計(jì)算機(jī)輔助診斷軟件產(chǎn)品分類(lèi)管理研究

戎善奎，江瀟，馮建，張春青，余新華 中國(guó)食品藥品檢定研究院（國(guó)家藥品監(jiān)督管理局醫(yī)療器械標(biāo)準(zhǔn)管理中心），北京市，069 北京市醫(yī)療器械檢驗(yàn)所，北京市，0

0 引言

臨床醫(yī)生日常工作中的一個(gè)重要方面是閱讀并判斷大量的數(shù)據(jù)和影像等醫(yī)學(xué)信息，一定程度的漏診和誤診是不可避免的，輔助診斷軟件的應(yīng)用則有助于解決這一問(wèn)題，尤其是對(duì)于經(jīng)驗(yàn)不足或者水平不夠的醫(yī)生。目前，計(jì)算機(jī)輔助診斷技術(shù)研究和應(yīng)用較為成熟的是在乳腺和肺部病變等方面，而在虛擬腔鏡、腦腫瘤、腦灌注和中醫(yī)學(xué)等諸多方面的研究尚處于起步階段，有待于進(jìn)一步探索。計(jì)算機(jī)輔助診斷軟件可以全面利用影像、數(shù)據(jù)等信息進(jìn)行精確的定量計(jì)算和分析，避免因個(gè)人知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的差異引起針對(duì)同一樣本出現(xiàn)不同診斷結(jié)果，使得診斷變得更準(zhǔn)確更易于操作，其臨床應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大[1-4]。近年來(lái)，得益于相關(guān)計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，尤其是深度學(xué)習(xí)算法等的發(fā)展和完善，使得人工智能技術(shù)在醫(yī)學(xué)診斷等領(lǐng)域中得以應(yīng)用，出現(xiàn)了許多新型的輔助診斷類(lèi)軟件產(chǎn)品，極大地提高了診斷效率和質(zhì)量。

本文針對(duì)于計(jì)算機(jī)輔助診斷軟件產(chǎn)品注冊(cè)審批需要的第一個(gè)環(huán)節(jié)，即其屬性界定和類(lèi)別劃分，通過(guò)對(duì)國(guó)外和我國(guó)相關(guān)法規(guī)文件的調(diào)研分析，結(jié)合目前的醫(yī)療器械監(jiān)管工作現(xiàn)狀，進(jìn)行了技術(shù)層面的探討和分析，以供參考。

1 輔助診斷軟件的屬性界定及類(lèi)別劃分研究

1.1 輔助診斷軟件的定義

對(duì)于輔助診斷類(lèi)醫(yī)用軟件，在2002年發(fā)布的《醫(yī)療器械分類(lèi)目錄》中并未明確提及。后續(xù)的相關(guān)分類(lèi)文件中列舉了部分產(chǎn)品，如國(guó)食藥監(jiān)械〔2006〕268號(hào)文中“兒童輔助診療軟件”（作為II類(lèi)醫(yī)療器械管理）、國(guó)食藥監(jiān)械〔2012〕271號(hào)文中“產(chǎn)前染色體非整倍體和基因缺失數(shù)據(jù)處理軟件”（不作為醫(yī)療器械管理）、食藥監(jiān)辦械管〔2015〕49號(hào)文中“人乳頭瘤病毒核酸分型分析軟件”（作為II類(lèi)醫(yī)療器械管理）以及食藥監(jiān)辦械管〔2014〕8號(hào)文中“胎兒染色體非整倍體（T21、T18、T13）基因檢測(cè)（測(cè)序法）Z值計(jì)算軟件”的相關(guān)規(guī)定等。這些文件由于時(shí)間跨度較大，對(duì)于診斷類(lèi)軟件的屬性和類(lèi)別規(guī)定尺度難免在一定程度上存在著不一致之處，而且也僅僅是針對(duì)于某些特定產(chǎn)品的規(guī)定，不能整體代表該類(lèi)產(chǎn)品?？傮w是說(shuō)，在現(xiàn)行《醫(yī)療器械分類(lèi)目錄》實(shí)施之前，對(duì)于輔助診斷類(lèi)醫(yī)用軟件產(chǎn)品的屬性判定和類(lèi)別劃分原則并不完全明確。

現(xiàn)行《醫(yī)療器械分類(lèi)目錄》中，針對(duì)于輔助診斷類(lèi)軟件做出了較為明確的規(guī)定，即“由計(jì)算機(jī)軟件對(duì)病變進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，對(duì)病變的性質(zhì)等給出臨床診斷治療依據(jù)和/或建議”和“對(duì)影像或者數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，給出臨床參考值”，同時(shí)給出了相關(guān)的管理類(lèi)別劃分原則。

但是，具體到特定軟件產(chǎn)品的預(yù)期用途等描述并不完全和分類(lèi)目錄中類(lèi)似或一致，尤其是對(duì)于個(gè)性化的具體產(chǎn)品，還需要對(duì)其屬性判定和類(lèi)別劃分原則進(jìn)行詳細(xì)、深入的探討和解析。根據(jù)《總局關(guān)于實(shí)施＜醫(yī)療器械分類(lèi)目錄＞有關(guān)事項(xiàng)的通告》（2017年第143號(hào)）規(guī)定，自2018年8月1日起，除幾種特殊情形外，既往發(fā)布的醫(yī)療器械分類(lèi)界定文件已被廢止，但是其類(lèi)別和屬性界定原則仍與現(xiàn)行《醫(yī)療器械分類(lèi)目錄》中相關(guān)內(nèi)容有著較為密切的關(guān)系，可以結(jié)合起來(lái)理解。

1.2 管理屬性界定

對(duì)于宣稱(chēng)具有輔助診斷功能的軟件產(chǎn)品，其屬性的界定應(yīng)依據(jù)《醫(yī)療器械監(jiān)督管理?xiàng)l例》中第七十六條關(guān)于醫(yī)療器械的定義[5]。但要指出的是，對(duì)于軟件產(chǎn)品屬性界定，還必須考慮其采用的算法的情況。國(guó)食藥監(jiān)械〔2012〕271號(hào)文中“產(chǎn)前染色體非整倍體和基因缺失數(shù)據(jù)處理軟件”、食藥監(jiān)辦械管〔2014〕8號(hào)文中“胎兒染色體非整倍體（T21、T18、T13）基因檢測(cè)（測(cè)序法）Z值計(jì)算軟件”規(guī)定，如果診斷類(lèi)軟件僅僅采用通用函數(shù)或者公開(kāi)的成熟算法進(jìn)行計(jì)算，則不作為醫(yī)療器械管理。如果一個(gè)軟件產(chǎn)品采用上述算法，通過(guò)計(jì)算獲得相應(yīng)的結(jié)果，即使該結(jié)果是用于輔助診斷或治療過(guò)程，但從本質(zhì)上看，也僅僅是對(duì)現(xiàn)成軟件的調(diào)用（例如MS Excel產(chǎn)品），如核心算法均由調(diào)用軟件實(shí)現(xiàn)，則不應(yīng)作為醫(yī)療器械產(chǎn)品管理，這也是目前易于混淆的一個(gè)重要方面。目前有很多診斷類(lèi)軟件宣稱(chēng)能夠進(jìn)行計(jì)算分析等，獲得醫(yī)療過(guò)程所需的數(shù)據(jù)，管理屬性判定時(shí)應(yīng)該著重關(guān)注其采用的核心算法的情況，以免造成屬性判定的錯(cuò)誤。如果軟件產(chǎn)品采用制造商開(kāi)發(fā)的特有算法（不由現(xiàn)成軟件提供）處理醫(yī)學(xué)影像或者醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)，并且所得結(jié)果用于醫(yī)療目的，才能視為醫(yī)療器械。

1.3 管理類(lèi)別劃分

1.3.1 風(fēng)險(xiǎn)程度判定的依據(jù)

醫(yī)療器械的管理類(lèi)別劃分應(yīng)依據(jù)其風(fēng)險(xiǎn)程度，現(xiàn)行《醫(yī)療器械分類(lèi)目錄》中“醫(yī)用軟件”子目錄在其編制說(shuō)明中強(qiáng)調(diào)“診斷功能軟件風(fēng)險(xiǎn)程度按照其采用算法的風(fēng)險(xiǎn)程度、成熟程度、公開(kāi)程度等為判定依據(jù)，不僅僅依據(jù)處理對(duì)象（如：癌癥、惡性腫瘤等疾病的影像）為判定依據(jù)”。也就是說(shuō)，軟件產(chǎn)品采用的算法的情況與其風(fēng)險(xiǎn)程度直接相關(guān)。算法是軟件產(chǎn)品的核心，決定了其輸出結(jié)果的形式、準(zhǔn)確性、使用中的風(fēng)險(xiǎn)程度等，是影響其管理類(lèi)別的決定性因素之一。舉例來(lái)說(shuō)，一個(gè)醫(yī)用軟件產(chǎn)品，即使處理的對(duì)象是惡性腫瘤的數(shù)據(jù)，如果僅僅是簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)計(jì)算和處理，其風(fēng)險(xiǎn)未必會(huì)高；或者說(shuō)不能因其對(duì)應(yīng)的疾病對(duì)象是一般的疾?。ㄈ缪装Y、骨折等）就認(rèn)為其風(fēng)險(xiǎn)較低。

1.3.2 類(lèi)別判定的原則

對(duì)于類(lèi)別判定，關(guān)鍵是該軟件產(chǎn)品最終給出的結(jié)果的情況。根據(jù)其所實(shí)現(xiàn)功能將該類(lèi)產(chǎn)品分為兩類(lèi)，一類(lèi)是計(jì)算機(jī)輔助檢測(cè)系統(tǒng)，用于檢測(cè)異常狀況；另一類(lèi)是計(jì)算機(jī)輔助診斷系統(tǒng)，用于檢測(cè)異常并幫助醫(yī)生決定異常的類(lèi)別及惡性級(jí)別，甚至給出治療建議等。

也就是說(shuō)，無(wú)論處理的對(duì)象是何種疾病，只要軟件通過(guò)其算法給出的僅僅是處理后的信息，則作為II類(lèi)醫(yī)療器械管理，也就是風(fēng)險(xiǎn)較低的醫(yī)用軟件產(chǎn)品（根據(jù)《醫(yī)療器械分類(lèi)規(guī)則》目前我國(guó)沒(méi)有I類(lèi)軟件產(chǎn)品）。具體來(lái)說(shuō)，就是軟件通過(guò)處理，給出了相應(yīng)的數(shù)據(jù)，或者在此基礎(chǔ)上通過(guò)數(shù)值比較等給出風(fēng)險(xiǎn)高/低、指標(biāo)高/低等結(jié)論，其實(shí)質(zhì)是僅僅給出了計(jì)算結(jié)果，供醫(yī)生診斷時(shí)作為參考，風(fēng)險(xiǎn)并不高。就如同目錄中所描述的“對(duì)影像或者數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，給出臨床參考值”，通常作為風(fēng)險(xiǎn)較低的II類(lèi)醫(yī)療器械管理。從軟件產(chǎn)品本身來(lái)說(shuō)，該類(lèi)軟件對(duì)于影像和數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)和測(cè)量（特征提?。?，以獲得客觀的信息，軟件會(huì)提示我們需要關(guān)注的目標(biāo)部分在哪里以及這些部分相對(duì)于正常狀況的改變，而對(duì)于這些目標(biāo)部分的改變性質(zhì)的識(shí)別，還是需要醫(yī)務(wù)人員去確認(rèn)[6]。軟件產(chǎn)品如果通過(guò)計(jì)算和分析，能夠自動(dòng)識(shí)別病變部位或者給出診斷提示（通常是指疾病種類(lèi)、影像中病變的部位等）甚至治療建議等，則應(yīng)該按照III類(lèi)醫(yī)療器械管理。這個(gè)過(guò)程是在上述II類(lèi)醫(yī)療器械產(chǎn)品處理的基礎(chǔ)上，對(duì)影像等數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的識(shí)別和采樣后，對(duì)所采集樣本開(kāi)展進(jìn)一步的研究與分析，并根據(jù)以往的“經(jīng)驗(yàn)”等，對(duì)當(dāng)前的病變做出診斷建議，是一個(gè)從數(shù)據(jù)處理到高級(jí)描述、識(shí)別的過(guò)程?？紤]到其對(duì)于診斷和治療的影響較大、算法復(fù)雜等，認(rèn)為該類(lèi)軟件風(fēng)險(xiǎn)較高，所以應(yīng)按照III類(lèi)醫(yī)療器械管理。

“醫(yī)用軟件”子目錄在其編制說(shuō)明中還有“如果IVD軟件中包含計(jì)算機(jī)輔助診斷功能，應(yīng)歸入決策支持軟件”的相關(guān)說(shuō)明。如果IVD軟件能夠在進(jìn)行輔助檢測(cè)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)輔助診斷功能，那么其類(lèi)別判定可以依據(jù)現(xiàn)行的決策支持軟件中“計(jì)算機(jī)輔助診斷”產(chǎn)品的類(lèi)別劃分原則。也即是說(shuō)，IVD軟件的管理類(lèi)別不僅有II類(lèi)，根據(jù)其具體實(shí)現(xiàn)的預(yù)期目的（如決策支持），也有III類(lèi)的情形，不能僅僅依據(jù)《醫(yī)療器械分類(lèi)目錄》中的字面意思來(lái)理解。總體來(lái)說(shuō)，目前市場(chǎng)上大部分的IVD軟件屬于II類(lèi)醫(yī)療器械，主要是基于其能夠給出處理結(jié)果來(lái)劃分的。

2 人工智能等新技術(shù)的輔助診斷軟件探討

近些年來(lái)非線(xiàn)性技術(shù)、信息技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展以及數(shù)學(xué)工具的突破，如小波技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、人工智能、數(shù)據(jù)融合、粗糙集理論、分形幾何等，使得計(jì)算機(jī)輔助診斷技術(shù)實(shí)現(xiàn)了巨大的突破和進(jìn)步。尤其是人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)軟件作為一種新工具，因其效率和準(zhǔn)確性的不斷提高，越來(lái)越引起人們的重視。當(dāng)醫(yī)學(xué)診斷領(lǐng)域具備了真正的大數(shù)據(jù)后，人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)就更加實(shí)用，相關(guān)產(chǎn)品必會(huì)被廣泛應(yīng)用[7-9]。

前面討論的輔助診斷類(lèi)軟件類(lèi)別劃分等僅限于目前《醫(yī)療器械分類(lèi)目錄》中的產(chǎn)品情況，絕大多數(shù)產(chǎn)品限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)原因，并未采用人工智能等相關(guān)新興技術(shù)。對(duì)于人工智能等技術(shù)在醫(yī)療器械領(lǐng)域的應(yīng)用，目前尚無(wú)相關(guān)法規(guī)等對(duì)其進(jìn)行明確規(guī)定，相關(guān)產(chǎn)品也未納入《醫(yī)療器械分類(lèi)目錄》中，因?yàn)槠渖婕暗缴疃葘W(xué)習(xí)及大數(shù)據(jù)等諸多新興技術(shù)，則不能完全依據(jù)目前的類(lèi)別劃分原則進(jìn)行判斷。

將來(lái)，隨著人工智能等新興技術(shù)日趨成熟，在對(duì)其技術(shù)檢驗(yàn)、審評(píng)和監(jiān)管等有了科學(xué)的依據(jù)和完善的法規(guī)的基礎(chǔ)上，建議這些采用人工智能等新技術(shù)的輔助診斷軟件的類(lèi)別劃分可借鑒目前《醫(yī)療器械分類(lèi)規(guī)則》和《醫(yī)療器械分類(lèi)目錄》中的原則：即僅具有對(duì)醫(yī)療相關(guān)數(shù)據(jù)的采集、分析和處理功能的軟件可按照II類(lèi)醫(yī)療器械管理，如用于圖像重建、圖像優(yōu)化、解剖結(jié)構(gòu)定位和自動(dòng)測(cè)量等的軟件；而對(duì)于具有輔助決策功能的軟件可按照III類(lèi)醫(yī)療器械管理，如用于肺結(jié)節(jié)、甲狀腺癌癥和腦卒中等疾病判定的產(chǎn)品。

當(dāng)然，除了人工智能技術(shù)外，可能還會(huì)有更多的新技術(shù)被應(yīng)用于輔助診斷軟件中，對(duì)其屬性界定和類(lèi)別劃分也需要我們不斷地進(jìn)行研究和探討。

3 小結(jié)

本文依據(jù)現(xiàn)行《醫(yī)療器械分類(lèi)目錄》和相關(guān)法規(guī)，根據(jù)輔助診斷類(lèi)醫(yī)用軟件產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，通過(guò)對(duì)具體的算法等的分析情況，從技術(shù)角度對(duì)其屬性界定和類(lèi)別劃分進(jìn)行了詳細(xì)的探討，對(duì)于《醫(yī)療器械分類(lèi)目錄》中相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了解讀。同時(shí)，對(duì)于采用人工智能等新技術(shù)的輔助診斷軟件的類(lèi)別劃分原則提出了建議，供監(jiān)管和技術(shù)部門(mén)參考。