剪切波超声弹性成像的安全性、有效性评价探讨

郭兆君　曹国芳

[摘 要] 本文对剪切波超声弹性成像产品安全性、有效性的实验室评价和临床评价进行探讨，总结具体评价内容及评价方法，以期对剪切波超声弹性成像产品注册及技术审评有所帮助。

[关键词] 剪切波超声弹性成像；安全性；有效性；技术审评

中图分类号：R741 文献标识码： B 文章编号：2095-5200（2015）05-074-02

生物组织的弹性与其生物学特性紧密相关，对于疾病诊断具有重要参考价值。超声弹性成像作为一种新超声成像方法，能够获取组织弹性相关信息，对某些疾病临床诊断具有重要意义。本文对超声弹性成像中剪切波弹性成像技术及国际监管要求和技术审评思考进行简单总结。

1 剪切波弹性成像原理

超声弹性成像基本原理是对组织施加一个激励。在弹性力学、生物力学等物理规律作用下，组织将产生一个响应，例如位移、应变、速度分布产生一定改变[1]。利用超声成像方法，结合数字信号处理或数字图像处理技术，可以估计出组织内部相应情况，从而间接或直接反映组织内部弹性模量等力学属性差

异[2]。剪切波弹性成像原理如图1所示，纵向声辐射力脉冲作用于组织产生横向剪切波，利用超声跟踪剪切波传递速度，通过剪切波速度数值，根据一个简化模型，计算获得弹性模量数值。

该原理弹性成像功能技术难度大，生产厂家少，但由于定量数值较定性结果有更高临床应用价值，所以虽然上市历史较静态/准静态弹性成像功能短，但已倍受关注，临床上应用范围日趋广泛。

2 国际监管要求和技术审评

2.1 实验室评价

2.1.1 安全性评价 安全性评价主要考虑电气安全、生物相容性和声能安全。

电气安全主要是考虑相关安全标准符合性，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标准ISO 10993-1评价思路，结合产品预期与患者接触情况对产品进行生物相容性评价[7]。

剪切波弹性成像虽然向组织发射声辐射脉冲，但是一次发射所产生剪切波可以在组织中传递一定距离，这样通过一次发射就可以对较大区域组织弹性进行检测，其声辐射脉冲发射密度很低，所增加声能方面风险通过增大发射时间间隔等方法，可以得到有效控制。目前对于声能风险，全球监管标准主要有两个：美国FDA声输出控制要求和IEC 60601-2-37要求。根据美国FDA诊断超声上市申请指导原则中声输出公布Track 3要求，MI指数不得超过1.9，Ispta.3指数不得超过720mW/cm[8]。IEC 60601-2-37则要求探头表面温升不得超过10℃（体外应用），并要求在说明书中公布MI和TI指数极限值，对高于一定数值TI和MI指数进行实时显示[5]。剪切波弹性成像产品在申请时，美国FDA和CE公告机构都没有提出上述内容之外要求。目前可以认为剪切波弹性成像产品与普通超声在声输出要求上可以采用同样标准。

2.1.2 有效性评价 有效性实验室评价主要为性能指标检测。应着重考察弹性模量数值（或剪切波速度）定量测量准确性。检测性能指标可包括：探测深度、剪切波速度/弹性模量测量范围和误差、剪切波速度/弹性模量测量重复性、空间分辨力、弹性成像几何误差等。弹性模量测量能力与目标深度、目标尺寸、目标区域与背景区域弹性模量差异大小都密切相关，在设置检测参数时应综合考虑这些因素。目前制造商对设备能够做到测量能力普遍受到体模制造商生产能力的限制，有效性评价还需要设计更为合理体模给予支持。

2.2 临床评价

在FDA上市申请时，对于仅声称给出组织弹性相关信息而不给出诊断提示（如组织良恶性、肝硬化程度等信息）设备，申请路径为上市前通告（510（k）），不需要提交临床资料；在欧盟上市申请时，所要求提交临床资料为临床文献研究和召回情况总结。

根据2014年6月1日起实施的《医疗器械监督管理条例》[9]（以下简称条例）和2014年10月1日起实施《医疗器械注册管理办法》[10]（以下简称办法）。医疗器械注册申请应提交临床评价资料。满足条例第十七条、办法第二十二条规定情形可免于进行临床试验。根据医疗器械分类目录6823子目录，剪切波弹性成像设备管理类别不低于第二类[11]。根据《免于进行临床试验第二类医疗器械目录》[12]和《免于进行临床试验第三类医疗器械目录》[13] （以下合称《目录》），剪切波弹性成像设备不能依据《目录》直接免于临床试验。根据《需进行临床试验审批第三类医疗器械目录》[14]和《医疗器械临床评价技术指导原

则》[15]（以下简称临床评价指导原则），剪切波弹性成像设备并未被强制要求进行临床试验。这说明剪切波弹性成像设备可以尝试依据办法第二十二条规定，通过对同品种医疗器械临床试验或者临床使用获得数据进行分析来进行临床评价。在已有数据分析不足以证明产品安全性、有效性时候，才需要开展临床试验。

根据临床评价指导原则，需要将申报产品与同品种医疗器械进行对比，对比项目涉及基本原理、性能要求、安全性评价、适用范围等方面。其中基本原理主要考虑声辐射脉冲发射方式和信号采集方式。性能要求和安全性评价主要考虑本文2.1部分所述性能指标和声能安全。适用范围主要考虑成像人体部位（肝脏、乳腺等）。

参 考 文 献

[1] 罗建文，白净.超声弹性成像研究进展[J].中国医疗器械信息，2005，11（5）：23-31.

[2] 赵子卓，罗葆明.超声弹性成像基本原理及技术[J].中国医疗器械信息，2008，14（4）：6-8.

[3] 宋健宁.浅议超声弹性成像[J].世界医疗器械， 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] 中华人民共和国国务院.医疗器械监督管理条例[Z].2014-03-07.

[10] 国家食品药品监督管理总局.医疗器械注册管理办法[Z].2014-07-30.

[11] 国家食品药品监督管理总局办公室.国家食品药品监督管理局办公室关于印发医用X射线设备等4个医疗器械分类目录子目录通知[Z].2012-08-28.

[12] 国家食品药品监督管理总局.关于发布免于进行临床试验第二类医疗器械目录通告[Z].2014-08-21.

[13] 国家食品药品监督管理总局.关于发布免于进行临床试验第三类医疗器械目录通告[Z].2014-08-21.

[14] 国家食品药品监督管理总局.国家食品药品监督管理总局关于发布需进行临床试验审批第三类医疗器械目录通告[Z].2014-08-25.

[15] 国家食品药品监督管理总局.关于发布医疗器械临床评价技术指导原则通告[Z].2015-05-19.