Wszystkie metody opisane w niniejszym protokole zostały przeprowadzone zgodnie z odpowiednimi wytycznymi i przepisami. Ta retrospektywna analiza objęła zanonimizowane dane kliniczne zebrane podczas rutynowej opieki nad pacjentami i została zatwierdzona przez Komisję Etyczną Hebei General Hospital (numer zatwierdzenia 2026-LW-112; zatwierdzono 10 kwietnia 2026 r.). Przed przystąpieniem do badania uzyskano pisemną świadomą zgodę od wszystkich uczestników i/lub ich opiekunów prawnych.
Wybór pacjentów i projekt badania
Pacjentów z niejednoznacznymi wewnątrzczaszkowymi zmianami zajmującymi przestrzeń w pierwotnym konwencjonalnym badaniu MRI przeprowadzonym między styczniem 2018 a grudniem 2024 roku zidentyfikowano retrospektywnie w rutynowej dokumentacji klinicznej zgodnie z kryteriami kwalifikacji do badania. Niejednoznaczną wewnątrzczaszkową zmianę zajmującą przestrzeń zdefiniowano operacyjnie jako masę mózgową wykazującą w obrazowaniu strukturalnym nietypowe, nakładające się cechy morfologiczne, które utrudniały postawienie pierwotnej diagnozy i wymagały formalnego konsensusu diagnostycznego wielodyscyplinarnego zespołu neuroonkologicznego. Do badania włączono pacjentów z nieleczoną masą wewnątrzczaszkową, którzy nie otrzymali wysokich dawek kortykosteroidów przed badaniem obrazowym, przeszli badanie dwuwymiarową (2D) wielowokselową spektroskopię protonową 1H-MRS przed jakąkolwiek interwencją kliniczną oraz u których ostateczna diagnoza została potwierdzona histopatologicznie (poprzez resekcję chirurgiczną lub biopsję stereotaktyczną) lub w drodze ścisłego nadzoru kliniczno-radiologicznego.
W przypadkach bez biopsji diagnozę z obserwacji uznano za wystarczająco wiarygodną tylko wtedy, gdy pacjenci przeszli udokumentowany okres podłużnej obserwacji klinicznej i radiologicznej trwającej co najmniej 12 miesięcy. Standaryzowane kryteria potwierdzenia rozpoznania TDL w obserwacji wymagały zweryfikowanej stabilizacji lub poprawy neurologicznej stanu klinicznego, którym towarzyszyła redukcja objętościowa komponentu zmiany wzmacniającej kontrast o ≥50% w kolejnych badaniach obrazowych, bez zastosowania terapii cytostatycznych lub onkologicznych. Badania obrazowe w ramach obserwacji wykonywano w odstępach od 3 do 6 miesięcy w celu oceny regresji zmiany. Pacjentów wykluczono, jeśli nie posiadali ostatecznej diagnozy, rozpoznano u nich alternatywne patologie (np. ropień mózgu, przerzut lub zawał podostry) lub dane MRS były niediagnostyczne z powodu silnych artefaktów ruchowych, słabego shimmingu lub znacznych zniekształceń bazowych. Wszystkie niediagnostyczne widma zostały poddane ilościowemu przesiewowi i wykluczone przed zaślepioną, niezależną oceną, aby wyeliminować błąd selekcji. Schematyczny przedstawienie projektu badania i procesu selekcji pacjentów znajduje się na Rysunku 1.

Rysunek 1. Wybór pacjentów i projekt badania. Schemat przedstawiający rekrutację pacjentów i dobór do badania. Przesiewowo przebadano łącznie 145 pacjentów z niejednoznacznymi zmianami wewnątrzczaszkowymi, u których wykonano konwencjonalne obrazowanie rezonansem magnetycznym (MRI) oraz protonową spektroskopię rezonansu magnetycznego (1H-MRS). Po zastosowaniu kryteriów wykluczenia do końcowej analizy włączono 63 pacjentów. Końcowa kohorta obejmowała pacjentów z glejakiem wysokiego stopnia złośliwości (n = 28), glejakiem niskiego stopnia złośliwości (n = 6), pierwotnym chłoniakiem ośrodkowego układu nerwowego (n = 14) oraz guzkowatą zmianą demielinizacyjną (TDL; n = 15). Kryteria wykluczenia obejmowały brak ostatecznego rozpoznania (n = 32), inne rozpoznania (n = 32) oraz badania MRS niskiej jakości (n = 18). Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.
Konwencjonalne pozyskiwanie obrazów MRI
Wszystkie badania neuroobrazowe wykonano przy użyciu skanera rezonansu magnetycznego całego ciała o natężeniu pola 3.0-T, wyposażonego w 8-kanałową cewkę głowową typu phased-array. Przed badaniem przeprowadzono przesiewową ocenę bezpieczeństwa pacjentów, ustalając obowiązkowy próg wykluczenia w postaci szacowanego współczynnika filtracji kłębuszkowej (eGFR) <30 mL/min/1.73 m2, aby zapobiec wystąpieniu nefrogendnego zwłóknienia systemowego. Konwencjonalny protokół MRI obejmował osiowe obrazy T1 z tłumieniem sygnału z płynów (FLAIR) (czas powtórzenia [TR] = 1750 ms, czas echa [TE] = 25.0 ms, pole widzenia [FOV] = 240 mm × 192 mm, grubość warstwy = 6 mm, odstęp między warstwami = 1 mm, rozmiar macierzy = 320 × 224), obrazy T2-zależne (T2WI; TR = 4841 ms, TE = 102.8 ms, FOV = 240 mm × 240 mm, macierz = 416 × 416) oraz obrazy T2-FLAIR (TR = 7000 ms, TE = 138.1 ms, FOV = 240 mm × 240 mm, macierz = 256 × 256).
Po dożylnym podaniu makrocyklicznego środka kontrastowego na bazie gadolinu w standardowej dawce 0.2 mmol/kg i szybkości przepływu 2 mL/s, wykonano obrazy T1-zależne w sekwencji spoiled gradient recalled echo (SPGR) z wzmocnieniem kontrastowym (TR = 7.3 ms, TE = 3.1 ms, FOV = 240 × 240 mm, grubość warstwy = 1 mm z zakładką 0.5 mm, macierz = 256 × 256). Pacjenci byli stale monitorowani w placówce przez co najmniej 30 min po podaniu kontrastu w celu zidentyfikowania i opanowania wszelkich ostrych reakcji niepożądanych lub alergicznych.
1Nabywanie danych H-MRS i zaplanowana geometria woksela
2D wielowokselowe 1H-MRS wykonano z użyciem sekwencji spektroskopii z rozdzielczością punktową (PRESS). Objętość zainteresowania (VOI) wyznaczono na wielopłaszczyznowych obrazach T1-zależnych i T2-FLAIR z kontrastem, aby objęła ona lity fragment zmiany, obrzęk okołoguzowy oraz przyległą tkankę mózgu o prawidłowym wyglądzie. W celu zapewnienia spójności instytucjonalnej w całej kohorcie retrospektywnej, siatka wielowokselowa została jednolicie wyrównana równolegle do linii przedniej i tylnej spoidła (AC-PC) oraz wycentrowana nad maksymalną średnicą zmiany docelowej.
Parametry skanowania dla akwizycji MRS obejmowały czas repetycji (TR) = 1000 ms, czas echa (TE) = 144 ms, pole widzenia (FOV) = 240 mm × 240 mm, grubość warstwy = 15.0 mm, odstęp między warstwami = 20.0 mm oraz liczbę uśrednień (NEX) = 1.0. Nominalne wymiary pojedynczego woksela spektroskopowego w macierzy akwizycyjnej wynosiły 7.5 mm × 7.5 mm × 15.0 mm, przy zastosowaniu macierzy akwizycyjnej 32 × 32, co odpowiadało objętości pojedynczego woksela wynoszącej około 0.84 mL. W celu tłumienia sygnału wody oraz lokalnego shimmingu konsekwentnie stosowano standardowe procedury zautomatyzowane. Rygorystyczne punkty kontroli jakości podczas akwizycji wymagały, aby szerokość połówkowa (FWHM) piku wody w obszarze lokalnym wynosiła ≤15 Hz, a zautomatyzowane tłumienie sygnału wody przekraczało 98%. Wybrano stosunkowo długi czas echa (TE = 144 ms), aby uzyskać płaską linię bazową poprzez stłumienie sygnałów makrocząsteczek przy krótkim TE oraz szerokich zanieczyszczeń lipidowych z tła, często obserwowanych w ostrych zmianach zapalnych, co poprawiło klarowność fazy dla głównych metabolitów diagnostycznych.
Postprocessing spektralny, workflow oprogramowania i analiza ilościowa
Surowe dane spektralne przekazano na dedykowaną stację roboczą do postprocessingu diagnostycznego, na której uruchomiono specjalistyczne oprogramowanie do oceny wielomodalnej. Zautomatyzowany proces postprocessingu składał się z następujących etapów: apodyzacji surowych danych przy użyciu filtru Gaussa 2 Hz, szybkiej transformaty Fouriera, automatycznej korekcji fazy zerowej i pierwszego rzędu oraz automatycznej regulacji linii bazowej za pomocą wielomianu. Ilościowo oceniono degradację jakości widm wynikającą z resztkowych dryftów linii bazowej; wykluczono woeksele, w których zniekształcenie linii bazowej przekraczało 10% maksymalnej wysokości piku metabolitu.
Obszary zainteresowania (ROI) rozmieszczono ręcznie w najbardziej reprezentatywnych litych częściach zmian, unikając makroskopowej martwicy, komponentów torbielowatych, krwawień, zwapnień oraz obszarów przylegających do podstawy czaszki lub komór, aby zminimalizować kontaminację spektralną i artefakty uśredniania objętościowego wokseli. W szczególności, pobrano próbki z trzech optymalnych wokseli docelowych w obrębie aktywnego, wzmacniającego kontrast, niemartwiczego pierścienia zmiany. W celu standaryzacji wewnętrznej, lustrzany obszar ROI o identycznej wielkości i symetrycznych współrzędnych siatki rozmieszczono w przeciwległej, prawidłowo wyglądającej istocie białej. Potwierdzono, że przeciwległy obszar referencyjny nie jest zmieniony metabolicznie, weryfikując prawidłową, symetryczną intensywność sygnału w obrazach T1-weighted, T2-weighted oraz T2-FLAIR. Zastosowano lokalny filtr normalizacji intensywności cewki, aby zminimalizować błąd czułości cewki powierzchniowej związany z odległością.
Główne metabolity mózgowe zidentyfikowano na podstawie ich częstotliwości rezonansowych: NAA przy 2.0 ppm, Cr przy 3.0 ppm, Cho przy 3.2 ppm, lipidy (Lip) przy 0.9–1.3 ppm oraz mleczan (Lac) przy 1.3 ppm. Próg detekcji dla pików metabolitów określono jako stosunek sygnału do szumu (SNR) ≥5. Ze względu na charakterystykę modulacji fazy podczas akwizycji z TE = 144 ms, piki lipidów i mleczanu analizowano oddzielnie: mleczan zidentyfikowano po charakterystycznym odwróconym dublecie przy 1.33 ppm, podczas gdy ruchome lipidy pozostały w orientacji prostej przy 0.9–1.3 ppm, co zminimalizowało nakładanie się pików. Do obliczenia wewnątrzzmianowych stosunków metabolitów (Cho/Cr, NAA/Cr i NAA/Cho) wykorzystano bezwzględne całki pików, uśredniając pomiary z trzech docelowych ROI. Relatywne stosunki metabolitów (rCho/Cr, rNAA/Cr i rNAA/Cho) obliczono poprzez normalizację wartości ze zmiany do wartości z przeciwległej, prawidłowej tkanki. Aby ocenić niezawodność międzyobserwatorową, wybór ROI oraz kwantyfikację widm przeprowadzono niezależnie dwóch doświadczonym neuroradiologom, którzy nie znali ostatecznych rozpoznań klinicznych i histopatologicznych. Wszelkie rozbieżności proceduralne lub pozycyjne w wyborze wokseli rozstrzygano w drodze konsensusu z trzecim, starszym neuroradiologiem.
Analiza statystyczna
Wszystkie modelowania statystyczne i wizualizacje graficzne zostały wykonane przy użyciu zweryfikowanego środowiska obliczeń statystycznych. Normalność rozkładu zmiennych ciągłych oceniono za pomocą testu Shapiro–Wilka. Zmienne metaboliczne o charakterze ciągłym porównywano pomiędzy wieloma grupami chorobowymi przy użyciu testu H Kruskala–Wallisa, a następnie testu sum rang Wilcoxona w ramach analiz post hoc. Różnice sparowane pomiędzy rdzeniem zmiany a przeciwstawną tkanką prawidłową oceniono za pomocą testu znaków Wilcoxona. Krzywe charakterystyki operacyjnej odbiornika (ROC) sporządzono w celu oceny wydajności diagnostycznej poprzez obliczenie optymalnych wartości odcięcia, pola pod krzywą (AUC), czułości, swoistości, dodatniej wartości predykcyjnej i ujemnej wartości predykcyjnej, wraz z odpowiadającymi im 95% przedziałami ufności (95% CIs) wyznaczonymi metodą wyniku Wilsona dla wszystkich estymatorów punktowych. Zgodność między obserwatorami oceniono za pomocą współczynnika korelacji wewnątrzklasowej (ICC) oraz wykresów Blanda-Altmana. Za statystycznie istotną uznano dwustronną wartość p <0.05.