Validação de algoritmos de Inteligência Artificial no contexto de BPx

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

Introdução

Os sistemas de Inteligência Artificial (IA) e Aprendizado de Máquina (ML) têm um potencial revolucionário para muitos setores, inclusive o farmacêutico e o de dispositivos médicos. Esses sistemas podem analisar grandes quantidades de dados, identificar padrões e tendências e fazer previsões ou apoiar a tomada de decisões que podem ajudar a melhorar os resultados dos pacientes e otimizar as operações. Em particular, alguns exemplos de aplicativos de IA/ML podem ser encontrados em:

  • Manufatura: Análise de dados e melhoria de processos, liberação de lotes em tempo real, inspeções de qualidade automatizadas (por exemplo, inspeções de comprimidos).
  • Farmacovigilância: Monitoramento automatizado de eventos adversos.
  • Pesquisa: Descoberta de medicamentos, seleção e estratificação de populações.
  • Dispositivos médicos: Diagnósticos automatizados baseados em visão computacional.

 

No entanto, com a crescente dependência da IA e do ML nesses campos, é fundamental garantir que esses sistemas sejam validados e operem conforme planejado. É também por isso que na Segunda Edição do Guia GAMP 5 "Uma abordagem baseada em riscos para sistemas computadorizados BPx em conformidade", os Apêndices foram expandidos para abranger esses conceitos novos e em evolução, que estão tendo um impacto considerável em todo o setor de ciências biológicas.

AI Learning algorithms validation in the context GXP_Site Banner

Por que validar os sistemas BPx de IA/ML?

Fornecer um nível aceitável de credibilidade para algoritmos orientados por dados é de suma importância devido à baixa transparência inerente da tecnologia. Portanto, para garantir um nível adequado de qualidade, mitigando o alto risco de produzir resultados incorretos ou não confiáveis, as agências reguladoras, como a Food and Drug Administration (FDA) dos EUA e a European Medicines Agency (EMA), estabeleceram requisitos de alto nível para garantir a segurança e a eficácia dos produtos e serviços baseados em IA.

Os requisitos mencionados acima estão relacionados principalmente a: 

 

  • Qualidade dos dados (ou seja, a qualidade dos dados usados para treinar e testar os modelos de IA e AM; os dados devem ser representativos das condições do mundo real e devem estar livres de erros e vieses);
  • Estabilidade algorítmica (ou seja, para garantir que os modelos de IA e AM sejam estáveis e não produzam resultados significativamente diferentes quando treinados ou testados em conjuntos de dados diferentes);

  • Desempenho do modelo (deve ser realizada uma avaliação do desempenho dos modelos de IA e de AM para garantir que sejam precisos e confiáveis);

  • Explicabilidade (ou seja, entender e documentar a lógica que conduz o processo de tomada de decisão da IA e do AM);

  • Documentação e manutenção de registros (ou seja, manter registros e documentação atualizados relacionados à validação).

Para atender a esses requisitos, é necessário um processo de validação que demonstre a conformidade com os requisitos regulamentares e mantenha a integridade e a precisão de qualquer modelo de IA ou ML ao longo do tempo.

Sobre a validação de sistemas de IA/ML

Com base nas regulamentações mais recentes que foram lançadas sobre a validação de IA/ML, o Centro de Competência de Tecnologias Avançadas do Grupo PQE desenvolveu uma estratégia eficaz baseada em riscos para atingir o nível de conformidade exigido: 

  • ASME V&V 40-2018 
  • GAMP 5v2 
  • ISO_IEC_38507_2022(en) - Governança de TI - implicações de IA
  • ISO_IEC_TS_4213_2022(en) -Avaliação do desempenho do classificador de ML 

Integrando o conteúdo das diretrizes mencionadas acima com a nova abordagem Computer Software Assurance (CSA) e com a metodologia Agile Development, os especialistas do grupo PQE desenvolveram uma estrutura dedicada para garantir um nível aceitável de credibilidade dos algoritmos a serem validados.

1_Artificial Intelligence Learning algorithms validation in the context GXP

Figura 1 Esquema de abordagem de CSA

 

2_Artificial Intelligence Learning algorithms validation in the context GXP

Figura 2 Metodologia ágil

3_Artificial Intelligence Learning algorithms validation in the context GXP

Figura 3 Ciclo de vida da validação do modelo

As atividades de validação a serem realizadas em um modelo AI/ML devem sempre incluir as seguintes atividades: 

  • Performing the Model Risk Assessment; 
  • Creating the Validation Plan; 
  • Performing the Validation Activities including testing; 
  • Creating the Validation Report; 
  • Applying the Change Management;
  • Performing Ongoing Evaluations to maintain the validated status of the model, until it is decided to dismiss it.
  •  Realização da avaliação de risco do modelo;
  • Criação do plano de validação; 
    Realização das atividades de validação, incluindo testes;
  • Criação do relatório de validação;
  • Aplicação do gerenciamento de mudanças;
  • Realização de avaliações contínuas para manter o status de validação do modelo, até que seja decidido descartá-lo. 

Conforme já mencionado, o processo de validação também precisa contar com a abordagem CSA para reduzir o esforço previsto, dando mais espaço à fase de pensamento crítico e às tarefas de garantia, otimizando as atividades de teste e reduzindo a documentação. 

Em particular, o núcleo do processo é a determinação do risco. Isso leva à obtenção de equilíbrio nas atividades de validação, garantindo um nível adequado de aceitação regulatória e uma quantidade razoável de documentação a ser criada e mantida. 

Paralelamente, é necessário um processo de validação de dados para atender a todos os requisitos de integridade e qualidade de dados.

4_Artificial Intelligence Learning algorithms validation in the context GXP

4 Ciclo de vida e validação de dados integrados ao ciclo de vida de manutenção do modelo

Em particular, não é possível validar um algoritmo de IA/ML sem cuidar do formato dos dados e do processo de engenharia de dados em geral. 

Conclusões

Em resumo, a validação de sistemas GxP que englobam modelos/algoritmos de IA/ML é uma etapa essencial para garantir a qualidade e a segurança dos produtos regulamentados. É essencial considerar fatores como a qualidade dos dados, a estabilidade algorítmica, o desempenho do modelo, a explicabilidade do modelo e a documentação para garantir a confiabilidade e a eficácia desses modelos.  

A equipe da PQE Advanced Technologies desenvolveu uma estratégia sólida para atingir a conformidade, combinando os principais marcos de validação com os princípios da CSA e das metodologias ágeis. Isso otimizará as atividades, equilibrando a quantidade de documentação a ser produzida e obtendo, por outro lado, o nível adequado de aceitação regulatória, levando em consideração também os fluxos de trabalho de limpeza e engenharia de dados, que afetam fortemente a eficácia e a manutenção do modelo.

Os especialistas da PQE Group podem lhe dar suporte com as tecnologias mais avançadas

 A equipe experiente da PQE Group está aqui para ajudar sua empresa a cumprir as normas e validar seus sistemas, usando as mais novas ferramentas do mercado. 

 
Visite nossa página de serviços de Governança Digital para saber mais ou para entrar em contato conosco e encontrar a solução mais adequada para sua empresa.