磁共振成像（MRI）設備生產環節風險點分析及現場質量體系核查建議

【作 者】劉永章，楊義強

上海市醫療器械化妝品審評核查中心，上海市，200020

0 引言

隨著計算機、電子電路、超導體技術的發展，磁共振成像（MRI）技術水平迅速提高，磁共振成像設備由于對人體沒有電離輻射的損傷，并能獲得人體的各個方向的斷面圖像，為明確病灶位置以及進行定性分析提供了豐富的影像信息，在臨床上得到了廣泛的應用[1]，已經成為一個非常重要的檢查手段，設備質量問題造成不良事件也時有發生，2008—2017年美國SUS (system for uniform surveillance)數據庫上報了1 548件在MRI設備、MRI專用線圈、MR波譜成像以及PET/MR方面的不良事件，2011—2019年國家藥品監督管理局網站有30件MRI、PET/MR主動召回事件[2]。由于MRI設備結構復雜，融合了機械、電子、物理學、通信及軟件等技術，為保證MRI設備在臨床使用過程中的有效性和安全性，對生產企業生產要素提出了較高要求，同時也對醫療器械監管帶來了挑戰。

1 MRI產品概要

磁共振成像是基于核磁共振原理，醫用核磁共振成像中的“核”通常指的是氫原子核，在弛豫過程中，射頻接收線圈內的磁通量發生變化產生MR信號，基于所采集的信號經重建形成圖像，利用圖像后處理，可以獲得人體某一器官或者血管的結構，也可以使人體正常組織與異常組織區分開來，定位異常組織的位置，幫助診斷，適應癥包括頭顱、腹部、脊柱、骨關節等全身的臨床MRI圖像診斷。磁共振成像系統產品主要由磁體系統（包括主磁體、梯度系統和射頻系統）、譜儀系統、檢查床、計算機圖像采集處理系統、對講系統及生理信號門控單元等組成（見圖1），各部件之間相互連接，由計算機控制、協調及數據處理。

圖1 磁共振成像系統組成Fig.1 Composition of MRI system

2 MRI設備主要部件及功能

（1）磁體系統由主磁體、梯度系統和射頻系統組成。①主磁體：作用是產生靜磁場，對磁場均勻度和磁場穩定度有嚴格要求。磁體可分為永磁體、常導體、超導體3種類型，其中超導體磁體采用鈮鈦合金制成，特點是磁場強度高而且穩定，但技術復雜，在運行中要消耗液氮。②射頻系統：主要由射頻發射器、射頻功率放大器、射頻發射線圈、射頻接收線圈及信號放大器等組成。射頻系統是用來發射射頻脈沖，使質子吸收能量并產生共振，在弛豫過程中產生MR信號并通過射頻接收線圈接收成像物體發射出來的磁共振信號。③梯度系統：主要作用是產生線性變化的梯度磁場。它是磁共振成像設備重要的硬件之一。梯度系統主要由梯度功率放大器、梯度線圈等組成，用于掃描層面的定位。

（2）譜儀系統：由梯度場、射頻場的發生和控制、MR信號接收和控制等部分組成。它所采集的信號，通過接口傳送給計算機圖像處理系統處理。

（3）生理信號門控單元：分為心電生理模塊和呼吸脈搏模塊。通過心電生理模塊、呼吸脈搏模塊可分別探測到心電、呼吸和脈搏信號，這些生理信號發送到門控觸發單元，觸發序列進行門控掃描。

（4）檢查床：主要功能包括運載和定位患者和連接線圈。

（5）計算機圖像采集及圖像處理系統：主要用于數據采集、圖像處理及系統的驅動和控制。

3 MRI設備生產工藝流程

目前生產廠家磁共振成像設備的生產方式均不相同，一種典型磁共振成像設備的生產工藝流程，如圖2所示。

圖2 磁共振成像設備集成的生產工藝流程Fig.2 Production process flow chart of MRI equipment integration

關鍵工藝過程為磁體生產、梯度線圈生產和系統集成裝配，其中磁體生產過程中“磁體連線”和“灌膠”為關鍵工藝，“磁體焊接”和“裝配”為特殊工藝；梯度線圈生產過程中“裝配”為關鍵工藝，“灌膠”為特殊工藝。

4 MRI設備生產環節風險分析

下面從MRI設備生產企業人員、設備、材料、工藝、環境共5個要素對MRI產品生產環節的主要風險點進行分析：

（1）人員風險：①從事影響關鍵工序生產的人員是否經過與其崗位要求相適應的培訓，具有相關理論知識和實際操作技能；②是否配置了專職的檢驗人員，特別是關鍵過程檢驗的人員是否滿足崗位要求，是否具有實際的操作能力。例如磁體連線和灌膠等關鍵工序操作人員是否操作不當。如果不小心撞擊磁體，可能引起磁體穩定性、均勻性下降，并最終導致MRI圖像質量問題。

（2）設備風險：①企業是否配備了與MRI產品相適應的生產設備和檢驗設備；②關鍵生產設備性能和檢測設備測量精度是否滿足使用要求，關鍵設備是否進行了驗證，檢測設備是否經過定期校驗；③為了降低成本企業部分檢測設備采用自校，自校規程及放行要求是否正確合理，自校使用的檢測設備是否進行了校驗。

（3）原材料風險：①是否對關鍵部件供應商或者制造商進行定期評審，是否具有穩定的質量保證能力；②物料來源是否符合法律法規的相關規定；③采購合同中是否明確了采購物料的規格、型號、圖樣、驗收標準等要求，特殊要求原材料的儲存、運輸要求是否作出明確規定。

（4）工藝風險：①產品生產工藝流程設置是否合理，關鍵工序和特殊過程是否進行了識別；②關鍵生產工藝是否經過充分的驗證、評審并得到批準，工藝是否明確并能實際指導生產和檢驗工作；如：系統裝配過程中，應避免關鍵零部件受到嚴重的沖擊和傾斜（磁體），從而導致系統無法勵磁；系統裝配過程中，應確保其圖像穩定性（接頭固定、鐵屑清理、線纜接頭力矩等），以防止出現spark影響圖像質量。

（5）環境風險：①生產、檢驗、倉儲等環境條件是否作出規定；②測試用MRI屏蔽室是否滿足要求；③生產場地的溫度、濕度、靜電防護和潔凈程度等條件是否符合要求；如系統升場、降場及加注液氦過程中，是否對系統環境進行控制來確保周圍環境處于通暢狀態，以免在升場、降場及液氦加注過程中出現液氦泄露造成人員傷亡。

5 對于MRI設備生產現場檢查建議

通過生產環節主要風險點的分析，結合《醫療器械生產質量管理規范》[3]要求，核查質量體系運行的有效性。按照醫療器械生產質量管理規范的核查要素提出如下幾點核查建議：

（1）在人員方面：①重點核查“磁體連線、灌膠”等關鍵工序人員的資質及培訓記錄，是否符合崗位任職要求。培訓內容應包括關鍵工序過程等工藝文件及裝配工具如“真空灌膠機、線圈固化烘箱、繞線機、脈沖氬弧焊機”等的操作使用方法。②核查專職檢驗人員的資質及培訓記錄，查看培訓內容是否包括關鍵部件如“磁體、梯度線圈”等物料的檢驗方法，檢驗設備如“網絡分析儀、氦質譜檢漏儀、數字式折射儀、數字特斯拉計、耐壓測試儀、頻譜分析儀”等操作方法。需要時，可考察相關員工的實際操作能力。

（2）在設備方面：①核查企業是否配置了包括如“真空灌膠機、線圈固化烘箱、繞線機、脈沖氬弧焊機、空氣壓縮機”等生產設備，是否配置了“示波器、水平尺、數字萬用表、精密電子天平、網絡分析儀、氣體質量流量計、氦質譜檢漏儀、絕緣電阻表、數字式折射儀、數字特斯拉計、耐壓測試儀、信號發生器、函數發生器、頻譜分析儀”等檢驗設備；②檢查關鍵生產設備的維護保養及驗證記錄是否完整；③關鍵檢測設備是否經過校驗并滿足使用要求；對于企業自行校驗的設備，自校規程是否科學合理，自校用的設備是否進行了校驗。

（3）設計控制方面：MRI系統軟件主要由圖像采集重建軟件、圖像后處理軟件以及驅動控制系統中的固件所組成，對產品質量起著決定性作用。①可參照《醫療器械生產質量管理規范獨立軟件現場檢查指導原則》[4]要求核查MRI系統中軟件研發記錄，其中應重點關注軟件測試，測試用例的好壞決定了測試的質量，對于企業聲稱軟件零缺陷的產品，應重點核查軟件測試報告中的測試用例充分性和適宜性；②檢查軟件剩余缺陷處理記錄，特別對于嚴重等級較高的缺陷，核查其缺陷分析、修復和測試方案及其評審批準記錄。

（4）在采購方面：①重點核查主要部件供應商的資質及質量技術協議，檢查主要部件如冷卻系統、磁體、線圈、電源等相關采購記錄是否滿足追溯要求；是否明確部件名稱、規格型號、主要技術參數、驗收標準等內容；②核查部件的檢驗驗收記錄，若需要供應商出具出廠檢驗報告，應確認報告中的檢驗結果是否能滿足要求；如原材料制造商發生變更，應提供供應商變更控制記錄，當影響到產品的安全性和有效性時，需要查看產品驗證記錄。

（5）在生產方面：①首先應重點關注磁體系統、譜儀等部件的裝配作業指導文件等關鍵工序相關的工藝文件是否有變更，如有變更應核查工藝的變更控制記錄、驗證記錄；②其次查看實際生產記錄與工藝文件是否一致；核查特殊過程的確認記錄，查看其生產記錄是否記錄其工藝參數并滿足追溯要求。

（6）在檢驗方面：①首先核查企業是否按產品技術要求制定了出廠檢測規范，是否涵蓋了產品技術要求中性能指標；②檢驗方法是否符合產品技術要求及YY 0319《醫用電氣設備第2-33部分：醫療診斷用磁共振設備安全專用要求》等強制性標準，產品檢驗是否符合檢驗規范要求并滿足追溯要求。

6 結論

通過介紹MRI產品結構功能組成和生產工藝過程，從人員、設備、原材料、工藝、環境5個生產要素分析了MRI產品在生產實現過程中存在的主要風險點，根據醫療器械生產質量管理規范要求，從人員、設備、設計、采購、生產、檢驗等過程核查提出了幾點建議，期望對于提高監管核查效率有一定的幫助。