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嘉峪檢測網(wǎng) 2025-03-12 11:27
背景
FDA于2023年4月發(fā)布了一份有關(guān)人工智能的指南草稿——內(nèi)嵌人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)軟件功能(DSF)的醫(yī)療器械預(yù)變更控制計(jì)劃(PCCP)，Marketing Submission Recommendations for a Predetermined Change Control Plan for Artificial Intelligence/Machine Learning (AI/ML)-Enabled Device Software Functions，該指南旨在為制造商提供如何在上市前提交中包含PCCP的內(nèi)容，以及如何通過PCCP支持對ML啟用的設(shè)備軟件功能的迭代改進(jìn)。
FDA將PCCP作為器械上市申請的一部分進(jìn)行審查，以確保器械的持續(xù)安全性和有效性，而無需為實(shí)施PCCP中描述的每項(xiàng)修改而提交額外的營銷申請。本指南草案中的建議適用于通過 510（k）、De Novo 和 PMA 途徑進(jìn)行審查的設(shè)備，包括以設(shè)備為主導(dǎo)的組合產(chǎn)品。
指南整體結(jié)構(gòu)如下：
引言——介紹FDA對于醫(yī)療設(shè)備軟件和其他數(shù)字健康技術(shù)的創(chuàng)新監(jiān)管方法，以及AI和ML在醫(yī)療設(shè)備中的重要性。
背景——討論了FDA對于AI/ML驅(qū)動的軟件修改的潛在監(jiān)管方法，包括2019年討論文件和公共研討會。
范圍——適用于制造商計(jì)劃隨時(shí)間修改的ML啟用軟件功能（ML-DSF），包括自動和手動實(shí)施的修改。
定義——提供了與指南相關(guān)的術(shù)語定義，如軟件功能、數(shù)據(jù)集、預(yù)定變更控制計(jì)劃（PCCP）等。
預(yù)定變更控制計(jì)劃的政策——詳細(xì)描述了PCCP的組成部分，如何建立PCCP，如何在營銷提交中識別PCCP，以及如何利用授權(quán)的PCCP實(shí)施設(shè)備修改。
修改描述——介紹了如何詳細(xì)描述計(jì)劃對ML-DSF進(jìn)行的修改，包括修改的目標(biāo)和內(nèi)容。
修改協(xié)議——描述了開發(fā)、實(shí)施和驗(yàn)證PCCP中描述的修改所遵循的方法。
影響評估——提供了對實(shí)施PCCP的益處和風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評估的文檔，以及風(fēng)險(xiǎn)緩解計(jì)劃。
附錄A和B提供了修改協(xié)議組件的示例元素和使用PCCP的ML-DSF場景。
在提交PCCP內(nèi)容的注冊資料時(shí)，主要應(yīng)按照指南修改描述，修改協(xié)議和影響評估這幾部分中的要求準(zhǔn)備。
范圍
制造商預(yù)期長期修改的人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)支持設(shè)備軟件功能
ML-DSFs that the manufacturer intends to modify over time
ML-DSF的變更包括自動的和手動的，這兩個(gè)情況都包含在FDA的監(jiān)管中。自動的指軟件自己發(fā)生更新修改，手動的指修改需要人工輸入，動作，預(yù)覽，決策。(類似監(jiān)督學(xué)習(xí)和無監(jiān)督學(xué)習(xí)的區(qū)別)
PCCP中指出ML-DSF預(yù)期的變更申報(bào)授權(quán)后，后續(xù)每次變更可以無需每次提交額外的上市申報(bào)。
FDA鼓勵(lì)盡早與FDA審查部門就擬議的PCCP進(jìn)行接觸，F(xiàn)DA鼓勵(lì)制造商利用Q-Submission流程獲得FDA對ML-DSF擬議PCCP的反饋，特別是組合產(chǎn)品和高風(fēng)險(xiǎn)，維持生命，生命支持或植入式設(shè)備。
定義
設(shè)備軟件功能——Device Software Function (DSF)
滿足FD&C法案第201(h)節(jié)中設(shè)備定義的軟件功能。正如在其他FDA指南中所討論的，術(shù)語“功能”是產(chǎn)品的獨(dú)特目的，可以是產(chǎn)品的預(yù)期用途或預(yù)期用途的子集。
機(jī)器學(xué)習(xí)支持的設(shè)備軟件功能——Machine Learning-Enabled Device Software Function(ML- DSF)
一種設(shè)備軟件功能(如上所定義)，實(shí)現(xiàn)用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)訓(xùn)練的機(jī)器學(xué)習(xí)模型。
訓(xùn)練數(shù)據(jù)——Training Data
ML-DSF制造商在過程和ML訓(xùn)練算法中使用這些數(shù)據(jù)來構(gòu)建ML模型，包括定義模型權(quán)重、連接和組件。機(jī)器學(xué)習(xí)模型的訓(xùn)練發(fā)生在ML-DSF開發(fā)的探索階段(exploratory phase)之后。這些數(shù)據(jù)通常應(yīng)代表擬議的預(yù)期使用人群(例如，關(guān)于種族、民族、疾病嚴(yán)重程度、性別、年齡等)。結(jié)果是一個(gè)可操作的ML-DSF。
調(diào)優(yōu)數(shù)據(jù)——Tuning Data
ML-DSF制造商通常使用這些數(shù)據(jù)來評估少量經(jīng)過訓(xùn)練的ML-DSF，以便探索不同的體系結(jié)構(gòu)或超參數(shù)。調(diào)優(yōu)階段是ML-DSF測試之前的最后一個(gè)階段，通常被認(rèn)為是訓(xùn)練過程的一部分。ML業(yè)界有時(shí)用“驗(yàn)證(validation)”一詞來指代調(diào)優(yōu)數(shù)據(jù)和階段。但是，在提及與用于醫(yī)療應(yīng)用的機(jī)器學(xué)習(xí)模型的訓(xùn)練或調(diào)優(yōu)相關(guān)的數(shù)據(jù)或操作時(shí)我們建議不要使用“驗(yàn)證”這個(gè)詞。
測試數(shù)據(jù)——Testing Data
這些數(shù)據(jù)用于描述ML-DSF的性能。在ML-DSF上市之前，預(yù)計(jì)測試階段將提供數(shù)據(jù)，以建立對安全性和有效性的合理保證。測試數(shù)據(jù)應(yīng)該獨(dú)立于用于訓(xùn)練和調(diào)優(yōu)的數(shù)據(jù)，并且應(yīng)該來自多個(gè)不同于用于生成訓(xùn)練和調(diào)優(yōu)數(shù)據(jù)的站點(diǎn)。
預(yù)定變更控制計(jì)劃——Predetermined Change Control Plan (PCCP)
PCCP中描述的修改包括醫(yī)療器械的修改說明、修改方案和影響評估，否則需要PMA補(bǔ)充、重新提交或新的510(k)通知。
經(jīng)授權(quán)的PCCP——Authorized PCCP
通過器械上市授權(quán)審核并建立的PCCP。授權(quán)的PCCP是建立與授權(quán)器械的技術(shù)特征。
修改協(xié)議——Modification Protocal
描述在制定、驗(yàn)證和實(shí)施PCCP修改描述部分中描述的修改時(shí)將遵循的方法的文件。
修改方案包括這些修改的驗(yàn)證和確認(rèn)活動(包括預(yù)定義的接受標(biāo)準(zhǔn))，旨在逐步描述如何實(shí)施PCCP中提出的修改，同時(shí)確保設(shè)備保持安全和有效。
影響評估——Impact Assessment
對實(shí)施擬議的PCCP的好處和風(fēng)險(xiǎn)以及風(fēng)險(xiǎn)緩解計(jì)劃進(jìn)行評估的文件。
它可以是PCCP的一個(gè)單獨(dú)部分，也可以合并到修改協(xié)議中，以對特定的營銷提交負(fù)擔(dān)最小的方式為準(zhǔn)。
PCCP原則
PCCP組成
PCCP指南主要講了三個(gè)要素：PCCP修改說明、PCCP修改協(xié)議、PCCP修改評估。這三部分也是上市前提交給FDA審查所需要的資料。
建立PCCP
應(yīng)通過適當(dāng)?shù)耐緩剑ㄈ?10(k)途徑、De Novo途徑或PMA途徑）建立PCCP。制造商實(shí)施任何修改之前，必須先通過設(shè)備營銷授權(quán)審查和建立PCCP。
PCCP上市提交資料
PCCP部分在提交材料中應(yīng)單獨(dú)列出。
產(chǎn)品說明書等(labeling)中應(yīng)指出，設(shè)備中使用了機(jī)器學(xué)習(xí)并且有PCCP，因此使用者可能需要進(jìn)行軟件更新，以及更新可能改變設(shè)備的性能，輸入或使用。
使用授權(quán)的PCCP對器械進(jìn)行修改
流程如下
修改授權(quán)設(shè)備的PCCP
如果需要對已授權(quán)設(shè)備中的PCCP進(jìn)行修改，通常需要通過新的營銷提交來進(jìn)行，因?yàn)檫@構(gòu)成了對設(shè)備的重大變更。
修改說明
修改說明部分包括以下內(nèi)容：
PCCP必須包含對計(jì)劃內(nèi)的設(shè)備修改的詳細(xì)、具體描述，包括對單個(gè)設(shè)備修改的羅列清單、ML-DSF各部分修改的理由、與每次修改有關(guān)的參考變更的標(biāo)簽。
特定修改是可驗(yàn)證和可確認(rèn)的，這些修改應(yīng)足夠詳細(xì)以能夠被理解。
修改說明應(yīng)清楚表明計(jì)劃的修改是自動還是手動實(shí)施。
修改說明應(yīng)明確是全局變化（所有器械，統(tǒng)一方式）還是局部變化（根據(jù)臨床地點(diǎn)或個(gè)體患者獨(dú)特特征）。對于局部變化應(yīng)說明有哪些局部變化因素或條件以確保是局部變化。
PCCP中的修改類型包括（并非一切修改都適合被包含在PCCP中）：
與ML-DSF的性能規(guī)格的定量測量有關(guān)的修改（訓(xùn)練數(shù)據(jù)變化）
與ML-DSF的設(shè)備輸入有關(guān)的修改（不同設(shè)備的信號源）
與設(shè)備的使用和性能相關(guān)的特定有限修改（例如用于特定人群）
修改協(xié)議
修改協(xié)議（Modification Protocol）部分是預(yù)定變更控制計(jì)劃（PCCP）的另一個(gè)關(guān)鍵組成部分，它詳細(xì)描述了在開發(fā)、驗(yàn)證和實(shí)施PCCP中描述的修改時(shí)將遵循的方法和步驟。這一部分的目的是確保對ML-DSF所做的修改能夠在不影響設(shè)備安全性和有效性的前提下進(jìn)行。
修改協(xié)議部分包括以下內(nèi)容：
數(shù)據(jù)管理實(shí)踐：描述用于支持ML-DSF修改的數(shù)據(jù)收集、處理、存儲和使用的方法。這包括數(shù)據(jù)的來源、數(shù)據(jù)的質(zhì)量保證、數(shù)據(jù)的代表性以及如何防止數(shù)據(jù)泄露到開發(fā)過程中。
再訓(xùn)練的實(shí)踐：詳細(xì)說明ML模型重新訓(xùn)練的目標(biāo)、重點(diǎn)和實(shí)施方法，包括數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)增強(qiáng)、模型結(jié)構(gòu)調(diào)整、超參數(shù)調(diào)整等，以及如何處理重新訓(xùn)練可能引入的偏差。
性能評估：描述用于驗(yàn)證修改后的ML-DSF是否滿足特定修改的性能規(guī)格的過程，包括驗(yàn)證和確認(rèn)活動的測試方法、數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)分析和預(yù)定的接受標(biāo)準(zhǔn)。
更新程序：說明如何更新ML-DSF以實(shí)施修改，包括軟件更新的驗(yàn)證和確認(rèn)計(jì)劃、更新的實(shí)施時(shí)間表和方法、用戶溝通和透明度，以及對更新過程本身的潛在風(fēng)險(xiǎn)的緩解措施。
與修改描述的關(guān)聯(lián)性：確保修改協(xié)議中的每個(gè)部分都與修改描述部分中的相應(yīng)修改相對應(yīng)，以便FDA能夠追蹤每個(gè)修改的支持方法和證據(jù)。
修改協(xié)議部分應(yīng)提供足夠的細(xì)節(jié)，以便FDA能夠理解并評估修改的實(shí)施是否符合質(zhì)量系統(tǒng)法規(guī)的要求，并確保修改后的設(shè)備繼續(xù)保持安全和有效。此外，該部分還應(yīng)證明修改的實(shí)施不會引入新的、未緩解的風(fēng)險(xiǎn)，并且修改后的設(shè)備將繼續(xù)滿足FDA的安全性和有效性標(biāo)準(zhǔn)。
修改協(xié)議具體內(nèi)容參照指南附錄A的內(nèi)容。
修改評估
影響評估（Impact Assessment）部分是預(yù)定變更控制計(jì)劃（PCCP）中的關(guān)鍵組成部分，它涉及到對實(shí)施PCCP后可能帶來的益處和風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行系統(tǒng)的評估，以及提出相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)緩解措施。這一部分的目的是為了確保在實(shí)施了PCCP中的修改后，ML-DSF（機(jī)器學(xué)習(xí)啟用的設(shè)備軟件功能）仍然保持安全和有效，并且不會引入新的風(fēng)險(xiǎn)。
影響評估部分包括以下內(nèi)容：
將實(shí)施了每一項(xiàng)修改的器械版本與未實(shí)施任何修改的器械版本進(jìn)行比較。
討論每一項(xiàng)修改的益處和風(fēng)險(xiǎn)，包括社會危害風(fēng)險(xiǎn)。
討論修改方案中提出的活動如何繼續(xù)合理地保證器械的安全性和有效性。
一項(xiàng)修改的實(shí)施如何影響另一項(xiàng)修改的實(shí)施
實(shí)施所有修改的總體影響
PCCP中包含的個(gè)別修改如何不僅影響ML-DSF，而且如何影響設(shè)備的整體功能，包括它們?nèi)绾斡绊懫渌O(shè)備軟件功能以及設(shè)備硬件。
附錄A ML-DSF修改協(xié)議中的內(nèi)容示例
可以收集不同的數(shù)據(jù)并用于訓(xùn)練和測試ML模型更新。對于新的訓(xùn)練和測試數(shù)據(jù)的收集，修改協(xié)議應(yīng)該包括如何使用數(shù)據(jù)(例如，用于ML模型開發(fā)或測試)，以及數(shù)據(jù)管理如何支持這些用途。
附錄B 應(yīng)用PCCP的ML-DSF場景
病人監(jiān)護(hù)軟件
背景：該設(shè)備是一款用于高風(fēng)險(xiǎn)醫(yī)療環(huán)境（如重癥監(jiān)護(hù)室）的ML-DSF。軟件從主要病人監(jiān)護(hù)器獲取生理信號（如心電圖、血壓、脈搏血氧飽和度），并通過ML模型處理和分析，以檢測生理不穩(wěn)定的模式。當(dāng)檢測到生理不穩(wěn)定時(shí)，會產(chǎn)生可聽到的報(bào)警信號，提示需要及時(shí)的臨床干預(yù)以防止對患者可能的傷害。該ML啟用的醫(yī)療設(shè)備已經(jīng)獲得了帶有PCCP的授權(quán)。
預(yù)指定修改概述：制造商希望使用更多的數(shù)據(jù)重新訓(xùn)練ML模型，以降低誤報(bào)率，同時(shí)保持或提高對生理不穩(wěn)定開始的敏感性。基線敏感性為y%。制造商希望在保持敏感性在預(yù)指定的非劣效性邊際z%之內(nèi)的同時(shí)，顯著改善誤報(bào)率。
授權(quán)后修改場景：
修改場景1：與PCCP中規(guī)定的內(nèi)容相關(guān)的修改，并且按照PCCP實(shí)施。根據(jù)修改協(xié)議收集并使用數(shù)據(jù)重新訓(xùn)練了ML模型，并按照規(guī)定的方法進(jìn)行了測試。結(jié)果表明，誤報(bào)率顯著降低，而平均敏感性估計(jì)在基線敏感性y%的提議非劣效性邊際之內(nèi)。
修改場景2：超出了PCCP中規(guī)定的性能量化措施的修改。制造商使用額外的數(shù)據(jù)重新訓(xùn)練了ML模型以提高敏感性。分析驗(yàn)證表明，修改后的ML模型具有與先前版本相同的誤報(bào)率和敏感性。然而，制造商還注意到，修改后的ML模型在保持相同敏感性的同時(shí)，現(xiàn)在還可以提前預(yù)測生理不穩(wěn)定，而先前的ML模型版本無法做到這一點(diǎn)。
皮膚病變軟件
背景：該設(shè)備是一款ML-DSF，通過識別和描述皮膚病變的特征（如顏色、面積隨時(shí)間的變化量化）來輔助診斷。它使用特定的相機(jī)進(jìn)行了驗(yàn)證，并旨在由初級醫(yī)療提供者使用。該設(shè)備已經(jīng)獲得了帶有PCCP的授權(quán)。
預(yù)指定修改概述：制造商希望將ML-DSF擴(kuò)展到其他通用計(jì)算平臺上使用，包括智能手機(jī)和平板電腦。通用計(jì)算平臺必須包含符合PCCP中定義的最低規(guī)格的二維相機(jī)。更新后的設(shè)備必須使用指定的方法實(shí)現(xiàn)PCCP中定義的最低性能。
授權(quán)后修改場景：
修改場景1：在PCCP中規(guī)定并按照PCCP實(shí)施的輸入修改。制造商的分析驗(yàn)證表明，ML-DSF可以在兩種額外的智能手機(jī)上部署，這些智能手機(jī)的圖像采集規(guī)格符合PCCP中提供的最低規(guī)格。使用新的圖像采集系統(tǒng)進(jìn)行的分析性能被發(fā)現(xiàn)與基線性能統(tǒng)計(jì)等效。
修改場景2：在PCCP中未規(guī)定的輸入修改。制造商希望部署一個(gè)修改后的ML模型，該模型使用熱像相機(jī)捕獲的圖像；然而，這種新的相機(jī)技術(shù)未在PCCP中規(guī)定。
呼吸機(jī)設(shè)置軟件
背景：該設(shè)備是一款ML-DSF，旨在根據(jù)輸入數(shù)據(jù)的解釋為醫(yī)療或家庭使用環(huán)境中的呼吸機(jī)推薦理想的通氣參數(shù)。醫(yī)療提供者可以將這些參數(shù)編程到呼吸機(jī)中。制造商提議對ML-DSF進(jìn)行修改，以在原始指示范圍內(nèi)改善性能。該設(shè)備已經(jīng)獲得了帶有PCCP的授權(quán)。
預(yù)指定修改概述：制造商希望重新訓(xùn)練ML模型，以優(yōu)化特定患者亞群的特定部位性能，這些患者的數(shù)據(jù)以前不足夠。具體來說，制造商希望修改ML模型，以改善其優(yōu)化分鐘體積和潮氣量的能力，以減少在特定范圍內(nèi)的變異性，從而改善該患者亞群在不同部位的治療結(jié)果。
授權(quán)后修改場景：
修改場景1：與PCCP中規(guī)定并按照PCCP實(shí)施的設(shè)備使用和性能修改。制造商在新的數(shù)據(jù)上重新訓(xùn)練并重新驗(yàn)證了ML模型，這些數(shù)據(jù)是在具有特定疾病的患者亞群中獲得的。根據(jù)修改協(xié)議收集并分析的額外臨床性能數(shù)據(jù)表明，重新訓(xùn)練在新數(shù)據(jù)上改善了通氣設(shè)置建議的可靠性和精確性。
成像輔助設(shè)備
背景：該ML-DSF集成到成像系統(tǒng)中，旨在協(xié)助醫(yī)療提供者在成人和兒童人群中獲取肩部超聲圖像，通過實(shí)時(shí)檢測潛在異常來突出顯示圖像的部分。該ML-DSF與設(shè)備采集系統(tǒng)集成，使用ML模型分析其輸出，如果檢測到異常，會向操作員提供實(shí)時(shí)警報(bào)，并在成像過程中自動調(diào)整設(shè)備采集系統(tǒng)的參數(shù)以優(yōu)化成像。
預(yù)指定修改概述：制造商希望重新訓(xùn)練其ML模型，以進(jìn)一步優(yōu)化異常檢測的準(zhǔn)確性。PCCP預(yù)先規(guī)定，在肩部檢查期間，異常識別的敏感性和特異性將顯著優(yōu)于基線。
授權(quán)后修改場景：
修改場景1：與PCCP中規(guī)定并按照PCCP實(shí)施的設(shè)備性能量化措施修改。根據(jù)修改協(xié)議收集的成像數(shù)據(jù)被用來重新訓(xùn)練ML模型。根據(jù)修改協(xié)議中指定的測試協(xié)議，修改后的ML模型進(jìn)行了測試。結(jié)果表明，異常識別的敏感性和特異性達(dá)到了統(tǒng)計(jì)上的優(yōu)越性預(yù)規(guī)范。
喂養(yǎng)管放置X光片分析軟件
背景：該設(shè)備是一款ML-DSF，用于分析住院患者的胸部X光片以評估喂養(yǎng)管放置情況。ML-DSF重新排序放射科醫(yī)生的審查隊(duì)列，以便被識別為喂養(yǎng)管錯(cuò)位可能性更高的X光片被放在隊(duì)列的前面。該設(shè)備已經(jīng)獲得了帶有PCCP的授權(quán)。
預(yù)指定修改概述：制造商希望通過在新數(shù)據(jù)上重新訓(xùn)練來提高M(jìn)L模型的性能，增加對錯(cuò)位喂養(yǎng)管的敏感性。基線敏感性為x%。此外，制造商希望修改設(shè)備，使其在優(yōu)先級隊(duì)列中進(jìn)行優(yōu)先處理的同時(shí)，通知護(hù)士檢查患者。這一修改需要達(dá)到z%的敏感性。
授權(quán)后修改場景：
修改場景1：與PCCP中規(guī)定并按照PCCP實(shí)施的設(shè)備性能量化措施修改和設(shè)備的使用和性能修改。制造商根據(jù)修改協(xié)議描述的，在新獲得的數(shù)據(jù)上重新訓(xùn)練并重新驗(yàn)證了ML模型，顯著提高了ML-DSF的敏感性，從x%提高到z%，以檢測錯(cuò)誤的喂養(yǎng)管放置。通過修改后的設(shè)備性能，更新了設(shè)備的標(biāo)簽，并啟用了通知功能。因?yàn)樵O(shè)備修改在PCCP中有規(guī)定，并且按照PCCP實(shí)施，所以不需要新的營銷提交。
總結(jié)
PCCP可以作為一種有用的工具，用于在器械上市后預(yù)先獲得FDA授權(quán)進(jìn)行預(yù)定的、特定的修改，這可以在器械的整個(gè)生命周期中為制造商節(jié)省大量的成本、時(shí)間和資源。但PCCP也可能增加注冊資料提交的復(fù)雜性，延遲授權(quán)和產(chǎn)品發(fā)布，并引發(fā)有關(guān)信息披露的影響。
制造商需要綜合權(quán)衡自身產(chǎn)品特點(diǎn)及注冊策略，酌情合理的運(yùn)用此指南。
來源：長江醫(yī)械
