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万博ANSYS的博客

2019年2月20日

医疗器械硅测试的监管途径概述

医疗器械制造商传统上依靠台架试验、动物试验和临床试验(即人体试验)来确定医疗器械的安全性和有效性。

无论是在内部,当对设备设计的各个方面做出决定时,还是在外部,当申请监管批准时,都是如此。

这些测试既昂贵又耗时。此外,动物试验预测人类治疗的安全性和有效性的能力也受到质疑。

引入监管
计算机评价的途径
会增加模拟吗
医疗保健行业的趋势

在医疗装置的设计中越来越多地使用计算建模(即模拟或计算机试验)。这些模拟加速了创新,并提供了长期安全性的全面证据。然而,尽管模拟的好处,利用计算建模作为监管提交的证据是滞后的。

随着医疗设备芯片测试的监管途径的引入,我们可以期待看到在医疗保健行业的监管方面,模拟是一种日益增长的趋势

不久前,计算机医疗设备测试还很有未来感

作为Fluent, Inc.(现为Ansys的一部分)的生物医学工程师,我在医疗保健领域遇到了建模使用与监管纳入之间的差异。万博

那是2001年,我刚从研究生院毕业。在此期间,我为各种医疗设备行业客户的计算流体动力学(CFD)用户提供支持,包括美国食品和药物管理局(FDA)设备和放射健康中心(CDRH)的科学和工程实验室办公室(OSEL)。

使用硅片测试
规管意见书是
通常被认为是未来主义的

从一开始就很清楚,建模通常被更多地视为一种研究工具,而不是一种可信的信息来源,可以作为监管提交的一个组成部分。

事实上,将建模视为一种与其他形式的设备评估平等的工具是未来主义的——甚至是未来主义的思维。

医疗设备的硅测试的好处

时间快进到2011年CDRH将计算建模作为调控科学的优先事项。这是对硅测试能力的正式认可,可以更深入地了解器件性能。

事实上,与其他形式的设备评估相比,计算机研究有一些独特的和吸引人的优势。这些优势包括能够以高度可控的方式对设备的性能进行参数化、统计化和患者特异性分析。

在硅测试将能够
测试边缘情况,因此健康状况
所有患者都将被考虑
评估设备时

即使是边缘情况,也可以通过模拟来创建和探索,从而对设备在最极端情况下的运行能力有所了解。这与动物试验或人体试验完全相反,在这些试验中,很难在生理包络的边缘获得统计上显著的结果。

几年来,仿真界在计算机建模的监管科学方面取得了重大进展。与监管机构(如FDA)使用模型相关的关键障碍也得到了解决。这些障碍与模型验证和模型报告有关。

FDA解释如何编写计算建模和仿真报告

建立模拟监管应用的第一个障碍是缺乏一个完善的结构来总结计算模型的框架和结果以供审查。

为了解决这个问题FDA发布了描述计算建模和模拟(CM&S)报告格式和内容的指南

本指南的一个主要目标是确保发起人包括判断模型是否具有足够的可信度以作为监管决策的有效科学证据所需的所有信息。

CM&S报告大纲- as
由FDA指南提供

该文件还为器械行业和监管机构在规划、讨论和审查计算建模研究的各种元素时提供了一种通用语言。

该指南的主体描述了报告的一般格式,可应用于大多数物理学科。为了帮助用户,指南还包括一系列附录,为CFD、有限元分析(FEA)、电磁学(EM)、超声波、传热和光学提供了详细的报告建议。

例如,关于计算电磁学的附录建议用户提供所使用的控制方程的摘要(例如,麦克斯韦方程)以及关于被建模的设备和组织的电学特性的信息。

评估硅医疗器械测试的风险

在提交的监管文件中有限利用模拟结果的另一个原因是,需要就建立计算模型的足够可信度所需的证据标准达成共识。美国机械工程师学会(ASME)医疗器械计算模型验证和验证(V&V)小组委员会(ASME V&V 40小组委员会)成立于2011年,以解决这一关键需求。

风险知情的可信度评估框架;
按照ASME v&v40标准的定义

该小组由来自医疗器械行业、行业服务提供商、软件开发商和FDA的成员组成风险知情的可信度评估框架

该框架的主要原则是,基于计算机模型的高风险决策比低风险决策需要更多的验证。

因此,ASME标准指导用户如何确定建立模型可信度所需的V&V量。本标准是对ASME V&V标准的补充有限元分析CFD和传热

如何验证硅片医疗器械测试

经过7年的努力,ASME医疗器械V&V标准于2018年11月19日正式发布。该标准完成了计算建模的监管途径。

ASME v&v40小组委员会目前正在努力向社区宣传该标准及其最佳实践。这种教育是通过工业日、培训会议、实例和新的工作项目来完成的。

作为ASME V&V 40医疗器械小组委员会的副主席,我很荣幸也很高兴能与这样一群有才华的科学家和工程师一起工作。

ASME v&v40小组委员会
想教计算机测试
最佳实践使行业能够
可靠地模拟医疗设备
内部决策
以及监管提交

有关Ansys如何帮助模拟医疗应万博用的更多信息,请阅读In silicon Testing或行业页面医疗保健:医疗设备模拟

要了解如何加入ASME v&v40小组委员会,访问其联系页面

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