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量效關系是指在一定的范圍內(nèi)，事物數(shù)量或程度的變化量和其所產(chǎn)生的效果之間的關系。這種變化可能是一個或多個因素的結果，而變化和效果間的關系可以是非線性的，也可以是線性的。

醫(yī)療器械研究中的量效關系，指在一定的范圍內(nèi)，醫(yī)療器械的輸出能量（劑量）和治療效果成正相關，輸出能量取決于輸出值、作用時間、作用部位等因素，分析兩者間的變化規(guī)律，用于驗證醫(yī)療器械的治療參數(shù)，也可作為臨床試驗前的證明。

 

有能量輸出的醫(yī)療器械的能量安全是證明產(chǎn)品安全性的重要組成部分，確保醫(yī)療器械治療中產(chǎn)生的聲、光、電或輻射能量在安全范圍內(nèi)，以減少對患者和使用者的潛在危害。為確保能量安全，須制定相應能量輸出的限值指標，同時對該指標進行驗證。

能量安全應結合風險管理過程進行控制，對于剩余風險應在說明書中予以告知，對于產(chǎn)品性質(zhì)原因無法降低的風險，應對產(chǎn)品進行風險-受益分析。

 

 

 

二.量效關系和能量安全研究方法

2.1研究對象

醫(yī)療器械量效關系和能量安全研究，本質(zhì)上是對產(chǎn)品能量的輸出參數(shù)進行研究，依據(jù)參數(shù)來源不同，可分為企業(yè)自定參數(shù)和標準參數(shù)。

1）企業(yè)自定參數(shù)

企業(yè)自定參數(shù)指產(chǎn)品的相關指標、輸出能量、治療部位、治療時間和周期由企業(yè)自行規(guī)定，該類指標沒有經(jīng)過驗證。

2）標準參數(shù)

標準參數(shù)指國家標準、行業(yè)標準、法律法規(guī)或指南中已經(jīng)明確的參數(shù)，或者文獻中經(jīng)動物研究或臨床研究確認的參數(shù)。

2.2研究方法

量效關系及能量安全研究應為申報產(chǎn)品的非臨床試驗（臺架試驗、離體組織試驗、活體動物試驗等）、臨床試驗等一項或多項研究所獲得數(shù)據(jù)的分析和總結。

◆臺架試驗

醫(yī)療器械中的“臺架試驗”是指在實驗室環(huán)境下，使用非活體的模型、模擬裝置或標準化的測試設備，對醫(yī)療器械或其關鍵部件進行的物理、機械、電氣、化學或功能性能測試。 它是在體外（即不在人體或動物體內(nèi)）進行的工程學驗證，是醫(yī)療器械研發(fā)、質(zhì)量控制和注冊申報過程中的關鍵環(huán)節(jié)。

◆模擬組織、離體組織試驗

離體組織試驗使用從生物體（動物或人）分離后不久、仍保持一定新鮮度和生理特性的器官、組織或標本進行實驗。這些組織脫離了活體的血液循環(huán)和神經(jīng)調(diào)控，但細胞和細胞外基質(zhì)在短時間內(nèi)仍具有生物活性。

◆活體動物試驗

醫(yī)療器械活體動物試驗是指在活體動物模型上進行的研究和評估，以考察醫(yī)療器械的安全性、有效性、生物相容性、操作性能及潛在風險，為后續(xù)人體臨床試驗和產(chǎn)品上市提供科學依據(jù)。

活體動物研究可對量效關系和能量安全兩方面進行研究，動物實驗分為大動物實驗和小動物實驗。如研究需要考慮到試驗動物體型和人體的相似性，則需要進行大動物試驗，主要試驗動物為家豬和比格犬。

創(chuàng)新產(chǎn)品、企業(yè)自定的參數(shù)驗證可采用此類研究方法，活體動物實驗成本較大，企業(yè)在選擇該研究路徑時需要考慮到投入能力。

部分高風險醫(yī)療器械在臨床試驗前需要進行動物實驗，如除顫儀、組織切割止血器械，此類產(chǎn)品在臨床前動物試驗時需要將量效關系和能量安全納入實驗中。

◆文獻研究

文獻研究指通過搜索同類產(chǎn)品相關的能效研究文獻、同類產(chǎn)品的不良事件分析，佐證參數(shù)設置的安全性和有效性。

文獻研究受限于文獻資料的充分性，實際中具有較大的局限性，企業(yè)可嘗試采用。

2.3研究方法的選擇

量效關系研究應當評價產(chǎn)品在所有工作模式、輸出方式下，各輸出能量檔位（涵蓋產(chǎn)品的全部相關性能參數(shù)和調(diào)節(jié)范圍）與臨床效果的關聯(lián)性。該部分資料也可作為性能參數(shù)確定依據(jù)及適應癥的支持性資料?？赏ㄟ^實驗室模擬組織、離體組織和/或活體動物試驗開展量效關系研究，臨床試驗數(shù)據(jù)、臨床經(jīng)驗數(shù)據(jù)也可作為量效關系的一部分。

能量安全研究應當評價產(chǎn)品在所有工作模式、輸出方式下，能量作用于靶組織時，是否會對周邊正常組織器官造成不可接受的傷害。對于相同的適應癥和應用部位，通?？赏ㄟ^分析最大輸出能量檔位來代表其他檔位?？赏ㄟ^離體組織試驗、活體動物試驗開展能量安全研究，通過分析治療前后組織形態(tài)學、病理學的變化結果，來判定是否產(chǎn)生了不可接受的能量損傷。

各類研究方法的利弊分析如下：

研究方法	優(yōu)勢	劣勢
臺架試驗	研究方法和產(chǎn)品性能研究關聯(lián)性較大，試驗成本較低。	研究結果被接受程度一般。研究路徑受限，需要有相關的法規(guī)和標準。
文獻研究	只需要收集分析文獻資料，無試驗成本	研究結果被接受程度較低。研究路徑受限，需要有同類產(chǎn)品的研究文獻。
模擬組織、離體組織試驗	研究結果被接受程度較強。	研究成本較高，一般企業(yè)無法自行完成，需要找第三方機構。只能做部分產(chǎn)品的研究。
活體動物試驗	研究結果被接受程度極強，所有產(chǎn)品均可采用該路徑。	周期長、成本高。

 

三.離體試驗方案設計

0、前期準備

（1）離體組織模型

（2）參數(shù)測量設備

1、測試方案設計

（1）輸出模式 常見模式有如切割、凝血等功能，應分別設計在內(nèi)；

（2）檔位選擇 部分產(chǎn)品如超聲刀在指導原則中明確需要測試全模式+全檔位，高頻等設備指導原則提及可以全模式+典型/極值檔位，其余能量產(chǎn)品可以參考如下路徑：

2、測試矩陣

考慮不同產(chǎn)品、不同結構、不同臨床部位、不同適應癥、不同模式、不同檔位等情況下的測試矩陣

 

3、試驗流程

4、核心測量指標

（1）作用時間

（2）組織溫度變化

（3）目標區(qū)域尺寸

（4）溫度梯度研究

（5）熱累積研究

（6）組織損傷病理學分級

5、數(shù)據(jù)分析

采用SPSS對實驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析（SPSS操作界面直觀，非統(tǒng)計師易上手，有條件的可考慮SAS，GLP合規(guī)性強，F(xiàn)DA首選）

 

四.哪些產(chǎn)品需要考慮量效關系和能量安全？

01有源手術器械（超聲、激光、高頻/射頻、微波、冷凍、沖擊波類醫(yī)療器械）

09物理治療設備（電療、溫熱（冷）療、光療、磁療、超聲治療、高頻治療類醫(yī)療器械）

05放射治療設備（直線加速器、治療治療系統(tǒng)等）

介入手術器械：腹腔鏡電鉤、宮腔鏡雙極電切環(huán)、導管消融系統(tǒng)等；

主動/被動產(chǎn)熱植入物：MRI環(huán)境下有源/無源植入物；

其他新型設備：不可逆電穿孔（IRE）、高強度聚焦超聲（美容超聲刀）。

 

 

五.關心的幾個問題？（官方答疑）

1、對于能量治療類設備，應如何提交量效關系和能量安全的研究資料？

發(fā)布時間：2023-9-28

對于向患者提供能量或物質(zhì)治療的醫(yī)療器械，通常需要提供量效關系和能量安全的研究資料，證明治療參數(shù)設置的安全性、有效性、合理性，并反映出能量和組織的作用效果和對應關系，以及除預期靶組織外，能量不會對正常組織造成不可接受的傷害。量效關系及能量安全研究應為申報產(chǎn)品的非臨床試驗（臺架試驗、離體組織試驗、活體動物試驗等）、臨床試驗等一項或多項研究所獲得數(shù)據(jù)的分析和總結。

量效關系研究應當評價申報產(chǎn)品在所有工作模式、輸出方式下，各輸出能量檔位（應當涵蓋產(chǎn)品的全部性能參數(shù)和調(diào)節(jié)范圍）與臨床應用效果（應包括各種適應證或各種類型的組織）的關聯(lián)性。該部分資料也可作為性能參數(shù)確定依據(jù)及適應證的支持性資料?？赏ㄟ^實驗室模擬組織、離體組織和/或活體動物試驗開展量效關系研究，臨床試驗數(shù)據(jù)、臨床經(jīng)驗數(shù)據(jù)也可作為量效關系的一部分。

能量安全研究應當評價申報產(chǎn)品在所有工作模式、輸出方式下，能量作用于靶組織時，是否會對周邊正常組織造成不可接受的傷害。對于相同的適應癥和應用部位，通?？赏ㄟ^分析最大輸出能量檔位來代表其他檔位?？赏ㄟ^組織和/或動物試驗開展能量安全研究，通過分析治療前后組織形態(tài)學、病理學的變化結果，來判定是否產(chǎn)生了不可接受的能量損傷。

需注意：上述相關研究均為基于申報產(chǎn)品自身所開展，目的是為了表明申報產(chǎn)品的能量特性。開展研究時也可考慮建立對照，通過與已上市產(chǎn)品進行等同性分析來證實量效關系和能量安全是否可接受。

 

2、有源產(chǎn)品的量效關系如何驗證？

發(fā)布時間：2024-02-05

自身驗證?？赏ㄟ^實驗室模擬組織、離體組織和/或活體動物試驗開展量效關系研究，通過臨床試驗數(shù)據(jù)、臨床經(jīng)驗數(shù)據(jù)來驗證在所有工作模式、輸出方式下，各輸出能量檔位（應當涵蓋產(chǎn)品的全部性能參數(shù)和調(diào)節(jié)范圍）與臨床應用效果（應包括各種適應證或各種類型的組織）的關聯(lián)性。能量安全研究應當評價申報產(chǎn)品在所有工作模式、輸出方式下，能量作用于靶組織時，是否會對周邊正常組織造成不可接受的傷害。

建立對照。與已經(jīng)上市的產(chǎn)品進行等同性分析，其中已上市產(chǎn)品的文獻中的量效關系分析，可以作為支持性資料。

《醫(yī)療器械注冊申報資料要求和批準證明文件格式》中（五）研究資料的“量效關系和能量安全”要求：對于向患者提供能量或物質(zhì)治療的醫(yī)療器械，應當提供量效關系和能量安全性研究資料，提供證明治療參數(shù)設置的安全性、有效性、合理性，以及除預期靶組織外，能量不會對正常組織造成不可接受的傷害的研究資料。

相關的醫(yī)療器械包括01有源手術器械（超聲、激光、高頻/射頻、微波、冷凍、沖擊波類醫(yī)療器械）、09物理治療設備（電療、溫熱（冷）療、光療、磁療、超聲治療、高頻治療類醫(yī)療器械）、05放射治療設備、12有源植入器械等類別的產(chǎn)品，以及有源醫(yī)美類醫(yī)療器械產(chǎn)品。