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

开发心脏磁共振成像图像分析软件,并获得监管机构批准用于临床

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

  • 开发速度增至三倍
  • FDA提交工作减半
  • 作为生产软件交付的算法

“我们社区的许多学生和研究人员都使用MATLAB,我们已经向他们发布了源代码世界杯预选赛小组名单,这样他们就可以在其中添加内容。有了MATLAB,很容易调试算法,并快速创建接口,使它能够快速从一个想法变成可以演示和在临床使用的工作软件。”

海伦·弗兰森,Medviso
基于MR图像的人左心室三维几何重建。

基于MR图像的人左心室三维几何重建。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)。


在治疗心脏肿大、先天性心脏病或其他心脏疾病的患者之前,医生必须了解患者的心脏工作情况。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断面图像,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多少血,左心室舒张和收缩期容积,心肌质量,射血分数,即每次收缩时泵出的血的百分比。

Medviso的研究人员开发了图像分析软件,可以自动量化这些心脏评估指标。用MATLAB开发®该公司的软件在美国获得了FDA 510(k)批准,在欧洲获得了CE标志,在那里它被认证为ISO 13485标准。

“MATLAB使我们的创始人能够开发核心图像分析算法,”Medviso的首席执行官Helen Fransson说。“最近,MATLAB使Medviso能够将这些算法合并到独立的生产软件中,我们授权给临床医生。我们已经通过MATLAB自动生成文档简化了监管批准程序,并确保每个版本的所有要求都得到了测试,这是FDA 510(k)批准的要求。”

挑战

Medviso创始人埃纳·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算法打包版本日益增长的需求。为了交付用于临床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,并将算法部署为一个独立的应用程序。

为了获得FDA对该软件的510(k)许可,工程师需要对每个版本执行彻底的回归测试,并生成大量的文档。

解决方案

Medviso使用MATLAB来开发、测试、记录和部署它的软件。

Medviso的工程师用自定义算法优化了海伯格的原始代码,以识别心室壁梗死、血流测量和图像中的其他心脏特征。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,工程师微调了使用image Processing Toolbox™执行图像分析过程中其余步骤的算法。这些算法首先将分割的图像堆叠在一起——每个图像代表心脏的5-8毫米切片——形成心脏的3D表示。他们测量了在整个心脏周期内这种3D表示的变化,使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接口,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,读取计算出的诊断措施,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独的应用程序。

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,以验证软件的每个需求。他们还编写了基于代码注释生成文档的MATLAB脚本。

已经获得FDA 510(k)批准和CE标志,Segment CMR软件现在被欧洲和美国的临床医生和全球超过300个研究小组使用。

Medviso最近发布了段CT,用于分析心脏计算机断层扫描图像。该应用程序是用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,用MATLAB开发和评估量化算法比用C/ c++快三到四倍,”Fransson说。“该语言对矩阵的数组操作使处理图像堆栈变得容易,而MATLAB更容易调试,因为我们可以逐步检查这个过程来解决问题。”
  • FDA提交工作减半。“我们每两周发布一次新软件,在提交给FDA之前,我们需要对每个版本进行测试和记录,”Fransson说。“有了MATLAB,我们通过将大部分过程自动化,将工作减半。在20分钟内,我们将把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,”弗兰松说。“MATLAB使我们能够非常快速地创建一个初始版本,并将其展示给我们合作的研究人员。在使用MATLAB编译器创建独立产品版本之前,我们整合了他们的反馈并改进了设计。”

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