AI醫(yī)療領(lǐng)域大熱，F(xiàn)DA應(yīng)如何加強(qiáng)監(jiān)管？

隨著一大波公司涌入AI醫(yī)療領(lǐng)域，一股現(xiàn)代的淘金風(fēng)潮再度掀起。

但由于其高風(fēng)險(xiǎn)性，F(xiàn)DA將會(huì)監(jiān)管這些軟件。在美國，雖然《21世紀(jì)治愈方案》已經(jīng)撤銷對(duì)部分CDS的監(jiān)管(ClinicalDecisionSupport，臨床決策支持)，并表示還將撤銷對(duì)更多項(xiàng)目的監(jiān)管，但確鑿無疑的是，F(xiàn)DA會(huì)繼續(xù)監(jiān)管高風(fēng)險(xiǎn)的CDS。問題的關(guān)鍵在于：FDA該如何監(jiān)管集成了機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的高風(fēng)險(xiǎn)CDS?

一些人稱醫(yī)療領(lǐng)域中的機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用太新，我們并不知道FDA將會(huì)作何反應(yīng)，但事實(shí)并非如此，F(xiàn)DA已經(jīng)有數(shù)十年的機(jī)器學(xué)習(xí)監(jiān)管經(jīng)驗(yàn)了，并且幸運(yùn)的是，這能給我們一些有用的提示：當(dāng)這種技術(shù)大幅擴(kuò)張時(shí)，F(xiàn)DA將會(huì)作何反應(yīng)?

FDA對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的監(jiān)管實(shí)踐

1998年始，F(xiàn)DA放射健康部門已經(jīng)開始監(jiān)管計(jì)算機(jī)輔助識(shí)別系統(tǒng)，在大多數(shù)情況下，這些軟件利用復(fù)雜的算法找出醫(yī)學(xué)影像中的病灶區(qū)。最初，他們被認(rèn)定為三級(jí)設(shè)備——這意味著最高風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別和最大監(jiān)管力度，后來，F(xiàn)DA又評(píng)定其為二級(jí)，即認(rèn)定其風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別適中。這些軟件被出售給臨床影像醫(yī)生使用，指導(dǎo)醫(yī)生看片，但醫(yī)生不能完全依靠這些軟件。在理論上，這些軟件風(fēng)險(xiǎn)為零，但是FDA懷疑影像醫(yī)生將會(huì)完全依靠系統(tǒng)檢查，而對(duì)其風(fēng)險(xiǎn)警告置若罔聞。

2012年，F(xiàn)DA發(fā)表了一系列指導(dǎo)文件，其中涵蓋了與這類軟件有關(guān)的所有規(guī)定。在這些文件中，F(xiàn)DA重申了此前法規(guī)明確說明了的內(nèi)容：按軟件的臨床應(yīng)用分類將有效提升監(jiān)管水平。FDA區(qū)分出了CADe和CADx，前者僅標(biāo)出病灶，后者還會(huì)進(jìn)一步給出疾病診斷和分類，明顯，CADx的風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別更高，因?yàn)樾枰O(jiān)管更加嚴(yán)格，通常被認(rèn)定為三級(jí)。

但是FDA對(duì)于CADx的態(tài)度也在與時(shí)俱進(jìn)。就在上個(gè)月，2017年7月，F(xiàn)DA決定將識(shí)別可以癌癥病變的CADx降級(jí)為二級(jí)，F(xiàn)DA的此項(xiàng)舉措強(qiáng)調(diào)了“計(jì)算機(jī)輔助醫(yī)療影像中可疑癌癥病變識(shí)別”，這種軟件基于從醫(yī)療影像中提取的信息或特征，識(shí)別病變，并且提供病變信息。

將其評(píng)定為二級(jí)軟件是一個(gè)“大跨步”，極大促進(jìn)了這種軟件的發(fā)展。因?yàn)槿惍a(chǎn)品的制造商必須提交一大摞上市前批準(zhǔn)申請(qǐng)，并進(jìn)行大范圍的臨床試驗(yàn);而二級(jí)產(chǎn)品制造商僅需要闡明他們的產(chǎn)品基本上與市面上已有的產(chǎn)品相同(可能也需要臨床試驗(yàn)，但無論臨床設(shè)計(jì)或?qū)嶒?yàn)范圍上，都更加適中。)

而對(duì)于集成了機(jī)器學(xué)習(xí)算法的影像分析軟件，F(xiàn)DA已經(jīng)有了一套相對(duì)成熟的臨床試驗(yàn)監(jiān)管辦法。研究人員可以創(chuàng)建一套醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)集，其中包含了已確診的正常人和患者影像，申請(qǐng)者可以設(shè)計(jì)臨床試驗(yàn)對(duì)比有無軟件輔助的情況下每組最終的診斷效果。當(dāng)然，還有其他可能的臨床設(shè)計(jì)，這取決于申請(qǐng)者需要證明的假設(shè)是什么。

除此之外，F(xiàn)DA有了一套相對(duì)明確的審查指標(biāo)來審查集成了機(jī)器學(xué)習(xí)算法軟件。在2012年的指導(dǎo)性文件中，F(xiàn)DA列出了這些指標(biāo)，比如算法設(shè)計(jì)、特征、模型、用于訓(xùn)練和測(cè)試算法的數(shù)據(jù)集以及使用的測(cè)試數(shù)據(jù)“衛(wèi)生程度”。后者是非常重要的，因?yàn)橛行┥暾?qǐng)者沒有基于測(cè)試集選擇分類 ，顯然這是不允許的。FDA想要知道公司是如何獲取數(shù)據(jù)的，以保證數(shù)據(jù)能反應(yīng)真實(shí)情況。

FDA判斷公司試驗(yàn)所用的統(tǒng)計(jì)方案和研究假設(shè)是否合適方面已經(jīng)有了豐富的經(jīng)驗(yàn)，以他們的經(jīng)驗(yàn)來看，許多申請(qǐng)者的研究中包含了多個(gè)假設(shè)，這可能影響后續(xù)的數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計(jì)方案等，總而言之，F(xiàn)DA最重要的目標(biāo)之一是確保產(chǎn)品設(shè)計(jì)和臨床驗(yàn)證中能反映其預(yù)期用途。

FDA已經(jīng)收到了一些申請(qǐng)，其中明確聲明了他們的系統(tǒng)中有機(jī)器學(xué)習(xí)算法——這被FDA稱作“適應(yīng)性系統(tǒng)”，隨著之后進(jìn)入市場(chǎng)，使用過程中搜集更多新證據(jù)，這樣的系統(tǒng)會(huì)不斷進(jìn)化。

事實(shí)上，開發(fā)一套適應(yīng)性系統(tǒng)是大多數(shù)開發(fā)者的終極目標(biāo)，但這給FDA造成一定的挑戰(zhàn)，因?yàn)楝F(xiàn)有的法規(guī)是：醫(yī)療設(shè)備一旦有改動(dòng)，必須重新取得批準(zhǔn)。如果這個(gè)設(shè)備自行進(jìn)化，到哪個(gè)時(shí)間點(diǎn)需要重新批準(zhǔn)呢?同樣，F(xiàn)DA必須決定什么程度的改變需要重新驗(yàn)證。至少在某些情況下，簡(jiǎn)單的確定軟件參數(shù)以控制軟件是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。

除此之外，還有許多其他懸而未決的問題，比如軟件開發(fā)商是否能重新使用其測(cè)試數(shù)據(jù)集;訓(xùn)練或測(cè)試的數(shù)據(jù)量如何確定。FDA很可能要求開發(fā)上在數(shù)據(jù)集匯總加入噪聲以確保其驗(yàn)證軟件的變化。

這些大都是醫(yī)療影像軟件領(lǐng)域的事情，F(xiàn)DA也開始插手其他機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)在其他醫(yī)療軟件領(lǐng)域應(yīng)用，他們已經(jīng)收到大量這些領(lǐng)域的批準(zhǔn)申請(qǐng)，比如分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果;關(guān)鍵生命體征的遠(yuǎn)程監(jiān)控以及腦電圖等信號(hào)領(lǐng)域。FDA設(shè)備中心的其他部門也在面臨機(jī)器學(xué)習(xí)相關(guān)問題，很有可能咨詢放射健康部門的同事。

基于FDA的經(jīng)驗(yàn)，我們可以推斷出至少4點(diǎn)：

公司不得不長期布局，并且著重考慮系統(tǒng)的預(yù)期臨床用途。除為醫(yī)生解釋具體疾病提供要點(diǎn)參考和特定的低風(fēng)險(xiǎn)特征外，任何其他的事情都可能提升面臨的監(jiān)管力度。

分類將會(huì)是個(gè)大問題。FDA可能會(huì)考慮到機(jī)器學(xué)習(xí)的特定用途，將其視作一項(xiàng)全新的技術(shù)，因此規(guī)定全新的分類規(guī)則。如果是這樣，將此類產(chǎn)品帶入市場(chǎng)的第一家公司或者以三類設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)申請(qǐng)批準(zhǔn)，或通過將產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn)重新分類以尋求產(chǎn)品分類標(biāo)準(zhǔn)的降級(jí)。但這并非意味著前途黯淡和厄運(yùn)連連，我們知道，F(xiàn)DA在將會(huì)靈活應(yīng)對(duì)。在許多例子中，F(xiàn)DA允許在現(xiàn)有的產(chǎn)品中集成機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，并以二類設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)批準(zhǔn)。

如果產(chǎn)品不能構(gòu)建一個(gè)令人信服的驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)，那么研究設(shè)計(jì)可能會(huì)很復(fù)雜。在放射科，大多數(shù)案例中，通過活檢和其他診斷過程，我們能建立一個(gè)客觀性的標(biāo)準(zhǔn)。其他領(lǐng)域的智能化需要更加有創(chuàng)造性的臨床試驗(yàn)設(shè)計(jì)。

應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)到放射科過程中，F(xiàn)DA已經(jīng)意識(shí)到的所有技術(shù)性問題將轉(zhuǎn)化成其他形式的機(jī)器學(xué)習(xí)問題。FDA官員很可能求助于放射健康部門的官員咨詢機(jī)器學(xué)習(xí)問題，這尤其適用于與自適應(yīng)系統(tǒng)有關(guān)的其他更具挑戰(zhàn)的監(jiān)管問題。

好消息是，F(xiàn)DA似乎很關(guān)注機(jī)器學(xué)習(xí)的價(jià)值以及這項(xiàng)技術(shù)將如何變革醫(yī)療行業(yè)，所以，在大多數(shù)情況下，他們可能對(duì)該技術(shù)的缺陷抱有理解態(tài)度，并不想不合時(shí)宜地一貫阻止。此外，近期，F(xiàn)DA發(fā)布了軟件監(jiān)管的一系列改善性措施，這可能對(duì)正在開發(fā)的機(jī)器學(xué)習(xí)產(chǎn)品有益。例如，F(xiàn)DA似乎有益讓產(chǎn)品上市前批準(zhǔn)更加容易一些，與此同時(shí)， 對(duì)上市后制造商搜集大范圍應(yīng)用的證據(jù)要求高。無論如何，F(xiàn)DA對(duì)于臨床和嚴(yán)謹(jǐn)性的擔(dān)心必須要用恰當(dāng)?shù)淖C據(jù)來應(yīng)對(duì)。

結(jié)論

FDA一直在研究機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，對(duì)其的了解越來越多。但是，從實(shí)踐操作層面來講，F(xiàn)DA很難招募并且留下機(jī)器學(xué)習(xí)專家，因?yàn)樗麄冊(cè)诠局袙甑酶唷?/p>

FDA的醫(yī)學(xué)影像、診斷等部門已經(jīng)在研究計(jì)算機(jī)輔助診斷技術(shù)了，有一天，可能會(huì)公布一系列模擬、分析工具和有價(jià)值的數(shù)據(jù)，這將加速醫(yī)療軟件的發(fā)展。同時(shí)，通過研究機(jī)器學(xué)習(xí)先驅(qū)者20多年的路途，后來者或許能找到推廣新技術(shù)的最佳方法。