【CMDE】肺結(jié)節(jié)CT圖像輔助檢測軟件注冊審查指導(dǎo)原則發(fā)布

本指導(dǎo)原則是對肺結(jié)節(jié)CT圖像輔助檢測軟件的一般要求，申請人應(yīng)依據(jù)產(chǎn)品的具體特性確定其中的內(nèi)容是否適用。若不適用，需具體闡述其理由及相應(yīng)的科學(xué)依據(jù)，并依據(jù)具體的產(chǎn)品特性對注冊申報(bào)資料的內(nèi)容進(jìn)行充實(shí)和細(xì)化。

本指導(dǎo)原則是供注冊申請人和技術(shù)審評人員使用的指導(dǎo)性文件，但不包括注冊審批所涉及的行政事項(xiàng)，亦不作為法規(guī)強(qiáng)制執(zhí)行，應(yīng)在遵循相關(guān)法規(guī)的前提下使用本指導(dǎo)原則。如果有能夠滿足相關(guān)法規(guī)要求的其他方法，也可以采用，但是需要提供詳細(xì)的研究資料和驗(yàn)證資料。

本指導(dǎo)原則是在現(xiàn)行法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)體系以及當(dāng)前認(rèn)知水平下制定的，隨著法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善，以及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，相關(guān)內(nèi)容也將適時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

本指導(dǎo)原則是人工智能醫(yī)療器械指導(dǎo)原則體系的重要組成部分，基于人工智能醫(yī)療器械審評指導(dǎo)原則的通用要求，明確了肺結(jié)節(jié)CT圖像輔助檢測軟件的具體要求。

一、適用范圍

本指導(dǎo)原則適用于肺結(jié)節(jié)CT圖像輔助檢測軟件的產(chǎn)品注冊。按現(xiàn)行《醫(yī)療器械分類目錄》，該類產(chǎn)品分類編碼為21-04-02，管理類別為三類。設(shè)備中所含肺結(jié)節(jié)CT圖像輔助檢測功能也適用于本指導(dǎo)原則。采用非人工智能算法的肺結(jié)節(jié)CT圖像輔助檢測軟件可參照本指導(dǎo)原則執(zhí)行。

二、注冊審查要點(diǎn)

（一）監(jiān)管信息

明確申請表中產(chǎn)品名稱、管理類別、分類編碼、型號規(guī)格、產(chǎn)品組成等信息。

1. 產(chǎn)品名稱

產(chǎn)品命名需符合《醫(yī)療器械通用名稱命名規(guī)則》的要求。根據(jù)產(chǎn)品預(yù)期用途可采用肺結(jié)節(jié)CT圖像輔助檢測軟件進(jìn)行命名。

2.分類編碼

依據(jù)《醫(yī)療器械分類目錄》，申報(bào)產(chǎn)品分類編碼為21-04-02。按第三類醫(yī)療器械管理。

（二）綜述資料

1. 產(chǎn)品描述

1.1器械及操作原理描述

1.1.1工作原理

需詳述產(chǎn)品的工作原理，例如：基于深度學(xué)習(xí)技術(shù)對醫(yī)學(xué)影像進(jìn)行分析處理、對肺結(jié)節(jié)進(jìn)行分割、檢測、自動(dòng)識別等。

1.1.2結(jié)構(gòu)組成

結(jié)構(gòu)組成明確交付內(nèi)容和功能模塊，其中交付內(nèi)容包括軟件安裝程序、授權(quán)文件、外部軟件環(huán)境安裝程序等軟件程序文件，功能模塊包括客戶端、服務(wù)器端（若適用）、云端（若適用），若適用注明選裝、模塊版本?；谌斯ぶ悄芩惴ǎㄈ缟疃葘W(xué)習(xí)）的功能模塊，需在模塊名稱中予以注明，如深度學(xué)習(xí)。

1.1.3產(chǎn)品描述

需明確臨床工作流程，工作流程中使用申報(bào)產(chǎn)品的時(shí)間（如在醫(yī)生閱片前使用）。

肺結(jié)節(jié)檢測當(dāng)前的臨床實(shí)踐（基于參考文獻(xiàn)）。

結(jié)合用戶界面圖示詳細(xì)介紹技術(shù)要求中對應(yīng)的臨床功能、量化分析的具體內(nèi)容、自動(dòng)操作、手動(dòng)及半自動(dòng)操作/預(yù)定義的默認(rèn)設(shè)置。需明確軟件輸出報(bào)告、特殊聲稱（如用于檢測小于4mm結(jié)節(jié)）、服務(wù)器部署（局域網(wǎng)、云端）、產(chǎn)品接口和聯(lián)合使用設(shè)備等信息。

1.2 型號規(guī)格

需明確申報(bào)產(chǎn)品的型號規(guī)格及發(fā)布版本。產(chǎn)品型號規(guī)格及其劃分，如同一個(gè)注冊單元包含多個(gè)型號規(guī)格，需提供產(chǎn)品型號規(guī)格區(qū)分列表或配置表。

1.3研發(fā)歷程

闡述申請注冊產(chǎn)品的研發(fā)背景和目的。如有參考的同類產(chǎn)品或前代產(chǎn)品，需提供同類產(chǎn)品或前代產(chǎn)品的信息，并說明選擇其作為研發(fā)參考的原因。

1.4與同類和/或前代產(chǎn)品的參考和比較

同一制造商生產(chǎn)的改良器械，建議直接和本公司已獲批準(zhǔn)的器械的算法性能進(jìn)行比較（即，使用相同的評估過程和測試數(shù)據(jù)集比較性能）。

2.適用范圍和禁忌證

（1）適用范圍

適用范圍需明確處理對象、核心功能、適用人群、目標(biāo)用戶、臨床用途。

例如，用于胸部CT圖像的顯示、處理、測量和分析，可對4mm及以上肺結(jié)節(jié)進(jìn)行自動(dòng)識別并分析結(jié)節(jié)影像學(xué)特征，供經(jīng)培訓(xùn)合格的醫(yī)師使用，不能單獨(dú)用作臨床診療決策依據(jù)。

（2）預(yù)期使用環(huán)境

需明確設(shè)備使用場所和使用環(huán)境要求。

設(shè)備使用場所包括：醫(yī)療機(jī)構(gòu)機(jī)房等。

使用環(huán)境要求需至少包括：的硬件使用的適宜溫度、濕度、大氣壓、光照條件。

（3）適用人群

需詳述產(chǎn)品的適用人群、感興趣器官/疾病/病灶/異常、以及預(yù)期使用該產(chǎn)品的目標(biāo)用戶。如，可供18歲及以上門診及體檢人群使用，供經(jīng)培訓(xùn)合格的放射科醫(yī)師、?？漆t(yī)師使用。

（4）禁忌證

需明確產(chǎn)品臨床應(yīng)用的禁忌證以及器械限制，包括導(dǎo)致器械無效且不應(yīng)使用的疾病、病癥、異常。

（三）非臨床資料

1.產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn)管理資料

依據(jù)YY/T 0316《醫(yī)療器械風(fēng)險(xiǎn)管理對醫(yī)療器械的應(yīng)用》，提供產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn)管理報(bào)告。

申請人需重點(diǎn)說明：申報(bào)產(chǎn)品的研制階段已對有關(guān)可能的危害及產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了估計(jì)和評價(jià)，針對性地實(shí)施了降低風(fēng)險(xiǎn)的技術(shù)和管理方面的措施。產(chǎn)品性能測試對上述措施的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證，達(dá)到了通用和專用標(biāo)準(zhǔn)的要求。申請人對所有剩余風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評價(jià)，全部達(dá)到可接受的水平。產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn)分析資料需為申請人關(guān)于產(chǎn)品安全性的承諾提供支持。

風(fēng)險(xiǎn)管理報(bào)告一般包括以下內(nèi)容：

（1）申報(bào)產(chǎn)品的風(fēng)險(xiǎn)管理組織。

（2）申報(bào)產(chǎn)品的組成。

（3）申報(bào)產(chǎn)品符合的安全標(biāo)準(zhǔn)。

（4）申報(bào)產(chǎn)品的預(yù)期用途，與安全性有關(guān)的特征的判定。

（5）對申報(bào)產(chǎn)品的可能危害作出判定（見附件1）。

（6）對所判定的危害采取的降低風(fēng)險(xiǎn)的控制措施。

（7）對采取控制措施后的剩余風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行估計(jì)和評價(jià)。

2.產(chǎn)品技術(shù)要求及檢驗(yàn)報(bào)告

2.1產(chǎn)品技術(shù)要求

依據(jù)《醫(yī)療器械產(chǎn)品技術(shù)要求編寫指導(dǎo)原則》進(jìn)行編制。

2.1.1規(guī)格信息

明確軟件發(fā)布版本和版本命名規(guī)則。軟件版本命名規(guī)則原則上需涵蓋算法驅(qū)動(dòng)型更新和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型更新，明確并區(qū)分重大軟件更新和輕微軟件更新，其中重大軟件更新列舉常見典型情況。

明確不同型號間產(chǎn)品差異。

2.1.2性能指標(biāo)

明確產(chǎn)品處理對象，以及數(shù)據(jù)接口信息，包括成像模態(tài)（如計(jì)算機(jī)體層攝影）和特定軟硬件名稱及型號（如適用）。

明確軟件功能及指標(biāo)，如輸入圖像的質(zhì)量要求、結(jié)節(jié)檢出、結(jié)節(jié)密度分類類別（如實(shí)性、亞實(shí)性的手動(dòng)分類等）、結(jié)節(jié)位置（如肺葉、肺段、肺結(jié)節(jié)CT圖像層面、肺內(nèi)、胸膜）、結(jié)節(jié)標(biāo)記方式（緊密包裹結(jié)節(jié)的邊界框、不緊密包裹結(jié)節(jié)的邊界框）、分割方式（自動(dòng)分割、半自動(dòng)分割、手動(dòng)分割）、測量功能（如體積、大軸向平面長直徑、短徑、平均直徑、大三維直徑、有效直徑、平均密度、面積等）、隨訪評估功能（如倍增時(shí)間、數(shù)值參數(shù)的百分比(%)和變化、結(jié)節(jié)長軸、短軸、平均直徑、大三維直徑、有效直徑、體積、平均密度等）、客觀物理測量準(zhǔn)確性（如線性度、精度、重復(fù)性、再現(xiàn)性、范圍限值、顯示誤差等）、結(jié)節(jié)的3D或MIP可視化等。

使用限制明確應(yīng)用場景（體檢、門診病房）、患者（年齡、地域、疾病類型）、CT設(shè)備（主流廠家、探測器排數(shù)）、CT掃描參數(shù)(如管電壓、管電流、層厚/層間距、劑量（常規(guī)劑量、低劑量）、窗寬窗位、重建方式、顯示方式)、放射學(xué)檢查條件(CT增強(qiáng)掃描、CT平掃)、CT圖像質(zhì)量要求(如分辨率、偽影)、結(jié)節(jié)檢出的尺寸范圍、結(jié)節(jié)密度分類類別。如軟件包含圖像質(zhì)量判定功能，明確軟件使用限制。

若含有基于測評數(shù)據(jù)庫測試的性能指標(biāo)，其要求參考《人工智能醫(yī)療器械注冊審查指導(dǎo)原則》。

運(yùn)行環(huán)境，運(yùn)行在不同計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的產(chǎn)品模塊（如客戶端和云端）需分別描述其運(yùn)行環(huán)境、服務(wù)器部署（局域網(wǎng)、云端）信息。

附錄中明確體系結(jié)構(gòu)圖、用戶界面關(guān)系圖與主界面圖示、物理拓?fù)鋱D、測評數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫/集信息。

3.軟件研究

（1）基本要求

生產(chǎn)企業(yè)需依據(jù)《醫(yī)療器械軟件注冊審查指導(dǎo)原則（2022年修訂版）》提交相應(yīng)軟件研究資料。其中，核心算法所述人工智能算法需依據(jù) 《人工智能醫(yī)療器械注冊審查指導(dǎo)原則》提交相應(yīng)算法研究資料。

生產(chǎn)企業(yè)需依據(jù)《醫(yī)療器械網(wǎng)絡(luò)安全注冊審查指導(dǎo)原則（2022年修訂版）》提交網(wǎng)絡(luò)安全描述文檔。按照《人工智能醫(yī)療器械注冊審查指導(dǎo)原則》提交數(shù)據(jù)安全資料。

若使用云計(jì)算服務(wù)，生產(chǎn)企業(yè)需依據(jù)《人工智能醫(yī)療器械注冊審查指導(dǎo)原則》提交相應(yīng)研究資料。使用云計(jì)算服務(wù)需明確服務(wù)模式、部署模式、核心功能、數(shù)據(jù)接口、網(wǎng)絡(luò)安全能力、服務(wù)（質(zhì)量）協(xié)議等要求。

軟件版本命名規(guī)則涵蓋算法驅(qū)動(dòng)型軟件更新和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型軟件更新；區(qū)分重大軟件更新和輕微軟件更新，其中重大軟件更新需列舉常見典型情況。

（2）軟件安全級別

該類產(chǎn)品的軟件安全性級別為嚴(yán)重（C）級。

（3）核心功能

列明軟件核心功能的名稱、所用核心算法、預(yù)期用途并注明類型，全新的核心功能、核心算法、預(yù)期用途均需提供安全有效性研究資料。

表1 核心功能示例

4.算法研究資料

4.1算法基本信息

需提供算法設(shè)計(jì)和功能的信息，提供流程圖及注釋，明確算法名稱、版本、軟件平臺的相關(guān)特性。

需描述算法每個(gè)階段（如肺結(jié)節(jié)檢出、肺結(jié)節(jié)分類、肺結(jié)節(jié)分割、肺結(jié)節(jié)測量）的設(shè)計(jì)和功能，通過文獻(xiàn)論述算法類型（成熟及全新）。

4.1.1肺結(jié)節(jié)檢出算法

肺結(jié)節(jié)檢出算法需明確算法的輸入，比如算法采用的是2D，2.5D還是3D的胸部CT圖像作為算法輸入；算法的輸出-標(biāo)記格式描述（形狀、大小、與感興趣區(qū)域有關(guān)的預(yù)期位置、邊界、顏色，比如緊密包裹肺結(jié)節(jié)的矩形框端點(diǎn)（二維/三維），肺結(jié)節(jié)中心點(diǎn)）。

明確算法所采用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如 Faster RCNN；明確算法訓(xùn)練采用的損失函數(shù)，如交叉熵，L1范數(shù)；明確算法設(shè)計(jì)過程中網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、損失函數(shù)等核心組件選擇和設(shè)計(jì)的原則、方法與風(fēng)險(xiǎn)考量，如肺結(jié)節(jié)大小尺度的差異，肺結(jié)節(jié)與背景正負(fù)樣本的不均衡性、假陽性、過擬合等；若肺結(jié)節(jié)檢出采用多個(gè)模型融合，需明確不同模型訓(xùn)練與推理的方式，以及模型融合的策略，如級聯(lián)，多數(shù)投票；

肺結(jié)節(jié)檢出存在同一個(gè)目標(biāo)多個(gè)重疊框的問題，算法需明確匹配關(guān)系所采用的策略，如交并比（IoU），定位框中心距離；

明確算法的流程圖，需包含算法運(yùn)行前所進(jìn)行的前處理（圖像縮放、圖像像素值歸一化、圖像重采樣）以及算法運(yùn)行后所進(jìn)行的后處理操作（圖像重采樣、非大化抑制）。明確訓(xùn)練與部署所采用的框架（如Tensorflow, Pytorch）、算法運(yùn)行環(huán)境（如內(nèi)存、顯存的需求）。

若使用遷移學(xué)習(xí)技術(shù)，除上述內(nèi)容外還需補(bǔ)充預(yù)訓(xùn)練模型的數(shù)據(jù)集構(gòu)建、算法測試等資料。

4.1.2肺結(jié)節(jié)密度分類算法

肺結(jié)節(jié)密度分類算法需明確輸出（密度類別），密度類別制定依據(jù)以及臨床適用性。

肺結(jié)節(jié)密度分類算法需明確算法的輸入，比如算法采用的是2D，2.5D還是3D的圖像作為算法的輸入。若采用2D，需明確肺結(jié)節(jié)選取的圖像層面，如中心層面，大面積層面；明確算法所采用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如Residual Net，Dense-Net；明確算法訓(xùn)練采用的損失函數(shù)，如交叉熵，F(xiàn)ocal損失函數(shù)；損失函數(shù)等核心組件選擇和設(shè)計(jì)的原則、方法與風(fēng)險(xiǎn)考量，如肺結(jié)節(jié)大小尺度的差異，不同類別肺結(jié)節(jié)樣本的不均衡性、過擬合等；若肺結(jié)節(jié)分類采用多個(gè)模型融合，需明確不同模型訓(xùn)練與推理的方式，以及模型融合的策略，如多數(shù)投票；后，明確算法的流程圖，訓(xùn)練與部署所采用的框架（如Tensorflow, Pytorch）、算法運(yùn)行環(huán)境（如內(nèi)存、顯存的需求）。

4.1.3肺結(jié)節(jié)測量算法

針對肺結(jié)節(jié)測量算法，明確測量原理（基于像素點(diǎn)數(shù)），測量實(shí)現(xiàn)的方式，如肺結(jié)節(jié)體積測量算法、密度值測量算法與長徑短徑測量算法可以通過肺結(jié)節(jié)分割技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，也可以通過機(jī)器學(xué)習(xí)中的回歸方法來進(jìn)行預(yù)測。測量內(nèi)容包括長徑、短徑、體積、面積、平均HU值等，其中密度值測量算法需明確測量的類型，如平均值，標(biāo)準(zhǔn)差，大值，小值，中位數(shù)。

4.1.4肺結(jié)節(jié)肺葉肺段定位算法

肺結(jié)節(jié)肺葉肺段定位算法中，明確肺結(jié)節(jié)定位的類別，如左/右肺定位、肺葉定位、肺段定位。明確算法輸入的類型，如肺結(jié)節(jié)二維切片，肺結(jié)節(jié)三維圖像塊，若輸入類型為二維切片，明確二維切片選取標(biāo)準(zhǔn)（如肺結(jié)節(jié)長徑短徑交點(diǎn)所在切片、肺結(jié)節(jié)大面積切片）。

肺結(jié)節(jié)肺葉肺段定位算法需明確實(shí)現(xiàn)的機(jī)理，如基于肺段分割算法實(shí)現(xiàn)解剖定位，基于圖像分類算法實(shí)現(xiàn)解剖定位。

若申報(bào)產(chǎn)品涉及上述多個(gè)算法，需提供算法整體流程圖，明確各個(gè)算法調(diào)用先后關(guān)系，以及輸入輸出依賴關(guān)系。

若使用遷移學(xué)習(xí)技術(shù)，除上述內(nèi)容外還需補(bǔ)充預(yù)訓(xùn)練模型的數(shù)據(jù)集構(gòu)建、算法測試等資料。

4.2算法需求規(guī)范

算法功能需求建議關(guān)注數(shù)據(jù)庫需求、算法性能評價(jià)指標(biāo)及制定依據(jù)、性能的擬定目標(biāo)及制定依據(jù)。

4.2.1數(shù)據(jù)庫需求

算法性能評價(jià)需要基于訓(xùn)練和測試數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫具體要求詳見附件2。

4.2.2算法性能評價(jià)指標(biāo)

在指定肺結(jié)節(jié)檢出算法評估指標(biāo)之前，需確定器械標(biāo)記的位置和范圍和參考標(biāo)準(zhǔn)之間的匹配性，需明確標(biāo)記匹配的方式，即算法標(biāo)記目標(biāo)與參考標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)的匹配方式，常見的標(biāo)記匹配方式有按照區(qū)域重疊的比例（面積、體積）、中心點(diǎn)的距離、中心是否落入來判斷標(biāo)記是否匹配；還需明確聲稱的標(biāo)記匹配的閾值。

明確算法任務(wù)，明確算法訓(xùn)練和調(diào)優(yōu)過程中不同任務(wù)的評估指標(biāo)及定義。有關(guān)標(biāo)記匹配方式與評估指標(biāo)的定義可以參考“人工智能醫(yī)療器械肺部影像輔助分析軟件算法性能測試方法”