医疗器械监管科学发展现状与启示

弓志军，程云章

1.国家药品监督管理局高级研修学院，北京 100073；2.上海理工大学 医疗器械学院，上海 200093

引言

随着科学技术的蓬勃发展，前沿技术不断应用于各个领域，监管的复杂性和难度不断提升，随之而来的是隐藏在监管过程中的各种风险，与此同时，社会大众更期望政府监管在社会事务中能有效预见并评估风险。监管机构和监管对象也逐渐认可，在社会事务以及政府决策中，科学信息正扮演着越来越重要的角色，只有依靠科学信息才能使监管行为变得更高效[1-6]。在这样的社会环境下产生了监管科学。监管科学是由美国哈佛大学教授Jasanoff[7]首次提出，其将监管科学作为一个区分于现有研究科学的标志。同时监管科学概念的诞生与运用离不开医疗器械、食品、药品、环境安全等领域，原因为这些领域与生命安全、环境安全等密切相关，更需要做到科学有效地监管[8]。

监管科学的诞生与发展对监管机构与监管对象均有重要的意义。一方面，对于监管机构来说，监管科学将更多地利用科学信息为监管决策提供理论支撑[9]，以优化监管行为，利于实现专业领域的有效监管，其可以对监管行为进行高效的科学性评估。同时监管科学通过利用信息技术、生物工程技术、电子技术等，结合医疗器械、食品、药品等有关专业领域知识，建立完整、高效的评价体系，提升产品审评审批效率，创新监管工具[10]，制定可追溯的决策依据[7]，使得监管行为更加有据可依。另一方面，监管科学将基础科学研究与公共社会有机地结合，利用科学准确的决策做到基础研究成果应用的高效普及，加快了创新产品的上市速度，缩短了行业的生产研发周期，助力打通产学研的环节壁垒，推动产业的发展[7]。

1 医疗器械监管科学

1.1 监管科学的定义

Jasanoff[7]将监管科学定义为监管决策提供服务的科学和技术的知识体系，并提出在政治决策的过程中，应结合科学研究成果，使用理论信息对监管行为进行评价与指导，最后将科学的指导结果制定为相应的法律法规。这个定义对后续监管科学产生了深远的影响，后续其他专业领域的定义都参照了Jasanoff的这一观点。基于对监管科学的不同认识，不同专业领域内的研究学者及监管机构对监管科学的含义界定也不尽相同。

1991年FDA确定医药监管为21世纪重点推动的学科，FDA根据实际需求，在Jasanoff的基础上提出了监管科学的定义，即一门对所有FDA管控产品进行安全、功效、质量和性能等评价而建立起来的新工具、新标准和新方法的学科[11]。此外，欧洲药品管理局在前者的基础上，引入了社会因素[12-13]，将监管科学定义为适用于评估医药产品质量、安全性和有效性的一系列科学学科，并在整个药物生命周期内为监管决策提供信息，强调监管科学是基础科学与社会科学的结合体。我国医药监管部门则更加重视监管科学在监管行为中的指导作用，认为监管科学是优化监管行为的科学基础[14]。

美国将监管科学视为一门基础科学，我国目前更强调监管科学在实际决策过程中发挥的作用，欧盟则赋予了监管科学更多的政治含义，总的来说，监管科学是一门诞生于实际应用的科学，但是其同样强调科学理论方法在监管决策中的作用[15]。

1.2 医疗器械监管科学

医疗器械与药品共同组成了保障人类健康的必需品和健康产业的重要物质基础[16]。随着医疗器械产业的快速增长以及创新型医疗器械类别的更新迭代，医疗器械的监管能力受到了巨大的挑战。面临的主要问题包括：如何科学高效地实现医疗器械的评价，从而安全地加速医疗器械的上市过程；如何利用现代科学知识为医疗器械的监管监督提供可靠的理论等，解决这些问题离不开医疗器械监管科学理论的研究以及医疗器械监管科学评价体系的建立。

医疗器械监管科学可理解为由物理、化学、计算机、材料等自然学科与法学、管理学等社会科学融合而成的交叉学科，其作用主要是通过理论指导降低医疗器械安全风险、保证产品的安全性和有效性。医疗器械监管科学研究核心是将科学理论结果合理地运用于医疗器械全生命质量周期的监管，并为相关法规政策提供理论依据，其可以有力地连接基础科学研究与监管法规，鼓励医疗器械创新，加快创新医疗器械落地，推动医疗器械的科学监管。

因此，医疗器械监管科学是监管科学与医疗器械的结合，医疗器械监管科学的研究不能脱离监管科学，医疗器械的科学监管是医疗器械监管科学的深耕领域[17]。

2 国外医疗器械监管科学研究现状

近年来，美国、欧盟、日本等医疗器械制造大国或地区均将监管科学列为重点发展计划，这些国家和地区的政府都大力推动监管科学发展。在医疗器械监管科学研究的方向中，FDA医疗器械和辐射健康中心侧重于无源医疗器械、医学影像与光学器械、有源医疗器械、计算机模拟等四大类的10个细分领域进行相关监管科学研究[18-21]。欧盟确立了2025年监管科学研究的关键目标[22]，重点研究基因治疗和体外诊断试剂的全生命质量周期监管，其医疗器械领域主要跟随美国的研究路径。日本组建了监管科学中心，推动政治因素、学术因素、产业因素的联合,建立政策鼓励推动、学术研究发展、产业人才培养的有益机制，并发布了《国际药事监管协调策略-监管科学倡议》，以便快速地向社会大众传播更科学、更合理的药品和医疗器械的理念[23]。韩国重点针对重新建立韩国医疗器械产品不良事件监控系统、信息收集系统，强化对上市后医疗器械产品不良事件信息的收集工作[24-25]；加速与国外产品具有数据一致性的国内产品的上市等；研究产品生产质量保障的科学方法；设计有源器械的安全性科学评价方法论研究[26]。

各国或地区在医疗器械监管科学上的规划和研究方向各具特色，既侧重于加快采用新技术的医疗器械上市，又结合本国或本地区的特点，通过监管科学解决监管过程中面对的关键问题，从而进一步推动医疗器械产业的快速发展。美国作为最早研究监管科学的国家，具有明显的先发优势，监管科学研究成果已经大量用于医疗器械上市前审批和上市后监管，取得了显著的成效。欧盟、日本和韩国在提升监管体系效率、建立合理公平的监管评价体系等方面也开展了大量工作。监管科学已融入到各国医疗器械监管体系中，成为监管体系不可或缺的组成部分，这也进一步诠释了监管科学在促进医疗器械创新和推动医疗器械产业发展的重要价值。

3 我国医疗器械监管科学发展的启示

3.1 监管部门加快推动监管科学成果的应用

通过监管科学研究，可以开发一批新工具、新标准和新方法，能够在监管决策中起到重要的科学支撑作用，从而提升监管效能。创新医疗器械审评审批是各国监管机构重点关注的领域，当前人工智能、新材料等在医疗器械中的应用越来越广泛，这些创新医疗器械往往具有设计原理复杂、设计形式多样等特点，且其同时受到医疗器械产品开发周期长、迭代快这一共性的影响，导致创新医疗器械的审评审批周期较长。监管部门作为医疗器械设计、研发、临床试验、上市、上市后不良信息等全生命质量周期信息的获取者，可充分整合信息资源与优势，分析医疗器械数据，实现医疗器械的全生命质量周期监管的全覆盖，监管部门可利用科学信息技术开发新的审评审批工具，拓宽数据获取来源，提升审评效率。针对医疗器械上市后的不良事件数据，可设计开发创新的数据挖掘工具以便于整理不良事件报告中的非结构化文本数据。除此之外，可以整合患者结果的临床数据与其他信息源，如上市前临床试验数据、循证医学文献数据等，设计预测性安全评估工具。对于真实世界数据以及临床医学文献的信息挖掘，结合人工智算法，通过语义识别，进行数据文本的搜集。

目前随着临床试验设计不断优化以及试验临床指标的变化，越来越多的临床试验数据具备了数据量大、数据指标复杂的特点。为高效地规范、分析这些数据，医疗器械监管科学部门应开发新型数据信息模型，以实现规范数据标准，同时增加模型的灵活性与稳定性。新型模型可以将科学数据数量和复杂性的增长带来的数据分析强度降到最低，提升资源整合效率，加快临床试验结果的分析，提升创新器械的审批审评效率，从而促进医疗器械产业快速发展[27]。

3.2 科研机构加大监管科学工具的开发

监管科学工具的开发与最新技术的应用密切相关，高校和企业的研究机构均可以在新技术应用的同时，不断开发医疗器械监管科学新工具。例如，在新材料领域，随着材料、技术的演变与创新，创新的无源植入医疗器械往往具有更好的生物相容性，这就要求长期的验证结果为审评审批提供理论依据，但是传统的材料、机械等评价方法已经无法满足临床测试的标准，落后的评价方法也延缓了创新医疗器械的上市步伐。另外，创新人工智能医疗器械也存在自主学习、自主升级的特点，固定时间内的临床试验也无法完整评估其动态变化后带来的潜在风险，且由于人工神经网络的结构特殊性，其网络学习重点、特征评价指标往往处于“黑盒状态”，造成了使用传统的评价方法对人工智能医疗器械评价会带来局限性，这就要求需要设计更加智能化的临床试验评价方法以及真实世界证据等验证方法。

在临床实验数据方面，对于需要长时间临床验证结果的，应科学选取新的临床有效性评价指标，剔除统计分析的偏差，进而合理模拟与评估器械的临床效果，建立新型统计模型和统计学方法，以得到对医疗器械更为准确的有效性评价。除了临床试验数据，医疗器械监管还涉及大量临床上的观测性数据，以及产品上市后的真实世界数据。上市后的临床使用数据能对医疗器械的安全性和有效性进行进一步补充，因此需要开发能够整合临床试验数据与上市后真实世界数据的统计分析方法[27]。科学的统计分析方法可以从医疗器械的全生命质量周期上准确地把握医疗器械的监管动态，合理评估医疗器械的安全性与有效性，因此需依托各方专业力量，设计优化适用于创新医疗器械监管的统计与分析方法。

3.3 高等院校加强监管科学学科体系构建

监管科学的建设离不开学科体系建设和专业人才培养。学科体系是以知识结构、科学分工为基础的学科设置、专业划分和学术机构的组成体系[28]，医疗器械监管科学学科体系的建设有助于为医疗器械监管机构输送人才，推进医疗器械监管科学的基础学术研究，促进实践与理论的有机结合。

近年来，国家药品监督管理局高度重视医疗器械监管科学学科发展，推动监管科学行业人才的培养。具备监管科学研究基础的高校也在政府机构的指导下进行了学科建设与人才培养的探索，具体内容见表1。

表1 监管科学学科建设探索

除高校的学科建设之外，相关监管部门也应意识到结合高校的学术资源优势，促进研究基地与高校的合作。2019年5月，国家药品监督管理局启动实施中国药品监管科学行动计划，并确定首批9个重点研究项目，该计划明确了要依托高校、科研机构建设监管科学研究基地，开展监管科学研究，截至目前，该项计划中确定的人工智能医疗器械安全有效性评价研究等4个医疗器械研究项目已取得一定成效，这些研究成果有力地助推了医疗器械科学监管和产业发展[29-30]。2021年6月，国家药监局确定并发布了第二批中国药品监管科学行动计划，10个重点项目中包含了医疗器械安全性有效性和质量控制评价研究、罕见病治疗药物、创新和临床急需医疗器械评价方法研究等7项涉及医疗器械监管方法的重点项目，展现出国家药监部门发展医疗器械监管科学研究的决心[31]。随着医疗器械监管科学学科体系的逐渐完善与研究基地的良好发展，我国医疗器械监管科学领域将会涌现出许多优秀人才，这些人才也将成为医疗器械行业发展的强大推力。

3.4 监管机构和科研机构加深监管科学的国际合作和交流

为更好地发展医疗器械监管科学体系，监管机构、高校和研究机构都应积极参与国际监管科学活动，在传播学术成果和价值理念，增强国际话语权等方面，向监管科学研究的先发国家借鉴宝贵经验，加强国际沟通与合作，进一步提升在国际医疗器械监管机构论坛中的话语权[29,32-33]。以我国的“一带一路”倡议为契机，加强监管科学的国际交流和推广，为国际规则的制定提供中国智慧。依托我国监管体系与学术资源，大力推动医疗器械监管科学研究，培养医疗器械企业及行业学会、专家学者、高校研究团体沟通交流的有利环境，形成监管科学与医疗器械产业、基础理论研究的优良互补与相互促进，进而更好地在国际、国内频繁交流的大环境下充实监管科学研究经验，优化监管科学研究方法，建设监管科学学科体系，不断提升我国医疗器械监管的国际影响力。

4 总结与展望

医疗器械监管科学对于保障医疗器械安全有效，促进医疗器械产业快速发展有重要推动作用，全球主要国家和地区都在积极开展监管科学的研究和探索。我国医疗器械监管科学发展处于起步阶段，监管科学的理论体系和架构还在逐步完善。医疗器械自身的特点决定了需要开发大量聚焦于特定技术领域的监管科学新工具、新方法和新标准，从而加强医疗器械全生命周期的监管。随着我国医疗器械监管科学研究的开展和应用实践的经验积累，在监管科学的支撑下，医疗器械产业将会快速发展，进而提升医疗器械的安全性和有效性。

随着监管科学的研究发展，必须时刻结合我国社会发展的具体情况，以问题为导向，科学有序地推进监管科学的研究以及实际应用。发展监管科学是推动政策制定合理化的重要动力，是把握高精尖产业发展的重要抓手，也是保障人民群众知情权和选择权的重要基础。医疗器械监管科学的发展更应引起重视，原因为医疗器械与人民群众健康息息相关，只有坚持以人民群众生命健康为中心，时刻关注人民群众的生命健康，优先解决监管过程中存在的痛点，创新医疗器械的审评审批方法，开发医疗器械监管工具，优化监管审批流程，才能更好地促进医疗器械产业的发展，加快研究成果转化，提高成果转化质量。针对监管科学的基础研究，要充分利用高等院校的学术资源，紧扣国家药监局的科学行动计划，依托高校，创建科研基地，动态掌握监管科学的前沿方向，合理攻克研究难点，同时结合医疗器械产业资源，加速产学研一体化趋势，推动医疗行业向着又好又快的方向发展。此外，还应充分把握国际交流机会，参与制定国际监管政策，借鉴发达国家的先进经验，摸索出一条适合中国特色的监管科学发展之路，在国际舞台上展现中国监管科学的智慧，推广我国发展成果。随着监管科学研究的进展与学科体系的逐渐完善，我国医疗器械监管科学体系将更完善，进而实现保障人民生命健康，打造“健康中国”的目标。