影像型超聲診斷設備新技術注冊技術審查指導原則（2015年第33號）

附件：影像型超聲診斷設備新技術注冊技術審查指導原則（2015年第33號）.doc

影像型超聲診斷設備新技術注冊技術審查指導原則

本指導原則是對影像型超聲診斷設備中部分新型技術的一般要求，申請人/制造商應依據具體產品的特性對注冊申報資料的內容進行充實和細化，并依據具體產品的特性確定其中的具體內容是否適用，若不適用，需詳細闡述其理由及相應的科學依據。

本指導原則是對申請人/制造商和審查人員的指導性文件，但不包括審評審批所涉及的行政事項，亦不作為法規強制執行，如果有能夠滿足相關法規要求的其他方法，也可以采用，但是需要提供詳細的研究資料和驗證資料。應在遵循相關法規的前提下使用本指導原則。本指導原則是對注冊申報資料具體內容要求有關的其他文件的補充。影像型超聲診斷設備的注冊申請還應參考《影像型超聲診斷設備（第三類）產品注冊技術審查指導原則》。

本指導原則是在現行法規和標準體系以及當前認知水平下制訂，隨著法規和標準的不斷完善，以及科學技術的不斷發展，相關內容也將適時進行調整。

一、范圍

本指導原則適用于具有三維成像、造影成像、彈性成像功能的影像型超聲診斷設備。其中彈性成像不包含本指導原則“二、技術簡介”“（三）彈性成像”中所述的外來聲能量彈性成像方法。各功能基本情況見本指導原則“二、技術簡介”。本指導原則不包含臨床評價要求。

由于技術不斷更新，實際技術可能與本指導原則所介紹內容存在一定差異，可參考本指導原則中適用的部分。

二、技術簡介

（一）三維成像

1．成像原理

三維超聲成像的基本原理為：將采集的一系列二維超聲斷面用疊加的方法構成人體器官的三維圖像。三維超聲成像分為靜態三維超聲成像和實時三維超聲成像 (也稱為四維超聲成像)。

（1）靜態三維超聲成像

利用現有的二維超聲成像，事先規定好探頭的移動軌跡，掃查過程中在記錄二維圖像的同時記錄每幅圖像的幾何位置，將兩者信息存入超聲診斷儀或外部計算機系統，然后由相應的軟件重構三維圖像。根據夾持探頭的方式不同，分為自由臂三維超聲成像和機械定位三維超聲成像。

自由臂三維超聲成像：醫生手持B超探頭做檢查，系統隨時跟蹤探頭的位置和方向。這樣的系統可以讓醫生根據需要選擇掃查的方向，并能在移動探頭的過程中自動適應體表形狀的變化。這就是自由臂三維超聲成像系統（也稱為Free-hand系統）。要求操作人員均勻、平穩地移動探頭，根據移動的距離和花費的時間來估計出二維平面的間隔，然后重構出三維圖像。更好的方法是通過二維圖像中斑點模式和圖像特征的相關分析，來跟蹤探頭的移動。這種方法可以大致地指示人體內部的結構，但是不能用來做準確的測量。更精確的方法是使用位置傳感器獲得一系列位置已知的二維圖像重構出三維圖像。

機械定位三維超聲成像：利用適當的機械定位系統按照規定好的移動軌跡移動二維B超探頭, 掃查過程中在記錄二維圖像的同時記錄每幅圖像的幾何位置，將兩者信息存入超聲診斷儀或外部計算機系統，然后由相應的軟件重構三維圖像。

（2）實時三維超聲成像

靜態三維超聲成像采集一個三維圖像(數據)需幾秒或幾分鐘，病人呼吸、心跳等原因會引起的偽像或失真?？s短數據采集的時間，一秒鐘采集幾個到幾十個三維圖像，稱為實時三維超聲成像。根據探頭分為機械掃查實時三維超聲成像和電子掃查實時三維超聲成像。

機械掃查實時三維超聲成像：由馬達驅動的旋轉機構帶動二維B超探頭以一個轉軸為中心擺動，將采集的一系列二維斷面圖像數據和相應的間隔角度數據(斷面間的間隔通常不等同)組成一個三維圖像數據，系統后端做三維重建。不斷重復，從而得到實時更新的三維圖像。

電子掃查實時三維超聲成像：用二維面陣探頭，也就是用二維相控陣實現聲束在空間的偏轉，直接采集三維數據。通常二維面陣探頭由幾十乘幾十個陣元或幾十乘上百個陣元組成二維陣列。由于沒有機械旋轉機構擺動速度的限制，可實現更高的圖像更新頻率。

2．臨床應用

（1）與患者的接觸部位：皮膚、粘膜、臟器表面等。

常用三維探頭的接觸部位為皮膚，術中掃描時接觸的部位為臟器表面，經食道4D探頭和經腔4D探頭的接觸部位為粘膜，血管內4D探頭的接觸部位為血管壁和血液。

（2）成像的人體部位：四肢、乳腺、直腸和肛管、腹腔及盆腔臟器、胎兒/胎兒心臟、成人心臟、新生兒/新生兒心臟等。

（3）臨床應用及價值

靜態自由臂三維超聲成像可用于淺表大器官的成像，常用于肌腱掃查，可直觀顯示肌腱損傷。

靜態機械定位三維超聲成像現多用于乳腺掃查和直腸肛管掃查。

機械掃查實時三維超聲成像常用于胎兒三維成像，成人/胎兒心臟三維成像。

電子掃查實時三維超聲成像常用于成人/胎兒心臟三維成像，胎兒三維成像。

（二）造影成像

1．成像技術

超聲造影成像的基本原理為：造影劑經靜脈注射進入血液循環，利用超聲系統來探測造影劑的信號。超聲造影劑對聲波的強反射大大增強了血流信號，使得原來不能被一般超聲檢測到的微小血管信號變得可以被檢測。

在目前通用的超聲造影成像中，聲波的發射能量機械指數低（Low MI），從而保證造影劑能夠持續幾分鐘時間而不被發射脈沖擊破。病人的掃查可以在這個時間內完成。一般機械指數是低于0.2。但不同造影劑的機械指數范圍有所不同。在有些國家使用的造影劑有較高的穩定性，可以承受較高的機械指數。

聲波信號的發射、接收和二維灰階成像原理并無區別。為了進一步突出血流信號，造影成像常需要抑制身體組織信號。這通常是利用造影劑的非線性特性加上一些成像技術來實現，例如相位反轉諧波方法和調幅成像方法。這些成像技術一般需要發射多個脈沖。在相位反轉諧波方法中，發射2個相位差為180度的脈沖，也就是一正一負的2個脈沖。將這2個脈沖的接收信號疊加，截取其諧波信號。由于身體組織聲學特性在Low MI下基本為線性，其反射信號也是一正一負，并只含基波成分，疊加后的信號中，身體組織的信號基本相互抵消。而造影劑是非線性的，其反射信號具有諧波成分，這樣所截取的信號基本全是血流信號。從而有效地抑制了身體組織信號。在調幅成像方法中，發射多個幅度不同的脈沖，比如3個幅度為1∶－2∶1的脈沖，然后將3個接收信號疊加。在接收信號中，身體組織信號是線性的，其反射信號幅度也是1∶－2∶1的比例，疊加后相互抵消，但是造影劑是非線性的，其接收信號比例就不是1∶－2∶1。所獲取的信號中就只有造影劑信號，也就是血流信號。

2．臨床應用

（1）與患者的接觸部位 (指超聲設備/探頭,不包括造影劑注射)：皮膚、粘膜、臟器表面等。

（2）檢查的人體部位：肝臟、腎臟、前列腺、乳腺、甲狀腺、血管、心臟等。

（3）臨床應用及價值

超聲造影的臨床使用已經有十多年的歷史。在放射科，最常應用的器官是肝臟，也應用于乳腺、腎臟、胰腺、肌骨、甲狀腺、血管、婦科、泌尿科及顱腦等部位。除了體表探頭，還有經直腸、經陰道探頭。超聲造影對肝臟腫瘤的檢測和鑒別腫瘤性質已經很成熟。對其他器官的腫瘤檢測和鑒別也有很大幫助。腫瘤消融手術后，可以立刻用超聲造影評估治療效果。還可以跟蹤評估化療效果。與CT跟蹤評估療效相比，超聲造影可以避免病人接收大量的電離輻射。超聲造影還可以檢測創傷內出血，檢查血管是否暢通，更加清楚地顯示血栓等等。每年都有大量的超聲造影文章發表。在其他國家有很多正在進行的超聲造影劑的臨床試驗。

超聲造影劑經靜脈注射后只在血管內循環，不會透過血管壁滲透到血管之外。

（三）彈性成像

1．成像技術

超聲彈性成像的基本原理為：通過人體組織自身運動或外來施壓作用于組織，產生組織壓縮/運動，利用超聲成像系統，采用一些算法來得到代表組織彈性或內部應變分布的信息，幫助醫生探測并發現硬度異常的組織。

根據產生組織壓縮/運動的能量包括人體組織自身運動和外來能量兩種。常見的利用人體組織自身運動的彈性成像包括血管彈性成像和心臟彈性成像。外來能量可分為外來機械能量(機電裝置施壓)經體表傳入人體內作用于組織和外來聲能量經體表傳入人體內轉化為機械能量作用于組織。常見的外來聲能量彈性成像方法包括聲輻射力脈沖成像(ARFI)和剪切波彈性成像。

2．臨床應用

（1）患者的接觸部位：皮膚、粘膜等。

（2）成像的人體部位：肝臟、乳腺、甲狀腺、血管等。

（3）臨床應用及價值

不同的超聲彈性成像技術向醫生提供的不同信息。

定性的彈性分布圖像: 通常在B型圖像上疊加應變分布圖像，應變分布通常使用從紅（彈性/軟）到藍色（彈性/硬）的色譜圖來表示，在用戶選擇的感興趣區中將此應變分布圖疊加到B型圖像中。此種應變分布圖對醫生獲得臨床信息來說是有效的，能讓醫生得到多于B型圖像的組織信息。

指數信息：如彈性指數，表示目標區域對于整個區域或指定區域的相對應變，其臨床含義是腫塊對周圍組織的相對硬度。

三、應明確的相關信息

應當包括對功能進行全面評價所需的基本信息，包含但不限于以下內容：

（一）三維成像

應描述三維成像的類別(靜態三維成像、實時三維成像等)；提供探頭的基本信息，如探頭類型（普通一維探頭、機械掃查二維探頭、二維面陣探頭等）、探頭頻率、曲率半徑、俯仰方向掃查角等；描述三維重建/顯示的主要信息，如掃查區域范圍等；描述測量等功能；應明確臨床應用的部位。

（二）造影成像

應描述超聲造影劑的規格型號或技術參數、造影成像的功能(如定量分析功能)；應明確臨床應用的部位。

（三）彈性成像

應描述彈性成像的類別和基本原理、顯示信息/測量值的意義；應明確臨床應用的部位。

四、技術參數驗證要求

本部分給出注冊時至少需要驗證的技術參數（若適用），對參數數值/具體要求并不作明確規定，數值/具體要求由企業自行規定。對于不適用的參數，同時給出不適用原因。若有其他定量分析的參數，也應進行驗證，并公布其物理意義和臨床意義。有些參數在本部分一并給出推薦的試驗方法，對于推薦的試驗方法并不做強制要求，企業可自行制定試驗方法，自行制定的試驗方法應同時給出試驗方法的出處或合理性、可行性的分析。試驗方法應詳細描述所使用體模的相關信息，具體信息要求參見本部分的（四）。

（一）三維成像

不使用位置傳感器的自由臂三維超聲成像無特殊技術參數要求。使用位置傳感器的自由臂三維超聲成像、機械定位三維超聲成像、機械掃查實時三維超聲成像和電子掃查實時三維超聲成像通常提供測量功能，應對下列技術參數進行驗證：探測深度、盲區、側向分辨力、軸向分辨力、幾何位置精度、體積測量。

指標含意參見標準YY/T 1279-2015《三維超聲成像性能試驗方法》。試驗方法可參照標準YY/T 1279-2015《三維超聲成像性能試驗方法》。

（二）造影成像

造影成像功能應驗證的技術參數：

1．造影成像深度，即造影模式下的可觀察到造影劑的最大深度。

試驗方法：使用改制的多普勒體模（或造影專用體模），加注造影劑，在造影成像功能模式下測量成像深度。

2．與B模式圖像重合性

實驗方法：使用改制的多普勒體模（或造影專用體模），加注造影劑，在造影成像功能模式下，核實仿血流的造影圖像與管道灰階圖像有無明顯錯位或溢出。

企業在規定試驗方法時，應明確“明顯錯位或溢出”的判定準則。

注：原則上體模循環環路中的造影劑濃度應根據所用造影劑的使用說明書中推薦用量來加入。但是根據以往實踐經驗，考慮到造影劑在體模中的實際情況，建議適當降低使用劑量。

例如：平常體重人血液量4L，（注射用六氟化硫微泡）正常單次注射劑量2mL，仿血液容積為體模循環環路中的仿血液的容積?？紤]到人體血液循環對血液中造影劑濃度的影響，宜降低體模循環環路中的造影劑濃度。

（三）彈性成像

彈性成像功能應進行驗證的技術參數：

1．探測深度、應變比（測量范圍、測量的準確性及重復性）、空間分辨力、幾何成像精度（即幾何誤差）。

指標含意參見附錄《超聲準靜態應變彈性性能試驗方法》的內容。

應變比（測量范圍、測量的準確性及重復性）、幾何成像精度試驗方法可參照附錄《超聲準靜態應變彈性性能試驗方法》的內容。

空間分辨力試驗方法可參照附錄《超聲準靜態應變彈性性能試驗方法》的內容或下述試驗方法：

開啟被測診斷系統，進入彈性成像模式，將探頭經耦合劑置于測試體模表面上，在適中的深度范圍內，對準不同大小、硬度的靶群，讀出不同硬度下最小能識別出的靶點直徑。注意：不同硬度下，最小可識別出的靶點大小可能不同。

探測深度試驗方法可參照附錄《超聲準靜態應變彈性性能試驗方法》的內容或下述試驗方法：

開啟被測診斷系統，進入彈性成像模式，將探頭經耦合劑置于測試體模表面上，將成像深度和彈性成像深度調至適中，對準靶群中中等大小、中等硬度的靶點，記錄彈性成像模式能識別出的最深靶點的深度。注意：不同硬度不同大小的靶點，可識別出的靶點深度可能不同。

2．與B模式圖像重合性

試驗方法：開啟被測診斷系統，進入彈性成像模式，將探頭經耦合劑置于測試體模表面上，選擇合適的頻率、焦點、深度等，對準合適大小、硬度的靶群，按照說明書描述方法進行操作。以目力核實靶點圖像位置是否與B模式靶點位置有明顯錯位。

企業在規定試驗方法時，應明確“明顯錯位”的判定準則，如錯位超過一定誤差，認為是明顯錯位，并應明確誤差數值。

（四）體模信息

1．三維體模的信息至少包括以下內容：

體模的制造商、規格型號、體模中的媒質、聲速、聲衰減系數及體模的靶群及卵形體分布圖。

體模中的靶線應明確：材料、尺寸及允限、體模中靶的分布位置及允限。

體模中的卵形體應明確：材料、聲速、體積數據及允限、體模中卵形體的分布位置及允限。

2．造影體模的信息至少包括以下內容：

對于市售體模，應給出體模的制造商和規格型號。

其他體模應明確下列信息：仿組織材料、聲速、聲衰減系數、仿血液材料、聲速、密度、散射體的尺寸、體模中的管道、管道內徑、管壁厚度、體模中靶（如適用）和管道的分布位置、體模的靶（如適用）和管道分布圖及體模的工作示意圖。

體模的流量控制系統：恒定流量模式應明確對應的流速計算值范圍，脈動流量模式應明確可編程的脈動波形種類。

3．彈性體模的信息至少包括以下內容：

體模的制造商、規格型號、體模中的背景材料、聲速、聲衰減系數及體模的靶標分布圖。

體模中的靶標應明確：聲衰減系數、靶標的種類、靶標的形狀、靶標的尺寸。

體模的彈性參數應明確：背景材料彈性數值范圍、各靶標彈性數值范圍、體模中靶標的分布位置。

五、風險管理要求

本部分給出各功能可能存在的風險點及控制方式舉例，并未包含所有風險點，且這些風險點未必適用于所有設備，控制方式也不做強制限定，僅為舉例，用以企業進行風險管理時作為參考。

（一）三維成像

（二）造影成像

（三）彈性成像

六、其他應注意的事項

不應公布未經驗證的性能指標。在公布性能指標時，若試驗方法并不是廣泛認可的標準化方法，應同時公布試驗方法。

七、起草單位

國家食品藥品監督管理總局醫療器械技術審評中心。

附錄

超聲準靜態應變彈性性能試驗方法

本附錄內容為行業標準《超聲準靜態應變彈性性能試驗方法》報批稿相關內容的摘錄。若標準發布稿的內容與本附錄內容存在差異，以標準發布稿為準。

1  術語和定義

GB 10152-2009中界定的以及下列術語和定義適用于本附錄。

1.1準靜態超聲應變彈性成像設備  Quasi-static ultrasound strain elastographic equipment

經體表從外部施加壓力，或利用呼吸、心臟搏動等產生的壓力，通過對加壓前后采集的射頻信號的處理，獲得局部應變分布并以圖像顯示的技術設備。

1.2 應變彈性成像探測深度  Depth of penetration of strain elastographic

可以檢出和顯示的靶標的最下界至體模聲窗的最大深度，其靶標具有指定的楊氏模量比（靶標/背景）和指定的尺寸。

單位：毫米，mm

1.3 楊氏模量比  Young's modulus ratio

楊氏模量的比值，本文件中，指體模中被測量區域（靶標）楊氏模量與背景材料楊氏模量的比值。

1.4 應變比  Strain ratio

準靜態應變彈性成像設備中，體模內被測量區域（靶標）與背景材料應變的比值。

1.5 應變彈性成像空間分辨力  Spatial resolution of strain elastographic

應變彈性圖像能夠顯示的指定深度處的最小靶標尺寸。

1.6 應變彈性成像幾何誤差  Geometric error of strain elastographic

應變彈性圖像顯示的靶標尺寸相對于其實際尺寸的百分誤差。

1.7聲彈性仿組織體模 Sonoelasticity tissue-mimicking phantom

由聲彈性仿組織材料背景和靶標組成，用以檢測應變和彈性成像系統性能特性的無源裝置。

1.8測量重復性  repeatability of measurements

在相同測量條件下，對同一被測量進行連續多次測量所得結果之間的一致性，參見JJF 1001《通用計量術語及定義》。在本標準中，測量重復性用變異系數s來表示，其計算公式為：

其中，為單次測量值，為各次測量值的算術平均值，n為測量次數。本標準中，n≥5。

2 試驗方法

2.1 探測深度

制造商應公布設備在應變彈性模式下的探測深度，在應變彈性模式下，設備應能測量該深度處相關的彈性參數，或顯示特定的被測區域圖像。

測量時，被測設備進入彈性成像模式，被測設備應能在體模上測量制造商公布的探測深度處相關的彈性性能參數，或顯示特定的被測靶標以彈性成像模式顯示的圖像。靶標圖像的下界面代表的深度即為探測深度。探測深度以毫米為單位，毫米以下忽略不計。

探測深度可以用具體的數值表示，也可以用大于某某數值表示。

2.2 應變比

2.2.1 應變比的測量

制造商應公布楊氏模量比的測量范圍以及測量的誤差和重復性。在該范圍內應能測量楊氏模量比。

測量時，被測設備進入應變彈性成像模式，按制造商規定方法，得到清晰的彈性模式下的成像，設備應能測量靶標相對于背景材料的應變比；測量宜在同一幀圖像上進行，對靶標和背景取樣時，取樣尺寸應基本相同；深度應盡可能一致；對靶標取樣的尺寸應不超過靶標的尺寸范圍，在此條件下，取樣尺寸應盡可能大。

2.2.2 應變比測量的準確性

被測設備進入彈性測量模式，用被測設備至少測量2個具有準確標稱楊氏模量的靶標，其中一個靶標的楊氏模量較背景大，另一個較背景??；取其誤差最大者。誤差可以按下式計算：

誤差=（測量值-標稱值）/標稱值……………（2）

如體模的彈性模量比標稱的是一個范圍，其測量值不宜超過其楊氏模量的標稱范圍。

楊氏模量(Young's modulus )是材料力學中的名詞，彈性材料承受正向應力時會產生正向應變，楊氏模量定義為正向應力與正向應變的比值。公式為：

E=σ/ε

其中，E表示楊氏模量，σ表示正向應力，ε表示正向應變。

在準靜態超聲應變彈性成像設備測量聲彈性仿組織體模時，設備測量的結果通常為應變比（strainratio），在工程上，對于應變彈性成像來說，在一定條件下，可以假定靶標與背景材料受到的正向應力近似相等，從而以應變比（strainratio）近似地表示靶標與背景材料的楊氏模量比。

在公式（2）中，測量值近似地采用應變比的測量值，標稱值為聲彈性仿組織體模中楊氏模量比的標稱值。

2.2.3 應變比測量的重復性

用被測設備測量制造商指定的體模其中一個靶標的楊氏模量比5次以上，按公式（1）計算楊氏模量比測量的重復性。其重復性應符合制造商規定的要求。

2.3 空間分辨力

將探頭耦合于體模聲窗表面，設備切換為應變彈性成像模式。通過相關操作取得該處的應變彈性圖像，記錄可以以彈性成像方式顯示的最小靶標的尺寸。該尺寸即為規定條件下的空間分辨力，空間分辨力與多種因素相關。

2.4 幾何成像精度

在實時狀態下，進入彈性成像模式，按制造商規定的方法得到清晰的聲彈性仿組織體模的圖像，用被測設備至少測量2個具有準確標稱楊氏模量的靶標，其中一個靶標的楊氏模量較背景大，另一個較背景??；和體模標示的圖像對比，以體模靶標標示的幾何尺寸為基準值，以設備上顯示的數值為測量值，按以下公式計算幾何成像精度，取最不利值：

幾何成像精度=【（測量值-基準值）/基準值】100%……（3）

幾何成像精度用百分數表示。

幾何尺寸可以針對長度、面積或體積。