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推动人工智能医疗器械研发上市

来源:【中国医药报】

□ 黄哲 庞丽

从移动医疗应用程序和健身追踪器,到跟踪药物依从性的药物输送设备,再到支持医生做出临床决策的软件,人工智能(AI)一直在推动医疗领域的革命。人工智能与医疗器械的结合也为促进人类健康带来新机遇,AI医疗器械逐步成为各国的研究及监管热点,其发展也推动了医疗器械监管科学领域的进步和完善。目前,AI医疗器械通常以医疗器械独立软件(Software as a Medical Device,SaMD)或医疗器械软件组件(Software in a Medical Device,SiMD)的形式呈现。

关注相关政策指南借鉴国际前沿经验

如今,促进人工智能技术与医疗器械深度融合发展,从而提升人类健康水平已成为各国的研究焦点。监管机构也认识到,可以通过提高政策优化和流程出台的效率,以及实现监管工具现代化来帮助AI医疗器械创新。近年来,美国食品药品管理局(FDA)与英国医药和健康产品管理局(MHRA)、加拿大卫生部等监管机构陆续发布AI医疗器械相关政策,鼓励研发AI医疗器械新产品,并持续开发和应用新方法监管AI医疗器械。其中,数字健康创新行动计划(Digital Health Innovation Action Plan,DHIAP)、基于人工智能/机器学习(AI/ML)的医疗器械软件行动计划,以及《医疗器械开发的机器学习管理规范:指导原则》最具代表性。

DHIAP DHIAP由FDA于2017年发布,旨在保护和提升公共健康的同时促进数字健康创新。该计划从三方面提出数字健康产品的研发上市思路,包括发布5个医疗软件相关指南或草案,明确医疗器械软件范围及监管期望;重新审查数字健康产品并启动软件预认证(Pre-Cert)试点计划,加快AI医疗器械研发上市进程;成立专家组,提高决策质量和效率。

其中,Pre-Cert试点计划突破了传统流程,更加关注软件开发人员和数字健康技术开发人员而非产品,并且实施以卓越评估、审查确定、简化审核以及真实世界性能为关键要素的总产品生命周期方法(TPLC),创新性地为AI医疗器械研发上市开辟了新通道。在预认证框架下,符合条件的开发人员可以在没有额外FDA审查或更精简的上市前审查情况下,销售风险较低的医疗器械。Pre-Cert试点计划已于2022年9月正式完成,FDA同时公布了经试点确定的、用以评估相关开发人员或组织在TPLC中开发和维护医疗器械软件能力的指标。

基于AI/ML的医疗器械软件行动计划 该计划是FDA专门针对SaMD的措施,但FDA同时指出,该计划提出的框架未来也可能用于SiMD。该计划在国际医疗器械监管者论坛(IMDRF)的风险分类原则以及FDA利益-风险框架等思路的基础上,阐述了一种基于总产品生命周期全面监督的整体方法,以进一步发挥人工智能在促进人类健康方面的巨大潜力。

该行动计划从五个方面提出AI医疗器械软件的研发上市思路,包括为基于AI/ML的SaMD拟议监管框架(包括发布关于预定变更控制计划的指导草案),加快产品审批上市进程;支持开发机器学习管理规范(Good Machine Learning Practice,GMLP),指导企业开展产品研发;培养以患者为中心的方法,提高产品透明度;开发针对算法偏差和鲁棒性的监管科学方法,提高监管科学和AI医疗器械的评价能力;开启AI医疗器械真实世界性能(RWP)数据收集和检测,提升SaMD的安全性。

《医疗器械开发的机器学习管理规范:指导原则》 该指导原则由FDA、MHRA和加拿大卫生部于2021年联合发布,旨在推进基于AI/ ML的医疗器械安全、有效及高质量开发。指导原则从十个方面阐述了IMDRF、国际标准组织和其他合作机构推进GMLP的路径,包括在整个产品生命周期中利用多学科专业知识,确保基于ML医疗器械的安全性和有效性;实施软件工程和安全管理规范,保障数据真实性和完整性;临床研究参与者和数据集代表预期患者群体,促进结果合理推广;培训数据集独立于测试集,确保独立性;基于最佳可用方法选定参考数据集,证明模型在预期患者群体中的可用性;模型设计根据可用数据进行定制,并反映设备预期用途;关注人工智能团队的表现;测试证明设备在临床相关条件下的性能;为用户提供清晰基本的信息;对部署的模型进行性能监控,并管理再培训风险。

不同于传统基于硬件的医疗器械,AI医疗器械可以通过实时更新信息从而快速并有效地解决问题,但同时由于其本身的迭代开发和设计可能为使用者带来一定的风险,因此,AI医疗器械的发展尚存一定的阻碍。

FDA对AI医疗器械领域的研究较早,并于2018年批准了世界上第一款AI医疗器械IDx-DR。IDx-DR利用人工智能来检测糖尿病患者是否发生视网膜病变,自动提供筛查决策,无需临床医生解释图像或结果。此外,人工智能与医疗器械的融合还被应用于检测结肠癌的潜在迹象、帮助患者检测手腕骨折等方面,并获得FDA的Ⅱ类医疗器械审批认证,这些医疗器械的成功上市在一定程度上为国际AI医疗器械的发展指明了方向,为医疗器械领域的创新奠定了基础。

大力开展基础研究拓宽AI应用范围

作为热点创新技术,人工智能被广泛应用于包括医疗器械在内的各行各业。我国一直致力于推进人工智能技术深入应用于医疗器械行业,以改变传统的疾病预防、检测和治疗模式,为保障高质量的健康服务提供新工具。尤其是近年来,我国紧跟国际步伐,发布系列政策,从不同角度深入推进AI医疗器械的发展。

2019年6月,国家药监局医疗器械技术审评中心(以下简称器审中心)发布《深度学习辅助决策医疗器械软件审评要点》,明确深度学习辅助决策SaMD及SiMD的审批关注要点,以及软件更新基本原则、验证与确认及版本命名规则等。2020年3月,器审中心发布《肺炎CT影像辅助分诊与评估软件审评要点(试行)》,阐明对该类软件生产企业产品注册申报的基本要求,包括软件研究、临床研究等。2021年6月,国家药监局医疗器械标准管理中心发布《关于征求〈医用辅助决策软件分类界定指导原则〉(征求意见稿)意见的通知》,明晰辅助决策类软件和管理类软件产品的区别,以及辅助决策软件的产品管理属性和管理类别。同年7月,国家药监局发布《人工智能医用软件产品分类界定指导原则》,阐述基于算法成熟度的人工智能独立软件管理类别界定,并指出含人工智能软件组件的医疗器械分类界定可参考该指导原则。2022年3月,器审中心发布《人工智能医疗器械注册审查指导原则》,深入阐明人工智能医疗器械定义、类型、算法更新以及技术考量等内容,指导第Ⅱ类、第Ⅲ类人工智能独立软件和含有人工智能软件组件医疗器械的申报上市,为AI医疗器械、质量管理软件的体系核查提供参考。

在上述政策推动下,相关企业加速开展AI医疗器械产品研发并累积了一定的实践经验。例如,科亚医疗研发的冠脉血流储备分数计算软件产品,于2020年获得我国首个AI医疗器械Ⅲ类证;汇医慧影研发的骨折X射线辅助诊断软件于2021年获得国内首张X射线骨折AI医疗器械Ⅲ类证。在政策鼓励及科技助力的大背景下,我国将开拓更多的AI医疗器械种类,促进医疗器械行业创新发展。

构建标准指南体系加速AI医疗器械上市

AI医疗器械具有潜在风险性,其研发、审批程序尚未成熟,上市相对缓慢。目前,我国AI医疗器械可以通过创新医疗器械途径进行优先审评审批,加快研发上市进程。但在AI医疗器械的监管法规和加快上市途径等方面尚需完善和开拓。

首先,我国应深入研究DHIAP的经验,建立适合我国的软件预认证计划,筛选出具有中国特色的中医医疗器械企业及其他企业进行首批试点,获得预认证资格的企业,可以给予其在我国适用性的证明,必要时可将低风险AI医疗器械提供给患者或医疗人员进行辅助治疗或决策。

其次,应借鉴AI/ML的医疗器械软件行动计划,制定适合我国医疗器械行业的预定变更控制计划,使得AI医疗器械的变更更具安全性和预见性,加速我国AI医疗器械的研发上市。

最后,应加快《医疗器械开发的机器学习管理规范:指导原则》在我国的转化实施,促进人工智能等数字健康技术的创新,为我国AI医疗器械管理规范的制定和完善奠定基础,进而完善医疗器械监管科学体系。

未来,随着人工智能技术的不断进步以及我国AI医疗器械研发上市体系的不断完善,患者可以获得更早且更加准确的疾病检测和诊断,以及更具有针对性的治疗。人工智能可以从真实世界的反馈中改进并提高其性能,进而刺激AI医疗器械的发展。安全有效的AI医疗器械将帮助人们及时识别某些恶性疾病,为医生提供更多的时间进行干预,确定有效的治疗方法,提升人类健康水平。 (作者单位:沈阳药科大学)

本文来自【中国医药报】,仅代表作者观点。全国党媒信息公共平台提供信息发布传播服务。

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