廣東省藥品監(jiān)督管理局審評認(rèn)證中心 （廣東 廣州 510080）

內(nèi)容提要： 微生物質(zhì)譜鑒定儀運用的基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時間質(zhì)譜（MALDI-TOF-MS）技術(shù)應(yīng)用于臨床微生物鑒定操作，極大地提高了臨床微生物的鑒定效率。文章從醫(yī)療器械技術(shù)審評角度對微生物質(zhì)譜鑒定儀安全有效性進(jìn)行評價。在綜述資料、研究資料、臨床評價、說明書方面提出審評關(guān)注點，以期對該類產(chǎn)品注冊申報和技術(shù)審評有所幫助。

微生物質(zhì)譜鑒定儀運用的基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時間質(zhì)譜（MALDI-TOF-MS）技術(shù)，是近年來發(fā)展起來的一種新型的軟電離生物質(zhì)譜分析技術(shù)。MALDI-TOF-MS應(yīng)用于臨床微生物鑒定操作簡單、速度快、成本低，且數(shù)據(jù)庫可不斷更新完善，極大地提高了臨床微生物尤其是微需氧菌、厭氧菌、分枝桿菌及真菌等難培養(yǎng)微生物的鑒定效率[1]。隨著國家“十三五規(guī)劃”將“醫(yī)用生物質(zhì)譜儀”列為未來重點支持的十六個領(lǐng)域之一，越來越多的企業(yè)加入到微生物質(zhì)譜鑒定儀的研發(fā)、生產(chǎn)。本文從審評的角度對微生物質(zhì)譜鑒定儀的安全有效性進(jìn)行評價，以期對該產(chǎn)品的注冊申報提供參考。

1.綜述資料

1.1 產(chǎn)品名稱

產(chǎn)品名稱應(yīng)符合《醫(yī)療器械通用名稱命名規(guī)則》，一般由一個核心詞和三個以內(nèi)的特征詞組成。結(jié)合產(chǎn)品的技術(shù)原理、結(jié)構(gòu)特點和臨床預(yù)期用途，可命名為微生物質(zhì)譜鑒定儀、微生物鑒定飛行時間質(zhì)譜儀、全自動微生物質(zhì)譜檢測系統(tǒng)等。

1.2 工作原理

微生物質(zhì)譜鑒定儀通過用激光照射樣品與基質(zhì)形成的共結(jié)晶薄膜，基質(zhì)從激光中吸收能量傳遞給樣品分子，而電離過程中將質(zhì)子轉(zhuǎn)移到樣品分子或從樣品分子得到質(zhì)子，而使樣品分子電離和氣化。同時，在樣品靶板和離子源之間形成一個高壓電場，樣品離子在電場作用下同向加速飛行，當(dāng)離子飛出離子源后，在無場飛行管中勻速飛行，直至到達(dá)檢測器，不同質(zhì)荷比的離子到達(dá)檢測器的時間是不同的，離子最終在檢測器上產(chǎn)生電子信號，經(jīng)過計算機的數(shù)字處理，獲得數(shù)字信號，處理分析后獲得相應(yīng)樣品的質(zhì)譜圖，再與微生物蛋白數(shù)據(jù)庫中的參考圖譜進(jìn)行比對，完成對樣品的微生物鑒定。

根據(jù)樣品的電離方式、檢測器的種類不同，質(zhì)譜分析的方法很多，原理各異。在闡述產(chǎn)品的工作原理時，結(jié)合示意圖，重點對電離方式、檢測器的工作方式進(jìn)行描述。

1.3 結(jié)構(gòu)組成描述

微生物質(zhì)譜鑒定儀通常包括但不限于真空系統(tǒng)、離子源、飛行時間分析器、進(jìn)樣系統(tǒng)、信號采集分析系統(tǒng)。

真空系統(tǒng)：提供真空環(huán)境，以完成樣品的電離和分析。

離子源：在激光和基質(zhì)的作用下將待檢測的樣品電離為離子，在經(jīng)過加速脈沖電極后通過離子透鏡聚焦進(jìn)入飛行時間質(zhì)量分析器。

飛行時間分析器：飛行時間質(zhì)量分析器能夠?qū)﹄x子源產(chǎn)生的有一定飛行速度的帶電離子進(jìn)行質(zhì)量分析。飛行時間質(zhì)量分析器是一個無電場飛行管，由離子源進(jìn)入的帶電離子質(zhì)荷比越大速度越小，所以到達(dá)檢測器的時間也不同，從而完成質(zhì)量分析。

進(jìn)樣系統(tǒng)（包括樣品靶）：進(jìn)樣系統(tǒng)完成將樣品靶進(jìn)入和取出。通過控制電磁閥將大氣與內(nèi)部真空環(huán)境隔絕以便進(jìn)出樣品靶。

信號采集分析系統(tǒng)：由檢測器采集到的電壓信號經(jīng)過數(shù)據(jù)采集卡捕捉傳輸?shù)接嬎銠C，然后由軟件計算得到樣品的質(zhì)譜圖，通過軟件檢索算法對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索完成鑒定。

建議結(jié)合工作原理示意圖，以實物照片/示意圖加文字的形式對各主要模塊逐一進(jìn)行描述，標(biāo)明每一主要模塊的主要組成結(jié)構(gòu)和主要元器件的名稱，對于關(guān)鍵元器件，建議單獨進(jìn)行描述，列明基本參數(shù)。

2.產(chǎn)品研究資料

2.1 性能研究

應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的技術(shù)特點、臨床要求制定產(chǎn)品的質(zhì)量控制、功能性和安全性指標(biāo)。

2.1.1 質(zhì)量控制指標(biāo)。①質(zhì)量分辨率：指的是在給定的樣品條件下，儀器對相鄰的兩個質(zhì)譜峰的區(qū)分能力。質(zhì)量分辨率越高，圖譜越精細(xì)，包含的圖譜信息量越大，就越有利于提高檢索準(zhǔn)確性。②質(zhì)量范圍：MALDI-TOF-MS可以檢測到數(shù)十萬Da的大分子，對于微生物鑒定而言，核糖體蛋白分子質(zhì)量范圍主要集中在2k～20kDa，一般質(zhì)量范圍上限為滿足臨床要求即可。③靈敏度：指的是在規(guī)定的條件下，對于某個質(zhì)譜峰，儀器對單位樣品所產(chǎn)生的響應(yīng)值。在進(jìn)行微生物靈敏度檢查時，除了儀器本身，還與靶板、基質(zhì)、微生物種類、樣本前處理方法有關(guān)。④重復(fù)性：在相同測試條件下對同一樣品進(jìn)行多次重復(fù)測量，得到質(zhì)譜圖中指定峰高或峰面積的一致性，是影響微生物鑒定準(zhǔn)確性的關(guān)鍵性指標(biāo)，依賴于儀器的設(shè)計及電學(xué)系統(tǒng)的性能。⑤質(zhì)量準(zhǔn)確性：是最重要的性能參數(shù)之一，質(zhì)量準(zhǔn)確性不僅取決于前面四個性能指標(biāo)，還與分析算法、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)軟件有關(guān)，也受樣品前處理、微生物種類等的影響，質(zhì)量準(zhǔn)確性一般需用具有溯源性的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行測量。⑥質(zhì)量穩(wěn)定性：是評價一臺質(zhì)譜儀在較長時間間隔內(nèi)質(zhì)量準(zhǔn)確性的一種方法。

2.1.2 功能指標(biāo)。應(yīng)該明確軟件所有的臨床功能綱要。

2.1.3 安全性指標(biāo)。安全性指標(biāo)的驗證包括電氣安全指標(biāo)和電磁兼容指標(biāo)兩大類。微生物質(zhì)譜儀屬于測量、控制和實驗室用電氣設(shè)備，電氣安全性能應(yīng)當(dāng)包括GB 4792.1-2007、GB 4793.9-2013、YY 0648-2008，電磁兼容性能應(yīng)當(dāng)包括GB/T 18268.1-2010和GB/T 18268.26-2010。

2.2 產(chǎn)品有效期和包裝研究

應(yīng)對申報產(chǎn)品中具有固定使用壽命不可更換的主要元器件及易損、易耗可定期更換的情況進(jìn)行詳細(xì)描述。詳述確定產(chǎn)品使用期限或者失效期的具體方法并提供驗證資料，可參考《有源醫(yī)療器械使用期限技術(shù)審查指導(dǎo)原則》的相關(guān)要求，給出產(chǎn)品使用期限或者產(chǎn)品失效期。如激光源可根據(jù)供應(yīng)商提供的壽命參數(shù)進(jìn)行確定或根據(jù)曝光次數(shù)推算。靶板如為可重復(fù)使用，建議結(jié)合清洗效果進(jìn)行使用次數(shù)的驗證。

在宣稱的有效期內(nèi)以及實際或模擬運輸儲存條件下，保持包裝完整性的依據(jù)和相關(guān)驗證數(shù)據(jù)，可結(jié)合環(huán)境試驗進(jìn)行。

2.3 軟件研究

2.3.1 軟件描述文檔。產(chǎn)品含采集分析軟件，提供一份單獨的軟件描述文檔，其內(nèi)容應(yīng)當(dāng)符合YY/T 0664-2017及《醫(yī)療器械軟件注冊技術(shù)審評指導(dǎo)原則》的要求。申請人應(yīng)當(dāng)根據(jù)產(chǎn)品預(yù)期的臨床檢測項目可能對患者造成的風(fēng)險，確定申報產(chǎn)品隨機軟件的安全性級別。本產(chǎn)品的安全等級一般建議不低于B級。核心算法部分重點對微生物蛋白圖譜的處理方法進(jìn)行描述。

2.3.2 網(wǎng)絡(luò)安全。產(chǎn)品一般需連接計算機進(jìn)行微生物蛋白圖譜分析，可能涉及到數(shù)據(jù)傳輸功能，應(yīng)參照《醫(yī)療器械網(wǎng)絡(luò)安全注冊技術(shù)審查指導(dǎo)原則》進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)安全研究。

2.3.3 數(shù)據(jù)庫研究資料。數(shù)據(jù)庫作為產(chǎn)品的重要組成部分，直接影響著微生物鑒定結(jié)果的準(zhǔn)確性，應(yīng)提交數(shù)據(jù)庫的研究資料，詳細(xì)闡述數(shù)據(jù)庫的建立方法，包括但不限于菌種來源、菌種確定的方法、入庫標(biāo)準(zhǔn)、菌株蛋白圖譜的采集要求。提供鑒定結(jié)果可信度標(biāo)準(zhǔn)劃分的依據(jù)，列出數(shù)據(jù)庫所有菌種的名稱，每種菌種建庫用的菌株數(shù)，并明確臨床常見菌。

3.臨床評價

微生物質(zhì)譜鑒定儀不屬于國家局公布的免于進(jìn)行臨床試驗?zāi)夸泝?nèi)的產(chǎn)品。臨床評價有兩種途徑：同品種對比和臨床試驗。

3.1 同品種對比

應(yīng)按《醫(yī)療器械臨床評價技術(shù)指導(dǎo)原則》的要求進(jìn)行，在選擇同品種醫(yī)療器械進(jìn)行臨床對比時，重點從工作原理、結(jié)構(gòu)組成、性能指標(biāo)、軟件核心功能、適用范圍、使用說明方面進(jìn)行等同性分析。結(jié)構(gòu)組成除了各組成部件一致，還需考慮核心部件如激光源、離子源、檢測器等各關(guān)鍵參數(shù)是否一致；性能指標(biāo)特別需考慮重復(fù)性、準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性不低于對比產(chǎn)品；軟件核心功能除考慮臨床使用功能，還需考慮數(shù)據(jù)庫的一致性。提供對比產(chǎn)品的未公開資料如臨床試驗資料、數(shù)據(jù)庫研究資料應(yīng)取得對方的授權(quán)。

3.2 臨床試驗

應(yīng)遵循《醫(yī)療器械臨床試驗質(zhì)量管理規(guī)范》的規(guī)定。一般選擇兩家及以上經(jīng)備案的臨床試驗機構(gòu)進(jìn)行試驗。

3.2.1 樣本選擇

鑒于菌種類型對質(zhì)量準(zhǔn)確性的影響，在臨床方案制定時，應(yīng)考慮入選樣本的多樣性和充分性，應(yīng)盡可能的覆蓋生產(chǎn)商宣稱的可鑒定的臨床菌種類型，包括革蘭陽性及陰性球菌、革蘭陽性及陰性桿菌、厭氧菌、分枝桿菌、苛養(yǎng)菌、酵母菌、絲狀真菌等。臨床試驗應(yīng)采用臨床菌株進(jìn)行。如有多種針對不同類型的菌種樣本前處理方法不一致，臨床試驗應(yīng)涵蓋所有的前處理方法。如預(yù)期用于細(xì)菌和真菌的鑒定，細(xì)菌和真菌樣本量應(yīng)分別滿足統(tǒng)計學(xué)的要求。

3.2.2 試驗設(shè)計

一般采用開放、平行對照的非劣效試驗設(shè)計。將從屬水平、種水平計算試驗儀器與對照儀器的符合率作為主要評價指標(biāo)，并計算95%的置信區(qū)間。臨床菌株的符合率應(yīng)在90%以上。如申報產(chǎn)品可以鑒定，對照儀器鑒定不了的樣品不宜直接剔除，建議用第三方進(jìn)行驗證。鑒定結(jié)果不一致，建議用更高一級的系統(tǒng)如基因測序的方法進(jìn)行復(fù)核。

臨床評價最終應(yīng)能得出結(jié)論：產(chǎn)品的受益大于風(fēng)險，產(chǎn)品可用于臨床。

4.說明書

說明書應(yīng)符合《醫(yī)療器械說明書和標(biāo)簽管理規(guī)定》，根據(jù)本產(chǎn)品的特點，還需重點關(guān)注下內(nèi)容：①檢測局限性說明：應(yīng)對不能鑒定的情況進(jìn)行詳細(xì)說明，例如混合培養(yǎng)物、難以鑒定的菌種，如絲狀真菌（如適用）、標(biāo)準(zhǔn)菌株庫之外的菌種等。②如進(jìn)行臨床試驗，建議對臨床試驗進(jìn)行總結(jié)，闡明臨床試驗選擇的菌種類型、樣本量、符合率等。③對數(shù)據(jù)庫菌種情況進(jìn)行說明，包括總的入庫菌種數(shù)量，臨床常見菌的類型。④明確針對不同菌種的前處理方法。⑤明確質(zhì)量校準(zhǔn)和質(zhì)控的方法和頻次。

5.小結(jié)

微生物質(zhì)譜鑒定儀在微生物鑒定中有著舉足輕重的地位，在上市前需對安全有效性進(jìn)行充分系統(tǒng)的評價。本文結(jié)合國家局對注冊申報的要求，從綜述資料、研究資料、臨床評價、說明書方面提出審評要求，有利于指導(dǎo)注冊申請人對該產(chǎn)品的研發(fā)、注冊申報，規(guī)范和統(tǒng)一審評尺度。