設(shè)計(jì)類醫(yī)療器械軟件分類管理探討

2/2設(shè)計(jì)類醫(yī)療器械軟件分類管理探討

2023-05-3120:09內(nèi)容提要：當(dāng)前設(shè)計(jì)類醫(yī)療器械軟件主要用于輔助制定手術(shù)計(jì)劃、設(shè)計(jì)醫(yī)療器械等，有多種重要用途，是一種比較特殊的軟件，在監(jiān)管工作中需要首先依據(jù)當(dāng)前的相關(guān)法規(guī)明確此類產(chǎn)品管理屬性。文章分析了設(shè)計(jì)類醫(yī)療器械軟件產(chǎn)品的特點(diǎn)、目前產(chǎn)品的發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合我國(guó)和美國(guó)、歐盟的監(jiān)管政策情況，根據(jù)《醫(yī)療器械分類目錄》等法規(guī)并結(jié)合產(chǎn)品的使用風(fēng)險(xiǎn)，詳細(xì)分析了對(duì)該類軟件產(chǎn)品按照術(shù)前規(guī)劃和生產(chǎn)加工兩個(gè)不同的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行屬性界定和管理類別劃分的技術(shù)要求，并對(duì)應(yīng)用新技術(shù)的該類軟件的分類界定進(jìn)行了探討，從而為此類產(chǎn)品的監(jiān)管工作提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：設(shè)計(jì)類醫(yī)療器械軟件手術(shù)計(jì)劃醫(yī)療器械設(shè)計(jì)屬性界定類別劃分

當(dāng)前，醫(yī)療器械在疾病的防治以及保障人民生命健康方面發(fā)揮著越來越重要的作用，產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，規(guī)模越來越大，成為市場(chǎng)關(guān)注的熱點(diǎn)領(lǐng)域。為了在競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)，醫(yī)療器械制造商紛紛致力于開發(fā)高質(zhì)量的創(chuàng)新型產(chǎn)品，以更好地滿足市場(chǎng)和臨床需求?！夺t(yī)療器械注冊(cè)與備案管理辦法》[1]的第三條規(guī)定“醫(yī)療器械注冊(cè)是指醫(yī)療器械注冊(cè)申請(qǐng)人（以下簡(jiǎn)稱申請(qǐng)人）依照法定程序和要求提出醫(yī)療器械注冊(cè)申請(qǐng)，藥品監(jiān)督管理部門依據(jù)法律法規(guī)，基于科學(xué)認(rèn)知，進(jìn)行安全性、有效性和質(zhì)量可控性等審查，決定是否同意其申請(qǐng)的活動(dòng)”。可見，醫(yī)療器械的開發(fā)與常規(guī)產(chǎn)品在許多方面存在較大的差異，它需要滿足預(yù)期的性能指標(biāo)、便于醫(yī)務(wù)人員和患者安全使用，還應(yīng)滿足所有相關(guān)的政府法規(guī)才能獲準(zhǔn)上市。而醫(yī)療器械的設(shè)計(jì)奠定了產(chǎn)品有效性（包括外觀、輸入和輸出等）、安全性（機(jī)械和電氣結(jié)構(gòu)、電磁兼容性能）等關(guān)鍵要素的基礎(chǔ)，對(duì)醫(yī)療器械的獲準(zhǔn)上市和臨床使用起著舉足輕重的作用。

本文所討論的設(shè)計(jì)類醫(yī)療器械軟件僅限于設(shè)計(jì)醫(yī)療器械的機(jī)械、電氣、水路、氣路等物理結(jié)構(gòu)的軟件，經(jīng)過后續(xù)生產(chǎn)加工的醫(yī)療器械用于臨床使用或輔助制定手術(shù)計(jì)劃等。醫(yī)療器械與常規(guī)器械的設(shè)計(jì)存在較大差異，其差異性表現(xiàn)較為突出的是醫(yī)療器械本身的特殊性，它本身是一個(gè)產(chǎn)品，但如前文所述，其設(shè)計(jì)要求又不同于普通產(chǎn)品[2-7]。設(shè)計(jì)類醫(yī)療器械軟件應(yīng)用于醫(yī)療器械設(shè)計(jì)，從源頭上影響到了醫(yī)療器械的生產(chǎn)、加工、制造過程和最終產(chǎn)品的各項(xiàng)性能、安全和壽命等關(guān)鍵指標(biāo)，關(guān)系到醫(yī)療器械臨床使用中的安全性和有效性，需要對(duì)其有相對(duì)更加嚴(yán)格和特殊的要求，這就需要對(duì)該類軟件的屬性界定進(jìn)行研究，其中符合醫(yī)療器械定義的產(chǎn)品需要作為醫(yī)療器械管理。當(dāng)前市場(chǎng)上存在多種設(shè)計(jì)類醫(yī)療器械軟件，監(jiān)管執(zhí)法中也遇到了產(chǎn)品管理屬性判定的爭(zhēng)議。本文針對(duì)設(shè)計(jì)類醫(yī)療器械軟件，通過相關(guān)法規(guī)文件的調(diào)研，從其預(yù)期用途等角度討論產(chǎn)品的屬性界定和類別劃分，以供監(jiān)管部門和參考。

1.我國(guó)和國(guó)際目前相關(guān)法規(guī)情況

國(guó)外在醫(yī)療器械設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展較早，包括美國(guó)、比利時(shí)、瑞典、德國(guó)等都推出了可用于醫(yī)療器械設(shè)計(jì)、手術(shù)規(guī)劃的軟件。此外，部分手術(shù)導(dǎo)航軟件也從最初不具備手術(shù)規(guī)劃模擬功能，發(fā)展到了目前標(biāo)準(zhǔn)配備有術(shù)前規(guī)劃模塊系統(tǒng)等。相比國(guó)外產(chǎn)品的高速發(fā)展，國(guó)內(nèi)在這方面的研究起步相對(duì)較晚，以至于目前部分高端設(shè)計(jì)類醫(yī)療器械軟件被國(guó)外的產(chǎn)品所壟斷，既使得患者治療成本大幅增加，也一定程度地限制了國(guó)內(nèi)技術(shù)和產(chǎn)品的發(fā)展[8-10]。

美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（FoodandDrugAdministration，F(xiàn)DA）對(duì)于醫(yī)用軟件產(chǎn)品發(fā)布了管理屬性界定原則，明確規(guī)定用于規(guī)劃和執(zhí)行手術(shù)的3D建模軟件需要FDA批準(zhǔn)。2017年12月5日，F(xiàn)DA正式發(fā)布《3D打印醫(yī)療產(chǎn)品技術(shù)指導(dǎo)意見》[11]，以規(guī)范相關(guān)行業(yè)的生產(chǎn)制造活動(dòng)。該指導(dǎo)意見不僅對(duì)醫(yī)療產(chǎn)品的增材制造流程和相關(guān)檢測(cè)提出了明確的操作建議，還對(duì)相關(guān)產(chǎn)品的3D打印方法、設(shè)計(jì)、功能性以及質(zhì)量體系提出了具體的要求。其中增材制造產(chǎn)品中包含的制造準(zhǔn)備軟件和設(shè)計(jì)處理軟件屬于設(shè)計(jì)類醫(yī)療器械范疇。

歐盟官方在2020年4月公布了3D打印和3D打印產(chǎn)品合格評(píng)定程序的指導(dǎo)文件《歐盟用于COVID-19醫(yī)療環(huán)境的3D打印和3D打印的產(chǎn)品符合性評(píng)估程序》[12]，其中規(guī)定了醫(yī)療環(huán)境中3D打印產(chǎn)品的法律框架，包括“為了讓3D打印公司制造醫(yī)療器械的零件、組件或配件，他們應(yīng)該與現(xiàn)有的醫(yī)療器械制造商取得聯(lián)系并索取所需的設(shè)計(jì)規(guī)范，這些規(guī)范將列出產(chǎn)品的技術(shù)設(shè)計(jì)和要求”等與其中設(shè)計(jì)類醫(yī)療器械軟件相關(guān)的要求。

在我國(guó)，對(duì)于包括設(shè)計(jì)類醫(yī)療器械軟件在內(nèi)的所有產(chǎn)品，均可按照《醫(yī)療器械監(jiān)督管理?xiàng)l例》[13]中“醫(yī)療器械的定義”進(jìn)行判定，即其中第一百零三條規(guī)定，直接或間接作用于人體、效用主要通過物理等方式獲得且能實(shí)現(xiàn)醫(yī)療目的的儀器、設(shè)備、器具、軟件等才可作為醫(yī)療器械管理，而不能同時(shí)滿足這三個(gè)基本要求的產(chǎn)品則不納入醫(yī)療器械管理。但是，設(shè)計(jì)類醫(yī)療器械軟件比較特殊，監(jiān)管人員和生產(chǎn)商在針對(duì)具體產(chǎn)品進(jìn)行屬性判定時(shí)，直接使用該規(guī)定存在一定困難。在2018年開始實(shí)施的《醫(yī)療器械分類目錄》[14]的“21醫(yī)用軟件-01治療計(jì)劃軟件”中有相關(guān)規(guī)定，明確“數(shù)字化種植設(shè)計(jì)軟件”“牙科修復(fù)體設(shè)計(jì)軟件”等用于輔助制定手術(shù)計(jì)劃的醫(yī)療器械設(shè)計(jì)軟件應(yīng)作為醫(yī)療器械管理，并規(guī)定了其管理類別。2019年10月，國(guó)家藥品監(jiān)督管理總局發(fā)布了《國(guó)家藥監(jiān)局關(guān)于發(fā)布無源植入性骨、關(guān)節(jié)及口腔硬組織個(gè)性化增材制造醫(yī)療器械注冊(cè)技術(shù)審查指導(dǎo)原則的通告》[15]，明確了相關(guān)增材制造3D產(chǎn)品所使用的設(shè)計(jì)軟件的輸入、輸出等注冊(cè)方面的要求，也涉及到了本研究所討論的軟件的監(jiān)管要求?！夺t(yī)療器械分類目錄》等法規(guī)或指導(dǎo)文件僅僅是對(duì)于其中作為醫(yī)療器械管理的相關(guān)產(chǎn)品的規(guī)定，并不能覆蓋所有的醫(yī)療器械設(shè)計(jì)類軟件，特別是仍有很多該類產(chǎn)品的監(jiān)管屬性需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行具體研究。因此，有必要針對(duì)不同的產(chǎn)品情況，研究較為具體的屬性界定和類別劃分原則，以供監(jiān)管人員和制造商等相關(guān)方作為參考。

2.管理屬性界定和類別劃分探討

對(duì)于設(shè)計(jì)類醫(yī)療器械軟件產(chǎn)品的屬性界定和類別劃分，必須依據(jù)《醫(yī)療器械監(jiān)督管理?xiàng)l例》中第一百零三條關(guān)于醫(yī)療器械的定義。但要指出的是，這類軟件的應(yīng)用場(chǎng)合非常多，在醫(yī)療機(jī)構(gòu)和工廠等均有使用，其預(yù)期用途等各異，對(duì)該類軟件中不同情形可以按照以下原則界定其管理屬性和類別。

2.1術(shù)前規(guī)劃或計(jì)劃的設(shè)計(jì)類軟件

對(duì)于輔助制定手術(shù)計(jì)劃的設(shè)計(jì)類軟件，如前所述，《醫(yī)療器械分類目錄》中“21醫(yī)用軟件”子目錄已有明確規(guī)定，“利用獲得的影像信息，以及對(duì)其分析處理結(jié)果，制定手術(shù)計(jì)劃或方案”的醫(yī)療器械設(shè)計(jì)類軟件應(yīng)作為醫(yī)療器械管理，其中“用于在牙科、耳鼻喉術(shù)前制定手術(shù)計(jì)劃”的是第二類醫(yī)療器械，其他用途的是第三類醫(yī)療器械。此處的“制定手術(shù)計(jì)劃”是界定產(chǎn)品管理屬性的關(guān)鍵，對(duì)該用途如何理解，需要著重分析。

如果軟件用于手術(shù)前通過獲取患者病灶部位影像及其他相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合具有生理特征數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析模型、自動(dòng)參數(shù)化驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)方法、計(jì)算機(jī)圖形精準(zhǔn)匹配模塊以及智能仿真系統(tǒng)等，最終獲得包含手術(shù)方法、流程、術(shù)式、路徑、器械選擇等信息的一整套手術(shù)規(guī)劃信息，為術(shù)者在術(shù)前及術(shù)中提供手術(shù)相關(guān)輔助信息，完成可直接用于臨床的手術(shù)導(dǎo)板、醫(yī)用外固定支具等的醫(yī)療器械設(shè)計(jì)，作為確定最佳手術(shù)方案的參考等，從而輔助治療方案的高精度預(yù)演和科學(xué)決策，提高手術(shù)準(zhǔn)確性，降低并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)，最終達(dá)到優(yōu)化手術(shù)，提高患者康復(fù)速率的目的，則其預(yù)期用途應(yīng)是“制定手術(shù)計(jì)劃”，符合醫(yī)療器械定義，應(yīng)作為醫(yī)療器械管理，其管理類別可參考《醫(yī)療器械分類目錄》的規(guī)定?，F(xiàn)有的可“制定手術(shù)計(jì)劃”的手術(shù)規(guī)劃系統(tǒng)可分為兩類，基于3D打印實(shí)體病灶模型的手術(shù)規(guī)劃系統(tǒng)和基于數(shù)字重構(gòu)的個(gè)體化虛擬手術(shù)規(guī)劃系統(tǒng)?；?D打印醫(yī)療模型的手術(shù)規(guī)劃是指根據(jù)患者影像學(xué)數(shù)據(jù)建立個(gè)體化疾病實(shí)體模型，體外預(yù)演心手術(shù)過程，開展植入器械選型、手術(shù)路徑規(guī)劃和術(shù)后治療效果預(yù)測(cè)的術(shù)前規(guī)劃應(yīng)用。虛擬手術(shù)規(guī)劃系統(tǒng)則是借助計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人工智能、生物力學(xué)和三維仿真等手段，通過對(duì)個(gè)體化病灶進(jìn)行數(shù)字重構(gòu)，量化模擬手術(shù)過程并實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)治療效果，結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，從而輔助個(gè)體化臨床治療方案決策[16-26]。近年來，該類軟件多用于肝膽外科、神經(jīng)外科、心血管外科、腫瘤切除、耳鼻喉科、整形修復(fù)外科等對(duì)手術(shù)操作有精細(xì)要求的科室。

現(xiàn)代醫(yī)學(xué)領(lǐng)域需要高質(zhì)量的教學(xué)演示、培訓(xùn)模型等工具，很多典型的病例、病種往往缺乏教學(xué)道具，如心臟手術(shù)、心血管介入手術(shù)等，使用設(shè)計(jì)類醫(yī)療器械軟件設(shè)計(jì)后采用3D打印人體器官、醫(yī)療器械模型能夠較好的彌補(bǔ)這部分需求，可以更直觀地展示人體器官、組織的相關(guān)結(jié)構(gòu)以及病變組織的位置、大小等，輔助醫(yī)生更好地認(rèn)識(shí)和模擬手術(shù)，以及教學(xué)、培訓(xùn)、科研使用。如果軟件依據(jù)CT或MRI等設(shè)備獲得的醫(yī)學(xué)影像、生理參數(shù)等設(shè)計(jì)出醫(yī)療器械（如假肢矯形器、義齒、骨科植入物、手術(shù)導(dǎo)板等）或者病灶部位的三維模型等，僅用于醫(yī)生為患者進(jìn)行手術(shù)前術(shù)前方案研討、手術(shù)方案模擬、醫(yī)患溝通、教學(xué)、科研等，有助于縮短手術(shù)時(shí)間并提高患者的滿意度，但不為制定手術(shù)計(jì)劃提供有針對(duì)性的具體參數(shù)、模型等，不參與制定手術(shù)計(jì)劃，則該類軟件不具備醫(yī)療用途，不符合醫(yī)療器械的定義，自然不能作為醫(yī)療器械管理[27-31]。

2.2生產(chǎn)機(jī)構(gòu)使用的設(shè)計(jì)類軟件

生產(chǎn)機(jī)構(gòu)使用的設(shè)計(jì)類軟件用于醫(yī)療器械加工生產(chǎn)之前的設(shè)計(jì)，其具體用途包含兩種情況。

一是軟件屬于質(zhì)量管理或工具軟件，在生產(chǎn)機(jī)構(gòu)僅用于設(shè)計(jì)醫(yī)療器械，根據(jù)其設(shè)計(jì)參數(shù)等生產(chǎn)的醫(yī)療器械后續(xù)經(jīng)備案或注冊(cè)審批后上市銷售，則該類軟件不參與手術(shù)計(jì)劃的制定，類似于生產(chǎn)醫(yī)療器械的中間環(huán)節(jié)使用的軟件工具，不符合醫(yī)療器械的定義，應(yīng)不作為醫(yī)療器械管理，其設(shè)計(jì)的醫(yī)療器械的安全有效性在備案或者注冊(cè)審批過程中予以評(píng)估。這一類產(chǎn)品通常應(yīng)用于生產(chǎn)單位，由研發(fā)人員使用，其功能類似于一般的機(jī)電設(shè)備、家用電器、生活用品等的設(shè)計(jì)軟件[32-36]。這一類軟件憑借3D建模、電氣設(shè)計(jì)、仿真和數(shù)據(jù)管理功能，可以在設(shè)計(jì)和制造流程中實(shí)現(xiàn)工程過程的數(shù)字化、驗(yàn)證并改進(jìn)產(chǎn)品性能、驗(yàn)證設(shè)計(jì)并確認(rèn)設(shè)備是否符合法規(guī)要求及全過程可追溯，幫助醫(yī)療器械制造公司更好地設(shè)計(jì)高性能的醫(yī)療器械。

二是在生產(chǎn)機(jī)構(gòu)，根據(jù)醫(yī)療機(jī)構(gòu)或者第三方委托，用于設(shè)計(jì)定制式醫(yī)療器械產(chǎn)品的軟件。在《定制式醫(yī)療器械監(jiān)督管理規(guī)定（試行）》[37]中給出了定制式醫(yī)療器械的定義等，并規(guī)定對(duì)定制式醫(yī)療器械實(shí)行上市前備案管理等具體要求。因此，用于設(shè)計(jì)定制式醫(yī)療器械的軟件屬于定制式醫(yī)療器械加工生產(chǎn)過程中采用的工具，也不作為醫(yī)療器械管理，經(jīng)過其設(shè)計(jì)后生產(chǎn)的產(chǎn)品按照醫(yī)療器械進(jìn)行備案或者注冊(cè)[38-40]。如定制式義齒產(chǎn)品，根據(jù)目前《醫(yī)療器械分類目錄》中“17口腔科器械”中的規(guī)定，應(yīng)按照第二類醫(yī)療器械管理，對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)用的軟件僅僅視為生產(chǎn)加工過程中的工具，不作為醫(yī)療器械管理。

2.3采用新技術(shù)的設(shè)計(jì)類軟件

隨著技術(shù)的發(fā)展和市場(chǎng)需求的提高，各種新技術(shù)被應(yīng)用于設(shè)計(jì)類醫(yī)療器械軟件，對(duì)其分類界定則需要綜合考慮各方面的因素[41-43]。以采用新型人工智能技術(shù)的設(shè)計(jì)類醫(yī)療器械軟件為例，除了前文所述的分類界定原則外，還應(yīng)符合國(guó)家藥品監(jiān)督管理局發(fā)布的《人工智能醫(yī)用軟件產(chǎn)品分類界定指導(dǎo)原則》[44]，該原則明確了人工智能醫(yī)用軟件產(chǎn)品管理屬性和管理類別的判定依據(jù)。原則中強(qiáng)調(diào)了，產(chǎn)品的核心功能是“對(duì)醫(yī)療器械數(shù)據(jù)的處理、測(cè)量、模型計(jì)算、分析等”，作為醫(yī)療器械管理的設(shè)計(jì)類醫(yī)療器械軟件其處理對(duì)象是醫(yī)學(xué)影像等醫(yī)療器械數(shù)據(jù)，符合該要求。另外，對(duì)于按照醫(yī)療器械管理的此類軟件產(chǎn)品的類別劃分，需將原則的規(guī)定和《醫(yī)療器械分類目錄》的規(guī)定結(jié)合起來，將其中較高的類別作為軟件的管理類別。例如，“用于在牙科、耳鼻喉術(shù)前制定手術(shù)計(jì)劃”的醫(yī)療器械設(shè)計(jì)軟件，在采用人工智能技術(shù)時(shí)，如果其算法“成熟度低”，根據(jù)原則中“四管理類別界定”中“若用于輔助決策，如提供病灶特征識(shí)別、病變性質(zhì)判定、用藥指導(dǎo)、治療計(jì)劃制定等臨床診療建議，按照第三類醫(yī)療器械管理”的規(guī)定，需要作為第三類醫(yī)療器械管理，而不能僅僅依據(jù)《醫(yī)療器械分類目錄》將其按照第二類醫(yī)療器械管理。

除了人工智能技術(shù)外，虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和3D打印等技術(shù)也與醫(yī)療器械設(shè)計(jì)類軟件相結(jié)合，更好地實(shí)現(xiàn)其預(yù)期用途，對(duì)其屬性界定和類別劃分也需要