用户故事

Medviso心血管分析软件获得FDA 510(k)批准和CE标志

挑战

开发用于心脏磁共振成像的图像分析软件,并获得监管机构的临床使用批准

解决方案

使用MATLAB开发、测试、文档化、打包和部署分割和定量分析算法

结果

  • 开发速度翻了三倍
  • FDA提交工作减半
  • 作为生产软件交付的算法

“我们社区中的许多学生和研究人员都使用MATLAB,我们已经向他们发布了我们的源代码,以便他们可以添加到MATLAB中。有了MATLAB,调试算法和快速创建接口变得很容易,这使得从一个想法迅速变成可以在临床中演示和使用的工作软件成为可能。”

海伦·弗兰松,Medviso
人左心室磁共振图像的三维几何重建。

人左心室磁共振图像的三维几何重建。绿色的表面是心室的外表面(心外膜),红色的表面是内表面(心内膜)。


在治疗患有心脏肿大、先天性心脏病或其他心脏疾病的病人之前,医生必须知道病人的心脏工作情况如何。心脏磁共振(CMR)和计算机断层扫描(CT)系统提供心脏结构的横切面图像,但这些静态图像的诊断价值有限。为了充分了解心脏的性能,医生需要量化几个关键指标,包括心脏每次收缩时泵出的血量,左心室的舒张和收缩体积,心肌质量,以及射血分数,或每次收缩时泵出的血百分比。

Medviso的研究人员开发了一种图像分析软件,可以自动量化这些心脏评估指标。MATLAB开发®该公司的软件已在美国获得FDA 510(k)批准,在欧洲获得CE标志,在欧洲获得ISO 13485标准认证。

“MATLAB使我们的创始人能够开发核心图像分析算法,”Medviso首席执行官海伦·弗兰松(Helen Fransson)说。“最近,MATLAB使Medviso能够将这些算法合并到我们授权给临床医生的独立生产软件中。根据FDA 510(k)批准的要求,我们通过MATLAB自动生成文档,并确保每次发布都对所有要求进行测试,从而简化了监管审批程序。”

挑战

Medviso创始人埃纳尔·海伯格(Einar Heiberg)在瑞典隆德大学(Lund University)担任研究员时开始开发图像分析算法。Medviso的成立是为了满足临床医生对打包版算法日益增长的需求。为了交付临床使用的生产软件应用程序,Medviso需要扩展和改进算法,创建用户界面,并将算法部署为独立的应用程序。

为了确保该软件获得FDA的510(k)许可,工程师们需要对每个版本进行彻底的回归测试,并生成大量的文档。

解决方案

Medviso使用MATLAB开发、测试、记录和部署其软件。

Medviso的工程师们用自定义算法增强了Heiberg的原始代码,优化了图像中识别心室壁梗死、血流测量和其他心脏特征的算法。这些图像是从医学数字成像和通信(DICOM)格式的文件中读取的。

接下来,工程师们使用image Processing Toolbox™对执行图像分析过程中剩余步骤的算法进行了微调。这些算法首先将分割的图像堆栈(每个图像代表心脏的5-8毫米切片)聚集在一起,形成心脏的3D表示。他们测量了整个心脏周期内这种3D表示的变化,利用结果计算最大和最小心室容积、射血分数和其他诊断指标。

该团队为图像分析算法创建了一个界面,使研究人员和临床医生能够查看图像,验证或调整自动分割,读取计算诊断措施,并生成临床报告。

为了创建一个独立版本的软件,临床医生可以在不安装MATLAB的情况下使用,该团队使用MATLAB Compiler™将算法和接口打包为一个单一的应用程序。

为了准备将软件提交给FDA批准,Medviso工程师在MATLAB中编写了自动回归测试脚本,以验证软件的每个要求。他们还编写了MATLAB脚本,根据代码中的注释生成文档。

在获得FDA 510(k)批准和CE标志后,Segment CMR软件现在被欧洲和美国的临床医生以及全球300多个研究小组使用。

Medviso最近发布了分段CT,用于分析心脏计算机断层扫描图像。这个应用程序是用MATLAB开发的,重用了CMR段中75%的代码。

结果

  • 开发速度翻了三倍。“海伯格博士估计,在MATLAB中开发和评估量化算法比在C/ c++中快三到四倍,”Fransson说。“该语言在矩阵上的数组操作使处理图像堆栈变得容易,MATLAB更容易调试,因为我们可以逐步检查过程以解决问题。”
  • FDA提交工作减半。Fransson说:“我们每两周发布一次新软件,在提交给FDA之前,我们需要测试和记录每个版本。”“使用MATLAB,我们通过自动化大部分过程将工作减少了一半。在20分钟内,我们将所有的文档和编译版本上传到我们的网站上。”
  • 作为生产软件交付的算法。“我们用MATLAB为我们的软件创建了整个用户界面,”Fransson说。“MATLAB使我们能够非常快速地创建一个初始版本,我们向与我们合作的研究人员展示了这个版本。在使用MATLAB编译器创建独立版本之前,我们结合了他们的反馈并改进了设计。”

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