基于多因素分析制定評估模型——為醫(yī)療設備使用安全精準“打分”
隨著科技的進步,醫(yī)療設備的發(fā)展日新月異,其在醫(yī)療服務中的作用也日益凸顯。然而,由于醫(yī)療設備具有復雜性,醫(yī)療設備的使用安全管理對醫(yī)療機構來說存在一定的挑戰(zhàn)。
從影響醫(yī)療設備使用安全的因素著手,建立安全評估模型,通過人工智能(AI)、大數(shù)據(jù)分析等先進技術手段,對醫(yī)療設備的使用安全性和有效性進行全面、準確的評估,保障在用設備的可靠性,是使醫(yī)療設備發(fā)揮更大經(jīng)濟效益和社會效益的有效途徑。
多維度構建評估模型
2019年5月,國家藥監(jiān)局發(fā)布《有源醫(yī)療器械使用期限注冊技術審查指導原則》,要求醫(yī)療器械注冊申請人/注冊人需確定產(chǎn)品的使用期限,在注冊階段從方法論層面提出了評價產(chǎn)品使用期限的建議。但在醫(yī)療設備使用過程中,關鍵零部件、使用頻率和強度、運輸、儲存期限、使用環(huán)境、清洗消毒、包裝、滅菌方式、維護和維修等多方因素會對醫(yī)療設備的狀態(tài)產(chǎn)生影響。即使產(chǎn)品在有效使用期限內(nèi),使用管理不當,也會使產(chǎn)品的安全性和有效性方面出現(xiàn)隱患。
構建合理的醫(yī)療設備使用安全評估模型,首先要確定可能影響醫(yī)療設備使用安全的變量,收集多個維度的數(shù)據(jù),并對數(shù)據(jù)進行恰當?shù)奶幚怼DP徒⒑?,需要對其進行訓練和優(yōu)化,并做好評估和驗證工作。
各指標的選擇
特定設備安全指標。一般情況下,特定設備安全指標需要考慮三方面因素:醫(yī)用電氣設備安全通用標準要求、醫(yī)用電氣設備安全專用標準要求、產(chǎn)品技術要求中相關性能指標。
關鍵部件的有效期。有源醫(yī)療器械一般由多個部件組成,其中與產(chǎn)品性能密切相關的部件可視為關鍵部件,如主板、芯片、激光管、變壓器、觸摸屏等。關鍵部件的情況對整機的使用期限影響較大。
產(chǎn)品使用頻率和強度。在同樣的使用條件下,使用頻率和強度對有源器械產(chǎn)品的有效期影響較大。使用次數(shù)多或使用強度高的設備,其使用期限通常要短于使用次數(shù)較少且使用強度較低的設備。
產(chǎn)品的清潔和消毒過程。部分有源醫(yī)療器械產(chǎn)品在使用中會涉及清洗和消毒過程。如果在使用過程中,未嚴格按照說明書中的要求清洗消毒產(chǎn)品,可能會造成產(chǎn)品使用性能下降,如化學雜質(zhì)可導致產(chǎn)品腐蝕;塵埃粒子可形成導電路徑,引起產(chǎn)品漏電或短路等。
產(chǎn)品的維護維修情況。缺乏預防性維護會加快醫(yī)療設備的損耗,使用非原廠或不匹配的零部件會造成設備性能的偏差。應將產(chǎn)品的日常維護、零部件維修或更換等因素對產(chǎn)品使用期限的影響納入考量。
產(chǎn)品的運輸、儲存及使用環(huán)境。不當?shù)倪\輸過程、儲存及使用環(huán)境會對有源醫(yī)療器械造成磨損、腐蝕,導致材料老化等,使設備故障率升高,效能下降,甚至造成產(chǎn)品失效。
產(chǎn)品的包裝和滅菌過程。無菌有源醫(yī)療器械產(chǎn)品的包裝方式會對產(chǎn)品壽命產(chǎn)生影響。若未采取有效的包裝方式,產(chǎn)品可能在運輸途中受到損傷。另外,醫(yī)療器械注冊人會根據(jù)產(chǎn)品特性進行滅菌方式的驗證,明確產(chǎn)品的滅菌方式。如果醫(yī)療機構未按照經(jīng)過驗證的滅菌方式進行產(chǎn)品滅菌,會對產(chǎn)品使用期限造成不良影響,如高壓蒸汽滅菌可能導致嵌入式電池使用壽命明顯縮短,γ輻射滅菌可能會影響高分子材料和半導體的使用壽命。
根據(jù)上述7個變量指標x(i=1,2,…,7)進行醫(yī)療設備使用安全評估,分別為:x1(特定設備安全指標),對應的權重t1為0.9;x2(關鍵部件的有效期),對應的權重t2為0.8;x3(產(chǎn)品使用的頻率和強度),對應的權重t3為0.7;x4(產(chǎn)品的清潔消毒過程),對應的權重t4為0.6;x5(產(chǎn)品的維護維修情況),對應的權重t5為0.5;x6(產(chǎn)品的運輸、儲存及使用環(huán)境),對應的權重t6為0.4;x7(產(chǎn)品的包裝和滅菌過程),對應的權重t7為0.3。
有的變量是明確的,可以定量表示。有的變量則是模糊的,需要對這些變量進行定性化處理。x2、x3、x4、x5變量指標的數(shù)值根據(jù)實際情況按照定量來衡量。x1、x6、x7變量指標的數(shù)值按照定性處理,符合要求賦值為“0”,不符合要求賦值為“1”。M1代表變量量化后的數(shù)值, Q1代表變量對應的區(qū)間。(詳見表)

數(shù)據(jù)的采集和處理
數(shù)據(jù)的采集方面,要收集醫(yī)療設備使用安全評價指標,如關鍵部件的有效期、產(chǎn)品使用頻率和強度、產(chǎn)品的運輸、儲存及使用環(huán)境、產(chǎn)品的清潔消毒過程、產(chǎn)品的包裝和滅菌過程、產(chǎn)品的維護維修情況、特定設備安全指標等多個維度的數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)采集過程中,需考慮數(shù)據(jù)的多樣性和可靠性問題,可考慮開發(fā) WiFi 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),實時采集設備運行數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)的處理方面,建立相應數(shù)學模型,可選擇多準則決策分析(MCDA)法。MCDA是指在多個不能互相替代的準則存在下進行的決策。MCDA法是根據(jù)不同的評價準則對多個干預措施進行評估,并對其重要性程度進行評價,從而提高決策質(zhì)量,目前已經(jīng)被應用于包括醫(yī)療衛(wèi)生在內(nèi)的很多領域。MCDA評價的數(shù)據(jù)來源可以是臨床試驗、Meta分析等定量研究,也可以是主動或被動監(jiān)測數(shù)據(jù),當缺乏其他數(shù)據(jù)時還可以使用專家評分法等半定量或定性研究的資料。
具體應用中,可以對數(shù)據(jù)進行歸一化處理,將7個變量量化后的數(shù)值與對應權重的乘積進行加權,再除以歸一化因子,計算得到技術指標IT值。根據(jù)技術指標IT值,給定設備使用安全有效性的四個階段:IT值在[0,0.2]區(qū)間內(nèi),產(chǎn)品安全有效性高;IT值在[0.2,0.4]區(qū)間內(nèi),產(chǎn)品安全有效性較高;IT值在[0.4,0.5]區(qū)間內(nèi),產(chǎn)品安全有效性一般;IT值在[0.5,1]區(qū)間內(nèi),產(chǎn)品安全有效性無法保障,需報廢處理。
模型的訓練
建立醫(yī)療設備使用安全評估模型后,利用機器學習、深度學習等人工智能技術,對模型進行訓練和優(yōu)化,可以提高模型的預測準確性和泛化能力。
模型評估和驗證
為了確保模型的可靠性,需要對模型進行評估和驗證,包括交叉驗證、ROC(受試者工作特征)曲線、混淆矩陣等。
AI技術為模型應用助力
基于多維度AI輔助分析醫(yī)療設備使用安全評價模型的構建是一個復雜但重要的領域。它融合了人工智能、大數(shù)據(jù)分析、醫(yī)療設備安全評價等多個學科的知識。
目前,大數(shù)據(jù)分析和AI領域不斷發(fā)展,為醫(yī)療設備使用安全評價模型的構建提供了堅實的技術基礎。通過收集和分析醫(yī)療設備的使用數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)、維修數(shù)據(jù)等,AI系統(tǒng)能夠識別潛在的安全風險,并提供相應的決策支持。大數(shù)據(jù)分析(機器學習算法)被廣泛應用于數(shù)據(jù)分析和模式識別,在醫(yī)療領域,可以對醫(yī)療設備的性能進行預測和評估,及時發(fā)現(xiàn)異常情況和潛在的安全隱患。
未來,AI技術與物聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術深度融合,有望進一步推動醫(yī)療設備使用安全評價模型的創(chuàng)新與發(fā)展,醫(yī)療設備的使用安全評價將更加規(guī)范化和科學化。
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(責任編輯:張可欣)
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