医疗器械软件申报基本要求课件.ppt
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1、医疗器械软件申报基本要求审评一处 彭亮2011.8内容摘要失效案例与召回分析软件与软件工程概述软件主要标准介绍软件监管情况综述软件申报资料要求软件申报注意事项1 失效案例与召回分析软件失效案例FDA召回分析1.1 软件失效案例直线加速器19851987年,Therac-25加速器因软件失效导致6人受到超剂量辐射,其中3人死亡,1人截肢2001年,加速器因软件和操作错误导致巴拿马5人死亡起搏器和ICD起搏器典型代码行数为80000行19902000年, 起搏器召回的41%与软件失效有关19972003年,美国至少有212人因ICD失效而死亡2008年,美国约使用350000个起搏器和140000
2、个ICD1.1 软件失效案例输液泵输液泵典型代码行数为170000行1997年,Gish公司输液泵因软件逻辑错误引起吗啡过量输入,导致1人死亡2006年,Cardinal公司静脉输液泵因软件设计缺陷引起输液过量,导致2人死亡,其中1人是出生仅16天的婴儿,被注入了44.8ml营养液,而处方仅为4.8ml20052009年,FDA收到约56000条输液泵抱怨记录,其中710人死亡I级召回2007年,FDA有3例I级召回与软件失效有关(共23例)2009年,2例手术导航和1例镇痛泵因软件失效I级召回1.2 FDA召回分析19831991共召回2792个,软件失效165个,占总数5.9%199219
3、98共召回3140个,软件失效242个,占总数7.7%其中软件变更导致召回192个,占软件失效79.3%19992005共召回3771个,软件失效425个,占总数11.3%其中内含软件器械共召回1261个,占总数33.4%,软件失效占内含软件器械召回33.7%1.2 FDA召回分析麻醉类:麻醉机、呼吸机心脏类:起搏器、除颤仪通用类:监护仪、输液泵诊断类:生化仪、病理仪时期时期麻醉类麻醉类心脏类心脏类通用类通用类诊断类诊断类影像类影像类手术类手术类其他类其他类1983199710%21%10%19%30%3%7%199920051.2%8.1%12.7%34.9%33.2%1.1%8.8%200
4、92.8%5.6%11.3%14.1%60.6% 5.6%影像类:X射线类(诊断、治疗)、磁共振、超声手术类:电刀、激光类其他类:含妇产科和眼科1.2 案例与召回软件失效足以致命,且所占比例较高软件失效增速高于医疗器械整体情况内含软件器械召回1/3与软件失效有关软件变更是导致软件失效的主要原因影像类器械的软件失效问题最为突出2 软件与软件工程概述软件概述软件工程概述 软件质量概述2.1 软件概述定义软件是程序、数据和文档的集合程序 = 算法 + 结构分类(GB/T 13702-1992)系统软件:操作系统、实用程序、网络系统支持软件:开发工具、管理工具、数据库管理系统应用软件:数据图像、控制类
5、、辅助类、安全保密基本特点复杂性:不同输入不同执行路径,人为因素无处不在灵活性:同一需求多种实现方式,后续变更容易快速2.1 算法概述定义在有限步骤内解决问题的一系列明确指令特征输入项:一个算法必须有零个或多个输入输出项:一个算法必须有一个或多个输出明确性:算法每一步骤必须有确切的定义 有限性:算法必须在有限步骤内完成任务有效性:每一步骤可分解为基本运算步骤复杂度时间复杂度、空间复杂度2.1 软硬件差异硬件是物理实体,软件是逻辑关系硬件变更周期长,软件变更容易快速硬件有磨损现象,软件虽无磨损,但有退化现象硬件质量取决于设计、开发和生产,软件质量取决于设计和开发,与生产基本无关硬件失效先有征兆再
6、发生,软件失效没有征兆突然发生,软件失效率远高于硬件(100:1)硬件部件可以标准化,软件组件标准化较为复杂细微变更对硬件影响有限,对软件影响可能严重2.2 软件危机对开发进度和成本的估计常常很不准确用户对交付软件不满意的现象常常发生软件产品质量往往靠不住软件常常是不可维护的软件没有合适的文档资料软件成本占计算机总成本的比例逐年上升软件生产率增速远远跟不上硬件性能增速2.2 软件工程基本原理用分阶段的生存周期过程严格管理坚持进行阶段审评实行严格产品控制采用现代程序设计技术结果应能清楚审评开发小组人员应少而精承认不断改进软件工程实践的必要性2.2 软件生存周期体系结构设计详细设计系统测试需求分析
7、集成测试编码运行维护废弃发行安装开发策划配置管理缺陷管理单元测试2.2 生存周期模型瀑布模型增量模型2.2 生存周期模型快速原型模型螺旋模型2.2 生存周期模型V模型W模型2.2 软件测试分类黑盒测试、白盒测试(静态测试、动态测试)单元测试、集成测试、系统测试内部测试、用户测试、第三方测试方法白盒测试:代码检查、静态结构、静态质量、基本路径覆盖、逻辑覆盖(语句、判定、条件、多条件)黑盒测试:等价类、边界值、场景法、因果图、正交试验、判定表、随机测试、功能分解、错误推测2.2 软件测试系统测试安装性测试、兼容性测试功能测试性能测试、负载测试、压力测试、并发性测试、配置测试、接口测试、可靠性测试、
8、恢复性测试可用性测试、界面测试安全性测试回归测试用于确定软件更改没有产生不良影响或没有引入新缺陷软件如有变更均需进行适当且足够的回归测试2.2 软件维护分类完善型:提高软件功能、性能的变更纠正型:纠正软件缺陷的变更适应型:改变软件运行环境的变更统计数据完善型5066%、纠正型1721%、适应型1825%维护费用占软件生存周期总成本的5080%具体要求软件维护应进行适当且足够的回归测试工作量取决于变更的组件、类型和运行环境工作量也取决于原有开发文档的详尽程度2.2 软件文档阶段相应文档开发策划开发计划、质量管理计划、风险管理计划、配置管理计划、文档计划需求分析需求规格、初步测试计划设计设计规格、
9、各级测试计划编码代码规范、问题解决程序测试各级测试报告、问题解决程序发行安装说明书运行维护维护计划、问题解决程序2.2 软件与软件工程2.3 软件质量概述名称Bug、缺陷、错误、故障、失效、异常异常根源软件若超过169行可执行代码无法确保完全正确软件测试由于时间和成本限制不能遍历所有路径属性软件缺陷与生俱来,不可避免,也无法根除现有已知方法不能保证任何软件100% 质量原则尽早测试、重点测试、全面测试2.3 复杂度与测试公式软件复杂度 = NIOPN为软件类型,I为输入次数,O为输出次数,P为指数举例假设N=1,P=2,输入2个参数,输出2个参数,每个参数均为8位数据,执行一次测试耗时1毫秒,
10、则测试所有参数组合耗时为: 282(282)2/(103360024365)8925年假设用户名为10位数字和字母组合,字母区分大小写,测试一个用户名耗时1纳秒,则测试所有用户名耗时为: (10+262)10/(109360024365)26年2.3 缺陷来源2.3 统计数据时间比例需求设计1/3,编码1/6,测试1/2起源阶段需求54%,设计25%,编码15%,其他6%修正成本设计:编码:测试:发布=1:6.5:15:60100退化现象每修正25个缺陷就会产生1个新缺陷群集现象“80%”的缺陷集中于“20%”的程序2.3 影响因素计划和资源语言工具和方法文档复杂性环境人员培训组织形式需求转换
11、和可追溯性测试方法维护现有软件原型现有类似软件质量特征设计参数折中2.3 质量度量分类产品度量:用于描述产品特征和质量水平项目度量:用于描述项目特性和执行状态过程度量:用于开发和维护过程的优化改进过程度量需求分析度量:功能点度量设计度量:形态度量、界面度量源代码度量:规模度量规模度量、Halstead度量测试度量:DRE度量维护度量:SMI度量2.3 生存周期质量2.3 质量体系与模型质量体系ISO 90003(GB/T 19003)CMM / CMMISPICE(ISO/IEC 15504)质量模型Boehm模型:功能要求、可维护性、可移植性McCall模型:产品运行、产品修改、产品转移IS
12、O 9126模型:功能性、可靠性、易用性、效率、维护性、可移植性2.3 质量特性与测试3 软件标准介绍软件标准概述YY/T 0664介绍YY/T 0708介绍GB/T 25000.51介绍DICOM与HL7简介3.1 软件标准概述IEC 62304:2006( YY/T 0664-2008)IEC 60601-1-4:2000(YY/T 0708-2009)IEC 61508系列7标准(GB/T 20438系列)IEC 62274:2005(YY 0721-2009) ISO/IEC 9126系列4标准(GB/T 16260系列)ISO/IEC 14598系列6标准(GB/T 18905系列)
13、ISO/IEC 25051:2006(GB/T 25000.51-2010) ISO/IEC 12119:1994(GB/T 17544-1998)DICOM与HL73.1 软件标准概述IEC 80001-1:2010Application of risk management for IT-networks incorporating medical devices - part 1: roles, responsibilities and activities IEC/TR 80002-1:2009Medical device software - Part 1: Guidance on
14、the application of ISO 14971 to medical device softwareIEC 82304-1Healthcare software systems - Part 1: General requirementsIEC 62366:2007Medical devices - Application of usability engineering to medical devices3.2 YY/T 0664介绍背景测试本身不足以确保软件运行的安全性没有已知方法可保证任何软件100%安全性目的规定医疗器械软件的生存周期要求通过规定过程、活动和任务,为医疗器械
15、软件生存周期过程建立共同框架作用通过对设计、测试和验证的详尽严格的要求来增强医疗器械软件的可靠性增强医疗器械软件的安全性和有效性3.2 YY/T 0664介绍范围医疗器械软件的开发和维护包括未知来源软件(SOUP)医疗器械软件在被开发医疗器械内的已开发的软件系统预期本身用作医疗器械而开发的软件系统未知来源软件已经开发且通常可以得到的,并且不是用以包含在医疗器械内而开发的软件以前开发的、不能得到其开发过程足够记录的软件3.2 YY/T 0664介绍要求质量管理、风险管理和软件工程相结合实施本标准确定的过程、活动和任务本标准要求生成任务文件本标准要求建立生存周期模型注意事项不为制造商规定组织结构不
16、规定任务文件的特定格式不规定特定的生存周期模型3.2 安全性级别严重伤害直接或间接导致下列结果的伤害或疾病:危及生命造成人体功能的永久性损害或者人体结构的永久性损坏需要内科或外科介入以防止人体功能的永久性损害或人体结构的永久性损坏永久性人体功能或结构的不可恢复的损害或损坏,微不足道的损害或损坏除外3.2 安全性级别安全性级别A级:不可能对健康有伤害和损坏B级:可能有不严重不严重的伤害C级:可能死亡或严重伤害严重伤害具体要求制造商应赋予每个软件系统一个安全性级别并形成文档软件系统如分解为软件项,软件项应继承原有安全性级别,除非制造商以文件形式给出理由每个软件系统被赋予安全性级别之前均应按照C级要
17、求安全性分级方案不期望与YY/T 0316的风险分级相一致3.2 安全性级别软件系统C级软件项B级软件项C级软件项B级软件项C级软件项A级软件单元B级软件单元A级软件单元C级软件单元B级软件单元A级软件单元A级软件单元A级3.2 生存周期过程过程软件开发过程软件维护过程软件风险管理过程软件配置管理过程软件问题解决过程过程分类实施于所有医疗器械软件,标记为A、B、C级实施于选定的软件项,标记为B、C级或C级3.2 生存周期过程开发策划需求分析体系结构设计详细设计单元实现和验证集成和集成测试系统测试软件发行制定维护计划问题和修改分析修改实施软件危害处境分析风险控制措施软件更改风险管理风险控制措施验
18、证配置标识更改控制状态记录准备问题报告研究问题通知相关方应用更改程序保持记录分析问题趋势验证问题解决测试文档内容制定维护计划问题和修改分析修改实施制定维护计划问题和修改分析3.2 风险管理概述*软件本身不是危害,但会引发危害处境软件表现为随机失效,但实为系统性失效软件失效概率难以计算,通常基于损害严重度分析(失效概率假定为100%)要求软件风险管理是整个医疗器械风险管理的组成部分,孤立分析是不合适的ISO14971没有特别阐述软件的风险控制和软件生存周期过程的风险控制,本标准对软件的风险控制提供了附加要求3.2 风险管理失效模式与影响分析(FMEA)自下而上的标准的可靠性分析工具用于部件设计、
19、部件制造和用户使用的失效分析故障树分析(FTA)自上而下的可靠性与安全性分析工具采用逻辑门符号对顶事件进行图解分析危害分析与关键控制点(HACCP)一种识别、评价和控制危害的系统性方法基于FDA的HACCP应用指南的七个原则3.2 配置管理与问题解决配置管理内容:确定配置项,建立基线,形成文档作用:标识软件项,控制变更,提供状态报告问题解决内容:分析问题,评估影响,提出变更请求作用:解决开发、运行和维护所发现的异常3.3 YY/T 0708介绍背景GB 9706.1通用标准的并列标准基于风险管理和开发生存周期目的规定了可编程医用电气系统设计过程的要求作为专用标准要求的基础,包括作为降低和管理风
20、险的安全要求指南范围带有可编程电子子系统的医用电气设备或医用电气系统3.3 YY/T 0708介绍可编程电子子系统基于一个或多个中央处理单元的系统,包括软件和接口,简称PESS举例(GB/T 20438.4-2006):微处理器、微控制器、可编程控制器、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑控制器(PLC)、其他以计算机为基础的装置(智能传感器、变送器、执行器)可编程医用电气系统包含一个或多个可编程电子子系统的医用电气设备或医用电气系统,简称PEMS3.3 嵌入式系统定义IEEE定义:嵌入式系统是用于控制、监视或者辅助装备、机器或设备运行的装置嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,软件与
21、硬件可剪裁,以满足对功能、可靠性、成本、体积和功耗等要求的专用计算机系统 嵌入式软件是基于嵌入式系统而设计的软件,同样分为系统软件、支持软件和应用软件 特征特点:专用性、实时性、可靠性、可剪裁性、可约束性优势:体积小、功耗低、功能强、性价比高、操作简便3.3 可编程医用电气系统3.3 标准比较相同之处风险管理、生存周期、过程标准差异之处YY/T 0708YY/T 0664对通用标准的补充适用于PEMS开发生存周期包含安全性确认与其他标准共同使用适用于医疗器械软件开发和维护生存周期不覆盖医疗器械确认3.3 标准比较YY/T 0708YY/T 066452.201 文件4.1 质量管理体系,4.2
22、 风险管理52.202 风险管理计划4.1 质量管理体系,4.2 风险管理5.1.7 软件风险管理策划52.203 开发生存周期5.1.1 软件开发计划9 软件问题解决过程 52.204 风险管理过程4.2 风险管理,4.3 安全性级别7 软件风险管理过程52.205 人员资格4.1 质量管理体系52.206 需求规格说明5.2 软件需求分析,7.2 风险控制措施52.207 体系结构5.3 软件体系结构设计3.3 标准比较YY/T 0708YY/T 066452.208 设计和实现5.4 软件详细设计5.5 软件单元实现和验证52.209 验证5.5 软件单元实现和验证5.6 软件集成和集成
23、测试5.7 软件系统测试52.210 确认4.1 质量管理体系52.211 修改6 软件维护过程7.4 软件更改风险管理8 软件配置管理过程9 软件问题解决过程52.212 评定4.1 质量管理体系3.3 独立软件与软件组件内容独立软件软件组件结构组成系统子系统开发策划软件系统医疗器械需求分析市场客户医疗器械设计软件软硬件结合编码软件软件单元测试软件软件集成测试软件软硬件结合系统测试软件软硬件结合发行软件系统医疗器械3.4 GB/T 25000.51介绍范围适用于商业现货(COTS)软件产品仅涉及向用户提供产品置信度,不涉及生产过程和供方质量体系内容COTS软件产品的质量用于测试COTS软件产
24、品的文档要求COTS软件产品的符合性评价细则对安全或业务攸关COTS软件产品的建议3.4 标准比较结构变化GB/T 25000.51:共7章3附录1参考文献GB/T 17544:共4章3附录(含参考文献)内容变化新版第5章与老版第3章基本一致,不过与GB/T 16260的关系更为紧密新版第6章与老版第4章变化较大,新版删除了老版测试活动的内容,增加了测试文档的要求新版增加了第2章“符合性”和第7章“符合性评价细则”3.4 标准比较GB/T 25000.51第5章GB/T 17544第3章差异内容5.1.3.5 法律或行政要求5.1.3.6 最大并发用户数5.1.3.8 特定软件和硬件5.1.4
25、.4 软件组件选项版本5.1.6.6 可访问性规定标示5.1.10 使用质量陈述5.2.5 易学性5.2.6 可操作性3.1.2 h)要交付项3.1.5 e)使用效率和用户满意度3.2.5 可浏览性3.3.3 c)可操作性3.4 标准比较GB/T 25000.51第5章GB/T 17544第3章细化内容5.1.7 效率陈述5.1.8 维护性陈述5.1.9 可移植性陈述5.2.1 完备性3.1.6 效率说明3.1.7 可维护性说明3.1.8 可移植性说明3.2.1 完整性调整内容5.1.9.2 配置条件5.1.9.3 安装规程3.1.2 f)要求的系统3.1.2 i)安装3.4 标准比较GB/T
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