超聲骨密度儀研發實驗要求、主要風險與相關標準

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　　超聲骨密度儀是通過測量跟骨、脛骨和/或橈骨的超聲速度（SOS）和/或寬帶超聲衰減（BUA），反映骨骼密度狀況。目前超聲骨密度儀通常包括跟骨超聲骨密度儀、脛骨和/或橈骨超聲骨密度儀兩大類。

　　超聲骨密度儀的工作原理

　　人體跟骨主要由松質骨組成，且跟骨部位軟組織較薄，有較大的平行面易于測量，因此宜作為骨密度的測量部位。跟骨超聲骨密度儀通過測量穿透人體跟骨超聲波的超聲速度（SOS）、寬帶超聲衰減（BUA）（如適用）來計算出一組反映骨骼狀況的參數。儀器通常包括一組發射、接收探頭，其中發射探頭發射超聲波，穿過人體跟骨后，由接收探頭接收，探頭可直接與人體接觸，也可以由水、油或樹脂等介質包裹。儀器通過接收波的到達時間計算SOS，通過接收波的頻率特性計算BUA（如適用）。SOS主要用于反映骨的結構，骨結構與骨密度密切相關，隨著骨密度的減小，超聲傳導速度也相應地減小。BUA（如適用）與骨特性有關，反映出超聲波在穿透跟骨時的衰減特性，主要由骨吸收和散射所造成，骨密度高則聲吸收大，衰減增大，反之亦然。研究表明，人體跟骨的超聲SOS、BUA（如適用）特性，與X射線法測定的骨密度值具有高度的相關性。

　　脛骨和/或橈骨超聲骨密度儀的工作原理是通過軸向反射技術測量超聲波沿平行于脛骨或橈骨方向的SOS，同時計算出一組參數來反應骨質狀況。當超聲波從一波疏介質入射到波密介質時，將在兩種介質界面上產生反射波和折射波現象。隨著入射角度增大，折射角度也逐漸增大，當入射角達到某一特定值時，其折射方向恰好與骨表面方向平行，并在骨表面前進一段距離后，又以相同的出射角從骨表面射出。第一次到達信號的傳播時間即可以被測量并用于計算速度。儀器的探頭通常由對稱的四個晶片組成，如圖4所示，其中A、B晶片發射超聲波，C、D晶片接收超聲波，儀器通過接收到超聲波的時間差來計算軸向速度。該速度可以直接反映骨質密度的大小，骨密度下降時，超聲傳導速度減小。該方法的測量結果與X射線法測定的骨密度值也具有高度的相關性。

　　超聲骨密度儀的研究要求

　　1. 產品性能研究

　　1.1 應包含該產品整機的性能。

　　性能指標的確定優先采用相應產品的現行國家標準及醫藥行業標準。

　　應確定SOS的計算方法及實現方法、BUA的計算方法、提供樣機探頭的BUA曲線、帶寬的選取依據、采樣點數及依據。對界面顯示和打印報告中涉及的各種參數應說明（建議列表）。應明確各參數的計算公式及依據、界面顯示和打印報告的各種圖表意義、各參數的范圍、特定參數的設定以及這些參數確定理由或計算方法，如聲工作頻率、超聲速度（SOS）、寬帶超聲衰減（BUA）、電源電壓適應能力、連續工作時間等。對于提供校準模塊的，應說明校準模塊的材料特性，選擇理由和依據；對于不提供校準模塊的，應明確保證數據穩定性的理由和依據。

　　構成系統的部件設計應符合相應的我國現行國家標準及行業標準，提供支持性資料，如第三方部件驗證報告，注冊證書。

　　1.2 應明確產品數據表和技術說明書中聲稱的主要功能（含采集功能）的實現原理。提供設備可進行的所有測量的測量準確度以及可保持該準確度的預期范圍。包括產品的基本參數（功耗，超聲換能器標稱聲工作頻率，電氣要求等），性能指標（聲工作頻率，超聲速度（SOS）、寬帶超聲衰減（BUA）、電源電壓適應能力、連續工作時間等），對于超聲探頭浸泡在介質內的，還應對介質的聲學性能進行研究。

　　1.3 應對所有使用實測數值（SOS、BUA）計算獲得參數的臨床意義進行研究，明確計算方法的出處，并分析這些參數用于骨骼密度狀況評價時的臨床參考價值。

　　1.4 電氣安全應說明以下問題：產品的安全特性描述；電氣絕緣圖，電氣絕緣要求和試驗電壓值；影響電氣安全的關鍵件及其參數；設計開發過程中，在電氣安全方面的考慮和驗證。

　　1.5 EMC檢測應說明以下問題：設備測試時選擇的工作模式或狀態設定，在EMC設計和試驗整改中，尤其是輻射抗擾度、電快速瞬變脈沖群和靜電放電等項目中采取的措施及驗證數據，注冊單元內多型號的檢品典型性的選擇依據。

　　1.6 新技術的設計與實現采用了國際標準或技術規范的應提供以上文件作為附件。

　　1.7 應明確數據庫的選取依據及相關信息，至少包括數據來源（人群、人種信息）、數據量等。

　　2. 消毒工藝研究

　　根據與人體接觸的應用部分、使用方式及材料特性確定推薦的消毒工藝（方法和參數），并提供消毒方法確定的依據，進行消毒對產品耐受性影響的進行研究。

　　3. 生物相容性評價研究

　　對于跟骨超聲骨密度儀，與患者直接接觸的應用部件主要為與腳踝接觸的膜；對于脛骨和/或橈骨超聲骨密度儀，與患者直接接觸的應用部件主要是超聲探頭。

　　應根據GB/T 16886.1標準進行生物相容性評價，應明確接觸部件名稱、患者接觸類型、患者接觸時間、患者接觸材料名稱。若進行生物學試驗，至少包括以下方面的要求：細胞毒性、致敏性、皮膚刺激，并提供驗證報告?；砻馍飳W試驗，應論證合理理由。

　　4. 產品使用期限和包裝研究

　　開發者應進行產品使用期限和驗證報告。應基于風險分析，重點考慮元器件本身的老化、使用環境如溫濕度等對產品風險的影響。另外，跟骨超聲骨密度儀中與患者腳踝直接接觸的膜屬于耗材，應進行使用壽命研究。

　　應對產品的包裝及包裝完整性進行研究，評價試驗的有效性是對產品進行運輸試驗與跌落試驗后都能保持工作正常且產品包裝完整。

　　產品包裝標記應符合GB/T 191、GB 9706.1、YY/T 0466.1的要求，并提供符合證據和使用期限內完整性的依據。

　　5. 軟件研究

　　除某些特殊情況外，超聲骨密度儀設備通常都含有嵌入式的軟件組件。對于設備的軟件，應按照《醫療器械軟件注冊技術審查指導原則》（國家食品藥品監督管理總局通告2015年第50號）的要求，提供一份產品軟件的描述文檔。

　　6. 聲能安全

　　在滿足GB 9706.9的基礎上，還應規定聲能輸出的限值，以確保其安全性。應對聲能輸出限值設置的合理性進行分析，明確設定的依據，并提交設備實際聲能輸出能夠滿足限值要求的驗證報告。限值的設定及測試的方法應參考業界通用的準則。

　　超聲骨密度儀的主要性能指標

　　跟骨超聲骨密度儀應執行YY 0774—2010《超聲骨密度儀》的要求。YY 0774—2010標準是針對跟骨超聲骨密度儀編制的，脛骨和/或橈骨超聲骨密度儀除寬帶超聲衰減（BUA）不適用外，其他要求原則上應參照YY 0774—2010的要求。

　　1. 性能指標

　　1.1 聲工作頻率

　　超聲骨密度儀應給出標稱聲工作頻率，實際的聲工作頻率與標稱聲工作頻率的偏差應不大于±15%。

　　1.2 超聲速度（SOS）

　　超聲骨密度儀應能測量媒質中的聲速，其誤差應不大于±2%，測量重復性應不大于±1%。

　　1.3 寬帶超聲衰減（BUA）（如適用）

　　如超聲骨密度儀具備測量寬帶超聲衰減（BUA）的功能，應標示計算寬帶超聲衰減（BUA）時所采用的頻率范圍，用起始頻率和終止頻率表示；其寬帶超聲衰減（BUA）的測量重復性應不大于±5%。

　　1.4 電源電壓適應能力

　　采用交流電源供電的超聲骨密度儀，在額定電壓±10%的范圍內，儀器應能正常工作。

　　采用直流電源供電的超聲骨密度儀，在額定電壓±15%的范圍內，儀器應能正常工作。

　　1.5 連續工作時間

　　超聲骨密度儀在常溫下，采用交流電源供電時，連續工作8小時以上，儀器應能正常工作。

　　超聲骨密度儀在常溫下，采用直流電源供電時，連續工作2小時以上，儀器應能正常工作。

　　1.6 功能要求

　　應能設置日期、時間、患者年齡和性別。

　　測量結束后應能選擇打印菜單打印測量結果。

　　超聲骨密度儀宜有根據超聲速度（SOS）、寬帶超聲衰減（BUA）（如適用）計算的綜合評價人體骨密度的量，如T值及Z值，或其他量。

　　超聲骨密度儀宜有功能確認程序。

　　1.7 腳踏開關（如適用）

　　應符合YY 1057—2016《醫用腳踏開關通用技術條件》的要求。

　　1.8 外觀與結構

　　超聲骨密度儀外表應色澤均勻、表面整潔，無劃痕、裂紋等缺陷。

　　面板上文字和標志應清晰、持久。

　　控制和調節結構應靈活、可靠，緊固部位無松動。

　　2. 超聲骨密度儀安全要求

　　應符合GB 9706.1—2007《醫用電氣設備第1部分：安全通用要求》和GB 9706.9—2008《醫用電氣設備醫用超聲診斷和監護設備專用安全要求》的要求。

　　對于屬于醫用電氣系統的超聲骨密度儀還應符合GB 9706.15—2008《醫用電氣設備第1-1部分：安全通用要求并列標準：醫用電氣系統安全要求》的要求。

　　3. 電磁兼容性

　　應符合YY 0505—2012《醫用電氣設備第1-2部分：安全通用要求并列標準電磁兼容要求和試驗》的要求。

　　4. 超聲骨密度儀環境試驗

　　應至少按照GB/T 14710—2009《醫用電器環境要求及試驗方法》中氣候環境Ⅰ組、機械環境Ⅰ組和注冊申請人所規定的項目進行。

　　超聲骨密度儀的相關標準

　　GB 9706.1—2007醫用電氣設備第1部分：安全通用要求
　　GB 9706.9—2008醫用電氣設備第2—37部分：超聲診斷和監護設備專用安全要求
　　GB 9706.15—2008醫用電氣設備第1—1部分：安全通用要求并列標準：醫用電氣系統安全要求
　　GB/T 14710—2009醫用電器環境要求及試驗方法
　　GB/T 15261—2008超聲仿組織材料聲學特性的測量方法
　　GB/T 16886.1—2011醫療器械生物學評價第1部分：風險管理過程中的評價與試驗
　　GB/T 16886.5—2003醫療器械生物學評價第5部分：體外細胞毒性試驗
　　GB/T 16886.10—2005醫療器械生物學評價第10部分：刺激與遲發型超敏反應試驗
　　GB/T 191—2008包裝儲運圖示標志
　　YY 0505—2012醫用電氣設備第1—2部分：安全通用要求并列標準電磁兼容要求和試驗
　　YY 0774—2010超聲骨密度儀
　　YY 1057—2016醫用腳踏開關通用技術條件
　　YY/T 0316—2016醫療器械風險管理對醫療器械的應用
　　YY/T 0466.1—2009醫療器械用于醫療器械標簽、標記和提供信息的符號第1部分：通用要求
　　YY/T 0939—2014超聲骨密度儀寬帶超聲衰減（BUA）的試驗方法

　　超聲骨密度儀的主要風險

　　1. 能量危害

　　電擊危害：保護接地阻抗，接地不良，對地阻抗大；患者漏電流、外殼漏電流超標；系統電介質絕緣強度不夠；應用部分與帶電部分沒有充分隔離；設備的電源插頭剩余電壓過高；機器外殼的防護罩封閉不良；設備沒有足夠的外殼機械強度和剛度。上述情況的出現可造成對使用者或患者的電擊危害。

　　電磁能：可能共同使用的設備（計算機、打印機、移動電話、電磁爐、微波爐等）對超聲骨密度儀的電磁干擾，靜電放電對超聲骨密度儀產生的干擾，超聲骨密度儀產生的電磁場對可能共同使用的設備的影響等引發的危害。

　　超聲輸出：探頭發射參數設計不合理導致聲能輸出過高。

　　超溫：超聲發射電壓過大導致探頭表面溫度升高（適用時），異常時發射失控導致探頭表面溫度升高（適用時）。

　　2. 生物學和化學危害

　　生物學：公共場所未經清洗、消毒的與人體接觸的部件引起的交叉感染；超聲骨密度儀的原材料有毒有害對人體造成的危害。

　　化學：使用的清潔劑、消毒劑殘留引發的危害。

　　3. 操作危害

　　不正確的測量：產品的檢測裝置超過壽命或長時間未經校準，導致誤差過大。

　　未按使用說明書中的要求進行測量，造成的測量失敗、測量誤差過大。

　　超出注冊申請人規定的壽命期限使用，可能造成病人或使用者危險，測量失敗或誤差過大。

　　在注冊申請人規定的使用環境條件外使用產品，可能造成測量誤差過大，產品壽命降低。

　　在注冊申請人規定的貯存環境條件外貯存產品，可能造成產品的損壞或無法正常工作，產品壽命降低。

　　墜落：工作狀態中移動產品或操作不當導致產品墜落。（適用時）

　　4. 信息危害

　　包括標記缺少或不正確，標記的位置不正確，不能被正確地識別，不能永久貼牢和清楚易認。

　　不符合法規及標準的說明書，比如說明書中未對限制充分告知，未對不正確的操作、與其他設備共同使用時易產生的危害進行警告，未正確標示儲存條件、消毒方法、維護信息，未對因長期使用產生功能喪失而可能引發的危害進行警告，未對合理可預見的誤用進行警告等引發的危害。

　　5. 軟件危害

　　不正確的軟件控制狀態造成發射失控，可能造成探頭升溫。

　　出現斷電、非正常關機等情況，可能導致軟件數據損壞或丟失。

　　過于復雜的界面設置或非預期輸入導致操作易出現錯誤。

　　軟件被隨意改動或因安裝其他軟件，可能導致軟件無法正常工作。

　　采用的數據庫若未考慮人種差異或信息不全、數據量不足，可能導致測量結果不準確。