, accompagnée d'une réduction volumétrique ≥50 % de la composante de la lésion avec rehaussement contrasté sur des examens d'imagerie successifs, sans administration de traitement cytostatique ou oncologique. Les examens d'imagerie de suivi ont été réalisés à des intervalles de 3 à 6 mois afin d'évaluer la régression de la lésion. Les patients ont été exclus s'ils n'avaient pas de diagnostic final définitif, s'ils présentaient une pathologie alternative (par exemple, abcès cérébral, métastase ou infarctus subaigu), ou s'ils avaient des données de spectroscopie par résonance magnétique (SRM) non diagnostiques dues à des artefacts importants liés aux mouvements, à un mauvais shim ou à une distorsion significative de la ligne de base. Tous les spectres non diagnostiques ont été examinés quantitativement et exclus avant l'évaluation indépendante en aveugle afin d'éliminer tout biais de sélection. Une représentation schématique du plan d'étude et du processus de sélection des patients est fournie dans Figure 1.
Figure 1. Sélection des patients et conception de l'étude. Organigramme illustrant l'inscription des patients et la sélection pour l'étude. Au total, 145 patients présentant des lésions intracrâniennes indéterminées ayant subi une imagerie par résonance magnétique (IRM) conventionnelle et une spectroscopie par résonance magnétique protonique (1H-MRS) ont été inclus dans le dépistage. Après application des critères d'exclusion, 63 patients ont été retenus pour l'analyse finale. La cohorte finale comprenait des patients atteints de gliome de haut grade (n = 28), de gliome de bas grade (n = 6), de lymphome primitif du système nerveux central (n = 14) et de lésion démyélinisante tuméfactique (LDT ; n = 15). Les critères d'exclusion comprenaient l'absence de diagnostic définitif (n = 32), des diagnostics alternatifs (n = 32) et des examens par spectroscopie de mauvaise qualité (n = 18). Veuillez cliquer ici pour visualiser une version agrandie de cette figure.
Acquisition conventionnelle d'IRM
Tous les examens d'imagerie neurologique ont été réalisés à l'aide d'un scanner d'imagerie par résonance magnétique (IRM) à corps entier de 3,0 T équipé d'une bobine crânienne en réseau à 8 canaux. Avant l'examen, un dépistage de la sécurité du patient a été effectué, établissant un seuil d'exclusion obligatoire correspondant à un débit de filtration glomérulaire estimé (DFGe) <30 mL/min/1,73 m2 afin de prévenir la fibrose systémique néphrogène. Le protocole conventionnel d'IRM comprenait des images axiales en inversion récupération atténuant le liquide (FLAIR) en T1 (temps de répétition [TR] = 1750 ms, temps d'écho [TE] = 25,0 ms, champ de vision [FOV] = 240 mm × 192 mm, épaisseur de coupe = 6 mm, intervalle entre coupes = 1 mm, taille de matrice = 320 × 224), des images pondérées en T2 (T2WI ; TR = 4841 ms, TE = 102,8 ms, FOV = 240 mm × 240 mm, matrice = 416 × 416) et des images en T2-FLAIR (TR = 7000 ms, TE = 138,1 ms, FOV = 240 mm × 240 mm, matrice = 256 × 256).
Après l'administration intraveineuse d'un agent de contraste à base de gadolinium macrocyclique à une dose standard de 0,2 mmol/kg et à un débit de 2 mL/s, des images pondérées en T1 en écho de gradient altéré (SPGR) avec rehaussement de contraste ont été acquises (TR = 7,3 ms, TE = 3,1 ms, FOV = 240 × 240 mm, épaisseur de coupe = 1 mm avec un recouvrement de coupe de 0,5 mm, matrice = 256 × 256). Les patients ont été surveillés en continu dans l'établissement pendant au moins 30 minutes après l'administration du produit de contraste afin de détecter et de gérer toute réaction indésirable ou allergique aiguë.
1H-MRS : acquisition et géométrie du voxel prescrit
Une spectroscopie par résonance magnétique multi-voxel en 2D par 1H a été réalisée à l'aide d'une séquence de spectroscopie localisée par points (PRESS). Le volume d'intérêt (VOI) a été défini sur des images T1 avec contraste multiplanaires et des images T2-FLAIR afin d'englober la partie solide de la lésion, l'œdème périlésionnel et le tissu cérébral adjacent apparemment normal. Afin d'assurer une cohérence institutionnelle au sein de la cohorte rétrospective, la grille multi-voxel a été alignée uniformément parallèlement à la ligne commissure antérieure-commissure postérieure (AC-PC) et centrée sur le diamètre maximal de la lésion cible.
Les paramètres de balayage pour l'acquisition par spectroscopie par résonance magnétique comprenaient un temps de répétition (TR) = 1000 ms, un temps d'écho (TE) = 144 ms, un champ de vision (FOV) = 240 mm × 240 mm, une épaisseur de coupe = 15,0 mm, un intervalle entre coupes = 20,0 mm, et un nombre d'excitations (NEX) = 1,0. Les dimensions nominales individuelles du voxel spectroscopique au sein de la matrice d'acquisition étaient de 7,5 mm × 7,5 mm × 15,0 mm, acquises à l'aide d'une matrice d'acquisition spectroscopique 32 × 32, correspondant à un volume individuel de voxel d'environ 0,84 mL. Des procédures automatisées standard ont été systématiquement appliquées pour la suppression de l'eau et le shimming localisé. Des contrôles de qualité rigoureux durant l'acquisition exigeaient une largeur à mi-hauteur (FWHM) de la raie du pic localisé de l'eau ≤15 Hz et une atténuation automatique de la suppression de l'eau supérieure à 98 %. Un temps d'écho relativement long (TE = 144 ms) a été choisi afin d'obtenir une ligne de base plate en supprimant les signaux des macromolécules à court TE et la contamination par les lipides de fond large fréquemment observée dans les lésions inflammatoires aiguës, améliorant ainsi la clarté de phase des principaux métabolites diagnostiques.
Post-traitement spectral, flux de travail logiciel et analyse quantitative
Les données spectrales brutes ont été transférées vers une station de travail dédiée au diagnostic post-traitement, exécutant un logiciel spécialisé d'évaluation multimodale. Le flux de travail automatisé de post-traitement comprenait des étapes consécutives : l'apodisation des données brutes à l'aide d'un filtre gaussien de 2 Hz, la transformation de Fourier rapide, la correction automatisée de phase d'ordre zéro et du premier ordre, ainsi qu'un ajustement polynomial automatisé de la ligne de base. La dégradation de la qualité spectrale due aux lignes de base résiduelles variables a été évaluée de manière quantitative, et les voxels présentant une distorsion de la ligne de base dépassant 10 % de la hauteur maximale du pic du métabolite ont été exclus.
Des régions d'intérêt (ROI) ont été placées manuellement dans les parties solides les plus représentatives des lésions, en évitant les nécroses macroscopiques, les composants kystiques, les hémorragies, les calcifications et les zones adjacentes à la base du crâne ou aux ventricules, afin de minimiser la contamination spectrale et les artefacts de moyennage volumétrique des voxels. Plus précisément, trois voxels cibles optimaux ont été prélevés au niveau de la zone active, rehaussée par contraste et non nécrotique, située au niveau du pourtour de la lésion. Pour la standardisation interne, une ROI miroir appariée, de taille identique et de coordonnées de grille symétriques, a été placée dans la substance blanche apparemment normale du côté controlatéral. La région de référence controlatérale a été confirmée comme étant métaboliquement indemne en vérifiant une intensité de signal normale et symétrique sur les images pondérées en T1, en T2 et en T2-FLAIR. Un filtre localisé de normalisation de l'intensité de la bobine a été appliqué afin de minimiser les biais liés à la sensibilité de la bobine de surface dépendant de la distance.
Les principaux métabolites cérébraux ont été identifiés selon leurs fréquences de résonance : le NAA à 2,0 ppm, la Cr à 3,0 ppm, le Cho à 3,2 ppm, les lipides (Lip) à 0,9–1,3 ppm et le lactate (Lac) à 1,3 ppm. Le seuil de détection des pics de métabolites a été défini par un rapport signal/bruit (SNR) ≥5. En raison des caractéristiques de modulation de phase de l'acquisition avec TE = 144 ms, les pics de lipides et de lactate ont été analysés séparément : le lactate a été identifié par son doublet inversé caractéristique à 1,33 ppm, tandis que les lipides mobiles sont restés droits à 0,9–1,3 ppm, ce qui minimise le recouvrement des pics. Les intégrales absolues des pics ont été utilisées pour calculer les rapports de métabolites intralésionnels (Cho/Cr, NAA/Cr et NAA/Cho), en moyennant les mesures provenant des trois régions d'intérêt (ROI) ciblées. Les rapports relatifs de métabolites (rCho/Cr, rNAA/Cr et rNAA/Cho) ont été calculés en normalisant les valeurs lésionnelles par rapport à celles du tissu normal controlatéral. Afin d'évaluer la fiabilité inter-observateurs, la sélection des ROI et la quantification spectrale ont été réalisées indépendamment par deux neuroradiologues expérimentés, aveugles aux diagnostics cliniques et histopathologiques finaux. Toutes les divergences procédurales ou de positionnement dans le choix des voxels ont été résolues par consensus avec un troisième neuroradiologue senior.
Analyse statistique
Toute la modélisation statistique et les visualisations graphiques ont été réalisées à l'aide d'un environnement de calcul statistique validé. La normalité des variables continues a été évaluée à l'aide du test de Shapiro–Wilk. Les variables métaboliques continues ont été comparées entre plusieurs groupes de maladies à l'aide du test H de Kruskal–Wallis, suivi du test de la somme des rangs de Wilcoxon pour les comparaisons a posteriori. Les différences appariées entre le centre lésionnel et le tissu normal controlatéral ont été évaluées à l'aide du test de Wilcoxon pour échantillons appariés. Des courbes caractéristiques de fonctionnement du récepteur (ROC) ont été construites afin d'évaluer la performance diagnostique en calculant les valeurs seuils optimales, l'aire sous la courbe (AUC), la sensibilité, la spécificité, la valeur prédictive positive et la valeur prédictive négative, avec les intervalles de confiance à 95 % (IC 95 %) correspondants obtenus par la méthode du score de Wilson pour toutes les estimations ponctuelles. L'accord entre observateurs a été évalué à l'aide du coefficient de corrélation intraclasse (ICC) et des graphiques de Bland-Altman. Une valeur p bilatérale <0,05 a été considérée comme statistiquement significative.
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Résultats
Population étudiée et caractéristiques de base
Pendant la période d'étude, un total de 145 patients présentant des lésions intracrâniennes indéterminées ayant subi une IRM conventionnelle et une spectroscopie par résonance magnétique protonique (1H-MRS) ont été initialement sélectionnés. Après application des critères d'exclusion prédéfinis, principalement en raison de l'absence de diagnostic pathologique définitif ou de suivi clinique à long terme (n = 32), de la c...
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Discussion
Une différenciation précise entre les gliomes intracrâniens et les lésions démyélinisantes transverses (TDL) avant toute intervention thérapeutique est essentielle pour une prise en charge clinique appropriée. Dans cette étude rétrospective, l'utilité diagnostique des paramètres quantitatifs de la spectroscopie par résonance magnétique protonique (1H-MRS) a été évaluée chez des patients présentant des lésions intracrâniennes indéterminées. Les résultats indiquent que le rapport NAA/Cho offrait une meilleure di...
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Déclarations de divulgation
Conflit d'intérêts :
Les auteurs déclarent ne pas avoir d'intérêts concurrents.
Remerciements
Cette étude a été soutenue par le projet de recherche en sciences médicales du Hebei, Chine (n° de subvention 20230402 et 20180161). La source de financement n'a joué aucun rôle dans la conception de l'étude, la collecte, l'analyse ou l'interprétation des données, la décision de publier ou la rédaction du manuscrit.
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Matériaux
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Scanneur IRM 3,0 T (Discovery MR750w) | GE Healthcare | N/A | Acquisition d'IRM et de 1H-MRS |
| Bobine crânienne en réseau à 8 canaux | GE Healthcare | N/A | Bobine radiofréquence crânienne pour l'IRM et l'acquisition de 1H-MRS |
| Logiciel de post-traitement Functional Tool | GE Healthcare | Functool 9.4 | Post-traitement spectral et quantification des métabolites |
| Agent de contraste à base de gadolinium | Bayer Healthcare | N/A | Agent de contraste intraveineux pour l'IRM avec injection de produit de contraste |
| Station de travail de post-traitement multimodalité | GE Healthcare | Advantage Workstation (AW4.6) | Station de travail dédiée au post-traitement spectral |
| Logiciel de calcul statistique R | R Foundation | RRID: SCR_001905 | Analyse statistique et visualisation graphique |
Références
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