剪切波超聲彈性成像的安全性、有效性評價探討

郭兆君　曹國芳

[摘 要] 本文對剪切波超聲彈性成像產品安全性、有效性的實驗室評價和臨床評價進行探討，總結具體評價內容及評價方法，以期對剪切波超聲彈性成像產品注冊及技術審評有所幫助。

[關鍵詞] 剪切波超聲彈性成像；安全性；有效性；技術審評

中圖分類號：R741 文獻標識碼： B 文章編號：2095-5200（2015）05-074-02

生物組織的彈性與其生物學特性緊密相關，對于疾病診斷具有重要參考價值。超聲彈性成像作為一種新超聲成像方法，能夠獲取組織彈性相關信息，對某些疾病臨床診斷具有重要意義。本文對超聲彈性成像中剪切波彈性成像技術及國際監管要求和技術審評思考進行簡單總結。

1 剪切波彈性成像原理

超聲彈性成像基本原理是對組織施加一個激勵。在彈性力學、生物力學等物理規律作用下，組織將產生一個響應，例如位移、應變、速度分布產生一定改變[1]。利用超聲成像方法，結合數字信號處理或數字圖像處理技術，可以估計出組織內部相應情況，從而間接或直接反映組織內部彈性模量等力學屬性差

異[2]。剪切波彈性成像原理如圖1所示，縱向聲輻射力脈沖作用于組織產生橫向剪切波，利用超聲跟蹤剪切波傳遞速度，通過剪切波速度數值，根據一個簡化模型，計算獲得彈性模量數值。

該原理彈性成像功能技術難度大，生產廠家少，但由于定量數值較定性結果有更高臨床應用價值，所以雖然上市歷史較靜態/準靜態彈性成像功能短，但已倍受關注，臨床上應用范圍日趨廣泛。

2 國際監管要求和技術審評

2.1 實驗室評價

2.1.1 安全性評價 安全性評價主要考慮電氣安全、生物相容性和聲能安全。

電氣安全主要是考慮相關安全標準符合性，包括IEC 60601-1[4]、IEC 60601-2-37[5]和IEC 60601-1-2[6]。生物相容性主要是采用標準ISO 10993-1評價思路，結合產品預期與患者接觸情況對產品進行生物相容性評價[7]。

剪切波彈性成像雖然向組織發射聲輻射脈沖，但是一次發射所產生剪切波可以在組織中傳遞一定距離，這樣通過一次發射就可以對較大區域組織彈性進行檢測，其聲輻射脈沖發射密度很低，所增加聲能方面風險通過增大發射時間間隔等方法，可以得到有效控制。目前對于聲能風險，全球監管標準主要有兩個：美國FDA聲輸出控制要求和IEC 60601-2-37要求。根據美國FDA診斷超聲上市申請指導原則中聲輸出公布Track 3要求，MI指數不得超過1.9，Ispta.3指數不得超過720mW/cm[8]。IEC 60601-2-37則要求探頭表面溫升不得超過10℃（體外應用），并要求在說明書中公布MI和TI指數極限值，對高于一定數值TI和MI指數進行實時顯示[5]。剪切波彈性成像產品在申請時，美國FDA和CE公告機構都沒有提出上述內容之外要求。目前可以認為剪切波彈性成像產品與普通超聲在聲輸出要求上可以采用同樣標準。

2.1.2 有效性評價 有效性實驗室評價主要為性能指標檢測。應著重考察彈性模量數值（或剪切波速度）定量測量準確性。檢測性能指標可包括：探測深度、剪切波速度/彈性模量測量范圍和誤差、剪切波速度/彈性模量測量重復性、空間分辨力、彈性成像幾何誤差等。彈性模量測量能力與目標深度、目標尺寸、目標區域與背景區域彈性模量差異大小都密切相關，在設置檢測參數時應綜合考慮這些因素。目前制造商對設備能夠做到測量能力普遍受到體模制造商生產能力的限制，有效性評價還需要設計更為合理體模給予支持。

2.2 臨床評價

在FDA上市申請時，對于僅聲稱給出組織彈性相關信息而不給出診斷提示（如組織良惡性、肝硬化程度等信息）設備，申請路徑為上市前通告（510（k）），不需要提交臨床資料；在歐盟上市申請時，所要求提交臨床資料為臨床文獻研究和召回情況總結。

根據2014年6月1日起實施的《醫療器械監督管理條例》[9]（以下簡稱條例）和2014年10月1日起實施《醫療器械注冊管理辦法》[10]（以下簡稱辦法）。醫療器械注冊申請應提交臨床評價資料。滿足條例第十七條、辦法第二十二條規定情形可免于進行臨床試驗。根據醫療器械分類目錄6823子目錄，剪切波彈性成像設備管理類別不低于第二類[11]。根據《免于進行臨床試驗第二類醫療器械目錄》[12]和《免于進行臨床試驗第三類醫療器械目錄》[13] （以下合稱《目錄》），剪切波彈性成像設備不能依據《目錄》直接免于臨床試驗。根據《需進行臨床試驗審批第三類醫療器械目錄》[14]和《醫療器械臨床評價技術指導原

則》[15]（以下簡稱臨床評價指導原則），剪切波彈性成像設備并未被強制要求進行臨床試驗。這說明剪切波彈性成像設備可以嘗試依據辦法第二十二條規定，通過對同品種醫療器械臨床試驗或者臨床使用獲得數據進行分析來進行臨床評價。在已有數據分析不足以證明產品安全性、有效性時候，才需要開展臨床試驗。

根據臨床評價指導原則，需要將申報產品與同品種醫療器械進行對比，對比項目涉及基本原理、性能要求、安全性評價、適用范圍等方面。其中基本原理主要考慮聲輻射脈沖發射方式和信號采集方式。性能要求和安全性評價主要考慮本文2.1部分所述性能指標和聲能安全。適用范圍主要考慮成像人體部位（肝臟、乳腺等）。

參 考 文 獻

[1] 羅建文，白凈.超聲彈性成像研究進展[J].中國醫療器械信息，2005，11（5）：23-31.

[2] 趙子卓，羅葆明.超聲彈性成像基本原理及技術[J].中國醫療器械信息，2008，14（4）：6-8.

[3] 宋健寧.淺議超聲彈性成像[J].世界醫療器械， 2010，16（11）：2-5.

[4] IEC 60601-1：1988 Medical electrical equipment-Part1： General requirements for safety[S].Geneva：IEC，1988.

[5] IEC 60601-2-37：2001 Medical electrical equipment-Part 2-37： Particular requirements for the safety of ultrasonic medical diagnostic and monitoring equipment[S].Geneva：IEC，2001.

[6] IEC 60601-1-2：2004 Medical electrical equipment-Part 1-2： General requirements for safety – Collateral standard： Electromagnetic compatibility – Requirements and tests[S].Geneva：IEC，2004.

[7] ISO 10993-1：1997 Biological evaluation of medical devices-Part 1： Evaluation and testing[S].Geneva：ISO， 1997.

[8] U.S. Food and Drug Administration. Information for Manufacturers Seeking Marketing Clearance of Diagnostic Ultrasound Systems and Transducers[Z].2008-09-09.

[9] 中華人民共和國國務院.醫療器械監督管理條例[Z].2014-03-07.

[10] 國家食品藥品監督管理總局.醫療器械注冊管理辦法[Z].2014-07-30.

[11] 國家食品藥品監督管理總局辦公室.國家食品藥品監督管理局辦公室關于印發醫用X射線設備等4個醫療器械分類目錄子目錄通知[Z].2012-08-28.

[12] 國家食品藥品監督管理總局.關于發布免于進行臨床試驗第二類醫療器械目錄通告[Z].2014-08-21.

[13] 國家食品藥品監督管理總局.關于發布免于進行臨床試驗第三類醫療器械目錄通告[Z].2014-08-21.

[14] 國家食品藥品監督管理總局.國家食品藥品監督管理總局關于發布需進行臨床試驗審批第三類醫療器械目錄通告[Z].2014-08-25.

[15] 國家食品藥品監督管理總局.關于發布醫療器械臨床評價技術指導原則通告[Z].2015-05-19.