正電子發(fā)射/X射線(xiàn)計算機斷層成像系統（數字化技術(shù)專(zhuān)用）注冊審查指導原則（2021年第108號）

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正電子發(fā)射/X射線(xiàn)計算機斷層成像系統
（數字化技術(shù)專(zhuān)用）注冊審查
指導原則

　　本指導原則是對正電子發(fā)射/X射線(xiàn)計算機斷層成像系統（Imaging system of positron emission and X-ray computed tomography，簡(jiǎn)稱(chēng)“PET/CT”）中所用的數字化技術(shù)的專(zhuān)用要求。注冊申請人應依據具體產(chǎn)品的特性對注冊申報資料的內容進(jìn)行充實(shí)和細化。注冊申請人還應依據具體產(chǎn)品的特性確定其中的內容是否適用，若不適用，需具體闡述其理由及相應的科學(xué)依據。

　　本指導原則是供注冊申請人和技術(shù)審評人員使用的指導性文件，不包括注冊審批所涉及的行政事項，不作為法規強制執行。若有滿(mǎn)足相關(guān)法規要求的其他方法，也可采用，并應提供詳細的研究資料和驗證資料。本指導原則是在現行法規和標準體系以及當前認知水平下制定的，應在遵循相關(guān)法規的前提下使用。隨著(zhù)法規和標準的不斷完善，以及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，本指導原則相關(guān)內容也將進(jìn)行適時(shí)的調整。

　　本指導原則作為《正電子發(fā)射/X射線(xiàn)計算機斷層成像系統注冊技術(shù)審查指導原則》（簡(jiǎn)稱(chēng)“PET/CT指導原則”）的補充，是對PET/CT數字化技術(shù)的專(zhuān)用要求。申報資料除符合本指導原則的要求外，還應符合“PET/CT指導原則”的要求。

　　一、適用范圍

　　本指導原則適用于PET/CT產(chǎn)品數字化技術(shù)相關(guān)的要求，該產(chǎn)品按照《醫療器械分類(lèi)目錄》，產(chǎn)品屬于目錄06醫用成像器械，一級產(chǎn)品類(lèi)別為17組合功能融合成像器械，二級產(chǎn)品類(lèi)別為02正電子發(fā)射/X射線(xiàn)計算機斷層成像系統，按第三類(lèi)醫療器械管理。正電子發(fā)射斷層成像系統（簡(jiǎn)稱(chēng)PET）單獨申報或正電子發(fā)射磁共振成像系統（簡(jiǎn)稱(chēng)PET/MR）設備中PET數字化技術(shù)相關(guān)要求可參照本指導原則。

　　二、技術(shù)分類(lèi)

　?。ㄒ唬㏄ET信號數字化技術(shù)路線(xiàn)

　　數字化是指將連續模擬量通過(guò)采樣、量化、編碼及必要的輔助運算方式轉換為離散數字量的過(guò)程。PET數字化技術(shù)是以數字化的信號處理硬件為手段，以實(shí)現入射光子的準確測量為目的，而發(fā)展的一系列技術(shù)。

　　PET數字化技術(shù)主要是指信號采樣的過(guò)程中，將探測到的γ光子信息轉換成數字信號并輸出。通常在進(jìn)行符合之前，將單事件的能量信息、時(shí)間信息以及位置信息以數字編碼的方式存儲和處理。通常數字化的節點(diǎn)越靠近光電轉換器件，數字化程度越高。

　　據采樣電路中模擬信號轉換為數字信號的階段，在邏輯層上將PET信號數字化分為以下兩個(gè)標志性環(huán)節：?jiǎn)问录盘杺鬏敪h(huán)節（事件符合前），電信號產(chǎn)生環(huán)節（光電轉換后直接數字化）。

　　1.單事件信號傳輸環(huán)節數字化

　　采用模擬電路對光電轉換之后的電脈沖進(jìn)行一定處理之后，再將單事件（位置、時(shí)間、能量等）信息轉換成數字化信號并輸出。如圖1、圖2所示。

　　2.電信號產(chǎn)生環(huán)節數字化

　　將光電轉換器件輸出的信號直接數字化，不再進(jìn)行模擬信號處理。有以下4種技術(shù)方案：

　　2.1對模擬光電器件輸出的電脈沖直接數字化，獲取單事件的位置、時(shí)間、能量信息。如圖3所示。

　　2.2對模擬光電器件輸出的電脈沖進(jìn)行數字化采樣，獲取單事件的原始脈沖波形。如圖4所示。

　　2.3數字光電器件直接輸出數字化的單事件位置、時(shí)間、能量信息。如圖5所示。

　　2.4采用數字光電器件獲取數字化的單事件原始脈沖波形。如圖6所示。

　?。ǘ┕怆娹D換器件

　　PET中的光電轉換器件為把閃爍晶體輸出的光信號轉換成電信號的器件。目前常見(jiàn)的有PMT、APD和SiPM三種類(lèi)型。

　　PMT：光電倍增管（Photomultiplier Tube，簡(jiǎn)稱(chēng)PMT）的基本組成部分是一個(gè)真空管，它由一個(gè)光電陰極、幾個(gè)被稱(chēng)為倍增電極（dynodes）的電極和一個(gè)陽(yáng)極組成。

　　APD：雪崩光電二極管（Avalanche Photodiode，簡(jiǎn)稱(chēng)APD）光電轉換器件是由APD陣列組成的光電轉換器件，其中的APD是以硅或鍺為材料制成的P-N結二極管，加足夠反向偏壓后能夠工作在雪崩區，能夠形成雪崩電流。

　　SiPM：硅光電倍增器件（Silicon Photomultiplier，簡(jiǎn)稱(chēng)SiPM）是由多個(gè)工作在蓋革模式的雪崩二極管通過(guò)集成工藝組成的光電探測器件。

　　1.模擬光電轉換器件：

　　模擬光電轉換器件為輸出模擬信號（電脈沖）的光電轉換器件。

　　1.1傳統光電倍增管（PMT）通常輸出模擬信號，為模擬光電轉換器件。

　　1.2雪崩光電二極管（APD）通常輸出模擬信號，為模擬光電轉換器件。

　　1.3硅光電倍增器件（SiPM）若輸出模擬信號，則屬于模擬光電轉換器件，即模擬SiPM。

　　2.數字光電轉換器件：

　　數字光電轉換器件為輸出數字信號的光電轉換器件。硅光電倍增器件（SiPM）若輸出數字信號，則屬于數字光電轉換器件，即數字SiPM。該類(lèi)器件將SiPM光電轉換元件和數字化元件物理實(shí)體上集成在同一器件。

　?。ㄈ┨綔y器數字化程度

　　例如：將單個(gè)蓋革模式的雪崩二極管（APD）收集到的光脈沖進(jìn)行光電轉換，并直接輸出總體電脈沖計數以及單事件的位置、能量和時(shí)間等信息的光電轉換器件，輸出的信號為數字信號。如圖7所示。

　　考慮到光電轉換器件之后的電路設計、封裝或者集成化程度不同，探測器模塊/單元的定義也不盡相同（具體介紹見(jiàn)附錄1）。物理層面上常見(jiàn)的方式如下：

　　1.模擬探測器（探測器單元輸出模擬信號）

　　此類(lèi)探測器多采用分立器件進(jìn)行電路設計。探測器模塊通常包含閃爍晶體、光電轉換器件、模擬信號處理器件，物理實(shí)體上這三部分封裝在一起。這種設計常見(jiàn)于基于PMT、APD光電轉換器件的探測器模塊，也有部分基于SiPM的探測器采用這種結構。探測器輸出模擬信號，之后再進(jìn)行模數轉換，如圖1所示。

　　2.數字探測器（探測器單元輸出數字信號）

　　此類(lèi)探測器采用較多集成電路進(jìn)行設計，即大規模采用ASIC或者FPGA技術(shù)。探測器模塊物理實(shí)體上可以封裝閃爍晶體、光電轉換器件和數字化處理單元，甚至是單事件處理環(huán)節?；赟iPM的探測器多采取這種結構，探測器模塊直接輸出數字信號。

　　常見(jiàn)方案如下：

　　方案1：由閃爍晶體、光電轉換器件（SiPM/PMT）、模擬信號單元和數字化單元（如ASIC電路等）組成。在閃爍晶體背面耦合光電轉換器件，電信號經(jīng)模擬信號處理單元對電脈沖進(jìn)行處理，然后經(jīng)數字化單元進(jìn)行模數轉換后輸出數字信號。如圖2所示。

　　方案2：由閃爍晶體、光電轉換器件（SiPM/PMT）和數字化單元（如FPGA）組成。在閃爍晶體背面耦合光電轉換器件，電信號經(jīng)數字化單元后直接輸出數字信號。如圖3、圖4所示。

　　方案3：由閃爍晶體、數字光電轉換器件組成。在閃爍晶體背面耦合數字光電器件，直接輸出數字信號。如圖5、圖6所示。

　　三、技術(shù)審查要點(diǎn)

　?。ㄒ唬┍O管信息

　　1.產(chǎn)品名稱(chēng)

　　通常產(chǎn)品名稱(chēng)應參照《醫療器械分類(lèi)目錄》、國家標準、行業(yè)標準中的名稱(chēng)，可結合臨床預期用途、適用部位進(jìn)行命名。需符合《醫療器械通用名稱(chēng)命名規則》等相關(guān)法規要求。

　　PET/CT采集的信號最終要輸入到計算機系統進(jìn)行圖像重建和處理，采集信號的數字化是必須的，并不是某些申請人的特有技術(shù)；何種數字化程度可稱(chēng)為“全數字化”并不適合進(jìn)行定義，故產(chǎn)品名稱(chēng)中不宜出現“數字化”“全數字化”等字樣。

　　2.術(shù)語(yǔ)、縮寫(xiě)詞列表

　　應當根據注冊申報資料的實(shí)際情況，結合產(chǎn)品特性，對其中出現的需要明確含義的術(shù)語(yǔ)或縮寫(xiě)詞進(jìn)行定義。

　　3.產(chǎn)品注冊單元劃分

　　注冊單元劃分應根據產(chǎn)品的技術(shù)原理、結構組成、性能指標、適用范圍劃分。

　　PET部分，主要組成部件、設計結構差異較大的設備應劃分為不同的注冊單元。如晶體材料不同、光電轉換器件類(lèi)別不同、探測器模塊數字化方式、集成度差異較大的設備，應劃分為不同的注冊單元。

　　例如：

　　基于不同光電轉換器件（如SiPM、PMT、APD）、基于模擬探測器和數字探測器的PET/CT應劃分為不同的注冊單元。

　?。ǘ┚C述資料

　　1.產(chǎn)品描述

　　1.1產(chǎn)品工作原理

　　介紹申報產(chǎn)品PET信號數字化技術(shù)路線(xiàn)。

　　參考上述PET數字化技術(shù)分類(lèi)、光電轉換器件和探測器模塊的分類(lèi)，明確申報產(chǎn)品的分類(lèi)情況，對產(chǎn)品實(shí)際情況進(jìn)行詳細介紹。對產(chǎn)品探測器模塊的劃分，閃爍晶體、光電轉換器件、前置放大電路（模擬處理）、數字化單元（ASIC或FPGA）、事件符合等模塊的設計路線(xiàn)在綜述資料中進(jìn)行詳細闡述。

　　結合申報產(chǎn)品技術(shù)特點(diǎn)，介紹探測器的工作原理、采用的數字化方式、光電轉換器的類(lèi)型、探測器物理封裝模塊及內部所含元件、數字化單元、信號符合等模塊的情況。

　　申報產(chǎn)品光電轉換器件和其他同類(lèi)光電轉換器件的主要設計差異，數字化采樣方法的原理、模擬信號轉換為數字信號的方法和傳輸路徑等內容。

　　如：描述將電脈沖轉換成數字信號的環(huán)節，數據傳輸、處理路徑中有無(wú)模擬電路或使用模擬處理方法，描述模數轉換的技術(shù)方法；描述有無(wú)采樣過(guò)程，能否還原信號波形。

　　在電信號產(chǎn)生環(huán)節，采用哪種采樣法，記錄電脈沖信號特征點(diǎn)坐標，將電脈沖信號直接轉換成數字信號，再通過(guò)軟件重建該脈沖以獲得相應的事件（位置、時(shí)間、能量等）信息。數據傳輸、處理路徑中無(wú)模擬電路，未使用模擬處理方法；具有對于每一個(gè)閃爍脈沖的采樣，并根據數學(xué)模型可以還原原始信號脈沖波形。

　　1.2結構組成

　　1.2.1光電轉換器件、探測器結構示意圖、剖面圖等；

　　介紹光電轉換器件、探測器和申請人已批準的PET/CT（或其他同類(lèi)產(chǎn)品）使用的探測器的差異。

　　包括但不限于以下內容：

　　晶體種類(lèi)、主要性能、尺寸、數量、排列方式（包括示意圖等）；

　　光電轉換器種類(lèi)、主要性能、尺寸、數量、排列方式；

　　探測器模塊數量、每個(gè)探測器模塊的晶體數目、每個(gè)模塊光電轉換器件數目；

　　探測器結構及光子入射定位、定時(shí)及能量甄別等原理及相關(guān)算法硬件。

　　1.2.2冷卻系統的冷卻方式、工作原理、性能指標等。

　　SiPM探測器對溫度更加敏感，重點(diǎn)介紹系統冷卻相關(guān)要求。和PMT探測器（如適用）冷卻相關(guān)要求的差異。

　　1.2.3校正方式（能量校正、時(shí)間校正）

　　根據數字化程度，列明校正的過(guò)程發(fā)生在信號采集前、采集過(guò)程中還是采集完成后進(jìn)行。

　　1.2.4掃描模式介紹

　　PET根據數字化程度，可以設置符合時(shí)間窗、符合能量窗等掃描參數。

　　1.2.5掃描控制軟件功能介紹：

　　依據說(shuō)明書(shū)介紹掃描軟件的主要功能。

　　PET掃描軟件具有配合PET掃描模式所需的參數設置。

　　1.2.6圖像重建軟件：

　　列明所有標配和可選重建功能，介紹主要功能、原理、特點(diǎn)等。

　　數字PET圖像重建，可以修改數據符合參數并重新生成用于重建的列表數據/正弦圖數據。

　　按附錄2要求介紹產(chǎn)品主要參數，作為原PET/CT指導原則的補充。

　　2.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(lèi)產(chǎn)品或前代產(chǎn)品，應當提供同類(lèi)產(chǎn)品或前代產(chǎn)品的信息，并說(shuō)明選擇其作為研發(fā)參考的原因。

　　3.與同類(lèi)和/或前代產(chǎn)品的參考和比較

　　列表比較說(shuō)明申報產(chǎn)品與參考產(chǎn)品（同類(lèi)產(chǎn)品或前代產(chǎn)品）在工作原理、結構組成、制造材料、性能指標（具體比較內容包括產(chǎn)品技術(shù)要求中的主要性能指標和附錄2中的相關(guān)參數指標）、作用方式，以及適用范圍等方面的異同。

　　重點(diǎn)描述本次申報產(chǎn)品的新功能、新應用、新特點(diǎn)和前代產(chǎn)品/同類(lèi)產(chǎn)品的差異。

　　4.預期使用環(huán)境

　　CT部分有電離輻射，同時(shí)患者在檢查過(guò)程中需注射放射性藥物，需考慮預期使用環(huán)境的輻射防護要求。提交相應資料，說(shuō)明采取的輻射防護措施，確認達到相關(guān)部門(mén)對輻射防護的要求。

　?。ㄈ┓桥R床研究資料

　　1.產(chǎn)品技術(shù)要求

　　產(chǎn)品技術(shù)要求中的附錄“產(chǎn)品配置表”中需體現數字化相關(guān)技術(shù)指標，光電轉化器件類(lèi)型。具體見(jiàn)附錄2（作為“PET/CT指導原則”的補充）。

　　2.產(chǎn)品性能研究

　　2.1提供產(chǎn)品數字化技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢分析。

　　例如，使用SiPM光電轉換器件的產(chǎn)品，整機系統有哪些性能提升，其測試驗證資料。（如果是第一款使用SiPM光電轉換器件，可以和PMT指標進(jìn)行對比。）

　　產(chǎn)品采用的數字化技術(shù)，如MVT、DPC技術(shù)，其技術(shù)特點(diǎn)分析研究資料，性能驗證測試資料。

　　2.2提供新技術(shù)/關(guān)鍵技術(shù)名稱(chēng)，軟件或硬件的實(shí)現方式，驗證確認資料。新技術(shù)的設計與實(shí)現采用了國際標準或技術(shù)規范的，應提供相應名稱(chēng)。若采用了國家標準、行業(yè)標準以外的標準或模體進(jìn)行測試的，應介紹相關(guān)信息及詳細的測試方法。

　　2.3明確新技術(shù)提供的性能和臨床功能，以及新增的臨床預期用途（如適用）。如：新型晶體材料、新型探測器、新的數據采集方式、新的臨床應用（如適用）。

　　例如：

　　新功能：一次掃描，多次重建?？梢曰趩问录ㄟ^(guò)修改數據符合規則重新生成多組符合事件數據系列，并進(jìn)行多次重建，獲取不同的圖像信息。

　　新應用：適用于同一部位需要不同信噪比與對比度組合圖像的場(chǎng)景。

　　2.4其他性能研究資料：

　　提供時(shí)間分辨率、能量分辨率、SUV值（標準化攝取值）計算準確性、臨床情況下的分辨能力驗證測試報告，報告需包括測試流程、詳細的測試方法和測試結果。

　　時(shí)間分辨率、SUV值計算準確性測試方法可參照“PET/CT指導原則”。

　　能量分辨率測試方法可參照附錄3，替代“PET/CT指導原則”中的測試方法。

　　臨床情況下的分辨能力測試方法可參照附錄4。

　　3.輻射安全研究

　　CT部分有電離輻射，需提交輻射安全的研究資料，包括：

　　3.1說(shuō)明符合的輻射安全通用及專(zhuān)用標準，對于標準中的不適用條款應詳細說(shuō)明理由。

　　3.2提供輻射安全驗證資料，包括輻射能量、輻射分布、使用過(guò)程中的監控以及其他輻射關(guān)鍵特性能夠得到合理的控制和調整的驗證資料。

　　3.3提供減少使用者、他人和患者在運輸、貯存、安裝、使用中輻射吸收劑量的防護措施，避免誤用的方法。提供有關(guān)驗收和性能測試、驗收標準及維護程序的信息。

　　4.軟件研究

　　參照《醫療器械軟件注冊技術(shù)審查指導原則》要求提交軟件資料。

　　參照《醫療器械網(wǎng)絡(luò )安全注冊技術(shù)審查指導原則》要求提交網(wǎng)絡(luò )安全資料。

　　人工智能：產(chǎn)品若采用深度學(xué)習算法等人工智能技術(shù)，應參照《人工智能醫療器械注冊審查指導原則》提交相應資料。

　　核心算法舉例見(jiàn)附錄5（作為“PET/CT指導原則”的補充）。

　　5.動(dòng)物試驗相關(guān)的要求

　　申請人在產(chǎn)品研制過(guò)程中可參照《醫療器械動(dòng)物試驗研究技術(shù)審查指導原則》（第一部分：決策原則）確認是否需要進(jìn)行動(dòng)物試驗。開(kāi)展動(dòng)物試驗時(shí)需參照《醫療器械動(dòng)物試驗研究技術(shù)審查指導原則》（第二部分：實(shí)驗設計、實(shí)施質(zhì)量保證）相關(guān)要求。

　　通常對于沒(méi)有PET/CT產(chǎn)品研發(fā)經(jīng)驗的全新制造商，在研制第一款PET/CT產(chǎn)品時(shí)可以考慮動(dòng)物試驗進(jìn)行驗證。另外，研制產(chǎn)品和已上市同類(lèi)產(chǎn)品相比發(fā)生重大變化時(shí)，如：設備采用全新的工作原理和結構設計，屬于全新設備，國內市場(chǎng)上沒(méi)有與之類(lèi)似的上市設備；設備采用了新的關(guān)鍵器件，該器件具有全新的技術(shù)特性，其對設備的應用和操作產(chǎn)生了較大的影響，所獲得的影像質(zhì)量也有很大區別；在原有的基礎上開(kāi)發(fā)了新的臨床應用領(lǐng)域等情況，可以考慮動(dòng)物試驗進(jìn)行驗證。

　　動(dòng)物試驗可作為模體實(shí)驗的補充，例如多床拼接性能的驗證、新算法圖像質(zhì)量的驗證、延時(shí)成像、動(dòng)態(tài)成像等功能的驗證資料。提供產(chǎn)品注冊申報資料時(shí)，可作為研究資料的支持性文件。

　　5.1總體要求

　　PET/CT產(chǎn)品的動(dòng)物試驗可以從可行性、有效性、安全性三方面進(jìn)行驗證。（1）可行性：通?？尚行匝芯渴菍Ξa(chǎn)品設計合理性、可操作性、可用性等方面進(jìn)行的整體確認，動(dòng)物試驗可用于PET/CT產(chǎn)品系統整體可行性驗證。（2）有效性：設計合理的動(dòng)物試驗可支持產(chǎn)品的有效性（包括性能和功能），如驗證PET/CT產(chǎn)品的圖像質(zhì)量、臨床工作流程等。（3）安全性：通過(guò)動(dòng)物試驗可以識別非預期的風(fēng)險，識別產(chǎn)品設計是否有缺陷，試驗過(guò)程中是否有新的引入風(fēng)險，必要時(shí)對產(chǎn)品進(jìn)行完善和改進(jìn)，采取進(jìn)一步的風(fēng)險控制措施。實(shí)驗目的有時(shí)無(wú)法嚴格劃分界限，一項動(dòng)物試驗可能同時(shí)對三個(gè)方面進(jìn)行評價(jià)。

　　5.2差異分析

　　動(dòng)物與人體之間，在PET/CT產(chǎn)品驗證時(shí)存在差異，采用動(dòng)物試驗評估PET/CT的性能和功能時(shí)，可先對動(dòng)物模型、評價(jià)指標等與人體的差異性、相似性等進(jìn)行分析，可利用已有文獻信息、前代產(chǎn)品的研究資料等。

　　5.3實(shí)驗動(dòng)物的選擇

　　在選擇動(dòng)物時(shí)，應考慮與人體的相似性和評價(jià)指標的合理性，根據不同的實(shí)驗目的選擇適宜的實(shí)驗動(dòng)物。

　　例如，在PET/CT系統整機的驗證上，考慮到更充分地模擬人體掃描場(chǎng)景，考慮多床位掃描，建議動(dòng)物類(lèi)型上優(yōu)先考慮體型較大的動(dòng)物，如選用豬進(jìn)行系統驗證。而在驗證系統的圖像質(zhì)量時(shí)，動(dòng)物體型越小，對設備分辨率、靈敏度等要求更高，越小的動(dòng)物越能顯示系統圖像質(zhì)量的優(yōu)越性。

　　5.4實(shí)驗動(dòng)物的數量

　　對于PET/CT產(chǎn)品驗證的動(dòng)物試驗，考慮到動(dòng)物試驗作為模體實(shí)驗的補充，或人體臨床試驗之前產(chǎn)品可行性驗證、安全有效驗證的補充，對實(shí)驗動(dòng)物的數量一般不做要求。

　　5.5試驗過(guò)程的記錄

　　試驗過(guò)程中應完整記錄整個(gè)試驗過(guò)程中所有原始信息資料，包括完整的過(guò)程記錄、照片/影像資料等。并按照評價(jià)要求對各項指標的評價(jià)結果進(jìn)行匯總分析，形成評價(jià)結論?？紤]動(dòng)物的解剖結構、生理特征和人體有差異，需要由有相關(guān)動(dòng)物試驗經(jīng)驗的人員對圖像進(jìn)行解讀。

　　6.穩定性和可靠性研究

　　6.1使用穩定性

　　參照《有源醫療器械使用期限注冊技術(shù)審查指導原則》提供整機系統的使用期限分析驗證資料。對于某些部件，應單獨確定其使用期限。該期限可以與整機相同，也可不同。這些部件包括但不限于：需定期更換的部件、光學(xué)/輻射敏感部件、機械磨損部件等（如PET探測器、SiPM探測器、機架、患者支撐裝置、X射線(xiàn)管組件、X射線(xiàn)探測器、高壓發(fā)生器、限束器、其他電氣部件等）。

　　提供使用穩定性/可靠性研究資料，證明在生產(chǎn)企業(yè)規定的使用期限/使用次數內，在正常使用、維護和校準（如適用）情況下，產(chǎn)品的性能功能滿(mǎn)足使用要求。

　　6.2運輸穩定性

　　提供運輸穩定性和包裝研究資料，證明在生產(chǎn)企業(yè)規定的運輸條件下，運輸過(guò)程中的環(huán)境條件（例如：震動(dòng)、振動(dòng)、溫度和濕度的波動(dòng)）不會(huì )對醫療器械的特性和性能，包括完整性和清潔度，造成不利影響。

　　四、參考文獻

　　[1]《關(guān)于發(fā)布醫療器械臨床評價(jià)技術(shù)指導原則的通告》（國家食品藥品監督管理總局通告2015年第14號）

　　[2]《關(guān)于發(fā)布醫療器械網(wǎng)絡(luò )安全注冊技術(shù)審查指導原則的通告》（國家食品藥品監督管理總局通告2017年第13號）

　　[3]醫療器械動(dòng)物試驗研究技術(shù)審查指導原則》（第一部分：決策原則）

　　[4]醫療器械動(dòng)物試驗研究技術(shù)審查指導原則（第二部分：實(shí)驗設計、實(shí)施質(zhì)量保證）

　　[5]NEMA NU2-2018 Performance Measurements of Positron Emission Tomographs

　　[6]YY/T 0829-2011 正電子發(fā)射及X射線(xiàn)計算機斷層成像系統性能和試驗方法

　　[7]GB/T 18988.1-2013 放射性核素成像設備 性能和試驗規則 第1部分正電子發(fā)射斷層成像裝置

　　[8]YY/T 0310-2015 X射線(xiàn)計算機體層攝影設備通用技術(shù)條件

　　五、術(shù)語(yǔ)

　　相關(guān)標準、原指南中術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。

　　1.單事件：?jiǎn)蝹€(gè)γ射線(xiàn)被探測器探測后得到的能量、位置和時(shí)間信息的組合。

　　2.光電倍增管（Photo Multiplier Tube，簡(jiǎn)稱(chēng)PMT）：將光子轉換為電子并進(jìn)行倍增放大的真空管光電轉換器件。

　　3.雪崩光電二極管（Avalanche Photodiode，簡(jiǎn)稱(chēng)APD）：將光子轉換為電子并以雪崩模式進(jìn)行放大的半導體光電轉換器件。

　　4.硅光電倍增器件（Silicon Photomultiplier，簡(jiǎn)稱(chēng)SiPM）：由工作在蓋革模式的雪崩二極管陣列組成的光電探測器件。

　　5.光電轉換器：把γ射線(xiàn)產(chǎn)生的閃爍光轉換成電信號的器件。

　　6.模擬信號處理單元：對光電轉換器件輸出的電信號進(jìn)行放大、整形、定時(shí)甄別等處理的模擬電路的組合。

　　7.探測器模塊：閃爍晶體、光電轉換器件及相應信號處理單元封裝在一起組成的物理實(shí)體模塊。通常是可更換的最小探測單元模塊。

　　8.模擬探測器模塊：把閃爍晶體、光電轉換器和后續電路封裝成一體的最小單元，其輸出為模擬信號。

　　注：對于集成度較低的PMT探測器和部分SiPM探測器，探測器模塊由閃爍晶體、光電轉換器件和模擬處理電路組成，輸出為模擬信號。

　　9.數字探測器模塊：把閃爍晶體、光電轉換器和后續電路封裝成一體的最小單元，其輸出為數字信號。

　　注：對于集成度較高的SiPM探測器，探測器模塊通常由閃爍晶體、光電轉換器件、數字化單元（ASIC電路或FPGA）組成，輸出為數字信號。

　　10.晶體環(huán)數：PET探測系統沿FOV軸向排列的晶體的數量。

　　六、編寫(xiě)單位

　　國家藥品監督管理局醫療器械技術(shù)審評中心

　　附錄：1.規格參數表
　　　　　2.能量分辨率測試方法
　　　　　3.SUV值準確性測試方法
　　　　　4.核心算法描述舉例

　　附錄1

PET數字化技術(shù)

　　一、PET數字化技術(shù)發(fā)展過(guò)程

　　最初的PET系統中，通過(guò)光電倍增管（PMT）、前端模擬電路和后續的模數轉換器（ADC/TDC）將能量、位置和時(shí)間信息轉換為數字信號，進(jìn)行事件符合和圖像重建。由于早期的芯片技術(shù)比較落后，模數轉換單元無(wú)法集成在探測器模塊，而是獨立于探測器模塊之外，甚至有些設計需要用比較長(cháng)的線(xiàn)將信號傳輸到模數轉換器。較多的模擬處理和較長(cháng)的傳輸路徑導致信號差，并且系統可擴展性差，性能受限。

　　上世紀90年代出現了SiPM光電轉換器件，此類(lèi)器件通過(guò)集成工藝將APD密排組成陣列，屬于芯片化的器件，傳輸路徑短、集成度高。隨著(zhù)電子技術(shù)的發(fā)展，SiPM 后端的模數轉換和信號處理電路也逐漸芯片化，通過(guò)專(zhuān)用集成芯片ASIC或FPGA來(lái)實(shí)現。PET探測器的集成度進(jìn)一步提高，基于A(yíng)SIC或FPGA設計的模數轉換器逐漸前移，模擬信號處理進(jìn)一步減少，數字信號處理增加。模數轉換單元盡量靠近光電轉換器件會(huì )使性能進(jìn)一步提升。

　　ASIC具備低功耗、小體積以及高性能特點(diǎn)，可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化PET探測器結構，更易于擴展。SiPM和ASIC二者結合可以實(shí)現復雜信號的讀出及處理，充分發(fā)揮數字信號傳導快，不易衰減的特性，整機性能提升潛力大。相比傳統采用模擬處理部件較多的數字化方案，信號傳輸路徑變短，整機性能逐步提高。

　　二、不同光電轉換器件的差異

　　由于PMT需要高壓供電（1000V左右），并且倍增過(guò)程（10cm左右）中信號容易受到干擾變差，在硅光電倍增管出現以后，逐漸引起PET領(lǐng)域的重視，開(kāi)始使用SiPM代替PMT作為PET探測器的光電轉換器件。SiPM只需要低于供電（30V左右），信號傳輸路徑短（<1mm），并且為易于大規模生產(chǎn)的芯片器件。采用SiPM器件信號質(zhì)量更好，易于模塊化，可擴展性好，能夠提高PET關(guān)鍵性能。

　　APD光電轉換器件中的APD工作在雪崩模式，大小為3mm左右，而SiPM中工作在蓋革模式的微小的APD單元通常只有35um左右。SiPM的集成度大大提高，通常SiPM陣列會(huì )集成數千個(gè)甚至數萬(wàn)個(gè)二極管，而APD陣列通常只能集成數個(gè)二極管。APD光電轉換器因其磁共振兼容性?xún)?yōu)勢，被用于早期的PET/MR設備。但隨著(zhù)集成工藝的發(fā)展，正在被SiPM光電轉換器件替代。

　　三、探測器的集成度

　　模擬探測器多采用分立器件進(jìn)行電路設計，或者其數字電路部分采用小規模的ASIC或者FPGA設計。受制于光電轉換器件的尺寸限制、微電子技術(shù)水平，或者成本等考量，模擬探測器模塊包含了閃爍晶體、光電轉換器件、模擬信號處理器件，物理實(shí)體上這三部分封裝在一起。這種設計常見(jiàn)于基于PMT、APD光電轉換器件的探測器模塊，也有部分基于SiPM的探測器采用這種結構。探測器輸出模擬信號，之后再進(jìn)行模數轉換。

　　數字探測器采用較多集成電路進(jìn)行設計，即大規模采用ASIC或者FPGA技術(shù)。隨著(zhù)SiPM器件的出現和微電子技術(shù)的發(fā)展，以SiPM為代表的PET探測器模塊，越來(lái)越多的采用大規模集成電路。SiPM尺寸相比PMT大大減小，模數轉換等數據處理單元也采用集成芯片設計（基于A(yíng)SIC或FPGA設計）。探測器模塊物理實(shí)體上可以封裝閃爍晶體、光電轉換器件和數字化處理單元，甚至是單事件處理環(huán)節?；赟iPM的探測器多采取這種結構，探測器模塊直接輸出數字信號。

　　四、系統整體性能的影響

　　數字化路線(xiàn)的選擇是影響PET系統的性能的重要因素之一，同時(shí)晶體材料類(lèi)型、晶體大小、探測器結構和排布、數字化方案的細節優(yōu)化、圖像重建和校正算法等也是影響PET性能的重要因素，通常無(wú)法單獨通過(guò)一個(gè)因素來(lái)提高系統的整體性能，只有把整個(gè)影像鏈上的各種因素協(xié)同優(yōu)化，才能最大程度上優(yōu)化系統性能，達到最佳圖像質(zhì)量。

　　五、PET數字化相關(guān)名詞解釋

　　由于不同產(chǎn)品數字化技術(shù)路線(xiàn)差異較大，導致出現不同的名詞術(shù)語(yǔ)。為便于對不同制造商和技術(shù)的理解，對以下常見(jiàn)名詞進(jìn)行解釋。

　　1.多像素光子計數器件MPPC（Multi Pixel Photon Counter），從原理角度對SiPM的命名， SiPM為通用叫法。

　　2.微單元（Micro Cell）：?jiǎn)蝹€(gè)SiPM單元，可對應多個(gè)APD陽(yáng)極。

　　3.單元（Unit）：探測器加工或者設計中，由閃爍晶體、光電轉換器件（PMT或者SiPM微單元）和后續電路組成的最小單元。

　　4.SiPM晶體陣列覆蓋率：晶體陣列中所有晶體橫斷面的靈敏區域面積和晶體陣列出光面實(shí)際面積的比值。

　　5.模塊（Module）：可進(jìn)行獨立組裝或者更換的最小探測器模塊。

　　6.探測器環(huán)數：PET探測系統沿FOV軸向排列探測器單元的數量（建議申請人在注冊資料中規定晶體環(huán)數）。

　　7.Block環(huán)數：PET探測系統沿FOV軸向排列Block探測器單元的數量（建議申請人在注冊資料中規定晶體環(huán)數）。

　　8.ASIC專(zhuān)用集成電路：PET數字化過(guò)程中常用于處理多路信號，提取數字化的信號幅度和時(shí)間信息。

　　9.FPGA邏輯門(mén)陣列：PET數字化過(guò)程中的多用于對信號進(jìn)行模數轉換或事件符合處理。

　　10.原始脈沖波形：γ射線(xiàn)在閃爍探測器中的光脈沖波形。

　　11.多電壓閾值采樣法（Multi Voltage Threshold sampling，簡(jiǎn)稱(chēng)MVT）：通過(guò)預設多個(gè)電壓閾值并記錄脈沖經(jīng)過(guò)每個(gè)閾值的時(shí)間，基于數學(xué)模型恢復脈沖原有波形的方法。

　　12.數字光子計數器（Digital Photon Counter，簡(jiǎn)稱(chēng)DPC）：能夠采用數字化的方法記錄到達光子數的光電轉換器件。

　　13.不間斷連續采樣ADC（Free-sample ADC）：用高頻時(shí)鐘驅動(dòng)，不間斷連續對信號的通路進(jìn)行電壓幅度采樣，真實(shí)記錄信號脈沖的形狀、電平基線(xiàn)起伏、脈沖拖尾和信號堆積的模數轉換器件。

　　附錄2

規格參數表

表1 規格參數表

　　注1：應參照上述表格，根據申報產(chǎn)品實(shí)際情況列明產(chǎn)品規格參數、配置情況。表格中未盡事宜，可以增加。有不適用或不符合的特殊情況，另附文件說(shuō)明。

　　注2：若申報產(chǎn)品的采集、重建、后處理功能集成在同一軟件平臺，則版本號可使用系統軟件發(fā)布版本號。

　　附錄3

能量分辨率測試方法

　　一、概述

　　PET系統的能量分辨率是PET性能的重要指標，它決定了PET能窗大小和排除散射事件的能力。能量分辨的本質(zhì)是射線(xiàn)探測過(guò)程中的一系列漲落：能量沉積與退激的光子發(fā)射、光子收集、光電轉化、電子倍增、電路噪聲等引起的信號幅度起伏。

　　PET系統的能量分辨率取決于探頭中所有小晶體探測單元的能量分辨率。本方法采用對每個(gè)小晶體探測單元的能量分辨率進(jìn)行獨立測量，再取所有小晶體探測單元能量分辨率的平均值，作為PET系統的能量分辨率。

　　PET的能量分辨率用511 keV的能譜峰的半高寬（FWHM）與511 keV能譜峰值的百分比來(lái)表示。

　　二、目的

　　評價(jià)PET系統的能量分辨本領(lǐng)。

　　三、方法

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　　FWHM_k--- 小晶體探測單元的能譜峰的半高寬；

　　e_k--- 小晶體探測單元的能譜峰的能量值；

　　E --- 能量分辨率：E = FWHM/e×100%

　　E_k--- 小晶體探測單元的能量分辨率，k=1,2,3, ... n，小晶體總數；

　　E_sys--- PET系統的能量分辨率。

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　　18F線(xiàn)源：使用GB/T18988.1-2013 中NC.5測試靈敏度的線(xiàn)源，注入約37 MBq。將線(xiàn)源放入最細的鋁管內，用支架放置在PET的 FOV中心。

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　　使用制造商單計數（Singles）模式采集程序采集數據。應采集足夠長(cháng)的時(shí)間，以保證每個(gè)小晶體的能量峰值不少于200個(gè)單計數。

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　　使用制造商專(zhuān)用軟件分析：

　　1.解析每個(gè)小晶體探測單元的能譜并計算其能量分辨率：

　　2.計算所有小晶體探測單元的能量分辨率均值：

　　制造商專(zhuān)用軟件可使用如下算法之一：

　　1）高斯擬合能譜得到半高寬和峰值；

　　2）加權多點(diǎn)滑動(dòng)平滑對能譜進(jìn)行處理，再用重心法求能譜峰位及插值法得到半高寬。

　　四、結果報告

　　線(xiàn)源灌注：數據采集起始時(shí)刻的線(xiàn)源放射性濃度以及總活度。

　　采集參數：采集時(shí)間、終止條件。

　　能譜數據處理：函數擬合或其他平滑、插值。

　　能量分辨率：E_sys。

　　附錄4

臨床情況下的分辨能力測試方法

　　一、概述

　　由于實(shí)際成像時(shí)，高攝取病灶組織往往浸潤在具有背景輻射的環(huán)境中，所以本測試用來(lái)評價(jià)PET系統對于實(shí)際病灶的分辨能力。宜用病灶的對比度恢復系數來(lái)描述實(shí)際病灶的分辨能力。

　　二、方法

　　采用人體軀干水模來(lái)模擬實(shí)際PET成像場(chǎng)景，通過(guò)測量模體中熱區的對比度恢復系數來(lái)作為PET系統對實(shí)際病灶的分辨能力。

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　　測量應使用放射性核素¹⁸F。

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　　將放射源注入模擬人體軀干結構的水模，該水模長(cháng)寬高分別為40 cm，34 cm，18 cm，其中背景部分具有兩種密度，模擬肺部的區域密度為0.5 g/cm3，其他區域填充水用以模擬人體其他組織。在水模中，具有不同尺寸的小球用以模擬不同大小的病灶，詳細尺寸見(jiàn)表2、表3和圖8、圖9。其中編號為1-7的小球位于模擬人體其他組織的背景中，編號為8-12的小球位于模擬肺部組織的背景中。

表2 人體軀干水模熱源列表

表3 水模內小球位置坐標

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　　PET成像開(kāi)始時(shí)模體中本底放射性濃度應校準為5.3 kBq/mL（0.14μCi/mL），誤差在±5%以?xún)?。如果制造商推薦使用較低的注射劑量，則研究中本底活度也可相應的降低。應報告使用的本底放射性活度濃度和制造商推薦的注射劑量。熱區中應填充放射性活度與本底之比為4:1的放射性物質(zhì)。水模的背景區域的體積約9500ml，所有小球的總體積約60ml，在掃描開(kāi)始前，可以分別準備兩份體積為10L和1L的水，分別注入2.5mCi和1mCi的F18藥物并記錄注射和殘余的時(shí)間，充分混合均勻后可以控制其活度濃度比例為4:1，將模體向上躺平放置，使用30ml的注射器從1L的混合溶液中抽取約25ml放射性溶液，向水模注射口左邊的注入口注入藥物，緩慢注入（約每5秒2ml）確保無(wú)氣泡，注入完成后封緊注入口，另用60ml注射器從1L的混合溶液中抽取約45ml放射性溶液，向水模注射口右邊的注入口注入藥物，緩慢注入確保無(wú)氣泡，注入完成后封緊注入口。

　　封緊小球注入口后，將水模豎立放置在底座上，從背景注入口注入9500ml背景活度濃度的溶液。如果沒(méi)有足夠大的容器準備10L清水，則可以先注入9500ml清水，再從模體抽出10ml清水后注入2.4mCi溶液，擰緊后搖晃混合均勻。

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　　水模準備完成后，靜置約10-20分鐘以確保藥物混合均勻后，將水模置于檢查床上，按照臨床典型協(xié)議進(jìn)行數據采集。先進(jìn)行CT掃描，背景活度濃度衰變到5.3kBq/ml（±5%）時(shí)，開(kāi)始PET數據采集，PET采集時(shí)，盡量將水模中心與PET中心重合確保掃描覆蓋整個(gè)模體，或者按制造商推薦的位置擺放模體。

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　　對采集的數據采用制造商推薦的方法進(jìn)行重建。如果圖像由多個(gè)床位采集的數據組成，則需將圖像拼接后再進(jìn)行數據分析。

　　三、分析

　　在圖像冠狀面劃取ROI。對于每個(gè)熱區j尋找其在冠狀面上面積最大層，在該層劃取熱區j的ROI。在模體背景均勻區域劃取與熱區大小相同的背景ROI，每個(gè)熱區的背景ROI中心層與該熱區ROI取在同一層。接近中間層兩側±1 cm與±2 cm處的其他層上也應該畫(huà)出背景ROI。對于每個(gè)熱區，每層需畫(huà)取12個(gè)背景ROI，總共60個(gè)背景ROI

　　按照如下公式計算每個(gè)小球的百分對比度CRC_j為：

　　其中aH和aB分別是小球和本底均勻區的活度濃度值。

　　四、報告

　　模型灌注：數據采集起始時(shí)刻的背景區和熱區中的放射性濃度以及模型中的總活度；

　　采集參數：PET軸向視野、模型軸向長(cháng)度、單床位采集時(shí)間；

　　重建參數：圖像矩陣小大、像素大小、層厚、重建算法、濾波、或者其他的平滑；

　　應根據表4計算每一個(gè)熱區的對比度恢復系數。

　　所觀(guān)測的各個(gè)熱區位置應逐個(gè)報告。

表4 熱區的對比度恢復系數

　　附錄5

核心算法描述舉例

表5 核心算法描述

　　注：針對全新算法除列明算法的名稱(chēng)、類(lèi)型、用途和臨床功能外，還應提供安全性與有效性的驗證資料。