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【生醫評析】美國醫療軟體規範翻修-Part-IV:FDA新修正版「於醫療器材中使用現成軟體」指引文件重點概覽

2021-08-02 孫世昌 生醫資深顧問
       隨著近年一般性用途的電腦軟/硬體設備使用高度的普及化,有不少醫療器材廠商在產品設計開發之初,便可能經常會考慮…是否可以在不增加法規遵循複雜度的前提下,將那些已在市面上販售且方便取得的「現成軟體」(Off-The-Shelf Software,以下簡稱OTS軟體)納入所開發的新醫療器材產品(或系統)中,來降低新醫療器材產品整體開發的成本?有鑑於此,為解決美國境內醫療器材製造商對於OTS軟體的使(採)用所衍生出許多法規遵循上疑問,FDA在2019年9月27日時,趁著配合Cure Act修法時機,也順勢發布了一份名為「於醫療器材中使用現成軟體」(即Off-The-Shelf Software Use in Medical Devices-Guidance for Industry and Food and Drug Administration Staff)的新修正版指引文件,並在這份文件中,向醫療器材製造商明白地表示,就他們提出的產品上市申請案中,如果有將OTS軟體用於其所開發的醫療器材產品(或系統)的情形時,FDA通常會要求於提繳哪些與OTS軟體相關的文件(或資訊),且也更進一步的提醒製造商,如果當因其使(採)用的OTS軟體故障所造成的危害變得更加嚴重時,該醫療器材製造商將必須擔負哪些額外(或特殊)的責任及要求,而說到這裡,這系列性文章的第三彈,我們就一同來瞧瞧,在這份與前幾篇文章所提到「用於健康照護領域的軟體+Off-The-Shelf平台(如智慧手機或可攜式平板電腦)」這類應用模式的管理稍微不太一樣的,是屬於FDA對於另一類「Off-The-Shelf軟體+醫療器材(或系統)」的軟體應用方式的規範性指引文件,其究竟有哪些個值得大家留意的地方?

        關於上述新修正版指引文件內容,包含附錄部分,大致可分7個章節,除適用範圍與重要用詞外,FDA花了較多的篇幅,來描述對使(採)用OTS軟體時所使用的危害性分析方法,並同時簡短的提供幾個使(採)用OTS軟體的醫療器材的例示性說明案例給製造商(或開發人員)參考,且在最末段章節中,FDA更另就幾項常見廠商提問,提供了重要的回應與官方解釋,故以下,筆者將針對前述部分中的幾個較值得觀察的地方,為讀者們進行整理,現說明於下:
(一) 新修正指引文件的適用範圍為何?

  • 按FDA說明,其之所以修訂這份文件的目的,主要是為了說明對於涉及使用OTS 軟體的醫療器材,於其上市申請的過程中,廠商通常應準備與提供的資料有哪些?而這些通常會被FDA要求提供的資料,在性質上,其實是針對在這份名為“Guidance for the Content of Premarket Submissions for Software Contained in Medical Devices”指引文件中所提到的那些個文件資料的一種「補充」資料。

  • 關於在這份指引文件中所提到的數項原則,有助於製造商針對所開發醫療器材中使(採)用的OTS軟體,建立相應合適的「設計控制」與「確效計畫」。

  • 值得注意的是,在這整份文件中,FDA乃廣泛使用了「危害分析」這個詞彙,而依FDA說明,這主要是為了強化如後概念,亦即:「在臨床上,如僅單純的以軟體的故障率來估算風險,一般而言並不是合理的,故應該要以『危害的嚴重程度』而不是以『軟體的故障率』來規範所使(採)用OTS軟體的安全風險,方較合適」。

(二) 有哪些重要用詞/概念?

在一種以安全為基礎的風險分析方法下,FDA對廠商採用OTS軟體在管理上所使用較重要的用詞概念包括:
1. 危害(Hazard):指可導致人類傷害的可能造成危險的源頭或條件。
2. 危害分析:是指危害的鑑別以及引發的原因。
3. 危害緩減:減低危害的嚴重程度、危害發生的可能性,或兩者兼具。
4. 輕微關注程度(Minor Level of Concern,以下簡稱Minor LoC):如果故障或潛在的設計缺陷,預期將不會對病患、操作者與(或)周圍人員造成任何傷害時,則關注程度為「輕微」
5. 中度關注程度(Moderate Level of Concern,以下簡稱Moderate LoC):
下列情形,其關注程度為「中度」:
(1) 如果與醫療器材功能相關的軟體的操作,將「直接」影響到病患、操作者與(或)周圍人員,其發生故障或潛在的設計缺陷,可能導致病患、操作者與(或)周圍人員受到“non-Serious”的傷害,或者...
(2) 如果與醫療器材功能相關的軟體的操作,將「間接」影響到病患、操作者與(或)周圍人員(如透過照護提供者的行為),其發生故障或潛在的設計缺陷(如當不正確或延遲的資訊),可能對病患、操作者與(或)周圍人員造成non-Serious的傷害。
6. 重大關注程度(Major Level of Concern以下簡稱Major LoC):
按文件內容,下列情形,其關注程度為「重大」
(1) 如果與醫療器材功能相關的軟體的操作,將「直接」影響病患、操作者與(或)周圍人員,其故障或潛在缺陷,可能導致病患、操作者與(或)周圍人員「死亡或嚴重傷害」,或...
(2) 如果與醫療器材功能相關的軟體的操作,將「間接」影響病患、操作者與(或)周圍人員(如透過照護提供者的行為),其發生故障或潛在的設計缺陷(如當不正確或延遲的資訊),可能導致病患、操作者與(或)周圍人員「死亡或嚴重傷害」。
7. 現成軟體(Off-the-Shelf Software):醫療器材製造商所使用的一種不能要求對其進行完整的軟體生命週期管控的普遍可取得的軟體元件。

(三) FDA對用於醫療器材的OTS軟體將會考量哪些基本因素?

對製造商所使(採)的OTS軟體,FDA將會要求在醫療器材製造商所提交的「基本文件」中包含的資料,應該要能夠合理的回應下述6項問題,也就是說…就製造商針對下述6項問題所作成的書面回應,其實也就是FDA在審查廠商提出的醫療器材上市申請案過程中,所期待能看見的文件項目,如下:
Q1:它(即OTS軟體)是甚麼?
對於在醫療器材產品(或系統)中所使用的每一項OTS軟體,FDA將會進一步要求廠商就後述幾個項目詳細加以說明,例如:OTS軟體的名稱及其原始製造商、軟體的版本級別、發佈日期、修補程式編號與升級名稱(如合適)、為什麼這個OTS軟體適用於該項醫療器材等等。
Q2:所使(採)用的OTS軟體其對應的電腦系統規格為何?
這個問題是指,就廠商所使(採)用的OTS軟體,其是在甚麼樣的組態(Configuration)下來進行確效(Validation)?
Q3:廠商將如何確保最終使用者將會採取適當的行動?
例如OTS軟體及電腦系統的哪些方面可以(與/或必須)安裝/設定組態?或者在該項醫療器材中有設計了哪些措施來防止運行任何non-Specific OTS軟體(例如文字處理器、遊戲軟體的非預期安裝)?
Q4:所使(採)用的OTS軟體擬發揮的作用為何?
這個問題是指,用於醫療器材產品(或系統)中的OTS軟體,其究竟將提供何種功能?
Q5:廠商是如何知道它是有效的?
這項問題是指,廠商應根據其所使(採)用的OTS軟體的「關注程度」(Level of Concern),詳細說明如後項目,例如:描述OTS軟體的測試、驗證與確效,並確保其與醫療器材危害相關的OTS 軟體間的合適性、提供測試的結果等、是否有目前最新的OTS軟體問題(bug)清單及更新途徑等。
Q6:廠商將如何保持對OTS軟體的追蹤(或管控)?

(四) 什麼是OTS軟體的「危害分析」?

  • 依FDA所做說明,在這類型醫療器材產品的整體產品生命週期中,宜採取一種全面性的風險管理方法,並應持續的進行「危害分析」與「緩減措施」,而在這樣的前提下,由於廠商所使(採)用的OTS 軟體一旦失效、故障或錯誤使用,可能會對病患、操作者或周圍人員造成危害,因此,這類型醫療器材產品的製造商,多半會被FDA期待要執行可作為「整體醫療器材(系統)危害分析」的一部的「OTS軟體危害分析」,並檢附相關資料。

  • 按上述FDA的期望,於廠商所提繳的「整體醫療器材(系統)危害分析」文件中,原則上還應要包含「OTS軟體的危害分析」的資料,而簡單的來說,這些資料,其實也就是指廠商針對如下項目所加以收集/紀錄並進行文件化的資訊,包括:

1. 已被鑑別出的所有潛在危險的清單;
2. 每項已被鑑別出的潛在危害的嚴重程度估算;
3. 可能導致已被鑑別出的潛在危害的所有潛在原因清單。

(五) 什麼是OTS軟體的「危害緩減措施」?

  • 按FDA建議,就廠商所為的危害緩減的相關活動,可以朝尋求降低危害的嚴重程度、發生的可能性,或兩者的方向進行規劃設計與執行。而原則上,前述危害緩減措施,依效用高低,大致可分為如下3類:

1. 設計(即設計有效的管控措施或是重新設計);
2. 保護措施(被動性措施);
3. 警告使用者(標示)。
  • 上述所列的3種緩解方法,其並非相互排斥的,也就是說,就這3種方法廠商可以同時的加以運用。對此,FDA指出,最理想的方式,是設計有效的管控措施,也就是廠商主動的消除具危害性操作、或對具危害性元件的需求;至於採取保護性措施,FDA認為是較為被動的方法(這是從使用者的角度出發來進行考量),因為它們並不需要使用者採取任何行動;而至於單純的警告標示,則會被FDA認為是比較不有效的方法(指與前2種方法相比較),因為這種方法必須取決於使用者是否主動地採取(或不採取)某些行動。

  • 就廠商所提繳的有關OTS軟體的危害緩解情況的文件化紀錄資料,FDA建議宜包含下述各項資訊:

1. 所有已經鑑別出的與該OTS軟體相關的醫療器材危害清單。
2. 為減輕每種危害所採取的相關步驟與措施;以及
3. 殘餘風險。

(六) 什麼是OTS軟體的「殘餘風險」?

  • 依FDA說明,對於廠商已採取危害緩解措施後尚存有的風險,建議宜在其所提交的文件資料中詳細加以描述及說明,且就「與其所使(採)用OTS軟體有關」的風險,亦應與替代方案(例如客製化開發的軟體)的風險,一同加以考慮。

  • 而所謂可接受的殘餘風險程度,主要是在以「殘餘風險的嚴重性」或「發生殘餘風險的可能性」為基礎的前提下,視該項醫療器材的「預期用途」與「軟體所執行的功能」來判定。

  • 此處需留意的是,此類醫療器材申請者,需就具“Moderate LoC”或“Major LoC”的「殘餘風險」,詳細的加以描述說明,且若廠商所使(採)用的 OTS 軟體,採取危害緩減後措施的殘餘風險,尚仍將構成Major LoC時,則FDA將要求廠商,應於開發過程中執行特殊的文件化紀錄。 

 
        透過上述內容,筆者已大致將這份文件中的幾個較重要的部分,為讀者們做了簡單的整理說明(例如OTS軟體的危害分析、危害緩減與殘於風險等),而為了讓大家能夠在腦海中留下較深刻的印象,筆者也再補上一些資訊,供讀者們與上述內容相互參看:
(一) FDA的OTS軟體判斷流程
關於FDA對廠商所使(採)用的OTS軟體所為的風險評估判斷,可綜整為如下流程圖:


參考資料:Off-The-Shelf Software Use in Medical Devices-Guidance for Industry and Food and Drug Administration Staff (2019)”, p.5。
(二) FDA建議製造商所提交的OTS軟體文件宜包含的內容
在以上述第(一)項流程圖為基礎下,就FDA建議於廠商提交的有關OTS軟體文件中所應該包含的資料,可整理出如下摘要表:
OTS軟體提交文件摘要表
危害緩減前 危害緩減後
Minor LoC Minor LoC Moderate LoC Major LoC
危害分析 危害分析 危害分析 危害分析
基本文件 基本文件 基本文件 基本文件
- 危害緩減 危害緩減 危害緩減
- - 殘餘風險的描述與合理化說明 殘餘風險的描述與合理化說明
- - - 特殊文件
參考資料:Off-The-Shelf Software Use in Medical Devices-Guidance for Industry and Food and Drug Administration Staff (2019)”, p.6。

(補充說明:關於在這份文件後段所提到的幾項「例示性說明性案例」、及FDA對於廠商常見提問所做的官方回應等部分,雖礙於篇幅限制而未多作著墨,但筆者認為,這部分內容或多或少也具有相當程度的參考價值,故建議有餘裕的讀者們,不妨可一併瀏覽一下,相信應會有所收穫…。)

參考資料
1. For more information about the “FDA Guidance on Off-The-Shelf Software Use in Medical Devices”, please refer to this website:
https://www.fda.gov/regulatory-information/search-fda-guidance-documents/shelf-software-use-medical-devices 
2. About the full text of the “FDA Guidance on Off-The-Shelf Software Use in Medical Devices”, available at this website:
https://www.fda.gov/media/71794/download
3. For more information about the “FDA Guidance on Off-The-Shelf Software Use in Medical Devices”, please refer to this website:
https://www.regdesk.co/fda-guidance-on-off-the-shelf-software-use-in-medical-devices/
4. For more information about the “Deciding When to Submit a 510(k) for a Change to an Existing Device”, please refer to this website:
https://www.fda.gov/regulatory-information/search-fda-guidance-documents/deciding-when-submit-510k-change-existing-device
5. For more information about the “Deciding When to Submit a 510(k) for a Software Change to an Existing Device”, please refer to this website:
https://www.fda.gov/regulatory-information/search-fda-guidance-documents/deciding-when-submit-510k-software-change-existing-device