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务实派审评眼中的AI
上回说到了临床评价的定义,NMPA对“临床评价”的定义聚焦于医疗器械成品的确认,从监管角度出发,充分体现了务实派审评的思路。那么在务实派审评的眼中,人工智能是什么呢?
NMPA语境中说的"AI"通常指采用机器学习算法处理医疗数据,以实现医疗器械的预期用途。常听到人工智能、机器学习(Machine Learning,ML)、传统机器学习、深度学习(Deep Learning,DL)、人工神经网络(ANN/Neural Network)、大数据(Big Data)& 数据挖掘(Data Mining)等诸多术语和概念,有时候会分不清楚。下面将这几个常用术语在医疗器械语境里的关系,用示意图做些梳理。

补充说明两个常见的概念:
人工神经网络是一种模仿生物神经网络(特别是大脑)的结构和功能的数学模型,由大量的人工神经元联结组成,能在外界信息的基础上改变内部结构,通俗地讲就是具备学习功能。单层/浅层神经网络属于传统ML,实现深度学习的神经网络有多层构成(隐藏层≥3层)。
大数据 & 数据挖掘不是算法或者数学模型。大数据指海量多源异构数据,难以用传统数据处理应用软件进行处理,大数据一方面可以是训练AI/ML的材料,也可以是AI/ML处理的对象。数据挖掘指从数据中发现模式/关联(可用ML算法实现),从而获取知识的过程,不是替代ML的技术。
在医疗器械这个专业领域里,人工智能(AI)主要协助医生看片子,读心电/脑电,分诊,给些诊断思路。咱们按照AI技术的出现先后,大致分为以下几派:
这些技术现在提得少了,但它们并没有消失,只是变成了“基本功”。
怎么学习?类似于“师父带徒弟”。医学专家先告诉AI:“你看,这个结节直径5厘米,边缘有毛刺,看起来情况不太好……”专家把大量的病例以及诊断结果喂给AI,AI学会对风险进行评分。
代表选手:支持向量机、随机森林、逻辑回归。
在器械里干啥?早期的心脏早搏检测、简单的风险评分卡。优点是简单、听话、不容易“胡说八道”。缺点是依赖专家手工提取特征,自己看不透复杂信息。
现在器械里的“AI”主力,主打一个“力大砖飞”。
怎么学习?不再需要专家告诉AI分析什么特征。直接把海量影像数据丢给AI,AI默默构建成千上万个“神经元”,一层一层自动提取特征——第一层看线条,第二层看形状,第三层看纹理……训练完成后,跑一遍网络就能检测异常。
代表选手:CNN(卷积神经网络)。
在器械里干啥?肺结节检测、糖网筛查、MRI图像重建。由于过于复杂,人类很难理解构建出来的网络,常被称为“黑盒”。
作为大模型代名词的GPT,本质还是深度学习,只不过它读的不再是图片,而是文字。
怎么学习?它读了全网海量文章书籍,悟出了“接话茬”(预测下一个字)的绝学。经过医学文献“特训”(微调)后,变成懂医的AI。
在器械里干啥?初级应用(秘书版):把门诊录音变成整齐病历。高级应用(专家版,监管红线):分析症状,阅读检查结果,给出诊断建议。GPT有个坏习惯叫“幻觉”,可能编造不存在的指南,所以若想用于辅助诊断,需要经过非常充分的临床评价。

AI是个大筐,模拟人类智能的软件和硬件都可以扔到这个筐子里。在医疗器械领域,现在AI特指机器学习。SVM是传统套路,靠人教特征;深度学习是高端武学,从标准答案里自己总结公式,适合看片看波形;LLM/GPT是深度学习的最新玩法,专门对付文字,聪明但爱瞎编,用在诊断上风险极高。
对临床评价来说,那种“黑盒”的(深度学习),那种“爱瞎编”的(GPT),直接给诊断建议的(辅助决策),临床证据就得准备得越充分。不仅要考虑开展多中心多阅片者的临床试验,在训练AI的时候,就得充分考虑各种应用场景,喂合适的样本。这样才能使AI在各种情况下都靠谱。
作者:张剑戈博士(ORCID:https://orcid.org/0000-0003-2182-8686)