المؤشرات الحيوية التصويرية

المؤشر الحيوي التصويري هو سمة بيولوجية، أو مؤشر حيوي، يمكن الكشف عنه في صورة. ^{[ 1 ]} في الطب، يُعد المؤشر الحيوي التصويري سمة من سمات الصورة ذات صلة بتشخيص المريض. ويُشار إليه أيضًا باسم علم الأشعة التشخيصية. على سبيل المثال، يُستخدم عدد من المؤشرات الحيوية بشكل متكرر لتحديد خطر الإصابة بسرطان الرئة من خلال عقيدات الرئة . أولًا، يمكن أن تؤدي آفة بسيطة في الرئة يتم الكشف عنها بواسطة الأشعة السينية أو التصوير المقطعي المحوسب أو التصوير بالرنين المغناطيسي إلى الاشتباه في وجود ورم . تُعد الآفة نفسها مؤشرًا حيويًا، ولكن تفاصيلها الدقيقة تُعد أيضًا مؤشرات حيوية، ويمكن استخدامها مجتمعة لتقييم خطر الإصابة بالورم. تشمل بعض المؤشرات الحيوية التصويرية المستخدمة في تقييم عقيدات الرئة : الحجم، والنتوءات ، والتكلس، والتجويف، والموقع داخل الرئة، ومعدل النمو، ومعدل الأيض. تمثل كل معلومة من الصورة احتمالًا . يزيد وجود النتوءات من احتمالية أن تكون الآفة سرطانية. يشير معدل النمو البطيء إلى طبيعة الورم الحميدة. يمكن إضافة هذه المتغيرات إلى التاريخ المرضي للمريض، والفحص السريري، والفحوصات المخبرية، والتحاليل المرضية للوصول إلى تشخيص مبدئي. يمكن قياس المؤشرات الحيوية التصويرية باستخدام تقنيات متعددة، مثل التصوير المقطعي المحوسب (CT)، والتصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET)، والتصوير المقطعي المحوسب بإصدار فوتون واحد (SPECT)، والموجات فوق الصوتية، وتخطيط كهربية الدماغ، وتخطيط مغناطيسية الدماغ ، والتصوير بالرنين المغناطيسي (MRI).

تُعدّ المؤشرات الحيوية التصويرية قديمة قدم الأشعة السينية نفسها. وقد أُطلق مصطلح "علامات رونتجن" على سمة من سمات صورة الأشعة السينية التي تدل على نوع من الأمراض، نسبةً إلى فيلهلم رونتجن ، مكتشف الأشعة السينية. ^{[ 2 ]} ومع تطور مجال التصوير الطبي وتوسعه ليشمل العديد من تقنيات التصوير، نمت المؤشرات الحيوية التصويرية أيضًا، كمًّا ونوعًا، وصولًا إلى التصوير الكيميائي .

المؤشرات الحيوية التصويرية الكمية (QIB) هي خصائص موضوعية مستمدة من صورة حية، تُقاس على مقياس نسبي أو فاصل زمني، كمؤشرات على العمليات البيولوجية الطبيعية، أو العمليات المرضية، أو الاستجابة للتدخل العلاجي . ^{[ 3 ]} من مزايا المؤشرات الحيوية التصويرية الكمية مقارنةً بالمؤشرات الحيوية التصويرية النوعية أنها أكثر ملاءمةً للاستخدام في متابعة المرضى أو في التجارب السريرية. من الأمثلة المبكرة على المؤشرات الحيوية التصويرية الكمية شائعة الاستخدام معايير RECIST ، التي تقيس تطور حجم الورم لتقييم استجابة مرضى السرطان للعلاج، وفحص الشفافية القفوية المستخدم في الفحص قبل الولادة، أو تقييم حجم الآفة وضمور الدماغ لدى مرضى التصلب المتعدد . ركزت المؤشرات الحيوية التصويرية الكمية اللاحقة على القياسات الفيزيائية أو الكميات غير البعدية المستمدة منها (مثل، قيمة z). تشمل أمثلة المؤشرات الحيوية التصويرية الكمية في هذا السياق معامل الانتشار الظاهري، ^{[ 4 ]} ودرجة الحرارة، والحساسية المغناطيسية، وقيمة الامتصاص القياسية (SUV)، ^{[ 5 ]} وسرعة موجة القص. تتيح هذه الأجهزة الجديدة ذات الجودة العالية إمكانية التتبع القياسي، مما يرفع مستوى دقة القياس ووضوحه.

تُعدّ التجارب السريرية من أهم مصادر البيانات في الطب القائم على الأدلة . فلكي يُعتمد دواء أو جهاز أو إجراء للاستخدام المنتظم في الولايات المتحدة، يجب أن يخضع لاختبارات سريرية دقيقة، وأن يُثبت فعاليته الكافية. مع ذلك، تُعتبر التجارب السريرية مكلفة للغاية وتستغرق وقتًا طويلاً. تُستخدم نقاط النهاية ، مثل معدلات الإصابة بالأمراض والوفيات، كمعايير لمقارنة المجموعات داخل التجربة السريرية. وتتطلب الوفيات، وهي أبسط نقطة نهاية تُستخدم في التجارب السريرية، سنوات، بل عقودًا أحيانًا، من المتابعة لتقييمها بشكل كافٍ. أما معدلات الإصابة بالأمراض، فرغم أنها أسرع قياسًا من الوفيات، إلا أنها قد تكون نقطة نهاية صعبة القياس سريريًا، نظرًا لكونها غالبًا ذاتية للغاية. هذه بعض الأسباب التي دفعت إلى زيادة استخدام المؤشرات الحيوية في التجارب السريرية للكشف عن التغيرات الطفيفة في وظائف الأعضاء والأمراض قبل ظهورها سريريًا. تعمل المؤشرات الحيوية كنقاط نهاية بديلة . وقد ثبت أن استخدام نقاط النهاية البديلة يُقلل بشكل كبير من الوقت والموارد المستخدمة في التجارب السريرية. لأن نقاط النهاية البديلة تسمح للباحثين بتقييم مؤشر بدلاً من المريض، فإنها تسمح للمشاركين بالعمل كضابط تحكم خاص بهم، وفي كثير من الحالات تسمح بتسهيل عملية التمويه.

إضافةً إلى المؤشرات البديلة ، يمكن استخدام المؤشرات الحيوية التصويرية كأدوات تصنيف تنبؤية للمساعدة في اختيار المرشحين المناسبين لعلاج معين. وتُستخدم أدوات التصنيف التنبؤية بكثرة في التصوير الجزيئي لضمان الاستجابة الإنزيمية للعلاج.

أقرّ الكونغرس الأمريكي وإدارة الغذاء والدواء الأمريكية بأهمية المؤشرات الحيوية التصويرية، ويتجلى ذلك في الإجراءات الأخيرة التي تشجع على استخدامها. وقد سُنّ قانون تحديث إدارة الغذاء والدواء لعام ١٩٩٧ لتحسين العملية التنظيمية للمنتجات الطبية. وتمنح المادة ١١٢ من القانون صلاحية صريحة لمنح موافقة سريعة للأدوية التي تعالج الحالات الخطيرة، شريطة أن يكون لها تأثير على مؤشر بديل يدل بشكل معقول على فائدة سريرية. كما تُمكّن أحكام أخرى من مراقبة المنتجات بعد الموافقة على طرحها في السوق لضمان فعالية المؤشرات البديلة، وتُلزم إدارة الغذاء والدواء بإنشاء برنامج يُعزز تطوير واستخدام هذه المؤشرات للأمراض الخطيرة. ورغم أن القانون لا يُشير تحديدًا إلى استخدام المؤشرات البديلة للأجهزة الطبية، فإن المادة ٢٠٥ منه تشترط استخدام "أقل الوسائل إرهاقًا" في الموافقة عليها. ^{[ ٦ ]} ورغم أن الصياغة أكثر عمومية من تلك الخاصة بالأدوية، إلا أنه من المقبول عمومًا أن المؤشرات البديلة غالبًا ما تُعتبر "أقل الوسائل إرهاقًا".

قد يكون فهم الأهمية السريرية لمؤشرات حيوية محددة عملية معقدة. تتطلب عملية اعتماد أي مؤشر حيوي بديل خطوتين أساسيتين : التأهيل والتحقق. ولكي يصبح المؤشر الحيوي مؤهلاً، يجب أن يخضع لعملية تأهيل رسمية إلى حد ما. يجب تقديم طلب إلى مجموعة مراجعة المؤشرات الحيوية (IPRG) لتأهيل مؤشر حيوي تصويري لاستخدام محدد. يقوم فريق مراجعة تأهيل المؤشرات الحيوية، المُشكّل من أقسام المراجعة غير السريرية والسريرية، بتقييم السياق والبيانات المتاحة المتعلقة بالمؤشر الحيوي. كما يُقيّم الفريق استراتيجية دراسة التأهيل ومنهجياتها ونتائجها، ويتخذ في النهاية قرارًا بالقبول أو الرفض. بعد التأهيل، قد يكون استخدام المؤشر الحيوي كمؤشر حيوي بديل محدودًا . يمكن استخدامه في المرحلتين الأولى والثانية من التجارب السريرية ، ولكن لا يُسمح باستخدامه في المرحلة الثالثة إلا لإجراء تحليلات مبكرة لتحديد جدوى استخدامه.

تتألف عملية التحقق من صحة المؤشرات الحيوية من خطوتين: التحقق المحتمل والتحقق المؤكد. يتطلب "التحقق المحتمل" اتفاقًا واسع النطاق في الأوساط الطبية أو العلمية حول فعالية المؤشر. أما "التحقق المؤكد" فيتطلب إطارًا علميًا أو مجموعة من الأدلة التي تُبين فعالية المؤشر. ^{[ 7 ]} وللتحقق الكامل، يجب أن يُظهر المؤشر الحيوي أن الفروق بين العلاج والمجموعة الضابطة مماثلة للفروق بين العلاج والمجموعة الضابطة فيما يتعلق بالنتائج السريرية. ولا يكفي مجرد إثبات أن المرضى الذين يستجيبون للمؤشر الحيوي يعيشون لفترة أطول من المرضى الذين لا يستجيبون له.

فيما يلي ثلاثة معايير للجودة لتحديد قوة المؤشر الحيوي لاستخدامه في التجارب السريرية. ^{[ 8 ]}

1. يرتبط وجود المؤشر الحيوي التصويري ارتباطًا وثيقًا بوجود المرض أو الحالة المستهدفة.
2. إن الكشف عن المؤشر الحيوي التصويري و/أو قياسه الكمي دقيق وقابل للتكرار وممكن مع مرور الوقت.
3. ترتبط التغيرات المقاسة بمرور الوقت في المؤشر الحيوي التصويري ارتباطًا وثيقًا بنجاح أو فشل التأثير العلاجي والنتيجة النهائية الحقيقية التي يسعى إليها العلاج الطبي الذي يتم تقييمه.

نظراً لأن مشروع تجميع مكتبة من المؤشرات الحيوية المعتمدة يتطلب قدراً هائلاً من الموارد، فقد شجعت إدارة الغذاء والدواء الأمريكية إنشاء اتحادات بين المنظمات العامة والخاصة من أجل تسهيل تبادل البيانات لتأهيل المؤشرات الحيوية والتحقق من صحتها.

تم إنشاء اتحاد المؤشرات الحيوية من قبل مؤسسة المعاهد الوطنية للصحة ، والمعهد الوطني للصحة ، وإدارة الغذاء والدواء ، وجمعية مصنعي وباحثي الأدوية في أمريكا . وهو شراكة بحثية طبية حيوية بين القطاعين العام والخاص تهدف إلى تقديم منح لتوليد البيانات اللازمة لتأهيل المؤشرات الحيوية السريرية.

أنشأ معهد المسار الحرج وإدارة الغذاء والدواء الأمريكية اتحاد اختبار السلامة التنبؤي لتطوير إطار عمل ضروري لتبادل البيانات بين أعضائه، بهدف تسهيل عملية تحديد المؤشرات الحيوية. كما يعمل الاتحاد مع الهيئات التنظيمية لاستبدال عملية تحديد المؤشرات الحيوية غير المنظمة الحالية.

في عام ٢٠٠١، أنشأ قسم الأشعة في مستشفى ماساتشوستس العام مركز MGH للعلامات الحيوية في التصوير، وهو مركز مُكرّس لتشجيع تطوير واستخدام العلامات الحيوية التصويرية. تمثّل مشروعهم الأولي في فهرسة العلامات الحيوية المعروفة لتسهيل الوصول إليها من قِبل العلماء والجهات التنظيمية وممثلي الصناعة (وهي متاحة الآن على موقعهم الإلكتروني). تتضمن الفهرسة علم الأمراض الخاص بكل علامة حيوية، والباحثين المشاركين في ابتكارها واستخدامها، والطرائق المستخدمة في الكشف عنها.

تأسس الاتحاد الدولي لعلامات السرطان الحيوية بهدف المساعدة في اكتشاف هذه العلامات من خلال تسهيل البحوث المنسقة والاستفادة من الموارد المتاحة. يختار كل فريق دولي موقعًا أو مواقع محددة من السرطان للدراسة، ويعمل بشكل مستقل، ويؤمّن تمويله الخاص. وقد فاز رئيس المنظمة، ليلاند هارتويل ، بجائزة نوبل في الطب عام ٢٠٠١.

تم إنشاء البروتوكولات الموحدة للتصوير في التجارب السريرية (UPICT) من قبل الكلية الأمريكية للأشعة .

أنشأ المعهد الوطني للسرطان والجمعية الأمريكية للتصوير الكيميائي فرق تقييم الاستجابة التصويرية بهدف تعزيز دور التصوير في تقييم الاستجابة للعلاج، وزيادة استخدام نقاط النهاية التصويرية الكمية والتشريحية والوظيفية والجزيئية في التجارب العلاجية السريرية. ويهدف هذا البرنامج إلى تعزيز التعاون السريري بين علماء التصوير والباحثين في مجال الأورام.

أُنشئت مبادرة تأهيل المؤشرات الحيوية للأورام من قِبل إدارة الغذاء والدواء والمعهد الوطني للسرطان لتأهيل المؤشرات الحيوية الجديدة للسرطان. ويتضمن مشروعهم الأول التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) في سرطان الغدد الليمفاوية اللاهودجكينية .