CMDE發(fā)布《磁共振成像系統(tǒng)人工智能軟件功能審評要點》

參考《醫(yī)療器械通用名稱命名規(guī)則》的要求，具有AI軟件功能的MR系統(tǒng)宜采用通用名稱，即“磁共振成像系統(tǒng)”或“磁共振成像設(shè)備”，醫(yī)療器械注冊證載明的產(chǎn)品名稱中不宜增加“智能”等修飾詞。此外，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)組成和適用范圍一般與常規(guī)MR系統(tǒng)的注冊證載明信息保持一致，例如：“該產(chǎn)品由3.0T超導(dǎo)磁體、射頻線圈、......組成”、“該產(chǎn)品適用于臨床磁共振成像診斷或檢查”。

申請人可以在產(chǎn)品技術(shù)要求或產(chǎn)品說明書中體現(xiàn)AI軟件功能。

由于MR系統(tǒng)已經(jīng)按照第三類醫(yī)療器械進行管理，即風(fēng)險最高的管理類別，所以是否采用AI技術(shù)不會導(dǎo)致其調(diào)增產(chǎn)品管理類別。

采用AI技術(shù)的MR系統(tǒng)在注冊申報時，需要針對具體的AI軟件功能，逐項描述工作原理、處理對象、適用疾?。ㄈ暨m用）、適用人群、適用人體部位、臨床用途、使用限制、禁忌證等內(nèi)容。若適用，請?zhí)峁〢I軟件功能關(guān)于兒童應(yīng)用的必要說明和評價資料。對于某些僅適用于兒童或成人的軟件功能，建議在產(chǎn)品技術(shù)要求和說明書中進行提示和說明。

以AI降噪功能為例，需要說明兼容的成像序列（類型、2D/3D、是否加速采集等）、射頻線圈（類型、部位、發(fā)射/接收等）的要求，以及輸出圖像類型（定量或非定量等）、適用人群和人體部位、使用限制等信息。

目前，AI技術(shù)已融入臨床MR檢查的各個環(huán)節(jié)，需要采用基于風(fēng)險的全生命周期管理方法進行科學(xué)監(jiān)管，風(fēng)險管理活動應(yīng)依據(jù)預(yù)期用途（用途類型、目標(biāo)部位和疾病、重要程度、緊急程度等）、使用場景（適用人群、疾病特征、目標(biāo)用戶、使用場合、臨床流程等）、核心功能（核心算法、處理對象、數(shù)據(jù)兼容性、功能類型等）予以實施。

成像優(yōu)化的主要風(fēng)險是AI技術(shù)導(dǎo)致圖像質(zhì)量下降或損失關(guān)鍵診斷信息，例如：快速成像的加速倍數(shù)過高、掃描時間過短，導(dǎo)致圖像質(zhì)量下降的風(fēng)險；圖像降噪、運動偽影去除等軟件功能導(dǎo)致圖像失真的風(fēng)險。

工作流程優(yōu)化同樣需要考慮是否引入了類似的風(fēng)險。以掃描層面自動定位功能為例，如果出現(xiàn)定位錯誤，可能導(dǎo)致無法獲得預(yù)期目標(biāo)圖像、成像質(zhì)量下降的風(fēng)險，相應(yīng)的風(fēng)險緩解措施包括改進層面位置和方向的顯示方式、提示操作者確認自動定位結(jié)果、允許操作者手工調(diào)整等。

涉及定量計算的軟件功能，定量結(jié)果錯誤或偏差可能對患者診療方案造成較大影響，是影響風(fēng)險分析結(jié)果的關(guān)鍵因素，需要對其危害程度進行詳細分析。在輸出定量指標(biāo)時，宜提供與定量指標(biāo)相關(guān)的其他輔助信息，盡可能降低定量結(jié)果錯誤或偏差導(dǎo)致的診療決策錯誤的風(fēng)險（詳見附件1）。

已上市的MR系統(tǒng)通過變更注冊申請新增AI軟件功能，可能會導(dǎo)致原有產(chǎn)品或功能的預(yù)設(shè)參數(shù)、掃描方式、用戶操作習(xí)慣等發(fā)生較大變化，申請人應(yīng)對相關(guān)風(fēng)險予以識別并采取必要措施。

依據(jù)AI軟件功能的臨床用途，預(yù)期對產(chǎn)品安全有效性產(chǎn)生重要影響的項目，宜在產(chǎn)品技術(shù)要求中制定相應(yīng)的、具體的性能指標(biāo)條款，且條款內(nèi)容需要準確、簡要、客觀的描述其所實現(xiàn)的產(chǎn)品功能。

以圖像降噪功能為例，宜按照用戶可選的圖像降噪級別，分別驗證各級輸出的圖像質(zhì)量。其他宣稱具有改善圖像質(zhì)量或提升成像速度等相似用途的軟件功能，均建議參考以上示例，制定適宜的性能指標(biāo)條款。若軟件功能的運行時間是影響產(chǎn)品臨床使用的重要因素，則建議選取典型應(yīng)用場景并規(guī)定相應(yīng)的性能效率要求。

此外，申請人需要說明AI軟件功能的使用條件或限制條件，以及檢驗用線圈、適用部位、成像序列及掃描參數(shù)等重要內(nèi)容，并提供檢驗典型性的必要說明，具體示例詳見附件2。

3.1 軟件研究

3.1.1 軟件

軟件研究報告需要列表描述采用AI技術(shù)的產(chǎn)品核心功能和核心算法，宜提供專題研究資料。申請人應(yīng)依據(jù)AI軟件功能的技術(shù)特點、風(fēng)險程度和應(yīng)用場景，開展相應(yīng)的軟件測試，并保證軟件驗證和確認的質(zhì)量。

若AI軟件功能已在境外獲批上市，建議提供相關(guān)產(chǎn)品功能的境外上市批件，以及境外上市申報提交的軟件研究資料。

涉及定量計算的軟件功能，需要提供其輸出結(jié)果的準確性、一致性等方面的評價資料（詳見附件1）。

3.1.2 網(wǎng)絡(luò)安全

若AI軟件功能具有遠程訪問與控制接口，或采用了云計算、移動計算等《醫(yī)療器械軟件注冊審查指導(dǎo)原則（2022年修訂版）》第七章中提及的其他相關(guān)功能，需要結(jié)合產(chǎn)品預(yù)期用途、使用場景和核心功能，基于保密性、完整性、可得性等網(wǎng)絡(luò)安全特性，對相關(guān)風(fēng)險予以重點關(guān)注。

申請人在開展MR系統(tǒng)AI軟件功能的評價研究時，宜參考《人工智能醫(yī)療器械注冊審查指導(dǎo)原則》的適用內(nèi)容，重點關(guān)注訓(xùn)練數(shù)據(jù)質(zhì)量控制、算法泛化能力、臨床使用風(fēng)險等關(guān)鍵因素，并結(jié)合《醫(yī)療器械軟件注冊審查指導(dǎo)原則》、《醫(yī)療器械網(wǎng)絡(luò)安全注冊審查指導(dǎo)原則》、《醫(yī)療器械生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范獨立軟件附錄》等規(guī)范性文件的要求，提供專題研究資料。

除上述通用要求之外，基于MR成像原理及其圖像固有特征，建議申請人參考下文內(nèi)容對AI軟件功能進行充分評價。

4.1 算法原理和實現(xiàn)過程

申請人應(yīng)針對具體軟件功能描述所用AI技術(shù)和涉及的產(chǎn)品模塊。一般而言，僅用于前處理或后處理的AI軟件功能的算法原理和實現(xiàn)過程存在較大差異。

考慮到可追溯性、可解釋性等AI技術(shù)難點尚未完全解決，申請人需要重點關(guān)注算法原理，以及所用算法與MR成像物理過程的相關(guān)性（若適用），避免AI算法產(chǎn)生非預(yù)期的圖像失真等類型的錯誤（例如：信號丟失、圖像分辨率劣化、病灶及周圍組織形態(tài)改變等）。

4.2 訓(xùn)練數(shù)據(jù)和歸一化、泛化能力

MR圖像的像素值通常反映的是人體組織間相對變化程度，并不直觀對應(yīng)于某個明確的物理量（例如：CT圖像的HU值），難以直接用于定量分析。除了人群因素影響（地域、年齡、性別等），即使是對相同患者和部位進行掃描，MR設(shè)備的型號、場強、操作者等諸多因素均會導(dǎo)致圖像產(chǎn)生較大差異，不同序列采集圖像之間直接比較像素值也缺乏實際意義。上述問題源于MR成像技術(shù)本身，也源于臨床缺乏標(biāo)準化掃描協(xié)議，進而影響AI軟件功能的泛化能力。

運行于MR系統(tǒng)計算平臺的AI軟件功能，一般與MR系統(tǒng)源自同一制造商，可以在多個MR系統(tǒng)上進行部署，同時也存在集成第三方現(xiàn)成軟件實現(xiàn)AI賦能的情況。針對復(fù)雜應(yīng)用環(huán)境，AI軟件功能的訓(xùn)練數(shù)據(jù)除了滿足一定的規(guī)模要求之外，還需要充分考慮數(shù)據(jù)的多樣性，包括掃描方式（2D/3D、平掃/增強、擴散加權(quán)、MRA等）、掃描參數(shù)（場強、層數(shù)、層厚、層間距、成像矩陣等）和圖像質(zhì)量（偽影、噪聲等）等因素，以及不同MR系統(tǒng)和制造商的影響，以保證AI軟件功能面對臨床實際圖像具有良好的歸一化能力。若適用，歸一化能力可以采用定量指標(biāo)進行評價，例如：選取不同來源的圖像進行歸一化處理，并對所得圖像的像素均值、方差、極值、直方圖形態(tài)等進行測試分析。

對于某些圖像處理算法，可能采用自然照片等其他模態(tài)圖像進行預(yù)訓(xùn)練，通過遷移學(xué)習(xí)等方式，生成適合MR圖像的最終模型。受限于MR圖像獲取難度較大，采用類似策略可以快速擴大訓(xùn)練數(shù)據(jù)集規(guī)模，提升模型性能，但是需要關(guān)注其輸出圖像是否符合預(yù)期質(zhì)量要求，以及驗證方法的合理性。若適用，需要重點關(guān)注數(shù)據(jù)擴增方法的合理性，以及數(shù)據(jù)擴增對模型訓(xùn)練造成的潛在不良影響，對數(shù)據(jù)偏倚等風(fēng)險采取有效控制措施，具體內(nèi)容詳見《人工智能醫(yī)療器械注冊審查指導(dǎo)原則》。

4.3 驗證與確認

4.3.1 軟件功能驗證

AI軟件功能應(yīng)按照設(shè)計需求及功能定義，參考典型應(yīng)用場景開展驗證工作。建議關(guān)注AI算法導(dǎo)致的變化（產(chǎn)品功能、工作流程等），結(jié)合輸入輸出特征，合理規(guī)定測試條件，完成軟件功能的整體驗證，確認相關(guān)變化符合設(shè)計需求。一般而言，與傳統(tǒng)方法或非AI賦能的其他方法相比，AI軟件功能的綜合評價結(jié)果應(yīng)至少是非劣效的。

4.3.2 軟件功能確認

一般需要客觀證據(jù)證明AI軟件功能可以滿足用戶需求和預(yù)期目的，包括軟件確認測試、臨床使用、設(shè)計評審等系列活動。建議按照具體設(shè)計需求，在真實或模擬臨床應(yīng)用場景下實施軟件功能確認。

4.4 關(guān)鍵技術(shù)特征

4.4.1 定量計算

按照難易程度，定量計算可大致分為兩類：簡單定量計算功能，常用于直接客觀測量的物理量（長度、角度、面積等），宜明確測量范圍、誤差等指標(biāo)要求；復(fù)雜定量計算功能，常用于涉及間接測量的對象和場景，包括病灶分割、物質(zhì)分解和量化等。具體內(nèi)容詳見附件1。

以MR圖像數(shù)據(jù)的定量計算為例，輸入圖像質(zhì)量及掃描參數(shù)（層厚、層間距、層內(nèi)分辨率等）可能對輸出結(jié)果產(chǎn)生較大影響，需要采取相應(yīng)措施（例如：增加圖像歸一化等預(yù)處理環(huán)節(jié)；對測量結(jié)果及偏差給予必要的用戶提示等）。此外，建議結(jié)合應(yīng)用場景和目標(biāo)用戶，合理選用計量單位，例如：相對于物理長度單位，采用像素數(shù)量作為計量單位，在某些情況下可能更易于理解和使用。

4.4.2 多參數(shù)成像

采用多參數(shù)成像序列，以及特定的圖像重建和處理方法，一次掃描可以獲得多個具有診斷意義的參數(shù)指標(biāo)。AI技術(shù)結(jié)合多參數(shù)成像，除了優(yōu)化掃描過程，也可以最大化利用各個參數(shù)之間的互信息，進一步提升輸出結(jié)果的準確性。

若適用，需要明確AI軟件功能兼容的多參數(shù)成像序列，詳細描述標(biāo)準操作流程和具體要求，并全面評估其魯棒性。例如：圖像降噪功能是否適合多參數(shù)成像輸出的所有圖像類型；如果部分圖像或參數(shù)缺失而導(dǎo)致輸入數(shù)據(jù)不完整，基于多參數(shù)成像的定量分析功能是否具有防止輸出錯誤結(jié)果的相應(yīng)措施。

4.4.3 擬合其他模態(tài)圖像數(shù)據(jù)

通過特殊采集和處理的MR圖像，可以用于擬合生成CT圖像（以下簡稱合成CT），類似應(yīng)用還包括擬合生成DR圖像等。

MR圖像的軟組織對比度較好，適合放療靶區(qū)勾畫以及圖像引導(dǎo)，但是存在像素值絕對定量困難等問題。采用AI技術(shù)對MR圖像進行HU值預(yù)測，獲得的合成CT圖像保留了軟組織對比度優(yōu)勢，預(yù)期可以替代真實CT圖像用于放療計劃和模擬。合成CT圖像一般需要特定的掃描序列和處理方法，例如：水脂分離成像等。

AI軟件功能用于擬合其他模態(tài)圖像時，需要詳細說明輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)的具體要求，以及輸出數(shù)據(jù)的具體臨床用途。輸入數(shù)據(jù)一般是MR圖像和必要的成像參數(shù)（掃描序列、采集方式等）。輸出數(shù)據(jù)一般是擬合生成的其他模態(tài)圖像及其輔助信息，并需要符合預(yù)期的質(zhì)量要求。

產(chǎn)品說明書需要詳細描述AI軟件功能，包括臨床使用的注意事項、局限性、警示或提示等重要內(nèi)容，必要時可以通過專題章節(jié)進行講解，以最大程度緩解AI技術(shù)的已知風(fēng)險，也可參考附件1的適用內(nèi)容和要求。

對采用AI技術(shù)的MR系統(tǒng)開展生產(chǎn)質(zhì)量體系核查時，建議核查人員結(jié)合本審評要點第三章節(jié)內(nèi)容，逐項梳理AI軟件功能的清單，并重點關(guān)注設(shè)計開發(fā)資料。