Validation des algorithmes d'apprentissage de l'intelligence artificielle dans le contexte du GxP

De: Luca Zanotti Fragonara, Advanced Technologies Competence Centre Lead @PQE & Giovanni Orlando, Senior Pharma Validation Consultant, Data Scientist & PQE Group Associate Partner

Introduction

Les systèmes d'intelligence artificielle (IA) et l'apprentissage automatique (AA) ont un potentiel révolutionnaire pour de nombreuses industries, y compris les secteurs des produits pharmaceutiques et des dispositifs médicaux. Ces systèmes peuvent analyser de grandes quantités de données, identifier des modèles et des tendances, et faire des prédictions ou aider à prendre des décisions qui peuvent contribuer à améliorer les résultats pour les patients et à rationaliser les opérations. En particulier, quelques exemples d'applications de l'IA/AA peuvent être trouvés dans les secteurs suivants :

  • Fabrication : Analyse des données et amélioration des processus, libération des lots en temps réel, inspections automatisées de la qualité (par exemple, inspections des comprimés).
  • Pharmacovigilance : Surveillance automatisée des événements néfastes.
  • Recherche: Découverte de médicaments, sélection et stratification des populations.  
  • Dispositifs médicaux: Diagnostic automatisé basé sur la vision par ordinateur.

Cependant, avec le recours croissant à l'IA et à la AA dans ces domaines, il est crucial de s'assurer que ces systèmes sont validés et fonctionnent comme prévu. C'est également la raison pour laquelle, dans la deuxième édition du guide GAMP 5 "A Risk-Based Approach to Compliant GxP Computerized Systems", les annexes ont été élargies pour englober ces concepts nouveaux et évolutifs, qui ont un impact considérable sur l'ensemble du secteur des sciences de la vie.

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Pourquoi valider les systèmes GxP IA/AA ?

Il est primordial d'assurer un niveau acceptable de crédibilité aux algorithmes basés sur des données, en raison du manque de transparence inhérent à cette technologie. Par conséquent, afin de garantir un niveau de qualité adéquat et d'atténuer le risque élevé de produire des résultats incorrects ou peu fiables, les agences de régulation telles que la Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis et l'Agence européenne des médicaments (EMA) ont établi des exigences de haut niveau afin de garantir la sécurité et l'efficacité des produits et services fondés sur l'IA.

Les exigences mentionnées ci-dessus sont principalement liées à

  • Qualité des données (c'est-à-dire la qualité des données utilisées pour former et tester les modèles d'IA et de AA ; les données doivent être représentatives des conditions réelles et être exemptes d'erreurs et de préjugés) ;
  • Stabilité algorithmique (c'est-à-dire garantir que les modèles d'IA et de AA sont stables et ne produisent pas de résultats significativement différents lorsqu'ils sont entraînés ou testés sur des ensembles de données différents) ;
  • Performance du modèle (une évaluation de la performance des modèles d'IA et de AA doit être effectuée pour s'assurer qu'ils sont précis et fiables) ;
  • Explicabilité (c'est-à-dire la compréhension et la documentation de la logique qui sous-tend le processus décisionnel de l'IA et de la AA) ;
  • Documentation et tenue de registres (c'est-à-dire tenue à jour des registres et de la documentation relative à la validation).

Pour répondre à ces exigences, un processus de validation est nécessaire, afin de démontrer la conformité aux exigences réglementaires et de maintenir l'intégrité et la précision de tout modèle d'IA ou de l'AA au fil du temps.

 

À propos de la validation des systèmes d'IA/AA

Sur la base des réglementations les plus récentes concernant la validation IA/AA, le centre de compétences en technologies avancées du groupe PQE a élaboré une stratégie efficace de prévision du risque afin d'atteindre le niveau de conformité requis:

  • ASME V&V 40-2018 
  • GAMP 5v2 
  • ISO_IEC_38507_2022(en) - Governance of IT - AI implications
  • ISO_IEC_TS_4213_2022(en) - Assessment of ML classifier performance 

En intégrant le contenu des lignes directrices susmentionnées à la nouvelle approche Computer Software Assurance (CSA) et à la méthodologie Agile Development, les experts du groupe PQE ont développé un cadre dédié pour garantir un niveau acceptable de crédibilité des algorithmes à valider.

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Figure 1: CSA Approach scheme

 

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Figure 2: Agile methodology

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Figure 3: Model Validation Lifecycle

 

Les activités de validation à réaliser sur un modèle IA/AA comprennent toujours les activités suivantes :

  • Effectuer l'évaluation des risques du modèle ;
  • Création du plan de validation ;
  • Réaliser les activités de validation, y compris les tests ;
  • Création du rapport de validation ;
  • Appliquer la gestion du changement ;
  • Effectuer des évaluations continues pour maintenir le statut validé du modèle, jusqu'à ce qu'il soit décidé de l'écarter.

Comme indiqué précédemment, le processus de validation doit également s'appuyer sur l'approche de la CSA afin de réduire l'effort prévu, en accordant plus de place à la phase de réflexion critique et aux tâches d'assurance, en optimisant les activités d'essai et en réduisant la documentation.

En particulier, la détermination du risque est au cœur du processus. Cela permet d'équilibrer les activités de validation, en garantissant un niveau d'acceptation réglementaire adéquat et une quantité raisonnable de documentation à créer et à conserver.

Parallèlement, un processus de validation des données est nécessaire pour répondre à toutes les exigences en matière d'intégrité et de qualité des données. 

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Figure 4: Data lifecycle and validation integrated with Model maintenance lifecycle 

 

En particulier, il n'est pas possible de valider un algorithme d'IA/AA sans tenir compte du format des données et du processus d'ingénierie des données en général.

 

Conclusions

En conclusion, la validation des systèmes GxP comprenant des modèles/algorithmes d'IA/AA est une étape critique pour garantir la qualité et la sécurité des produits réglementés. Il est essentiel de prendre en compte des facteurs tels que la qualité des données, la stabilité algorithmique, la performance du modèle, l'explicabilité du modèle et la documentation afin de garantir la fiabilité et l'efficacité de ces modèles.

L'équipe de PQE Advanced Technologies a développé une stratégie solide pour atteindre la conformité, en combinant les principales étapes de validation avec les principes de la CSA et des méthodologies agiles. Cela permettra d'optimiser les activités, en équilibrant la quantité de documentation à produire et en obtenant de l'autre côté le niveau approprié d'acceptation réglementaire, tout en gardant à l'esprit le nettoyage des données et les flux de travail de l'ingénierie des données, qui ont un impact important sur l'efficacité et la maintenance du modèle.

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