Imaging biomarkers, quantitative imaging, and bioengineering

Abstract

Imaging biomarkers define objective characteristics extracted from medical images that are related to normal biological processes, diseases, or the response to treatment.

To develop an imaging biomarker, it is necessary to carry out a series of steps to validate its relation with the reality studied and to check its clinical and technical validity. This process includes defining tests for the concepts and mechanisms; obtaining standardized and optimized anatomic, functional, and molecular images; analyzing the data with computer models; displaying data appropriately; obtaining the appropriate statistic measures; and conducting tests on the principle, efficacy, and effectiveness.

In this article, we aim to explain the steps that must be established to enable biomarkers to be correctly applied, from their theoretical conception to their clinical implementation. To this end, we use the evaluation of angiogenesis in articular cartilage as an example.

Resumen

Los biomarcadores de imagen definen características objetivas extraídas de las imágenes médicas, relacionadas con procesos biológicos normales, enfermedades o respuestas terapéuticas.

Para desarrollar un biomarcador de imagen es necesario realizar una serie de pasos destinados a validar su relación con la realidad estudiada y controlar su validez, tanto clínica como técnica. Este proceso incluye la definición de pruebas de concepto y de mecanismo; la adquisición estandarizada y optimizada de imágenes anatómicas, funcionales y moleculares; el análisis de los datos mediante modelos computacionales; la visualización adecuada de los resultados; la obtención de medidas estadísticas apropiadas; y la realización de pruebas de principio, eficacia y efectividad.

Nuestro objetivo en este trabajo es mostrar los pasos que deben establecerse para aplicar adecuadamente los biomarcadores de imagen, desde su concepción teórica hasta su implantación asistencial, en un entorno hospitalario. Para ello se planteará como ejemplo la valoración de la angiogénesis del cartílago articular.