發(fā)布日期:2020-03-11
燎原疫情之下,方案先行。
早在2月10日,國家人工智能標(biāo)準(zhǔn)化總體組秘書處(中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院)便匯聚了第一批34款有助于疫情防控的人工智能產(chǎn)品和解決方案,這些方案廣泛覆蓋了智能識(shí)別、智能交互、智能醫(yī)療、智能出行、遠(yuǎn)程服務(wù)5個(gè)板塊。
在這之中,智能醫(yī)療板塊項(xiàng)目數(shù)量占比最多,高達(dá)13個(gè),從影像診斷到藥物研發(fā),每一個(gè)部分均有頭部公司參與。同時(shí),智能醫(yī)療也是離抗疫前線最近的板塊,AI影像診斷為醫(yī)生分壓;AI藥物研發(fā)嘗試測(cè)試病毒靶點(diǎn)助力老藥新用。
與往常不同的是,無論是老藥新用,還是針對(duì)新冠肺炎的AI影像輔診軟件,這里都存在同樣問題:雖有相關(guān)部門牽頭,卻缺乏明確的審批程序。
直至3月5日,新冠肺炎軟件監(jiān)管方案姍姍來遲。國藥監(jiān)局表示,為應(yīng)對(duì)新型冠狀病毒肺炎疫情,按照科學(xué)審評(píng)的原則和確保產(chǎn)品安全、有效、質(zhì)量可控的要求,國家藥品監(jiān)督管理局、醫(yī)療器械技術(shù)審評(píng)中心印發(fā)《肺炎CT影像輔助分診與評(píng)估軟件審評(píng)要點(diǎn)(試行)》(下簡(jiǎn)稱《要點(diǎn)》),醫(yī)療人工智能輔助診斷軟件終于在安全驗(yàn)證方面走上正軌。
四個(gè)“關(guān)鍵詞”了解文件細(xì)節(jié)《要點(diǎn)》從適用范圍、基本要求、風(fēng)險(xiǎn)管理、軟件研究、臨床研究、說明書、軟件更新考量七個(gè)方面對(duì)疫情期間的AI軟件審批進(jìn)行了描述。通過對(duì)文件進(jìn)行分析,動(dòng)脈網(wǎng)抓取了以下四個(gè)關(guān)鍵詞。
關(guān)鍵詞一:三類證
文件第一部分首先明確了審評(píng)的內(nèi)容,原文指出:“按現(xiàn)行《醫(yī)療器械分類目錄》,該類產(chǎn)品分類編碼為21-04-02,管理類別為三類。”
值得注意的是,從2020年的人工智能審批情況來看,僅科亞醫(yī)療的FFRCT與樂普醫(yī)療的心電分析軟件獲得了AI器械三類證,而在肺、肝等CT應(yīng)用場(chǎng)景中,尚無一家企業(yè)通過正常程序通過審批全流程。截至2020年3月,部分人工智能影像企業(yè)表示已完成臨床實(shí)驗(yàn)研究,按正常進(jìn)展將在2020年獲得三類證。
那么,這條政策或許意味著AI三類證審批流程將進(jìn)一步加快,從另外一個(gè)角度來看,行業(yè)一定程度上也認(rèn)可了AI輔助診斷軟件在疫情中發(fā)揮的作用。
關(guān)鍵詞二:功能要求
文中指出:“軟件功能至少包含異常識(shí)別、量化分析(如病灶體積占比、CT值分布等)、數(shù)據(jù)對(duì)比(手動(dòng)、自動(dòng)均可)、報(bào)告輸出。其中,異常識(shí)別用于疑似患者的分診提示,量化分析和數(shù)據(jù)對(duì)比用于確診患者的病情評(píng)估。”
通常而言,AI在醫(yī)院中行使的責(zé)任主要是提高醫(yī)生效率,提高診斷準(zhǔn)確率,但在這一段話中,器審中心明確提到了“量化分析”與“報(bào)告輸出”等功能,這意味著AI軟件不僅僅需要提出高準(zhǔn)確率的判斷結(jié)果,還需要給出相應(yīng)的依據(jù),具備數(shù)據(jù)分析處理的功能。
同時(shí),由于Ⅲ類證審批對(duì)產(chǎn)品提出“非劣效性”與“優(yōu)效性”的要求,此次新冠肺炎無疑給出了人工智能企業(yè)一個(gè)設(shè)計(jì)臨床實(shí)驗(yàn)的絕好機(jī)會(huì),如果能通過深度學(xué)習(xí)滿足上述產(chǎn)品要求,做出傳統(tǒng)分析軟件難以進(jìn)行的量化分析,圍繞“AI分診”、“全數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)”進(jìn)行臨床實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),AI產(chǎn)品的審批速度將很有可能因此加快。
關(guān)鍵詞三:數(shù)據(jù)要求
對(duì)于人工智能審批,本次文件給出了眾多明確的要求,可簡(jiǎn)化如下:
1.訓(xùn)練數(shù)據(jù)原則上不少于2000例新冠肺炎CT影像;至少來源于3家醫(yī)療機(jī)構(gòu),其中至少包含1家疫情嚴(yán)重地區(qū)醫(yī)療機(jī)構(gòu);至少包括早期、進(jìn)展期的新型冠狀病毒肺炎CT影像。
2.結(jié)合人群特征(如性別、年齡)、影像學(xué)分期(早期、進(jìn)展期、嚴(yán)重期)、數(shù)據(jù)來源機(jī)構(gòu)、CT設(shè)備(如廠家、層厚)等因素,提供新型冠狀病毒肺炎CT影像的數(shù)據(jù)分布情況。
3.結(jié)合CT設(shè)備、影像學(xué)分期、類似病征等因素,提供算法性能影響因素分析報(bào)告。
從上述三條信息來看,通過《要點(diǎn)》完成三類器械認(rèn)證仍有一定難度,截止3月6日共計(jì)80714例確診(湖北占67592例),很多省市尚未超過2000例確診患者。對(duì)于非一線人工智能企業(yè),若其產(chǎn)品沒有進(jìn)入到疫區(qū)城市,或進(jìn)入到疫區(qū)城市沒有進(jìn)行充分驗(yàn)證使用,均很難達(dá)到“2000例”這一數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)。
關(guān)鍵詞四:臨床實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
《要點(diǎn)》指出:企業(yè)可采用單組目標(biāo)值試驗(yàn)設(shè)計(jì),以分診提示的敏感性、特異性等固有診斷準(zhǔn)確度指標(biāo)作為主要評(píng)價(jià)指標(biāo)。這與正常流程有所不同。
生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)詳述金標(biāo)準(zhǔn)的選擇、構(gòu)建方法及理由??晒┻x擇的金標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建方法包括:一是以臨床確定結(jié)果為金標(biāo)準(zhǔn),即流行病學(xué)史、臨床表現(xiàn)(含影像學(xué)特征)的綜合診斷結(jié)果;二是通過專家閱片小組構(gòu)建金標(biāo)準(zhǔn)。
此外,《要點(diǎn)》還提出了需要明確的多情況下樣本量估算指標(biāo),種種規(guī)定均為企業(yè)制定臨床試驗(yàn)計(jì)劃提供了明確方針。
總的來說,由于新冠肺炎疫情對(duì)于醫(yī)療AI輔助診斷的新需求,這項(xiàng)技術(shù)在疫情之中得到了更多的關(guān)注。但是否能有產(chǎn)品及時(shí)通過這一項(xiàng)政策獲得審批,仍需企業(yè)與器審中心合作,以推動(dòng)AI發(fā)展。
CE、FDA也在同步推進(jìn)除了國內(nèi)的AI審評(píng)審批有所動(dòng)向,海外的CE同樣有所進(jìn)展。
2020年2月,推想科技、致遠(yuǎn)慧圖等企業(yè)的AI產(chǎn)品相繼獲得歐盟CE證書,擁有了開拓歐洲市場(chǎng)的能力,此外,從眾多審評(píng)審批會(huì)議來看,我國相關(guān)機(jī)構(gòu)同樣重視FDA對(duì)于醫(yī)療AI輔助診斷產(chǎn)品的觀點(diǎn),希望能夠挖掘出符合我國國情的部分。
與國內(nèi)略有不同的是,F(xiàn)DA整體是基于風(fēng)險(xiǎn)來對(duì)不同產(chǎn)品進(jìn)行不同的審查和監(jiān)管,等級(jí)分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類,一般來說,影像類產(chǎn)品是Ⅱ類,侵入類產(chǎn)品為Ⅲ類。根據(jù)是否已有類似的產(chǎn)品可以對(duì)照以及具體的風(fēng)險(xiǎn)是否足夠了解和可控,二類批準(zhǔn)又分為De Novo、510(k),PMA等。
隨著AI、機(jī)器學(xué)習(xí)等新技術(shù)的不斷應(yīng)用,F(xiàn)DA對(duì)于CAD軟件的審查標(biāo)準(zhǔn)也不斷與時(shí)俱進(jìn)。1998年2017年,對(duì)CAD軟件的監(jiān)管比較傳統(tǒng),都是采用PMA申請(qǐng)途徑。2017年至2020年,在對(duì)相關(guān)應(yīng)用更加了解的情況下,改用De Novo申請(qǐng)途徑,De Novo不僅允許該器械在美國市場(chǎng)進(jìn)行銷售,還會(huì)建立一個(gè)新的分類法規(guī),后續(xù)的同類產(chǎn)品可以使用該分類以510(k)的途徑遞交上市前申請(qǐng)。
從2019年審批情況來看,GE、深透醫(yī)療等企業(yè)旗下AI產(chǎn)品均通過510(k)完成了相關(guān)產(chǎn)品的審批,深透醫(yī)療的SubtlePET、SubtleMR兩款以影像重建為核心的FDA獲批產(chǎn)品,均是基于510(k)的途徑進(jìn)行申請(qǐng),并獲得批準(zhǔn)。
2020年2月7日,Caption Health獲FDA批準(zhǔn)可上市的AI超聲心動(dòng)圖采集應(yīng)用程序,則被FDA歸為一種新的CAD(計(jì)算機(jī)輔助)設(shè)備類型——CADa/o(computer-aided acquisition/optimization)。這是FDA在監(jiān)管方面的又一次創(chuàng)新。
所以,本次政策的推出也可視為國內(nèi)監(jiān)管體系對(duì)于審評(píng)審批的一次創(chuàng)新性嘗試,在緊急事件面前,我們或許需要一些特定的手段去配合醫(yī)療科技的發(fā)展。
但也有人士認(rèn)為,無論審批發(fā)展如何,“證件始終是一張紙”,能夠在市場(chǎng)上存活與否,能夠被醫(yī)生接受與否,其關(guān)鍵,仍然在于人工智能價(jià)值本身。同時(shí),也正因?yàn)槿斯ぶ悄茉谝咔橹斜憩F(xiàn)出了出人意料的價(jià)值,監(jiān)管政策隨之向前推進(jìn)。
疫情之下,AI都發(fā)揮了怎樣的價(jià)值?根據(jù)劉士遠(yuǎn)主任的總結(jié),醫(yī)療影像AI在本次疫情中的作用可分為四點(diǎn):“第一是發(fā)現(xiàn)病變,確認(rèn)病變和分隔病變;第二是通過測(cè)量病變的分布、形態(tài)、密度等數(shù)據(jù),進(jìn)行病變的診斷和鑒別診斷;第三是通過人工智能的定量和分級(jí)完成病變的進(jìn)展轉(zhuǎn)歸判斷,確認(rèn)病情是惡化還是好轉(zhuǎn)。第四是結(jié)合臨床實(shí)驗(yàn)室檢查,基于全數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí),從定性到定量,給出精準(zhǔn)算法的模型,最終實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的精準(zhǔn)醫(yī)療。”
前三個(gè)作用可視為人工智能在此次防疫戰(zhàn)中的基礎(chǔ)作用,對(duì)于很多武漢一線的醫(yī)生而言,如果能夠以更高的效率、更準(zhǔn)確的判斷能力對(duì)患者的CT影像進(jìn)行判斷,無疑可以起到緩減影像堆積、減少漏診的情況,而面向DR的人工智能則能解決基層醫(yī)療中專業(yè)影像醫(yī)生缺乏,難以對(duì)可疑癥狀判別的問題。此外,隨訪功能可幫助醫(yī)生迅速以定量的方式區(qū)患者病情變化,以推進(jìn)下一步?jīng)Q策。
為本次疫情開發(fā)“AI+CT”的人工智能企業(yè)多達(dá)近30家,每家企業(yè)均可起到“提效減漏”的作用,但又各有不同。以匯醫(yī)慧影的“三位一體”智慧影像解決方案為例,這家企業(yè)將“AI輔助篩查、智能數(shù)字膠片、智能遠(yuǎn)程會(huì)診”能夠通過遠(yuǎn)程部署直達(dá)一線,而通過深度學(xué)習(xí)算法,該解決方案能夠在2-3秒診斷500幅CT影像,一鍵生成結(jié)構(gòu)化圖文報(bào)告,并將數(shù)據(jù)保存至云端,生成屬于患者自己的健康檔案,以便于患者自行查閱及配合后續(xù)隨訪。此外,智能遠(yuǎn)程會(huì)診則為社會(huì)整體防疫提高了資源調(diào)度能力。此外,依圖醫(yī)療在春節(jié)后僅一周便推出了AI+CT影像輔診產(chǎn)品,并在包含武漢在內(nèi)的全國各地廣泛使用。
和CT相比,DR雖然在分辨率、解析度等方面有一定的欠缺,但這些因素并不影響影像科醫(yī)生診斷新冠肺炎。此外,由于其低廉的價(jià)格(設(shè)備價(jià)格幾十萬以內(nèi),拍片價(jià)格60-80元),許多沒有CT的鄉(xiāng)鎮(zhèn)仍配置了一定數(shù)量的DR,這類影像設(shè)備在疫情區(qū)同樣被廣泛運(yùn)用。
以九峰醫(yī)療的病毒性肺炎(含新冠肺炎)X線胸片智能篩查系統(tǒng)為例,該系統(tǒng)既可通過影像車或遠(yuǎn)程部署的方式部署于基層醫(yī)療,也可置于醫(yī)共體、醫(yī)聯(lián)體中的影像中心內(nèi),運(yùn)用AI技術(shù)高效處理DR影像。截止2020年2月底,九峰醫(yī)療已經(jīng)幫助部署九峰智能閱片系統(tǒng)的約300家基層鄉(xiāng)鎮(zhèn)衛(wèi)生院篩查1.5萬人次,其中,約15%(非湖北省地區(qū))和20%(湖北省地區(qū))的胸片被AI識(shí)別為病毒性肺炎,經(jīng)過專家的復(fù)核,共發(fā)現(xiàn)84例疑似新冠肺炎的基層患者。
上述的三個(gè)作用不僅可以作用于新冠肺炎期間的影像科,也可為平時(shí)的各級(jí)醫(yī)院醫(yī)生減輕負(fù)擔(dān),稱得上是“普適”的作用,而由于疫情的特殊性,AI的部分特殊的作用也因此凸顯出來。
在武漢疫情高峰時(shí)期,市內(nèi)重癥收治床位時(shí)常一床難求,用于輕度中度癥患者隔離的方艙醫(yī)院也人滿為患,很多患者都在院外等待床位。而進(jìn)入方艙醫(yī)院的患者通常需要由醫(yī)生提前判斷病情嚴(yán)重程度,后續(xù)將以3-5天為一個(gè)周期對(duì)患者進(jìn)行復(fù)查。
這個(gè)時(shí)候,醫(yī)生需要在非常短的時(shí)間內(nèi)對(duì)患者進(jìn)行精準(zhǔn)判斷,把患者分配到最適合其病癥的醫(yī)院,而對(duì)于已經(jīng)擁有床位的患者,醫(yī)生也需定期進(jìn)行隨訪,觀察不同時(shí)期患者影像之中磨玻璃影的變化,及時(shí)對(duì)癥狀加重的患者更新治療方案,對(duì)癥狀減輕或痊愈的患者進(jìn)行轉(zhuǎn)移。這些問題給予了醫(yī)療AI新的需求,即在定量分析的基礎(chǔ)上幫助醫(yī)生完成對(duì)患者病癥的定性,判斷患者病情所屬階段,這并非AI企業(yè)有意為之,卻在這次疫情之中被廣泛使用。
其次,通常而言,醫(yī)生無法通過CT征象直接區(qū)分患者所患肺炎類型,但一些公司正努力運(yùn)用數(shù)字的方式去量化新型肺炎的表現(xiàn)特征,直接判斷患者所患肺炎類型。如今,許多醫(yī)生都借助于AI,通過回顧性研究發(fā)表了相關(guān)論文,但從研究到論證,我們可能沒法在疫情結(jié)束前得到答案。
和“普適”的作用相比,上述的兩個(gè)作用存在一定的局限性,即因?yàn)樾鹿诜窝资录陌l(fā)生,所以讓AI產(chǎn)生了相應(yīng)的作用,它的特點(diǎn)在于功能的不可復(fù)制性。舉個(gè)例子,若新冠病毒不具備高傳染性,則不會(huì)出現(xiàn)方艙醫(yī)院,自然也不會(huì)產(chǎn)生分診的需求,科研也是同理。但是,透過數(shù)據(jù)的方式進(jìn)行分析這一思路,或許潛藏著AI更深層次的價(jià)值。
在疫情之中研發(fā)影像相關(guān)應(yīng)用的AI企業(yè)(不完全統(tǒng)計(jì))
AI的價(jià)值從輔診向數(shù)據(jù)分析深入對(duì)于“什么是AI的潛在價(jià)值”這一問題,一位醫(yī)生表示:“一般而言,影像科的醫(yī)生偏好于給予‘占位性病變’的判斷,而很少診斷為肺炎。但對(duì)于患者而言,占位性病變的內(nèi)容太過寬泛,他們需要更為精確的判斷,這種判斷現(xiàn)在很少來源于影像科。如今,很多人工智能都在處理數(shù)據(jù)做定量分析,但這些工作并非人工智能的專長(zhǎng)——常規(guī)數(shù)據(jù)處理軟件也能收集挖掘數(shù)據(jù)。所以,AI要想發(fā)揮出真正的價(jià)值,需要借助于定量的數(shù)據(jù)給出定性的判斷結(jié)果。”
從目前來看,完全放任人工智能決策而不參考醫(yī)生的意見,違背了AI的倫理,但公司開發(fā)針對(duì)于肺炎的AI影像輔診算法,正是通過提高醫(yī)生判斷能力,側(cè)面解決直接決策的問題。
以聯(lián)影智能在這方面的研究為例,其AI輔助分析系統(tǒng)能夠?qū)⒎尾糠殖刹煌姆味?,把其中的病灶勾勒出來,?jì)算每一個(gè)肺段病灶區(qū)的感染比例,從而為診斷感染情況提供參考。由于臨床診斷的嚴(yán)謹(jǐn)性,這些成果或許在短期內(nèi)無法在實(shí)際之中為醫(yī)生診斷助力,但卻為解析新冠病毒提供了參考。
從分辨肺炎種類這一角度延伸,一些企業(yè)嘗試則將影像數(shù)據(jù)與其他科室數(shù)據(jù)相結(jié)合的方式,建立綜合化的AI模型,為醫(yī)生提供更全面的參考信息。
例如,安德醫(yī)智認(rèn)為,僅僅通過放射科影像很難區(qū)分各類肺炎,而病原學(xué)是最終診斷結(jié)果的金標(biāo)準(zhǔn)。因此,在研究CT影像的同時(shí),安德醫(yī)智嘗試關(guān)聯(lián)以各種肺炎的病原學(xué)診斷結(jié)果、核酸檢測(cè)陽性結(jié)果為金標(biāo)準(zhǔn)組織AI訓(xùn)練集,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)肺炎的分類,判斷患者所患肺炎是細(xì)菌性肺炎、真菌性肺炎、新冠肺炎,還是其他病毒性肺炎。
而GE醫(yī)療選擇將影像基因組學(xué)、人工智能、圖像處理技術(shù)相結(jié)合。3月5日,GE醫(yī)療發(fā)布了“智贏新冠LK 2.0”AI平臺(tái),嘗試針對(duì)肺結(jié)節(jié)、肺部炎癥和肺功能損傷定量分析,到更早的病灶識(shí)別,更精準(zhǔn)的定量分析。一方面,該平臺(tái)可行使AI輔診功能,幫助醫(yī)生處理影像;另一方面,該平臺(tái)可協(xié)助醫(yī)生研究新冠肺炎在CT影像中的早期識(shí)別。
GE醫(yī)療中國精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)院副院長(zhǎng)趙周社表示:“我們首先會(huì)對(duì)所有錄入平臺(tái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理,無論是什么樣的機(jī)型,我們將統(tǒng)一把它處理成1毫米的層厚的標(biāo)準(zhǔn)影像。隨后,我們會(huì)用算法處理標(biāo)準(zhǔn)影像,把肺、氣管和支氣管分割標(biāo)注出來。做到這一步,我們就可以去找病灶了,通過適當(dāng)?shù)哪P?,我們能夠甄別出患者是否患有新型冠狀病毒肺炎,并給出概率回答。”
具體而言,LK2.0AI平臺(tái)根據(jù)新冠病灶的發(fā)病時(shí)期進(jìn)行了三類個(gè)性化的處理。
對(duì)于早期無癥狀病患和不易發(fā)現(xiàn)的新冠病灶,GE醫(yī)療將AI分析范圍拓展到了氣管、支氣管部分,幫助肺部無明顯形態(tài)學(xué)改變的病例,進(jìn)行早期病灶識(shí)別。
對(duì)于新冠中后期復(fù)雜病變,LK平臺(tái)可對(duì)肺葉進(jìn)行快速智能化分割,精準(zhǔn)定位病灶和定量評(píng)分;結(jié)合AI深度學(xué)習(xí)建模,進(jìn)一步評(píng)估疾病進(jìn)展、反映病變體積與分布,分析彌漫性病變,預(yù)測(cè)病情走勢(shì)。
新冠中后期復(fù)雜病變分割:3D顯示病灶(紅色區(qū)域)和病灶定量和評(píng)分分析
對(duì)于激增的新冠病患數(shù)據(jù),LK平臺(tái)可對(duì)不同型號(hào)的CT進(jìn)行數(shù)據(jù)規(guī)范化處理,同時(shí)進(jìn)行批量快速讀片處理。
不過,分割、定位與評(píng)分僅是判斷肺炎情況的方法之一,武漢大學(xué)中南醫(yī)院影像科主任徐海波表示:“新冠肺炎影像的數(shù)據(jù)參數(shù)眾多,很多參數(shù)還沒有完全匹配上去,而這也是我們未來和GE醫(yī)療合作的方向之一。不過,如今分割標(biāo)識(shí)的技術(shù)已經(jīng)非常成熟,可以解決醫(yī)生因疲勞漏掉病灶的問題,也可生成一些結(jié)構(gòu)化報(bào)告的模板等,已經(jīng)達(dá)到可在臨床推廣的程度。但要做高度智能化的精確診斷,還需要大量的匹配參考文獻(xiàn),進(jìn)行漫長(zhǎng)的臨床驗(yàn)證。”
價(jià)值與審評(píng)審批的關(guān)系總的來說。影像AI審評(píng)審批與價(jià)值的關(guān)系算得上是相輔相成,AI價(jià)值的擴(kuò)張推動(dòng)了審評(píng)審批的速度與必要性,而審評(píng)審批則從程序上為影像AI發(fā)展鋪平道路。
新冠疫情的發(fā)生雖然在短期內(nèi)延緩了部分人工智能產(chǎn)品審評(píng)審批的進(jìn)行,卻也為大眾展現(xiàn)了新的價(jià)值。
那么,《要點(diǎn)》之下能否誕生AI器械三類證呢?從過去的兩年審批狀況來看,動(dòng)脈網(wǎng)認(rèn)為,這仍將取決于企業(yè)本身。如果企業(yè)足夠積極,我們有望在接下來的三個(gè)月中看到AI企業(yè)通過《要點(diǎn)》獲得CT肺相關(guān)產(chǎn)品三類證。
但無論獲證與否,疫情之中,AI展現(xiàn)了其應(yīng)有的價(jià)值。未來AI能做什么?醫(yī)生已經(jīng)有了新的期待……
來源:動(dòng)脈網(wǎng)