具有生理闭环控制技术的医疗器械技术考量：行业与FDA工作人员指南
Technical Considerations for Medical Devices with Physiologic Closed-Loop Control Technology: Guidance for Industry and Food and Drug Administration Staff
发布日期：2023-09-29
状态：Final（最终） 类型：Guidance Document 类别：数字健康与网络安全 主题：Premarket、Combination Products、Clinical - Medical、Digital Health 案卷号：FDA-2021-D-0996
官方来源
https://www.fda.gov/regulatory-information/search-fda-guidance-documents/technical-considerations-medical-devices-physiologic-closed-loop-control-technology PDF：https://www.fda.gov/media/154994/download
INFO
本内容由英文原文机器辅助翻译，并经结构校对。如有歧义，以英文官方文本为准。
官方文件全文
2024年2月2日，FDA在21 CFR第820部分（89 FR 7496，自2026年2月2日起生效）公布了修订质量管理体系法规的最后规则。经修订的21 CFR Part 820现题为 " 质量管理体系法规 " 。QMSR统一了质量管理体系的要求,以参考方式纳入了国际标准化组织(标准化组织)为医疗器械质量管理体系制定的国际标准,ISO 13485:2016. FDA确定,ISO 13485中的要求如果全部采用,与质量体系法规的要求基本相似,在企业的质量管理体系中提供类似程度的保证,并有能力始终如一地制造安全和有效的、在其他方面符合FD&C法的器械,《FD&C法》(FD&C法)。 本指南文件是在最后规则生效日期之前印发的。FDA鼓励制造商审查当前的QMSR,以确保遵守相关监管要求。
具有物理地质闭合液控制技术的医疗器械的技术考虑1
本指南代表了FDA目前对这一专题的想法。它没有规定任何人的任何权利,对FDA或公众没有约束力。您可采取另一种方式,即满足适用的法规和条例的要求。为了讨论另一种办法,请与标题页所列FDA工作人员或负责本指南的办公室联系。
I. 简介
一种由传感器、起动器、起动器、电动器组成的系统,即由物理闭环控制器械组成的系统。控制算法,通过对能量或物品的输送或移走进行自动调整,调整或保持生理变量(例如,使用物理测量传感器反馈的药物、2 或作为一种医疗器械监管的液体或气体。PCLC技术可以使各种医疗器械类型自动化。准确和一致的治疗,并可在减少认知超负荷、尽量减少人为错误、加强医疗护理方面发挥重要作用,例如,在应急反应和医疗突发事件期间,确保病人安全是评估PCLC器械潜在好处的重要考虑因素。
本文件着重介绍利用PCLC技术开发医疗器械的技术考虑,以确保安全和有效地使用,并就上市前提交的内容提出建议(即:上市前通知(510(k)s)、De Novo申请、上市前批准申请、人道主义器械豁免等)。
本文件提及的FDA确认的协商一致标准本版,3 关于在提交监管文件时使用协商一致标准方面的更多资料,请参见FDA。
在整个指导意见中,“FDA”、“FDA”、“We”和“us”指美国食品药品监督管理局,“you”和“yours”指医疗器械制造商。
总的来说,FDA的指南文件没有规定法律上可以执行的责任。 相反,FDA目前对一个专题的想法,只应视为建议,除非引述具体的规章或法规要求。在FDA的指导意见中使用这个词意味着建议或建议某种东西,但并不要求。
II. 背景
在PCLC器械中实现自动化,是因为在诸如输气泵、通风机、体外系统(例如,CFC)等主机医疗器械中采用了控制系统技术。透析运载系统和器官再融合器械)和刺激系统。及时交付或移除能量或物品(例如药物或液体或气体作为医疗器械监管)。PCLC器械的其他好处可能包括提高随着时间的推移提供能量或物品的质量和/或准确性,减少潜在的剂量不足或过度,在因相关时间限制而不适合人工控制的情况下,能够安全有效地交付能源或物品,或通过省略简单的手工调整调整来减少护理人员的工作量,这样就可以把重点放在患者护理的其他方面。采用自动化和尽量减少临床医生参与可能引发新型危险情况,如果设计或评估不当,会使医疗器械不安全。分析缺陷、缺乏业务透明度以及自动化偏向是可能由自动化引起的危害的例子。
器械和放射健康中心于2015年10月13日和14日举办了题为“生理闭路控制器械”的公共讲习班,目的是促进就与在关键护理环境中使用的PCLC器械有关的设计和评价考虑进行公开讨论。 5 这次讲习班为医疗器械制造商提供了一个论坛,讨论使用PCLC技术自动医疗器械的技术考虑。 6
6 研讨会讨论议题摘要见Parvinian B、Scully C、Wiyor H、Kumar A和Weininger S。用于自动关键护理的生理、闭路控制医疗器械的监管考虑:美国食品药品监督管理局讲习班讨论议题。麻醉和麻醉 2018年6月;126(6):1916-1925年。为制定本指南,考虑了通过提交程序与设计PCLC医疗器械的公司进行的大量互动。
III. 范围
本指南在设计PCLC医疗器械时提供了与PCLC技术有关的技术考虑。PCLC医疗器械可以包括与PCLC功能分开、在本指南中没有述及的风险的功能或部件8。 9 本指南并非所有考虑因素都适用于每一种PCLC器械,因为各种器械类型可以包括PCLC技术。制造商应根据所使用的技术和该器械的预定用途,确定哪些考虑适合其器械,并在上市前提交材料中说明理由。可被视为PCLC技术的医疗器械功能的例子包括但不限于:• 麻醉气体机器,自动对受启发的麻醉剂部分进行乳化,以响应最终潮汐气体测量,或响应神经活动电脑图信号而注入麻醉药物的比率。 • 自动调整设置的机械通风机或其他氧治疗器械(例如,受启发氧气的一小部分),根据病人氧饱和度(如脉冲氧计的SpO2)或吸入气体浓度(如CO2)的测量结果,正端爆炸压力。 • 血动稳定系统,根据病人测量的血压自动调整液体或血管药物注入率。 • 自动胰岛素运载系统,根据血糖值的投入控制胰岛素的交付。 • 假设和高温系统,根据病人身体测量的温度自动调整温度。 国际电工委员会(电工委员会)附件A第60601-1-10版第1.2版(2020-07年)中载有医疗器械和器械功能的其他例子,其中包括PCLC技术:医用电气设备----第1-10部分:基本安全和基本性能的一般要求----附则标准:发展生理闭环控制器的要求。IEC 60601-1-10的附件A“一般指导和理由”还包括不涉及PCLC技术的医疗器械和器械功能的例子。关于某一具体器械是否为PCLC器械的问题,我们建议制造商通过“Pre-Sub”程序提出问题;见“索取反馈的要求”。
7 有关Q提交程序的资料见“索取反馈和医疗器械会议提交材料的请求:Q-Submission Programme - 工业、美国食品药品监督管理局工作人员指南 " ,可查阅_ 8 在本指南中,单词组成部分是指构成PCLC器械的功能要素。例如,物理测量传感器、动画仪、实施控制算法的软件是PCLC器械的所有部件,如果这些部件用于履行PCLC功能。 9 此外,本指南没有涉及对PCLC器械与拟交付的物品是否相容的考虑,它也没有涉及评估PCLC器械是否适合交付该条的技术考虑。 医疗器械提交材料:质量方案——工业、美国食品药品监督管理局工作人员指南。”
虽然本指南的内容可能适用于使用PCLC技术的活性植入器械,包括神经刺激器和心脏起搏器,可能还需要处理本指南范围以外的额外考虑(例如,与长期使用PCLC职能有关的考虑)。在某些情况下,也可能使用特定器械指南,而本指南无意取代其他特定器械指南。
本文件中的技术建议应酌情适用于下列与预售器械有关的提交材料:• 预先批准申请;和
上市前的提交要求和所建议资料的总体情况可能因上市前提交类型不同而不同。11 您的PCLC器械需要何种上市前提交,其类型取决于您的器械的分类,根据器械的风险和为合理保证器械的安全和有效性所必需的监管控制水平。本指南文件不包括关于PCLC器械分类的资料。包括一个器械是否是PCLC医疗器械的问题,应通过“Pre-Sub”程序提交,见“请求”。 医疗器械材料的反馈和会议:Q-Submission Programme -- -- 工业及美国食品药品监督管理局工作人员指南 " 。
此处的许多建议也可有助于支持研究用器械豁免(IDE)中PCLC器械的安全。 13 含有PCLC技术的器械的设计和测试将取决于各种因素,包括但不限于所交付的能源或物品、使用环境、自动化水平、病人或用户人口、传感器类型、控制算法设计的方法 和运载系统的特性CDRH鼓励申办者利用Q-Submission程序14 获得关于临床研究设计的详细反馈,以评价使用PCLC技术自动医疗器械的风险。
本指南的目的不是提供具体建议,因为它们涉及PCLC器械设计的机器学习方面。我们建议,通过 " Q-Submission Process " 15 与FDA讨论与ML设计并(或)纳入ML的控制算法的设计和测试计划。
IV. 定义
此处所列定义是为了本指南的目的,并打算在设计和评价PCLC器械时使用。关于PCLC器械的设计和评价的其他定义载于IEC 60601-1-10,在证明符合该标准时应参考。
自动化偏向:用户在不核查的情况下对自动化技术信息给予更大信任的趋势
兼容性 :这种现象是指对技术的监测不那么经常或不够警惕,因为怀疑误差的程度较低,而且对技术的准确性更有信心。
入境标准:关于患者、临床、器械和/或环境状态输入的PCLC器械的信息,以启动自动模式。这种信息可由用户输入PCLC器械,从其他器械或部件获得,或从PCLC器械获得。
退出标准:在自动模式结束时,PCLC器械向用户传递的关于患者状态、器械状态、交付能量或物品的信息或其他信息
后退模式:运行模式(或状态),即PCLC器械在发现故障后停止运行时,PCLC器械转换为运行模式(或状态)16
综合临床环境:结合可互操作的多种医疗器械和其他综合器械,以建立一个医疗系统,照顾单一病人17
失去对情况的了解:由于器械使临床决定和执行功能自动化,用户对病人或技术状态的认识降低
IEC 60601-1-10-10版1.2 2020-07第16条第3.11款“后退模式”:医用电气设备 - 第1-10部分:基本安全和基本性能的一般要求 -- -- 抵押标准:17 为本指南修改后,根据《ANSI AAMI 2700-1的术语和定义》中的“综合临床环境”作了如下修改:医疗器械和医疗系统 -- -- 构成以病人为中心的综合临床环境的器械的基本安全要求 -- -- 第1部分:一般要求和概念模式 物理地质闭环控制医疗器械:自动调整或保持生理变量的医疗器械(即:通过交付或移走能量或第18条(如毒品、利用物理测量传感器反馈,将液体或气体作为一种医疗器械加以监管19
物理可变物:病人数量或状况,其价值可能发生变化,通常可以测量20
物理测量传感器:使用病人接触或成像材料、传感器、信号调节、[注:在本指南文件中使用传感器一词时,是指物理测量传感器。 ]
技能退化:如果以自动化方式连贯一致地执行临床决策选择,那么可能导致遗忘和技能衰衰衰的决策和执行能力降低,从而可能导致遗忘和技能衰减的表现
V. PCLC器械的设计考虑
根据21 CFR Part 820.30,22 制造商必须证明、并在整个医疗器械生命周期内保持设计控制活动的持续过程,其中可包括查明危险等活动,估计和评估相关风险,
医用电气设备----第1-10部分:基本安全和基本性能的一般要求----附则标准:19 本指南文件采用物理地质闭环控制器械的方式与IEC 60601-10-10版1.2 2020-07所采用的物理闭环控制系统(P CLCS)相同:医用电气设备----第1-10部分:基本安全和基本性能的一般要求----附则标准:20 改编自IEC 60601-1-IEC第3.21条“物理变量”,第3.28条“可变”和第3.29条“局部变量” 10 第1.2版 2020-07:医用电气设备 - 第1-10部分:基本安全和基本性能的一般要求 - 抵押标准:2022年2月23日,FDA提议修订QS器械条例,即21 CFR Part 820,更密切地与关于器械的国际共识标准保持一致(87 FR 10119;具体来说,FDA提议撤回第820部分目前大部分要求,代之以参考纳入国际标准化组织(标准化组织)2016年版13485, 如拟议规则所述,ISO 13485标准的要求在整体上是:与目前第820部分的要求基本相似,在公司的质量管理体系中提供类似程度的保证,并有能力始终如一地制造安全有效、并以其他方式符合《FD&C法》的器械。FDA打算迅速完成这项拟议规则的定稿。当最后规则生效时,FDA还将更新本指南21 CFR第820部分中提及条款的内容,以符合该规则。 控制这些风险,监测控制的有效性。这一过程应包括风险分析、风险评估、风险控制/缓解以及纳入生产和生产后信息。以下与设计过程有关的建议涉及风险管理考虑、系统和构件层面的设计考虑,以及核实和审定方面的考虑。具有PCLC技术器械的设计投入应考虑与完整器械有关的风险,而不仅仅是PCLC功能。PCLC器械的设计应支持在患者群体、环境和临床工作流程中安全有效地使用该器械。我们建议制造商遵守IEC 60601-1-10:医用电气设备----第一部分----所述开发程序。 10:基本安全和基本性能的一般要求 -- -- 抵押标准:在设计PCLC器械时,要求开发生理闭环控制器或同等方法,国际标准化组织(标准化组织)14971号文件所述的风险管理程序建议:医疗器械 -- -- 将风险管理应用于医疗器械。
FDA认识到,PCLC器械可能对患者护理具有多重潜在好处(见第二节)。在作出监管决定时应考虑这一点,并建议制造商参考FDA现有的指南文件,收集和编制用于提交监管提交的资料,以支持确定获益-风险。例如,见FDA指南文件“在医疗器械上市前批准和De Novo分类中确定获益-风险时应考虑的因素”23 和“获益-风险”。 在确定上市前通知(510(k))与不同的技术特点24 的实质性等同时,酌情考虑各种因素。
PCLC器械是复杂的系统,其性能可能受到传感器、治疗性送货器械、控制算法、控制算法的影响。使用软件、用户界面、投送物品的特性和病人的生理学。部件之间失去沟通、软件故障、控制算法设计不当、使用错误或病人生理紊乱。 由于能量过大或太少,或交付物品太少,这可能导致对病人的伤害,我们建议制造商考虑IEC 60601-1-10中查明的危险(例如:第4条IEC 60601-1-10版第1.2 2020-07版“一般要求”第4条,并遵循这一协商一致标准中有关风险管理的所有建议。对于由可互操作医疗器械组成的PCLC器械,我们建议制造商也考虑美国国家标准学会/促进国际标准化协会查明的危险。 医疗仪器/报告人实验室(UL)2800-1:《医疗器械互操作性安全标准》。对于将作为综合临床环境的一部分实施的PCLC器械,我们建议制造商也考虑危害。
我们建议确定下列危险原因,作为PCLC器械提交的风险分析的一部分。提交的风险分析应包括危险情况、每种风险可能产生的风险以及如何应对风险。 (1) 病人对交付或移除的能量或物品的反应(即:IEC 60601-1-10中界定的病人转移要素是设计中需要考虑的一个关键因素。这种反应在病人之间(住院期间的变异)和个别病人内部(住院期间的变异)之间可能有所不同。它可能受到例如向病人提供其他疗法引起的动乱的影响。如果PCLC器械没有经过适当的设计和测试,这些假想可能会影响病人的反应,并导致系统不能如预期的那样运作,造成不适当的治疗和对病人的伤害。安全地管理这些假想情况需要使病人的反应具有适当的特征,并利用这一信息设计适当的控制器和安全的后退模式,对所有病人、使用环境或临床工作流程而言,安全缓解措施并不相同。设计考虑,包括风险分析、用户界面设计、安全特征、测试需要、PCLC器械的预定用途以及该器械预计如何影响病人的护理和临床工作流程,视具体病人人数而定,培训工作可以有不同。我们建议制造商确定以下与病人人数有关的因素:
• 预定病人人口,包括疾病、健康状况和潜在并发症。 • 使用PCLC技术的对比。 • 打算使用该器械的环境(例如病人交通、特护单位、手术室、家)。 • 根据与器械目标有关的公认实践准则,目提供护理;包括各种治疗和生理变量和测量数据,可用于在预定病人人口中作出与PCLC技术目标有关的治疗决定。 • 根据公认的实践准则确定目前护理与PCLC器械将使用的方法(例如:如果根据公认实践准则提供的现有护理依靠全面的病人评估来做出改变的决定,但PCLC技术将只使用单一测量的生理变量)。
在设计PCLC器械时制造商应说明和考虑与病人反应有关的扰动与其PCLC器械相关,并在风险分析中考虑以下因素:· 对预定患者中交付能量或物品的生理变数进行控制的预期反应,包括对交付能量或物品的生理变数作出反应的延迟反应,并考虑:在适用的情况下,对正在交付的条文的修改(例如药物配方的修改)如何影响该对策。 • 病人生理反应的可变性(即病人之间的可变性)。 • 由于疾病不断演变等原因,随着时间的推移(即住院期间的变异性),生理反应的可变性/变化;改变病人对经管能量或物品的敏感度,或经常发生生理节奏(如环礁)。 • 物理系统之间的相互作用,可导致受控生理变量的变化(例如,驱动器压力波变或脑溢漏对电离层的呼吸调节)。 • 对预期病人群预期同时治疗的预期病人群的物理反应,包括可适用于病人的其他PCLC器械(例如:其他药物可能会影响患者的反应。 • 可能发生的扰乱病人反应的情况(例如改变提供的其他疗法、改变病人的定位或移动、饮食)。 • 除了对打算控制的生理变量(例如麻醉物的减压效应)的影响外,交付能量或物品的其他生理影响,还包括对拟控制的生理变量的其他生理影响;类阿片止痛剂的亚麻黄碱光净化效应)。
确定病人的可变性范围和动乱源,应考虑到预定病人的正常和最坏的临床条件(例如:从临床文献中得出)和临床工作流程设想。 与器械有关的危害是指由PCLC器械及其部件造成的危害,而不是由病人造成的危害。鉴于临床环境和工作流程,制造商应查明和说明其系统设计和可预见的功能干扰的不确定性。制造商在风险管理过程中应当考虑的器械危害实例包括与PCLC器械有关的以下实例:
• 测量反馈变量中的移动性、持久性和噪音手工艺品。 • 传感器的准确性不足。 • 部件(例如传感器或引爆器)不再符合系统规格。 • 在综合临床环境中安装的PCLC器械在综合临床环境中,器械部件与故障之间的通信故障。 • 网络安全威胁和漏洞。
为确保具有自动决策能力的PCLC器械按预期运作,必须准确理解人类认知能力和局限性等人类基本因素的考虑,以及这些如何影响PCLC器械的载人航天相互作用。在设计不同自动化水平的器械时,我们建议制造商考虑,与根据公认做法准则提供的现有护理相比,用户与病人和器械的互动可能减少。由于互动减少,用户可能不完全了解病人或器械的状况(对情况认识的降低),从而影响其提供适当干预反应的能力。
报告:PCLC器械设计师应考虑用户的作用如何能与自动功能从主动互动转变为被动互动。需要认真考虑解决这种互动减少的问题。用户可能会倾向于对器械自动化过度信任或过度依赖,从而影响用户认识干预需要的能力。 因此,我们建议制造商认为,人类航空相互作用有可能造成与自满、自动化偏向有关的与自动化有关的使用错误,失去对情况的认识,使用者的技能退化。确定预期用户将有助于适当应用风险管理战略开展活动,例如设计器械用户界面和为器械使用开发适当的标签。我们建议制造商在设计PCLC器械时考虑与预期用户有关的下列因素:
• 该器械是否将由医生、护士、其他临床工作人员、病人(例如,如果病人能够改变目标水平)或其他照顾者操作。 · 预期对用户进行培训,使其了解PCLC技术在预定病人人数和使用环境方面的目标。 • 病人的临床监督水平。 • 生物医学技术员或其他个人能否为该器械提供服务或配置。
PCLC器械能够感测和处理病人生理数据,执行治疗决定,用户对某一特定决定的参与程度不同;与使用有关的风险和设计考虑可能取决于PCLC器械使用的自动化程度。 了解自动化程度和相关危害对于PCLC器械的安全运行至关重要。这些与使用有关的风险取决于用户的行为,这很难预测。应采用适当的风险管理技术,查明这些人类航空相互作用的危险,以便采取有效的缓解措施。制造商应考虑人的因素和用户特征,如感官能力、注意力、记忆、推理、决策、情感、知识、经验、经验、能力在决定如何使器械自动化时,与每个自动化级别相关的技能。
我们建议制造商进行与使用有关的风险分析,评估在逐步使用该器械过程中可能产生的潜在损害。在本次与使用有关的风险分析中应考虑到任何合理、可预见的滥用以及与PCLC器械部件有关的风险。在代表使用的情况下(如诊所、医院、诊所、(c) 使用该器械的诊所和(或)病人用户(视该器械适用情况而定)的手术室或家庭环境)。 因此,我们建议,在进行临床研究时,制造商应在有代表性的使用情况下收集器械操作的数据,包括发生故障和输入后备模式时,以审查用户的反应。然后可以对这些信息进行评价,作为查明与使用有关的危害过程的一部分。 制造商应遵循FDA指南文件中的建议,“将人因工程和使用工程应用于医疗器械”,27 在对与使用有关的危害进行风险管理时,考虑到所有器械用户-航天界面,如动态信息显示器,按钮,以及操作逻辑,这些操作可以影响器械的使用。
PCLC器械设计设计的考虑可能具有不同的设计和工程参数。PCLC器械的设计可以包括采取不同办法来减少风险和处理系统故障,包括在发生过失时使用各种开放循环和人工模式,以及使用监督层,以确定如何和何时从这些模式过渡。不管设计方法如何,我们建议,PCLC器械的设计应能够以明确和一致的方式评估器械的安全性和性能。 制造商应制定设计规格,以便处理具有挑战性的临床(如病人变异性)和功能(如:可核实假想情况,必要时进行根本原因分析,以便采取纠正行动。
PCLC器械包括:(1) 测量病人生理变量的传感器,(2) 控制算法,(2) 控制算法,3) 向患者提供或转移能量或物品的驱动器(见图1)。我们建议制造商说明PCLC器械的技术部件和规格,如IEC 60601-1-10所述(例如:IEC 60601-1-10版第1.2 2020-07条“器械规格”第8.2.2条,如果适用,ANSI/AAMI 2700-1条。
图1. PCLC器械的基本块图,包括形成闭环系统的病人。" 病人 " 区块包括病人的生理过程,这些过程将受到被操纵的变数(即交付的能量或物品)的影响。这里展示了一种 " 骚乱 " 箭头,用来对病人和病人的生理过程采取行动,但是在系统的各个阶段都可能发生骚乱。“控制等级”、“传感器”和“引爆器”区块的突出显示与下文第五.B(1)、(2)和(3)节相对应,变量反映的是IEC 60601-1-10中用来显示本指南各组成部分术语与IEC 60601-1-10之间的关系的术语。
作为上市前提交材料中关于PCLC器械的器械说明的一部分,制造商应查明和描述下文第五节B节(1-6)中的内容。这应包括关于构成PCLC器械设计组成部分的个别部件的信息,以及这些部件如何整合,以便PCLC器械能够按预期运作。我们建议,在可能的情况下,制造商以功能区块图的形式提供系统配置图示,带有受控的生理变数、感应器、控制算法,在器械描述中清楚标明的活性体、投送能量或物品以及病人(见图1)。每个元素的输入和输出关系(例如传感器、驱动器、在系统中应查明病人的身份,以便能够说明在各种病理条件下、在其预定范围内的完整系统。我们建议制造商确定和描述与PCLC技术有关的所有自动化模式和特征,描述所有后备模式,并提供信息,说明用户如何与器械参数互动和设定器械参数,包括用户可设定的可配置参数的幅度和增量,这应包括关于受控制疗法所有阶段的资料(例如,麻醉诱导、保持麻醉、麻醉等)。和(或)从麻醉中产生),以及自动的PCLC技术是否将对治疗目标(例如:对于运送毒品或其他受监管医疗产品的PCLC器械,PCLC器械制造商应说明设计方式,包括控制算法,提供与所交付产品标签一致的物品(例如,PCLC器械可提供的药物在一段时间内的最高药率和累积量)。PCLC器械标签还应包括有关与该条兼容性的资料(如毒品、毒品目的是运送货物。
PCLC器械的部件(例如传感器和引爆器)可以专门为PCLC器械设计,从现有现成部件(即:本身不是医疗器械或可以存在、经清理或批准的独立医疗器械(例如,注射泵、患者监测器)。PCLC器械部件规格应支持该部件作为PCLC器械一部分的功能,同时考虑到部件性能不完善带来的风险。作为PCLC器械部件的医疗器械所需的性能规格可能不同于独立医疗器械的性能规格。例如,具有一定准确度的传感器器械可能适合独立应用,但同一精确度不足以使PCLC器械达到性能规格要求。制造商还应考虑FDA对以前经过清理或核准的PCLC器械部件的相关指导意见或特殊控制。例如,为在PCLC器械中作为执行器而开发的输液泵应遵循FDA指南文件“输液泵”中的建议。 28 适用于PCLC器械。对于包括作为PCLC器械一部分的可互操作医疗器械在内的PCLC器械,制造商应提及
控制算法通过比较物理测量传感器的一个或多个反馈变量和从用户输入中确定的命令变量得出的参考值来确定PCLC器械的自动动作。 用户输入中确定的命令变量为向一个动画器提供一个控制器输出变量(见图1)。控制算法的主要功能是确定对交付能量或物品的调整,使PCLC器械符合IEC 60601-1-10规定的临床相关性能规格,例如反应时间、结算时间、相对超标、稳定状态减缓和跟踪错误,考虑系统在预期的变异性和不确定性以及治疗模式之间的转换方面的坚固性和稳定性。我们建议制造商具体说明系统反应特性,如IEC 60601-1-IEC 第8.2.2.6条“PCLCS的答复”中所列的系统反应特性。 10 第1.2版 2020-07或界定适用于其器械的同等系统响应规格(例如,)根据FDA确认的协商一致标准的相关规格)。
PCLC器械中所使用的控制算法的设计,应当基于对PCLC器械提供的能量或物品的受控生理变数的反应特征的定性,以及可能影响这种动态的任何因素的相互作用。例如,在自动麻醉系统中,控制器应考虑药物的药代动力学和药效动力学和药物治疗指数以及病人对药物的耐受时间变化的敏感性,以便安全地诱导和保持麻醉。影响这些动态的任何要素(例如,可在控制器设计中考虑可能影响病人对使用PCLC技术的器械所提供药物的反应的随附药物),因为它可能影响控制器的性能,稳定和安全。
应设计一种控制算法,以便在出现病人间和病人内变异、扰动、环境干扰、环境干扰的情况下,进行控制算法。本指南第五.A节所讨论的风险管理考虑因素。我们建议制造商遵循IEC 60601-1-10(例如,第IEC 60601-10-10段)。第8.2.3.2条 IEC 60601-1-10-10版第1.2 2020-07条“骚乱分析”,以确定和定性扰动变量,适用于其使用PCLC技术的自动医疗器械,并说明控制算法如何使PCLC器械在这些条件下符合规格。
在许多情况下,一个带有一种控制算法的PCLC器械可能不足以按使用设想方案所预期的那样发挥作用。医疗器械中的PCLC技术可包括多重控制算法,这些算法同时或在不同模式内运行,系统相互交换。例如,为了自动氧气输送的目的,可以根据病人是否处于正常缺氧状态而设计和激活不同的控制算法,另一个例子是,对于闭闭环麻醉,可以设计个人控制算法,用于诱导、维持和出现
· 如果不同的控制算法负责治疗的不同阶段,该系统的设计应做到控制算法之间的转换不会对所提供的治疗产生不利影响。 • 应设计用户界面,使用户能够识别目前的操作模式,以及当控制算法开关模式(例如:减少与模式混淆有关的风险)。 • 应确定并落实每种治疗模式的模式转换的出入境标准。这些标准应通过器械用户界面告知用户。 • 所有模式的控制算法的设计都应符合在可合理预见干扰期间的性能要求。
图1显示一个PCLC器械,作为单一的 " 循环 " (即控制算法自动调整治疗以控制单一的生理变数)。多重PCLC“故障”可以同时适用于同一个病人。 这可能是当制造商引进具有多重目标的PCLC器械时发生的,在现有的PCLC器械中添加一个新的PCLC特性,或两个或两个以上PCLC器械打算一起运行。可同时使用的控制循环之间的相互作用应定性为查明系统可能产生的危害。如果PCLC器械的目的是控制通过血管药物的投送和通过催眠药物的投递而深度麻醉的中位驱动器压力,设计中应考虑每个循环对另一个循环的影响。
控制算法的设计可以使用各种技术,这些技术可能导致不同程度的透明度和对控制算法的了解。这将对可用于核查和验证的方法产生影响。
• 设计可采用数学模型方法。获得或开发了一个基本生理动态和临床环境中可能遇到的潜在变异性和扰动的数学模型,用于设计控制算法。这样做可以提供生理洞察力、透明度和一个控制器设计框架,从而便利评价。关于确定用于开发PCLC器械的计算模型的可信度的技术建议,见下文第六.B节。
• 控制算法的设计可以基于例如根据临床准则或最佳做法(即基于规则的控制器)制定的决定表。在这些情况下,我们建议制造商审查临床证据,以支持控制算法将执行的规则。应查明控制算法规则的实施与确定和/或评价规则的研究方式之间的任何差异。例如,可以进行临床研究,以便根据固定的决定表每小时一次调整注入率,同时可以设计控制算法,更经常地进行更新。在这个例子中,应考虑由于更新速度加快以及它们如何影响器械的安全和性能而造成的临床或生理差异。
• 控制算法的设计可采用机器学习(ML)法和(或)将ML作为设计的一部分。在准备使用最低限值方法或设计进行控制算法的上市前提交材料时,我们建议制造商描述模型(例如模型结构、模型、模型等)。这应包括有关研究设计的资料(如:病人人数、任何注解过程、数据收集过程、数据如何分割并用于为培训和测试目的收集数据)。制造商应说明病人人数和用于开发和测试ML算法的方法如何代表预定的病人人数和器械的使用。 (2) PCLC器械的物理测量传感器提供了与控制算法有控制的生理变量有关的测量反馈变量(见图1)。 在许多情况下,不可能直接感测受控生理变量,传感器可以提供反馈变量(见图1),以代表物理变量为基础,对控制算法提供反馈变量。例如,当自动向新生儿输送氧气时,可能无法进行连续的血液气测量以确定驱动器氧氧饱和度(SaO2)拟加以控制的物理变量,制造商需要依赖对功能性外围氧饱和度(SpO2)、反馈变量、即:例如,PCLC技术的目标是控制SaO2, 从而,SpO2的精确度是SO2的测量值,应在整个预定患者群中加以定性,并在设计中加以考虑。传感器测量的反馈变量与受控的生理变量之间的关系将影响PCLC器械的安全和性能,应确定反馈变量的性能,并对预期应用、用户、病人、用户、病人、病人、医生、考虑适当的生理和环境变异性,包括使用环境,例如,在基于EEG传感器的自动麻醉运载系统的情况下,伴随药物(例如神经肌肉阻塞器、血管压压器)、运动工艺品和外科干扰(例如:在催眠感测深度上,应考虑所有预期的病人。
制造商应考虑与PCLC器械内传感器性能不足有关的风险,并确定与传感器有关的设计规格,以确保PCLC器械如预期的那样运行。我们建议制造商在设计或选择用作PCLC器械一部分的物理测量传感器时,考虑下列因素:
• 传感器性能,包括与生理利益变量有关的测量准确性和精确性。 • 传感器的不确定性或偏离与预期测量范围内的生理变量有关的最佳价值,因为这可能影响PCLC系统的总体准确性。 • 感应器的反应时间(即延时)和带宽,以改变令人感兴趣的生理变数。感应器在测量生理变化变化时必然会出现一些延误。在PCLC器械的总体性能中,这种延迟可能微不足道,或可能对性能产生有害影响。制造商应说明并减少这种反应延误。 • 传感器性能因测量范围而发生的任何变化(例如:低对数值时(在PCLC器械的相关范围内),脉冲氧气计的精度可能会降低。 • 由于预定病人群的混乱因素(例如,同时治疗的干扰),传感器性能发生的任何变化。 • 由于环境因素,传感器性能的任何变化。 • 传感器性能因校准漂移而发生的任何变化。 • 传感器更新率(即传感器设计用来为控制算法提供读数的频率)。 • 电子数据接口规格。 • 可能影响传感器性能的信号制品来源。测量器械可包括信号质量检测机制,确定被感测数据何时不足以报告准确测量数据。PCLC器械的制造商应考虑是否存在这种系统,如何将信息传递到控制算法,以及控制算法对信号质量差或数据缺失的反应。 • 对于一些PCLC器械,可能有必要监测传感器性能,以便该系统能够发现与传感器有关的故障,或查明一段时间内的校准漂移情况,并酌情返回后方传感器或后方模式。
可把其他传感器作为带有PCLC技术的自动医疗器械的一部分,以提供冗余或有关病人状况的更多资料。对于作为PCLC器械一部分使用的每个传感器,应考虑为单个传感器考虑上述物品。 (3) 起动器(例如,注入泵,PCLC器械组件的部件从控制算法中接收控制器输出变量,并将其转换成被操纵变量,即向病人实际交付或移走能量或物品(如治疗)(见图1)。促动器失灵可导致提供治疗停止或导致提供超出可接受限度的治疗。
我们建议制造商在设计或选择用作PCLC器械一部分的动画器时考虑下列因素:• 能量或物品交付的准确性和准确性,范围包括PCLC器械可以应用的范围以及PLC器械临床相关时间尺度(即:应在低于或等于PCLC算法更新期的交付期内展示活性体性能)。 • 启动者对控制算法信号的反应时间(例如,考虑用输注泵推迟启动)。 • 动画机的实际限制(如最大流量率)和与控制算法的兼容性(如动画机饱和引起的错误)。 • 电子数据接口规格。 • 与控制算法产出有关的通信延迟时间。 • 对于一些PCLC器械,可能有必要监测启动器的性能,以便该系统能够发现与启动器有关的故障,并酌情恢复回落模式。 (4) PCLC器械可设计成一个基于平台、分布式或松散的元件组合系统,相互交流信息。例如,传感器、启动器和控制算法可以作为PCLC器械,使用互操作性平台进行整合。我们建议制造商考虑设计如何影响系统按预期运作的能力,(b) 与可能影响到质量、频率、充分性、完整性、吞吐量、及时性等内容的接口和系统整合问题有关;系统各组成部分之间交换的数据和控制的语法和语义及语义。制造商应参考FDA题为“可互操作医疗器械设计考虑和预先提交建议”的指南文件。 30 对于由可互操作医疗器械构成或作为综合临床环境一部分的PCLC器械,我们建议制造商在其器械设计中采用ANSI/AAMI/UL 2800-1和ANSI/AAMI 2700-1。 (5) 系统安全特性 除了主控制环外,PCLC技术有一些设计要素,可以加强安全,确保系统符合设计要求。 31 我们建议制造商考虑系统的安全特征,例如:
• 后退模式 -- -- 在出现某些与病人有关的干扰或器械故障的情况下,PCLC技术无法维持原计划提供的治疗。制造商应设计其PCLC技术,以探测不安全的条件,并制订防故障程序,以确保病人的安全。我们建议制造商采用IEC 60601-1-10(例如IEC 60601-10-10版1.2 2020-07第8.2.2.3条“后退模式”中与后退模式有关的IEC 60601-10版第8.2.2.3条)。 我们建议,当一种器械处于后退状态时,使用者安全接管提供治疗的能力不应受到阻碍。制造商在设计涉及用户反应的后退模式时,应考虑用户的反应
数据记录中的信息可用于报告MDR32,包括与自动化使用有关的故障。对于作为综合临床环境一部分的PCLC器械,我们建议制造商遵循ANSI/AAAMI 2700-2-1:医疗器械和医疗系统——构成以病人为中心的综合临床环境的器械的基本安全和性能要求(ICE):第2-1部分:在设计数据记录系统时,对法医数据记录的特殊要求。
报告:• 警报——当制造商包括警报系统时,如IEC 60601-10(例如IEC 60601-1-10版1.2 2020-07第6.2条“武器系统”)所述,在存在危险情况时通知用户,我们建议制造商遵循IEC 60601-11-8:医用电气设备和医疗电气系统警报系统的一般要求、测试和指导,或评估警报系统的同等方法。如IEC 60601-1-8第2.2版2020-07所讨论的,作为风险控制手段的警报是一种警报状态,应作为警报系统的一部分加以评价。 (6) 用户界面 我们建议制造商将用户界面视为PCLC器械的重要安全要素,并遵循IEC 60601-1-10(例如,开发用户界面时,IEC 60601-1-10版1.2 2020-07的“可行性”第6.1条。PCLC器械的用户界面直接影响到用户对控制算法和能量或所投送物品的理解。我们建议制造商考虑为其PCLC器械设计用户界面设计,即:
● 联系有关病人健康状况和器械状态,考虑用户对该器械的操作和以前知识的理解(例如,有关器械),以便作出适当反应。 • 确保用户具有业务透明度,能够理解、监督、监测和编程以不同方式运作的PCLC器械。 • 提供足够的资料,避免混淆该器械目前和过去的运行状态。 • 查明和通报当PCLC器械接近安全操作限度或无法安全控制预定生理变数(例如,交付率,以最大值饱和,超过预期,且未实现控制目标)。 • 当器械因系统发生故障而进入后退状态时通知用户,或因病人状态发生变化而切换到不同模式时通知用户,包括清楚说明改变的原因,器械当前模式, 以及用户必要时成功干预的信息 。 • 例如,如果PCLC器械以闭环方式提供一种药物并遇到非溶解问题(例如传感器断开),PCLC器械在通知用户时,能够转换为开放循环模式,继续以预先确定的水平提供治疗。用户要成功干预,有关病人状况的信息,如在自动模式期间交付的药物数量、生命迹象的历史、改变模式的理由,以及如何解决问题,应该通过器械用户界面告知用户。 同样,如果要恢复自动模式,器械应促使用户输入有关用户提供的治疗的相关信息,以确保任何安全限制得到满足。 • 交流目前和过去交付或移除的能源或物品的数量或过去的数量,包括必要时使用警报器,以便提高器械操作的透明度,例如,防止延迟发现生理退化,或查明系统的诱变行为。PCLC器械可以稳定一个物理变量,该变量与物理监测警报条件相关联,自动改变治疗方法,用户可能不注意。这可能导致患者恶化,不引起注意,在没有使用PCLC器械的情况下,用户可以从患者监测器上的警报中认出,因为生理变数有变化,或者因为需要改变治疗剂量。
必要的核查(证明器械符合规格)和验证(证明特定设计符合用户需要和预期用途)活动将取决于器械的相关风险程度,PCLC技术的目的,以及该器械的预定用途。医疗器械制造商必须根据21 CFR 820.30核实和验证PCLC器械设计。
• 核查传感器是否符合PCLC器械的所有规格。 • 核查触发器是否符合PCLC器械的所有规格。 • 核查控制算法是否符合PCLC器械的所有规格。 • 核查PCLC器械是否正确整合,以便传感器、引爆器、控制算法之间的接口、相互作用和/或通信,和其他系统组成部分(例如互操作平台和数据记录仪)符合器械规格。 • 核查和验证所有安全功能的性能,包括备用模式和警报系统。对于需要用户响应的后备模式,这应包括核实用户能够响应和履行预期任务。 • 核实与安全控制生理变量有关的PCLC器械反应在正常和可预见的最坏情况下符合规格,同时考虑到器械可配置参数的范围,可能影响系统运行的运行模式、临床条件和病人条件(即住院和住院之间和住院内部的变异性)。这可包括一项参数敏感性分析,以证明该器械符合可调整参数值所有组合的规格。我们建议提供时间域回复的图形演示,以便在预期交付率或生理定点发生变化后,在通常使用的环境中,可以确定回复的任何过多和不足。一般而言,我们建议您将PCLC器械反应规格与病人或病人模型(如动物或计算模型,见第六.A节和第六.B节),关于PCLC器械。 • 核查在可预见的功能性干扰(例如传感器噪音和/或辍学、启动器故障)期间,PCLC器械的响应符合规格,最坏的分娩率)和临床疾病(例如,由于同时进行的治疗方式的改变,病人的反应方式发生变化),并证明该系统符合这些条件的预期反应。我们建议提供时间域答复的图形说明,以表明该系统在可预见的功能性干扰和临床扰动期间按预期作出反应并符合性能规格。这可能包括不改变生理定点的期间,但在有代表性的住院病人内部变异性和扰动期间,例如要表明:系统的任何诱变行为或报告与命令变量(例如,与控制组相比)有关的预定范围内的时间。 • 验证用户接口,例如评价用户是否有能力正确使用接口,包括解释PCLC器械提供的治疗。 • 核实与使用有关的风险已降低到可接受的水平。 • 验证用户了解系统如何进入和退出不同模式,包括操作中的器械-人交换,以及用户在这些时期需要做什么。 • 验证风险控制措施,以便用户在发生故障和与自动化有关的使用错误时作出反应。 • 验证PCLC反应规格(例如,IEC 60601-1-10 1.2 2020-07版第8.2.2.6条“PCLCS的答复”支持在正常和可预见的最坏情况下安全有效地开展业务(例如,包括患者使用该器械的整个预期时间期间的条件)。 • 验证该系统将按预期运作。
作为器械性能测试的一部分,通常在上市前提交材料中提交,a 制造商应列入关于PCLC器械的核查和验证结果的文件,处理上述要素。这可能包括下文第六节所讨论的轮椅、计算、动物和/或临床测试。 报告非临床台架测试时,制造商应考虑FDA指南文件中的建议,“上市前提交书中建议的非临床台架性能测试信息的内容和格式”。
VI. 非临床试验考虑
利用PCLC技术对医疗器械进行评价,需要广泛评估生物相容性等医疗器械的共同情况,电磁兼容性(EMC)、电气安全、消毒、磁共振成像(MRI)兼容性、无线电频率无线技术、网络安全、以及软件的核查和审定。制造商应参考与这些专题有关的具体指南文件,以确定何时和何种类型的测试应该考虑用于其PCLC器械。根据器械的风险,可能需要进行与PCLC技术无关的其他测试。
在开发和评价PCLC器械时,可能需要采用轮椅、计算、动物和/或临床试验方法的组合。我们建议制造商考虑采用结构化方法设计扰动和不确定情景,以对PCLC器械进行压力测试,并确保PCLC器械在最终完成器械的临床相关最坏情况下进行测试。中的信息
因此,本指南文件没有就进行临床研究提出具体建议,鼓励制造商参考FDA的指南文件,“设计医疗器械枢纽临床调查考虑”34,在设计PCLC器械的临床研究时,通过Q-Submission进程35与FDA互动。
36 动物对PCLC器械的试验应针对无法通过分析、轮椅试验或临床研究加以评价的因素。鼓励制造商参考FDA的指南文件,“动物研究的一般考虑,用于评价医疗器械”,37 以获得更多关于动物研究的资料。当在生物动物研究中 用于评价PCLC器械时我们建议制造商在其研究设计中考虑以下内容,并酌情将这些信息列入上市前提交:
• 动物模型的临床相关性:动物模型应提供一个测试系统,合理模拟人类使用。制造商应提供科学证据,支持所选择的动物模型。 • 确定动物模型和人类预期用途之间的相关生理和解剖差异。鉴于动物模型与人类使用之间的生理和解剖差异,制造商应说明为什么动物模型是适当的。 · 与人类使用相比,选定动物模型中提供的能量或物品的生理变数与人类使用相比,预期各主体内部和不同主体之间的变异性不同。 • 如果测试中使用的PCLC器械与最终完成器械不同,评估使用的器械与最终完成的器械之间的任何差异不会影响研究结果的原因。 • 在制定动物研究方案时采用基于风险的办法。动物研究应涉及已知的PCLC器械风险,可通过文献审查、器械设计、试验席和基本探索研究查明这些风险。还应考虑使用指标所固有的风险。
36 FDA支持“3Rs”原则,即可行时在试验中替换、减少和(或)精细使用动物。 我们鼓励申办者与我们协商,如果它们希望使用它们认为适当、适当、有效、可行、非动物试验方法。我们将考虑是否可以评估这种替代方法是否等同于动物试验方法。
旨在评估安全的动物研究必须遵照21 CFR 第58部分《非临床实验室研究的实验室良好做法》进行。在进行动物研究之前,我们建议制造商利用 " Q-Submission方案 " 寻求FDA对动物研究协议的投入。如果您建议使用一种非动物测试方法,而您认为这种方法合适、充分、有效、可行,我们还建议你利用 " 质量方案 " 来讨论该提案。我们将考虑是否可以评估这种替代方法是否等同于动物试验方法。
使用数学和计算模型进行PCLC器械测试十分复杂,而且许多类型的干扰可能导致不安全条件或器械无法按预期运作。利用动物和/或临床研究评估所有可能的临床相关假设情况下的PCLC器械可能不可行。跨工程领域的超环系统传统上是使用计算和数学建模方法来提高效率(例如,有效的迭代设计)、降低成本、在系统开发过程中防止错误。使用病人反应的计算和/或数学模型对PCLC器械进行评估,可以替代或补充动物和/或临床研究。我们建议制造商参考 FDA指南文件 " 医疗器械提交材料中计算模型研究报告 " 39,供FDA目前思考应收集并列入上市前提交的计算模型研究资料。
对PCLC器械进行基于模型的评价是否有效,除其他外,将取决于研究设计方面、所使用的计算模型以及支持该模型的证据。一般而言,用于设计PCLC器械控制算法的病人模型与用于评价确认器械性能的模型不同。例如,用于设计的模式可能是低级模式(例如,(a) 收集与PCLC器械的投入和产出直接相关的基本生理反应,虽然用于评价的模式可能具有更高的忠诚度,例如包括更广泛的生理反应、临床投入,与其他生理系统互动,以模拟与临床相关的情景。我们建议,在PCLC器械开发中使用的每一种计算模型,无论是设计还是评价,都应在其使用范围内对其预测能力进行评估。
在开发用于测试PCLC器械的计算病人模型(或选择以前开发的计算病人模型)时,我们建议考虑如下:
· 确定有关投入和产出响应的特点。 • 确定已知受输入影响或与有关的生理系统互动的其他生理系统反应(例如,心血管和肺系统相互作用可导致对一个系统进行治疗,影响另一个系统)。 • 确定和定性病人间差异(例如,预期不同病人作出的反应范围)。 • 确定和定性病人内部的不稳定性(例如,个人反应在程序过程中可能改变的程度)。 • 确定和定性预期的生理和临床扰动情况(例如,向病人提供的其他疗法的变化)。 • 模型的假设及其如何影响结果的测试和解释。 • 参数选择,包括如何确定参数和选择数值,以及这些数值为何适用于预定的病人群。
示范评价应侧重于拟议的示范使用背景,这是模型在预定临床假想情况下对PCLC器械进行性能测试的作用。我们建议对计算病人模式进行可信度评估,包括考虑:
示范核查,40 处理美国机械工程学会(ASME)V和V40评估通过核查和验证计算模型的可信度的可信度:医疗器械应用(即“核查”条款)我们建议制造商: • 查明数字错误的来源,以便列入测试和计算病人模型的计算核查。ASME V & V 40中的数值解答错误与病人模型无关,这些模型只是普通差分方程的系统。 • 在研究报告中列入选择数字错误来源的理由。 · 示范鉴定,即将模型预测与不用于模型开发的独立实验或临床数据进行比较,通过解决ASME V & V 40中的可信度因素(即“认证”条款)。• 对模型中的假设进行评估,以表明未列入模型的生理过程不大可能对结果产生影响。
40 本节中的核实和验证是指对计算模型的评价,并按FDA指南文件的定义使用,“医疗器械提交材料中计算模型研究的报告” • 不确定的量化和敏感性分析,以评估住院病人和住院病人之间的变异性对与投入有关的关键参数的影响,并且正在评估对兴趣的生理反应。 • 关于实验或临床研究的主题和条件的资料,这些研究在计算病人模型中提供比较数据,以便能够评估验证结果。 • 评估验证活动与使用环境的相关性(例如,如果根据动物研究获得的数据验证了生理模型,应当评估这种预测人类生理反应的外推法的有效性)。
用于支持使用计算病人模型的信息,可从总体病人模型子模型的验证结果中得出,以往各版患者模式或相关患者模式的历史验证结果,模型对其他使用环境的预测能力或校准结果的历史证据,证明它与实验或临床数据非常相配。我们建议制造商说明所使用的信息如何支持模型的使用。
我们鼓励制造商在开展示范评价活动之前,通过Q-Submission方案41,征求关于计算模型和PCLC器械测试所用模拟的可靠性评估计划的反馈意见。 分析方法有时可以作为发展进程的一部分加以应用,或支持上市前提交来评价性能,PCLC器械的稳定性和坚固性。 这些方法一般使用一个数学模型,用以计算生理变量对交付能量或物品的反应。分析方法的选择及其在PCLC器械评价中的作用将取决于具体的PCLC器械、控制算法设计方法(例如,基于模型的方法),当使用数学模型分析方法作为PCLC器械评价的一部分时,我们建议制造商考虑以下内容,并酌情将这些信息与上文第六节B节中的信息一并列入上市前提交。测试中所使用的每种模型:
• 说明分析方法,并说明鉴于其应用过程(如线性过程的阶段和增益幅度),该分析方法为何适用于应用。 • 说明分析方法如何适用于PCLC的具体应用。 · 预测临床性能的分析方法的局限性(例如简化假设如何影响结果)。 • 说明器械安全机制和后退模式如何减轻性能、稳定性和稳定性的下降,由于这些限制和简化的假设,PCLC器械具有稳健性。
在本指南的范围内,完全虚拟测试是指完全在模拟计算机环境中进行的测试,以便该系统的所有部分,包括患者的生理和PCLC器械部件(例如:模拟了生理测量传感器、控制算法、动画仪)。这种测试的优点是,可在各种假设情况中模拟各种条件,包括住院和住院之间的变化和不确定性,器械变异性和不确定性以及器械故障模式。例如,这种模拟产生的数据可以确定可能导致不安全条件的情况,在临床和(或)动物研究之前,显示该系统在预定患者群中的预期性能,或提供动物和/或临床研究的替代或补充。
在进行虚拟测试时,表明单个模型和模型系统有效性的信息对于支持在其使用范围内的虚拟测试十分重要。 我们建议制造商考虑上文第六.B节中讨论的可信度评估。每个模型(如病人的生理、生理测量传感器、动因)及其相互作用和整个系统实施。这可以包括不确定性量化等活动,以评估与单个模型有关的不确定性如何通过模拟传播,如何影响总体结果。 (3) 使用与PCLC器械硬件接口的病人生理学计算模型,可以进行Loop测试硬件在环中硬件在环中测试。这样可以实时和用器械硬件测试PCLC器械。在某些情况下,这可以提供一种更现实的测试类型,可用来查明系统故障模式和硬件限制。临床使用期间预期的生理和非生理扰动都可以在台架上模拟,从而确定器械开发生命周期早期的不安全条件。
病人模型应当与在环内硬件测试中的器械组件结合起来,其方式应尽量不影响系统的功能,而不是改变试验的现实性质(例如:系统出现额外延误)。这通常涉及启动器转移机制,将实际产出从启动器转至计算病人模型,以及信号模拟和生成工具,将计算病人模型的输出传送给传感器。这些测试工具的特性可影响台架测试结果与临床环境中器械性能之间的关系。我们建议制造商对动力器传输机制和信号发电机的性能进行定性,包括准确性和延迟时间,并在测试计划和分析中说明这些特性。
VII. 人的因素测试
我们建议,对PCLC器械进行人体要素测试的制造商应考虑FDA指南文件中的建议,“医疗器械应用人的因素和使用工程”,42 其中确定了不同类型的人的因素验证测试,包括模拟使用测试和实际使用测试。PCLC器械中的模拟使用测试可包括第六.B.(3)节所述使用病人生理学计算模型的“循环硬件配置”。虽然人因工程验证测试通常是在模拟使用条件下进行的,以确保测试与关键任务有关的所有风险管理措施,可能需要在临床环境下进行测试,以便能够进行现实和有意义的评价,因为与自动化有关的使用错误可能无法预测。在这种情况下,在实际使用器械时,宜进行人的因素验证测试。我们建议制造商考虑模拟环境是否足以评估与器械自动化有关的每一种使用情景,或是否有必要进行实际使用测试。在模拟或实际使用环境中进行人为因素测试时,我们建议设计使用假想和测试后调查,以获取与自动化有关的危害的信息,如自满和自动化偏向。当标签包括指示用户承认突发不安全状况并进行干预以预防伤害时,应提供人的因素测试结果,以表明依赖用户干预构成适当的风险控制措施。 无论使用模拟或实际使用测试,测试参与者都应接受代表实际使用该器械期间提供的培训的培训。我们鼓励制造商在进行测试之前,通过Q-Submission方案43 征求关于PCLC器械人的因素测试规程的反馈。
我们建议根据FDA的指南文件,为PCLC器械的用户制定适当的培训,“将人的因素和使用工程应用于医疗器械。” 44 培训计划应在你的上市前提交中提供,并应旨在证明和记录用户在接受培训后安全使用PCLC器械的能力水平。在为PCLC器械的预定用户设计培训材料时,我们建议制造商考虑培训如何确保用户了解以下方面:
• 该器械在管理病人方面所起的作用。 • 可能影响PCLC器械性能的因素和条件。 • 通过用户界面配置和操作该器械。 • 不同的自动和非自动模式,包括: • 用户可以选择何种模式,以及病人临床管理应使用何种模式。
培训内容应包括自动化技术的局限性以及使用该器械期间预期可能出现的使用错误。PCLC器械的培训计划除了标准培训方案外,还可以包括在适当的临床环境中的模拟培训。模拟培训可专门用于器械自动化互动功能和相关危害,标准培训方案可以专门处理非自动器械互动考虑和危险。
受训人员可能必须经历自满、自动化偏向和丧失对与使用有关的危害的情势认识(见第五.A(3)节),自动化故障、警报或警报故障、突发事件频繁和反应不当。在实务会议期间发生这些危险情况,有助于减少与自动化有关的使用错误,鼓励在使用自动化系统时进行批判性思考。应对这些危险情况还将促进自动化使用错误管理方面的培训,并发展适当应对使用错误所需的技能。
VIII. 标签标签
以下建议旨在帮助准备符合21部分CFR 801和809的适用要求的标签。和对预先提交产品适用的标签要求(例如21 CFR 807.87(e)和21 CFR 814.20(b)(10))。
我们建议,使用PCLC技术的器械在标签中列入第5.1条“使用指令”和第5.2条“技术说明”所确定的所有信息。此外,我们建议酌情将下列资料列入器械标签:
• 说明PCLC器械,包括下列组成部分:系统可使用的软件版本和配置(例如带宽),以及相对于经清理或核准的独立器械(例如:独立的患者监测医疗器械可能有传感器,可适用于不同的解剖地点,但PCLC器械只能被验证为将传感器放在特定的解剖位置)。 • 启动器,包括系统能够提供的性能规格、能源或物品,确定具体模型、软件版本,该系统可使用,并适用,与系统可交付的物品或物品最高交付额的最高交付率或最低交付率或最高交付额相符。 • 说明器械可以运行的所有模式的控制算法,以及每个模式的PCLC器械反应的性能规格,包括:例如,达到目标水平和稳定状态误差所需的时间,以及对提供能源或物品的任何限制(例如,以便交货符合药物标签,见第五.B.(5)节)。 • 警报信息,包括描述警报条件、有关危险情况以及用户应如何应对。
• 说明该器械在什么条件下被验证可起作用,包括病人的条件、干扰(例如向病人提供的其他疗法);器械配置(例如参数范围)和器械使用条件(例如临床研究期间使用PCLC器械的时间)。这可能包括临床和/或非临床测试摘要,以便向用户提供关于该器械应如何配置的信息。
• 说明PCLC器械如何运行(即:IEC 60601-1-10所讨论的精神模式)足以使用户了解器械何时达到其极限,可能造成危险情况,并采取适当行动减轻危险情况的风险。
• 说明PCLC器械在管理或治疗病人方面做什么和没有做什么,以及用户应做什么以确保适当的患者监测和管理。这应包括说明用户在PCLC器械操作方面的责任。
· 确定与病人状况有关的入境标准,以及用户应就每种PCLC模式的运作提供何种信息。
• 描述后备模式,包括可能导致器械进入后备模式的情景和用户预期反应(例如:用户切换到不同模式的指令) 。
• 关于系统数据记录特征的信息,包括谁可以访问这些特征。
• 如何编程和操作系统的信息,包括如何改变器械的设定点和操作模式。
• 用户界面如何交流病人的病情、提供能量或物品以及器械的操作模式的信息。 • 已经测试可与PCLC器械(可互操作医疗器械、可互操作医疗器械、FDA指南文件“可互操作医疗器械设计考虑和上市前提交建议”45 补充标签建议见FDA指南文件“设计考虑和上市前提交建议”。
• 向器械用户说明如何在使用之前确认器械功能,包括测试所有部件(例如传感器和引爆器)、器械模式,安全性能正常运行。
• 查明不应取代的任何PCLC组件,例如在保养期间,或如果只有制造商的代表应替换某些部件或进行保养,包括酌情,有关谁与谁联系提供服务的信息。
• 用于再使用(例如医疗设施)PCLC部件,我们建议贴上标签,确定在需要提供事件服务时与谁联系以及PCLC组件的使用寿命。
• 在软件更新后,核查所有器械模式和安全功能运作的程序。
脚注
[^3]: 见题为“在医疗器械上市前提交材料中适当使用自愿共识标准”的指南。 https://www.accessdata.fda.gov/scripts/cdrh/cfdocs/cfStandards/search.cfm
[^10]: 可在下列地点查阅:-会议-医疗器械提交文件-q-提交方案 https://www.fda.gov/regulatory-information/search-fda-guidance-documents/requests-feedback-and-
[^11]: [^12]: 可在下列地点查阅:-会议-医疗器械提交文件-q-提交方案 https://www.fda.gov/medical-devices/how-study-and-market-your-device/premarket-submissions
[^13]: 关于与IDE提交材料有关的进一步信息,见FDA的研究用器械豁免网页() 。 https://www.fda.gov/medical-devices/how-study-and-market-your-device/investigational-device-exemption-ide
[^14]: 可在下列地点查阅:-会议-医疗器械提交文件-q-提交方案 https://www.fda.gov/regulatory-information/search-fda-guidance-documents/requests-feedback-and-
[^15]: 可在下列地点查阅:-会议-医疗器械提交文件-q-提交方案 https://www.fda.gov/regulatory-information/search-fda-guidance-documents/requests-feedback-and-
[^18]: 本指南中的这一术语与IEC 60601-1-10 1.2 2020-07版中的物质使用方式相同:
[^21]: 本指南文件中物理测量传感器一词的使用方式与IEC 60601-1-10 1.2 2020-07版中测量转移元素的相同:医用电气设备----第1-10部分:基本安全和基本性能的一般要求----附则标准:发展理学闭闭闭循环控制器的要求
[^23]: 现载于# https://www.fda.gov/regulatory-information/search-fda-guidance-documents/factors-consider-when-
[^24]: ANSI/AAMI 2700-1中确认的510k号市场通知:医疗器械和医疗系统 -- -- 构成以病人为中心的综合临床环境的器械的基本安全要求 -- -- 第1部分:一般要求和概念模式. 适当的核查和验证技术将取决于个别危险的风险以及危险的类型。 https://www.fda.gov/regulatory-information/search-fda-guidance-documents/获益-风险-factors-
[^25]: 关于医疗器械网络安全的补充资料,见FDA的网络安全网页,网址为: 实际交付的能量或物品数量不等于控制算法设定的数量(例如: • 系统内的拖延时间和延迟时间,以及可能造成不安全状况的个别组成部分。 • 其他已知的风险,涉及个别PCLC器械部件、系统中的任何单一过失以及故障条件之间可能发生的相互作用。 • 如果PCLC器械使用合法上市参照器械(例如:a 510(k) 清除的血压监测器,作为PCLC器械中的物理测量传感器,我们建议制造商解决为这些PCLC器械部件确定的后期市场关注问题,因为这些部件可能影响PCLC器械的性能,考虑如何将该部件作为PCLC器械的一部分加以使用,并在你的器械设计和标签中提供解决这一问题的缓解措施的信息。这应包括说明考虑到在PCLC器械中的使用(例如:与作为PCLC器械一部分的 " 闭路 " 配置相比,在 " 开放通道 " 配置中使用部件。 • 改变PCLC器械第三方部件,可能影响PCLC器械的安全或性能,或改变该条(例如,PCLC器械的交付,使PCLC器械和物品不再兼容。对于在综合临床环境中安装的PCLC器械,这可能还包括改变构成综合临床环境的器械。 • 我们建议PCLC器械制造商建立工艺,作为其质量管理体系的一部分(见21 CFR Part 820),确定何时更改作为器械一部分使用的第三方部件,或更改PCLC器械所交付的物品,(3) 与使用有关的危害 https://www.fda.gov/medical-devices/digital-health-center-excellence/cybersecurity
[^28]: FDA的指南文件,载于《产品-生命周期》,“设计考虑和预先提交 https://www.fda.gov/regulatory-information/search-fda-guidance-documents/infusion-pumps-total-
[^31]: 见21 CFR 820.30 时间、获得必要的器械编程以及安全应对所需的培训(例如:考虑为防止危险情况作出反应所需的时间)。 • 透明的出入境标准 -- -- 自动化治疗的开始取决于病人状况,控制算法对病人状况的了解程度如何,以及系统的反应。我们建议制造商采用PCLC器械的入门标准,以便控制算法充分了解患者状况,以便按预期开始治疗。同样,当PCLC模式正在结束时,器械应向用户通报有关病人和器械状态的信息,以便用户安全管理病人。 • 对交付能源或物品的限制——我们建议制造商考虑设计PCLC器械,以限制为尽量减少不安全条件而交付的能源或物品。例如,如果控制器的设计是为了以符合药物标签的方式管理药物,例如特定药物的注入率,除其他外,这一设计将尽量减少不安全条件。临床制约的另一个例子是闭环氧化和麻醉气输送器械,控制器在这种器械中不应为避免缺氧混合物而交付低于21%的氧气。以下是需要考虑的制约因素实例,指出这些制约因素并不适用于所有类型的器械: • 能源或物品总交付量随时间推移而变化,包括已经交付但该机构尚未作出反应的能源或物品。 • 交付的能量或物品的变动率(例如,为避免系统震荡而进行临界阻断)。 • 数据记录——我们建议PCLC器械采用IEC 60601-1-10(例如:第6.3条 IEC 60601-1-10版1.2 2020-07“PCLCS变量记录”与PCLC器械变量数据记录有关的第6.3条。制造商应考虑维持一个系统变量和参数的日志,任何模式开关,包括进入后退模式,对生理变量、临床干预次数、对用户界面的任何投入的调整数量,以及在发生系统故障、故障和/或病人受伤时进行根本原因分析所必需的任何其他信息。
[^33]: 本节旨在向制造商提供设计非临床测试的考虑因素,以设计使用PCLC技术的医疗器械。PCLC器械的临床研究设计预计将因用途、风险简介和器械设计的不同而有所不同。 https://www.fda.gov/regulatory-information/search-fda-guidance-documents/recommended-content-
[^35]: 可在下列地点查阅:-会议-医疗器械提交文件-q-提交方案 https://www.fda.gov/regulatory-information/search-fda-guidance-documents/requests-feedback-and-
[^37]: • 研究行为应遵循一项方案,其中应预先确定评估每项已查明风险的目标,接受标准应具有科学依据。应列入评估对当地组织和系统组织的结构和功能的潜在不利影响的目标。 • 制定、开展和介绍这些动物研究的最佳做法,同时纳入现代动物护理和使用战略。 • 动物研究与临床研究或预期临床使用的时间长度(即对动物应用PCLC器械的时间)之间的任何差异。 https://www.fda.gov/regulatory-information/search-fda-guidance-documents/general-considerations-
[^43]: 可在下列地点查阅:-会议-医疗器械提交文件-q-提交方案 https://www.fda.gov/regulatory-information/search-fda-guidance-documents/requests-feedback-and-
[^44]: • 如何从自动模式(例如:当用户认为所提供的治疗不是根据临床情况预期或适当的时)。 • 如何发现控制战略何时接近其局限性并可能失败(例如,如果治疗以最高速度提供,而病人没有反应)以及使用者的反应应该如何。 • 应对器械错误或警告信息(如排除预期器械问题)应采取的步骤。 • 应对用户预料不到的与自动化有关的使用错误。 https://www.fda.gov/regulatory-information/search-fda-guidance-documents/applying-human-