近年來,數字醫療產業迅猛發展,數字療法醫療器械逐漸進入人們的視野。國際數字療法聯盟最早提出數字療法定義,即依靠高質量的軟件,為患者提供基于循證醫學證據的干預措施,實現預防、管理或治療疾病及其癥狀的目的。韓國的數字療法審查指導原則將數字療法定義為一種能夠為患者提供基于循證的預防、控制或治療醫療殘疾和/或疾病的獨立軟件。
按照醫療器械定義,結合數字療法產品屬性和特性,數字療法醫療器械定義應關注產品結構組成、預期用途、循證醫學證據、參與者四方面。結構組成方面,數字療法醫療器械形態是獨立軟件,可以聯合藥物和/或器械使用,獨立軟件可以起主要作用,也可以起輔助作用。預期用途方面,數字療法醫療器械用于疾病的預防、治療、緩解,治療過程中可以包含評估和診斷。循證醫學證據方面,應有科學權威、行業公認的診療指南或專家共識,對于國際指南和共識還應考慮人種和地域差異;對于無指南和共識作為循證醫學證據的,可以考慮高級別雜志文獻和研究性臨床數據,也應考慮人種和地域差異。參與者方面,數字療法醫療器械與傳統醫療器械軟件不同之處主要在于參與者,包括醫生、患者、監護人、管理員等,且患者在整個治療過程中深度參與。綜合上述四方面因素,數字療法醫療器械定義可歸納為:一種能夠提供基于循證醫學證據,實現疾病預防、控制或治療目的的獨立軟件。
一、數字療法醫療器械監管概況
隨著業界對數字醫療認知程度的提高和相關技術的迭代發展,數字療法醫療器械應用范圍逐漸擴大,近年來,各個國家和地區加緊完善數字療法醫療器械監管制度,越來越多的產品應用于臨床。
美國:依據產品風險審批
美國食品藥品管理局(FDA)在器械和放射健康中心設立數字健康卓越中心(DHCoE),以加強對數字醫療的監管,并發布了醫療器械數據系統、網絡安全、遠程數據采集、醫療器械附件、臨床決策支持軟件等指南。2019年1月,FDA宣布開展數字健康軟件預認證試點項目;2022年9月,《軟件預認證(預認證)試點計劃:量身定制的產品生命周期總方法和主要發現》報告發布,軟件預認證(預認證)試點計劃完成。預認證從產品質量、用戶安全、臨床可靠性、網絡安全責任和前瞻性文化五個方面進行考量。
FDA基本依據產品風險開展數字療法醫療器械審批。風險低、安全性高的產品,可豁免510(K)認證,向FDA備案后即可上市銷售,被視為第一類醫療器械。大部分數字療法醫療器械屬于中等風險,根據產品是否匹配類似已上市醫療器械進行實質性等同認證,需要申請510(K)認證(有可對比的上市產品)或者DeNovo認證(無可對比的上市產品),被視為第二類醫療器械。部分數字療法醫療器械屬于高風險,在獲得510(K)或DeNovo認證后,還需獲得上市前許可(PMA),才能上市銷售,被視為第三類醫療器械。截至2022年底,FDA已批準36個數字療法醫療器械上市,涉及認知行為療法、疼痛緩解、自閉癥治療、內分泌系統疾病治療等(詳見圖1)。
德國:實施數字健康應用快速審批
德國《數字醫療法案》授予德國醫生為患者開出應用程序的許可。2020年5月27日,德國聯邦藥品和醫療器械管理局正式實施德國數字健康應用(以下簡稱DiGA)快速審批程序,并在德國醫療器械審批目錄中為數字療法開設了DiGA目錄。德國要求,必須在3個月內評估所申請的DiGA,通過對有關產品質量陳述(如數據保護、互動性及用戶體驗)的審查,以及相應軟件應用對醫療有益證據的評估,決定DiGA申請是否通過。截至2021年底,德國已有超過20個數字療法產品獲批上市。
中國:基本建立數字醫療監管體系
2015年以來,國家藥監部門陸續印發《醫療器械軟件注冊技術審查指導原則》《醫療器械網絡安全注冊技術審查指導原則》《移動醫療器械注冊技術審查指導原則》《醫療器械生產質量管理規范附錄獨立軟件》《人工智能醫療器械注冊審查指導原則》等文件,以及《人工智能醫療器械質量要求和評價 第1部分:術語》《人工智能醫療器械 質量要求和評價 第2部分:數據集通用要求》等行業標準,我國數字醫療監管體系已基本建立。
根據國家藥監局數據,截至2022年10月,我國共有34個數字療法產品獲批上市,集中于單病種領域。其中,視覺相關疾病產品占比47.1%,認知功能障礙治療類產品占比35.3%(詳見圖2)。此外,隨著我國對數字療法醫療器械審批的提速,產品豐富度正在逐漸提高,乙肝傳染阻斷、心肺功能康復、創傷后應激障礙、糖尿病管理類產品不斷涌現。
二、重點關注五方面風險
數字療法醫療器械是數字化技術和醫療行為的深度結合,新技術難免會引入新風險,需重點關注以下五方面問題。
1、數據質量問題
數字療法醫療器械存在與硬件、軟件、服務和/或藥品組件等適配情況,適配過程中會產生數據。硬件和軟件包括但不限于醫療器械。其中,硬件除影像、生理參數采集等設備外,還包括智能手機、平板電腦、VR頭盔、可穿戴設備、生物傳感器、攝像頭、麥克風等;軟件包括醫療器械獨立軟件、軟件組件和通用軟件。軟硬件形態的多樣性導致所產生數據的多元異構。同時,數據質量還受硬件本身影響。以可穿戴設備為例,通常情況下,可穿戴設備具有體積小、元器件集成度高、功耗小、使用環境復雜等特點,會影響所采集數據的分辨率,而數據分辨率直接影響數據的解析和可用度;不同類型的傳感器會產生不同格式的數據,影響數據獲取和生成過程的準確性、可靠性和可重復性。
目前,尚缺少數字療法醫療器械相關數據信息標準和規范,存在數據分辨率差、數據格式多元、采集不準確等問題,嚴重影響數據質量,也直接或間接影響數字療法醫療器械的治療、診斷和評估。
2、人因工程問題
與傳統醫療器械相比,數字療法醫療器械用戶的參與度較高,產品設計需要優化目標人群的適用性、參與度和依從性,考慮用戶核心需求、能力、使用環境和設備界面等。
人為因素會影響患者對產品的適用性。數字療法醫療器械是為用戶提供個性化治療或干預方案的產品,要重點考慮用戶實際情況,包括語言能力、健康知識水平、數字健康認知水平、文化背景、殘障情況、特殊患者情況、患者年齡等。
產品用戶界面和展示設計是數字療法醫療器械設計中需要考慮的因素。包括使用效率,即完成治療任務時產品的反應時間、完成時間、操作功能反饋等;易學性,即用戶能否完成任務;易理解性,包括消息是否易辨識、用戶輸入方式便捷性等;接口協助,即借助用戶接口、幫助功能或用戶文檔集提供的手段,用戶應能夠學習如何使用某一功能。
依從因素也是影響數字療法醫療器械使用安全的重要因素。數字療法需借助視頻、音頻、游戲等多媒體元素,用戶對于這些多媒體元素存在心理疲勞度或心理使用期限,特別是游戲內容設計,需要避免導致用戶上癮或沉迷。此外,治療訓練時間要求也是需要考慮的因素。
強度配置對于數字療法醫療器械非常重要。強度一般指訓練、治療、管理的量值,同一產品對于不同患者群體的適合度不一樣,強度配置可主要考慮兩點,一是可供患者使用的強度,二是患者使用的頻次。這兩點并不排斥,患者使用的強度實際上就是產品通過不同的參數配置實現不同的預期用途,在此環境下,數字療法醫療器械的強度就是達到產品某種表現行為的特定配置參數。例如,患者通關訓練游戲的速度是由產品算法中的一個函數決定的,根據使用環境或患者需要進行配置。此外,患者與產品的互動時間或與產品的暴露時間,也是定義強度的方法。
3、網絡安全問題
數字療法醫療器械的使用環境包括醫療機構內和醫療機構外,以醫療機構外的社交和家庭環境為主。復雜的環境使產品使用面臨網絡安全風險,主要包括患者隱私、傳輸安全和產品安全等。
為保護患者隱私,需關注數字療法醫療器械適配軟硬件采集患者數據過程中的數據類型、采集方式、數據保留時間,以及數據信息使用方式、授權使用人員等。
傳輸安全主要基于數據傳輸過程中的完整性和保密性,應重點關注數據采集、傳輸、存儲的協議健壯性;傳輸過程中的數據形態,如數據格式、參數、內容、加密算法、訪問控制模型等。
產品安全應從功能角度,考慮客戶端安全、組件安全、敏感數據安全、內存安全等,重點關注隱私數據脫敏、日志審核追溯、節點鑒別、人員鑒別、惡意軟件探測等。
4、產品設計變更問題
醫療器械產品的設計變更可能引入新風險,因此,產品變更是醫療器械監管重點關注的內容之一。數字療法醫療器械產品設計變更形式多樣,包括多媒體元素的修改和替換、相關醫學診療內容變化、外部環境改變等。
含有多媒體內容的數字療法醫療器械,隨著用戶的使用,會定期調整和修飾視頻、音頻、游戲等內容;當內容達到用戶的心理使用期限時,還可能對內容進行替換。以循證醫學為依據的數字療法醫療器械,循證醫學一般來源于醫學診療指南或臨床專家共識,當指南和共識發生變化時,會直接引起產品核心算法的改變。同時,數字療法醫療器械大部分部署在手機或平板電腦上,移動終端的外部環境升級和變更是實時的,這些變更可能導致產品運行不穩定和不兼容,需要密切關注和控制相關風險。
5、設計開發中的對照問題
數字療法醫療器械開發過程中的心理學范式應與游戲設計、視頻制作、音頻制作、圖片制作建立關系,確保產品設計過程遵循嚴格的循證醫學依據。比如,認知行為療法是一種心理學范式,通過識別和改變負面思維和行為模式改善心理健康。數字療法通過模擬真實生活場景和情景,幫助用戶識別和改變不良認知和行為模式,產品設計開發過程中,需要設置游戲挑戰和獎勵機制,激發用戶興趣。建立用戶反饋機制,可提升用戶參與度和治療效果。心理學范式與多媒體元素設計的對照關系是否科學準確,直接影響產品質量和臨床療效。
數字生物標志物是從數字健康技術中收集的一種特征或一組特征,可作為正常生物過程、致病過程或對暴露或干預(包括治療干預)的反應指標。在數字療法醫療器械領域,借助語音、體液、步態、表情、力觸覺等數字生物標志物建立與疾病的關聯關系,可用于疾病的診斷和評估。例如,參與者完成智能手機上的結構化點擊練習,測量點擊位置和點擊之間的時間延遲,可用來識別神經系統疾病早期征兆;睡眠、行走、一般活動能力、平衡能力等,可能成為帕金森病、慢阻肺、多發性硬化癥和股骨頭骨折康復等疾病的數字生物標志物。數字生物標志物與疾病之間的模型和對應關系,是決定數字療法醫療器械產品質量的關鍵。
數字療法醫療器械是軟件技術與循證醫學深度融合的產物,拓展了心理、神經類疾病治療手段。我國基本建立了數字醫療監管體系,但未針對數字療法醫療產品發布相關指南和標準,缺乏針對性的定義、行業標準、臨床試驗和監管政策,產品質量評價面臨挑戰。期待相關部門依據數字療法醫療器械產品全生命周期風險點,以數據質量、人因工程、網絡安全、變更控制、設計開發為風險管理導向,制定數字療法醫療器械相關技術評價原則和規范,建立數字療法醫療器械質量控制平臺,為產業提供技術導向。產業方應通過良好的設計開發實踐,保證產品質量安全。
