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NMPA政策速递|CMDE 发布植入式脑机接口(光标交互操控)临床试验审评要点征求意见稿(附全文)

近日,国家药监局医疗器械技术审评中心(CMDE)发布《植入式脑机接口系统(电子设备光标交互操控功能)临床试验技术审评要点(征求意见稿)》,面向行业公开征求意见,意见反馈截止2026年9月14日。

该文件为第三类植入式脑机接口医疗器械(BCI器械)的临床试验设计、终点设置、安全性评估、伦理要求提供明确的指导性审评标准,针对重度运动障碍人群使用、脑信号控制屏幕光标交互操控的植入式BCI器械,明确可行性试验、确证性试验、有效性指标、长期随访、软件算法风险、受试者伦理与隐私保护等核心要求,是BCI器械企业开展产品临床试验与注册申报重要参考文件。

需要说明的是该文件仅为技术指导文件,不属于强制执行法规,BCI器械企业需结合产品实际,在现有法规标准框架下开展临床及注册申报工作。

瑞旭集团BCI器械注册及临床服务

瑞旭集团医疗器械事业部深度布局脑机接口等创新有源植入器械合规技术服务,可为BCI器械企业提供:

  • 脑机接口医疗器械临床试验方案设计、审评技术要点符合性审核
  • 脑机接口医疗器械临床试验审批、注册申报资料撰写与审评跟进
  • 非临床、软件算法验证、伦理合规全流程咨询服务
  • 脑机接口医疗器械相关法规跟踪和合规咨询培训

瑞旭集团持续助力脑机接口医疗器械企业精准符合监管要求,高效推进BCI器械临床与注册获证。

附件:植入式脑机接口系统(电子设备光标交互操控功能)临床试验技术审评要点

(征求意见稿)

本审评要点是植入式脑机接口系统(电子设备光标交互操控功能)安全性、有效性方面重要的技术要求文件,通过综合分析植入式脑机接口系统(电子设备光标交互操控功能)的风险受益信息和临床评价领域科学研究,提炼汇总为本文件,用于规范技术审评工作,统一技术审评尺度。

本审评要点是对植入式脑机接口系统(电子设备光标交互操控功能)预期能达到安全有效性的临床评价要求,供注册申请人准备注册申报资料的指导性文件,但不包括注册审批所涉及的行政事项,亦不作为法规强制执行,需在遵循法律规章、规范性文件和强制性医疗器械标准的前提下,结合产品的具体特性,使用本审评要点。

本审评要点是在当前认知水平下制定的。随着技术审评经验的积累和科学技术的发展,本审评要点的相关内容也将适时地调整或及时转化为注册审查指导原则。

一、适用范围

本审评要点所涉及的植入式脑机接口系统适用范围描述需明确具体适应证(如颈段脊髓损伤、肌萎缩侧索硬化所致的四肢瘫)、可实现的临床功能(如电子设备光标交互操控)以代偿部分运动功能,完成部分日常生活事务。患者需满足的条件包括:年龄,如18-60周岁;疾病程度,如C2~C6颈段脊髓损伤评级A~C级的四肢瘫(C级受试者需满足手部关键肌肌力为0~1级),疾病确诊超过12个月且经规范治疗(包括标准化康复训练)后病情无好转至少6个月、手部功能未恢复等。按现行《医疗器械分类目录》,该类产品分类编码为12-00,管理类别为III类。本审评要点给出采用硬膜外或皮层内植入,基于局部场电位或神经元电位脑电信号解码,拥有较高通道数量(如128通道及以上),具备电子设备光标交互操控功能植入式脑机接口系统的通用要求;并以植入脑区为手节区、适应证为颈段脊髓损伤、确诊超过12个月且经规范治疗后病情无好转至少6个月的脑机接口产品临床试验设计考虑要素为例,给出具体推荐意见,其他脑机接口系统产品可参考本审评要点中适用的部分。

本要点不适用如下情形:1.非植入的无创脑机接口产品;2.植入脑区为手节区以外的脑机接口产品;3.控制其他外设或实现其他临床功能的脑机接口产品,如全上肢外骨骼设备、电动轮椅、机械手套、下肢外骨骼设备等外设或宣称可促进神经功能修复等临床功能。但上述情况可参考本要点中的总体原则和评价思路等适用部分。

二、总体原则

(一)临床评价路径要求

脑机接口医疗器械为临床高风险产品,其临床应用安全有效性无法完全通过台架试验、动物试验等非临床研究予以确认,需通过临床试验路径开展临床评价,境内临床试验需符合《医疗器械临床试验质量管理规范》(Good Clinical Practice for Medical Devices,GCP)的相关要求。如有境外临床试验数据,其符合我国注册相关法规要求,遵循伦理、依法、科学原则,且数据科学、完整、充分时,可参照《接受医疗器械境外临床试验数据技术指导原则》作为临床试验资料提交,选择临床试验路径进行临床评价。

临床试验设计具体内容参考《医疗器械临床试验设计指导原则》以及相关的临床指南共识、技术指导文件。

为了更好确保患者权益,以及更好设定临床试验相关参数,植入式脑机接口医疗器械通常需在开展可行性临床试验之后,且试验成功的前提下,再开展确证性临床试验。申报产品用于相同适应证、相同临床功能的可行性临床试验样本量不少于4例。

(二)适用人群考虑

根据当前脑机接口产品研发及临床研究应用情况,脑机接口产品一般预期可用于脊髓损伤、脑卒中后的偏瘫、肌萎缩侧索硬化(Amyotrophic Lateral Sclerosis, ALS俗称“渐冻症”)、脑外伤后瘫痪、完全闭锁综合征、严重构音障碍或听理解相对较好的失语症类型等人群中的一种或几种。

适用人群的选择需要考虑具体的适应证类型(如脑卒中、脊髓损伤、ALS等),疾病严重程度(如脊髓损伤分级、改良Rankin量表评分、ALS功能评定量表划分的不同严重程度等级),疾病病程与常规治疗手段恢复预期效果(例如疾病确诊超过12个月且经规范治疗后病情稳定至少6个月,预期常规恢复治疗后病情无明显好转)等维度。电子设备光标交互操控功能,一般而言主要的适用人群为颈段脊髓损伤、ALS等人群。由于卒中偏瘫人群一侧肢体仍可正常活动,植入脑机接口系统单纯进行光标控制的临床价值低,不宜将其作为适用人群。但若植入式脑机接口系统已因其他功能代偿为目的植入患者体内,可允许拓展电子设备光标交互操控功能的应用。

基于产品技术特征以及预期实现的临床功能、为患者带来的受益风险情况等角度,选择合理的适用人群。

一是产品为相应患者人群带来受益的可行性。例如脑机接口产品预期实现手节区神经元电位解码实现中枢神经功能代偿,但患者为脑卒中/脑外伤患者,且手节区神经损伤严重,无法产生必要的脑电信号,则不适宜作为适用人群;又如预期患者需要代偿/恢复较为复杂的手部功能,产品设计的解码脑电类型、电极通道数、解码算法设置等参数配置低的,若不足以实现手部精细操作,则不适合申报相应适应证。

二是产品设计需满足相应患者人群中枢神经功能代偿的需求。例如,ALS人群处于疾病进行性发展状态,患者会逐渐面临部分运动功能丧失到全部运动功能乃至于构音功能、部分观察能力丧失,且患者可能处于长期卧床状态,身体机能较差,不宜接受反复多次的植入手术。同时,患者脑功能状态是否适合进行脑机接口的植入需要进行评估(患者若脑功能快速持续恶化,则植入受益不明确),因此适用的植入式脑机接口在设计上需在通道数、脑电解码类型、提供的临床功能类型及数量、手术创伤等方面满足患者需求。

三是产品预期临床效果需与预期康复治疗等常规治疗手段预期恢复效果(考虑病程、治疗史等因素)相适应。例如,目前绝大部分脑机接口的临床定位是通过外接设备实现对患者部分或全部中枢神经功能的代偿,暂无高质量临床证据证明脑机接口产品可对患者人群实现自身神经功能恢复,故此类脑机接口医疗器械需考虑面向已有一定病程和治疗历史,显示康复治疗等常规治疗手段预期恢复效果不佳的人群。

本要点的临床试验设计部分,针对目前临床上开展研究应用较多的脑机接口产品,因颈段脊髓损伤人群具备临床经验和应用基础,现以该人群为例给出参考性建议。其他情况不适用但可参考相关部分。

(三)临床评价总体思路

1.不同适应证分别进行验证

不同的适用人群(如颈段脊髓损伤、脑卒中、ALS等)的发病机制、疾病进展性质、预后效果、脑区功能是否受损等情形均存在较大差异,一般而言在各自人群中应用效果及安全性问题不能相互代表,故需分别通过临床试验对各自人群的安全有效性进行确认。

2.预期实现的不同配用外设/临床功能若无典型覆盖性需分别评价

预期实现不同配用外设/临床功能,所对应的目标脑区(如手节区、口唇运动区、下肢运动区等)、对应的运动想象/运动尝试的范式/动作,具体实现的操控维度,精细度要求,评价标准等均可能存在差异,故无法相互代表的配用外设/临床功能需分别进行临床试验评价,根据各自领域的临床需求和临床认知设定合理的主要评价指标。例如,针对电子设备光标交互操控功能若配用的外设不同,需分析不同外设是否引入新的风险或临床应用场景,是否可选择一个典型的应用外设,一般而言,常规电子设备(如常规智能手机、平板电脑、笔记本电脑等)可相互典型覆盖,但全新电子设备的可覆盖性需进行全面分析。又如,通过气动手套设备辅助实现手部的抓握功能代偿和下肢外骨骼、电子设备光标交互操控等均需分别提供充分的临床试验证据(分别满足统计学样本量的临床试验),但某些情况下预期适用人群相同,可以采用同一批受试者进行多项功能的评价。

(四)产品预期临床功能的临床验证思路

脑机接口医疗器械处于快速发展阶段,不同类型的脑机接口医疗器械产品技术路线均有所发展,其在解码电信号类型(如神经电位、局部场电位),植入部位(如硬膜外、硬膜下、皮层内、脑深部),脑区选择(手节区、口唇运动区、中央前回、中央后回),信号解码软件算法(黎曼几何+逻辑回归、深度学习、线性分类器、支持向量机),电极设计(通道数、分布方式)和临床应用目标(机械手套控制、外骨骼设备、轮椅等外部设备控制,神经功能恢复)等方面往往存在较大差异。因此脑机接口医疗器械的适用人群需要与产品技术特征以及预期实现的临床功能相匹配,临床评价要求也需要根据前述内容进行针对性的科学合理设置。例如用于皮层内植入基于神经元电位或采用较高通道数(如64通道以上)的局部场电位进行解码的脑机接口产品,一般不宜仅以控制气动手套设备辅助实现手部抓握功能代偿(实现粗大动作但无法实现对指等精细操作)作为申报适用范围,需证明产品可有效解决预期适用人群的临床问题(例如同步实现下肢运动功能代偿、对电子设备光标交互操控的代偿等)。

考虑到脑机接口技术及软件性能、配用外设的快速更新迭代,具备较高通道数且植入脑区适宜的脑机接口产品可能不断增加可配用外设并拓展预期临床功能(可伴随软件算法的升级)。如果不同外设操作或临床功能实现所基于的运动想象/运动尝试的动作或范式选择及分配适宜,同一患者可实现多种外设操作或临床功能,因此允许植入硬件相同的脑机接口产品的同一受试者参与对不同配用外设操作/临床功能实现效果的临床试验安全有效性确认。同一临床试验中,植入相同脑机接口产品的受试者可同时进行多种配用外设/临床功能的确认,例如同时进行电子设备光标交互操控以及机械手套/外骨骼控制。

(五)临床试验评价方法、随访时间考虑

临床试验评价方法、指标、随访时间需结合临床实践,参考临床指南,全面分析风险受益后科学设定。例如临床试验评价指标需能够直接且充分反映能够为患者带来的临床获益(如可评估能够完成的临床或日常生活操作或功能),同时兼顾设定可量化的临床性能参数。临床试验整体随访时间应当能够充分评价产品临床应用的风险和受益情况,一般需要根据产品设计(如通道数量、解码器和电池是否植入)、使用方法(如植入深度、创伤面积)和临床适用范围(如具体适应证的疾病发展特征)等方面综合判定,设定符合临床常规认知的合理观察时间点。例如用于电子设备光标交互操控功能的植入式脑机接口系统可能面临组织排异、增生、手术感染等生物学风险或电极移位、电极失效以及产品性能下降等产品风险,一般建议上市前随访12个月以上,以便确认产品安全有效性,并对上市前的试验人群在上市后的注册周期内开展连续随访。

三、临床试验设计

(一)临床试验目的

临床试验需设定明确、具体的试验目的。申请人可综合分析试验器械特征、临床前研究情况、已在中国境内上市(下文简称已上市)同类产品的临床数据等因素,设定临床试验目的。植入式脑机接口系统临床试验目的一般为评价申报产品在预期适用范围下使用的临床安全性和有效性。

(二)临床试验设计类型

若申报产品用于目前尚无有效治疗手段的人群,且不宣称可促进神经功能修复等临床功能,可考虑单组目标值设计,例如C2~C6颈段脊髓损伤评级A~C级的四肢瘫(C级受试者需满足手部关键肌肌力为0~1级),疾病确诊超过12个月且经规范治疗(包括标准化康复训练)后病情无好转至少6个月,肢体功能仍未恢复的。

(三)研究人群与入排标准

临床试验需依据试验器械预期使用的目标人群确定研究总体。在综合考虑总体人群的代表性、伦理学要求、受试者安全性等因素的情况下,制定受试者选择标准,即入选和排除标准。研究人群的制定一般需要参考当前临床指南和专家共识等临床指导文件。研究人群需要明确具体适应证、严重程度、有无其他有效治疗方法等。此外,由于脑机接口实现电子设备光标交互操控功能,需要目标脑区(如手节区)脑功能正常,需要选取年龄合适且大脑运动皮层功能(至少为目标脑区)正常的患者,故以颈段脊髓损伤为例提出主要入选标准考虑如下:

(1)年龄 18-60 周岁(包括 18 周岁和 60 周岁),性别不限;

(2)满足以下情况:

*颈段(C2-C6)脊髓损伤导致完全性或不完全性四肢瘫痪;

*符合美国脊髓损伤协会(American Spinal Injury Association, ASIA)2019 年修订的脊髓损伤神经学国际会议标准的诊断,损伤分级为 A~C级,其中需以损伤分级A级患者为主(数量不低于50%),对于C级受试者,需满足入组时手部关键肌肌力须为0~1级且需提供入组前经≥6个月标准化康复训练无效的客观证据;

*符合诊断标准至少12个月;

(3)经影像学检查以及神经系统评估,大脑运动相关皮层功能正常,无明显萎缩、结构完整、功能正常,未发现明显器质性病变或功能性疾病;

(4)患者认知功能正常,使用MoCA-B 量表评估(受教育程度≤6年评分大于等于20分,受教育程度7~12年评分大于等于23分,受教育程度>12年评分大于等于25分);

(5)ISNCSCI 评分肘屈肌肌力≤3 级;

(6)有生育能力的受试者必须同意在试验期间采取有效的避孕措施;

(7)受试者和/或在其护理者协助下愿意遵从研究者的指导,遵循本方案中规定的流程,且按要求完成本试验所有随访;

排除标准旨在尽可能规范受试者的同质性,将可能影响试验结果的混杂因素(如影响疗效评价的伴随治疗、伴随疾病等)予以排除,以达到评估试验器械效应的目的。排除标准建议考虑以下因素:

(1)体内曾接受其它类型金属物或装置植入(如起搏器、除颤器、神经刺激器、人工耳蜗、电子装置、药物泵等,牙科金属植入物或评估不影响的植入物除外);

(2)筛选前长期使用抗凝、抗血小板聚集药物且抗血小板聚集药物术前停用不满 2 周,或伴有造血系统疾病(如再生障碍性贫血、红斑狼疮等疾病),或筛选期凝血功能检查异常且有临床意义;

(3)存在术前无法接受磁共振成像(MRI)检查或其他原因无法完成 MRI 检查的患者;

(4)经临床评估,认为存在神经系统疾病(如脑血管病变、颅内感染、神经退行性疾病、癫痫等)或颅脑外伤史导致脑功能严重受损或脑电信号明显异常的受试者;

(5)存在任何不稳定或重要的医疗情况,可能干扰研究程序或可能混淆研究终点评估的患者,如既往诊断为躁狂症、抑郁症、阿尔茨海默病、情绪障碍、智力障碍或其他认知障碍、严重注意力缺陷等;或存在药物滥用、尼古丁依赖或酒精依赖者

(6)重要器官(心、肺、肝、肾等)存在功能严重不全(如严重心血管疾病,包括但不限于3 个月内因心肌梗死住院或接受心脏手术、充血性心力衰竭或心肌梗死、严重不稳定性心律失常、肥厚性心肌病、严重主动脉狭窄、动脉瘤等,严重肺部疾病,包括但不限于中重度肺炎、呼吸功能衰竭等。);

(7)存在恶性肿瘤、自身免疫性疾病、周围神经疾病、控制不佳的糖尿病,或其他经研究者判断不宜参加本临床试验的严重疾病;

(8)存在严重痉挛、严重神经痛、未受控制的复杂性局部疼痛症限制受试者参与训练;

(9)因自身免疫病因导致的脊髓功能障碍/损伤;

(10)视力受损,即使使用普通矫正镜片,也难以长时间观看显示器,或矫正视力小于0.5,或存在皮质盲;

(11)脊髓空洞症、严重神经痛、严重痉挛限制受试者参与训练;

(12)需要呼吸机等其他生命维持设备支持的患者;

(13)入组前正在接受对中枢神经系统具有影响作用的药物治疗或物理治疗,经研究者评估入组后无法停止治疗的患者;

(14)被诊断为严重、不稳定和未受控制的复杂性局部疼痛症;

(15)具有其他神经系统疾病的病史,如脑卒中、多发性硬化、创伤性脑损伤、药物难治性癫痫等;

(16)周围神经疾病(糖尿病性多发神经病、压迫性神经病等)。

(17)经临床评估,认为无法耐受麻醉手术的患者;

(18)存在生理或病理性原因导致头皮创面可能无法正常愈合;

(19)处于急性感染期或存在其他重度感染。

(四)评价指标

注册申请人在临床试验方案中均应对研究终点进行明确定义,提供确定依据,并应符合临床常规诊疗认知。临床试验主要研究终点应选择具有临床意义的主要评价指标,并以此作为估算样本量的依据。主要评价指标及次要评价指标具体可考虑如下:

1.主要评价指标

该类产品对于电子设备光标交互操控的位置准确性、精确度和时效性一般更好,其主要评价指标可考虑如下指标:术后6个月脑控成功率和术后6个月主观获益指标;两项指标均需作为主要评价指标。

(1)术后6个月脑控成功率

脑控成功率定义为:通过采集脑部信号实现脑控光标,成功完成网格测试或中心向外测试脑控任务的试验受试者比例,即成功的试验受试者例数/总试验受试者例数×100%。

脑控成功率测评方法需采用标准化的任务范式,在固定可控的测试条件下,量化评价患者通过脑机接口自主操控电子设备光标的客观表现。脑控成功率测评方法需考虑尽可能覆盖临床实际应用和日常生活基本功能和场景,例如基于网络环境的人际交流、药物食品等生活必须品的采购等。

由于不同设计特征、技术路线的脑机接口产品所能达到的电子设备光标交互操控效果,实现的临床操作以及患者可能面临的临床风险存在差异,一般上述因素在产品设计上需要进行平衡,很难实现所有维度均最优化,但各设计特征、技术路线的脑机接口产品均需要证明其可满足患者一定的临床获益,并且临床获益大于其潜在的临床风险。因此,根据不同脑机接口产品的设计特征、技术路线情况,将主要有效性评价指标(包括客观评价指标和主观评价指标)划分为多个等级。其中客观评价指标包括对应于满足必要的电子设备光标交互操控效果及临床操作(D级),满足基础的电子设备光标交互操控效果及临床操作(C级),满足进阶的电子设备光标交互操控效果及临床操作(B级)和满足高阶的电子设备光标交互操控效果及临床操作(A级)。具体而言,主要有效性客观评价指标不同的分级定义建议参考如下:

①A级

测试方法说明:

(a)国际上脑机接口领域应用广泛的,标准化的光标移动与点击测试12×12 Webgrid,即144个可选择目标,每次均需自主移动至目标位置并点击,点错扣分;

(b)每次测试时长为1分钟;

(c)计算连续3天测试结果的算术平均值作为最终评估结果。

其中标准化的光标移动与点击测试12×12 Webgrid可参考既往侵入式脑机接口研究中广泛采用的网格化目标选择任务(Grid Task),进行测试,并考虑(a)覆盖移动、悬停、点击及连续组合操作,贴近日常电脑交互,以及(b)测试流程标准化,测试结果可量化,便于不同随访时间点进行重复评价,见下图1。

图1 标准化的光标移动与点击测试12×12Webgrid测试图

采用该方法患者可达到如下所有标准被认为是成功的:

(a)平均任务清单正确移动+点击次数≥24次/分钟;

(b)平均脑控流畅度指标≥160 bit/min;

脑控流畅度的结果采用信息传输速率(Information Transfer Rate, ITR)的公式进行统计:

其中,"ITR"为信息传输速率,"N"为目标总数量,例如,12*12的Grid-task任务"N=144";"Sc"为成功的试次数,"Si"为失败或超时的试次数;"t"为统计的时长,一般设为1分钟。

②B级

测试方法说明:

(a)国际上脑机接口领域应用广泛的,标准化的光标移动与点击测试12×12 Webgrid,即144个可选择目标,每次均需自主移动至目标位置并点击,点错扣分;

(b)每次测试时长为1分钟;

(c)计算连续3天测试结果的算术平均值作为最终评估结果。

其中标准化的光标移动与点击测试12×12 Webgrid可参考既往侵入式脑机接口研究中广泛采用的网格化目标选择任务(Grid Task),进行测试,并考虑(a)覆盖移动、悬停、点击及连续组合操作,贴近日常电脑交互,以及(b)测试流程标准化,测试结果可量化,便于不同随访时间点进行重复评价。

采用该方法患者可达到如下所有标准被认为是成功的:

(a)平均任务清单正确移动+点击次数≥12次/分钟;

(b)平均脑控流畅度指标≥80 bit/min;

③C级

测试方法说明:

(a)国际上脑机接口领域应用广泛的,标准化的光标移动与点击测试8×8 Webgrid,即64个可选择目标,每次均需自主移动至目标位置并点击,点错扣分;

(b)每次测试时长为1分钟;

(c)计算连续3天测试结果的算术平均值作为最终评估结果。

其中标准化的光标移动与点击测试8×8 Webgrid可参考既往侵入式脑机接口研究中广泛采用的网格化目标选择任务(Grid Task),进行测试,并考虑(a)覆盖移动、悬停、点击及连续组合操作,贴近日常电脑交互,以及(b)测试流程标准化,测试结果可量化,便于不同随访时间点进行重复评价,见下图2。

图2 标准化的光标移动与点击测试8×8Webgrid测试图

采用该方法患者可达到如下所有标准被认为是成功的:

(a)平均任务清单正确移动+点击次数≥10次/分钟;

(b)平均脑控流畅度指标≥50 bit/min。

③D级

测试方法说明:

(a)采用国际上脑机接口领域应用广泛的、标准化的二维光标中心向外(Center-Out)移动和点击任务范式,评估患者在目标位置固定的条件下,通过脑机接口操控光标实现上、下、左、右四个等距目标的获取和点击能力,每个试次开始时随机从四个候选目标中指定其中一个作为目标;

(b)需在10s内光标到达目标区域并完成点击后,才判定该试次成功;

(c)Center-Out 任务的难度系数ID = log2((D/W)+1),建议ID ≥ 2;

(d)需完成3组有效测试,每组连续有效试次数为40次。3组测试的算术平均值作为最终评估结果。

该任务范式需考虑:(a)涵盖光标移动和点击操作,能够覆盖脑控光标的进阶控制与交互能力;(b)目标位置、移动距离及任务时限等参数可标准化设置,并可通过难度系数进行量化,保证测试的一致性;(c)测试结果客观、可量化,便于不同随访时间点进行重复评价和纵向比较。

采用该方法患者可达到如下标准认为是响应:

(a)Center-Out任务成功率 ≥ 80%;

(b)平均脑控流畅度指标 ≥ 40 bit/min。

各级别与产品风险受益评估的关系:

基于产品设计、风险等级及临床宣称,脑机接口产品应根据植入方式、信号采集类型、通道数量及解码算法性能,对应达到以下分级成功标准:

A级成功标准

A级成功标准的定义:受试者可达到A级评价指标预设的目标值;且原则上所有受试者均须100%达到B级、C级和D级定义的指标,如出现不达标情况,需提供充分证据证明该失败情形与申报产品无关。

根据目前的脑机接口技术发展情况和临床研究进展,A级临床性能属于高级别的水平,鼓励具备优质硬件及软件配置的产品在临床试验中挑战A级成功标准。

B级成功标准

B级成功标准的定义:受试者可达到B级评价指标预设的目标值;且原则上所有受试者均须100%达到C级和D级定义的指标;如出现不达标情况,需提供充分证据证明该失败情形与申报产品无关。

基于产品设计、风险等级及临床宣称,对于进阶的电子设备光标交互操控效果的产品需证明产品可实现B级成功,例如采用皮层内植入、基于神经元电位解码、通道数较高(≥256通道)且解码算法较优的产品,需证明可达到该性能水平。

C级成功标准

C级成功标准的定义:受试者可达到C级评价指标预设的目标值。且原则上所有受试者均须100%达到D级定义的指标;如出现不达标情况,需提供充分证据证明该失败情形与申报产品无关。

基于产品设计、风险等级及临床宣称,对于基础的电子设备光标交互操控效果的产品需证明产品可实现B级成功,例如采用皮层内植入、基于神经元电位解码、通道数较高(≥128通道)且解码算法较优的产品,需证明可达到该性能水平。

D级成功标准

D级响应标准的定义:受试者可达到D级评价指标预设的目标值,并据此进行有效性评价。

基于产品设计、风险等级及临床宣称,对于必要的电子设备光标交互操控效果的产品需证明产品可实现D级成功,例如无需打开硬膜、采用硬膜外等浅层植入方式、基于局部场电位解码、通道数较高(128通道以上)且具备优化解码算法的产品,需证明可达到该性能水平。

若申请人宣称平均脑控流畅度(ITR)≥50bit/min,需要采用Webgride方法进行测试。

(2)术后6个月主观获益指标(主观满意度达标率)

主观满意度达标率定义为在临床或日常生活场景下使用脑机接口系统进行电子设备交互操控的主观满意度评分大于32分的患者比例。拟采用三级日常数字化场景(表1)评估个体借助数字技术执行日常事务的功能水平,涵盖信息检索、财务管理、沟通、休闲娱乐、工作学习等场景。具体评分标准可参考表2。

表1从两个维度对37项条目进行系统分类:

(a)功能必需性维度:依据活动对个体日常生活的必要程度,划分为必备需求、基本需求与拓展需求三个层级。

(b)操作难度维度:参照任务执行过程中对脑机接口交互能力的要求,将各条目的操作难度划分为低难度任务、中等难度任务、高难度任务三个等级。其中,低难度任务仅需少量点击操作(目标定位,单次点击确认),页面层级较浅;中等难度任务涉及多次页面跳转(跨区域定位,基本光标移动,连续定位)、菜单选择及少量选项切换(中等精度目标选择);高难度任务需完成多步骤流程(切换窗口,跨区域定位)、精细光标定位(小目标定位,精细停靠),并通常伴随文字输入需求(持续控制,疲劳耐受,稳定性)。

受试者需根据其客观指标等级完成情况选择完成以下功能层级的项目测试:I级受试者完成必备需求、基本需求与拓展需求全部三个层级的测试;II级受试者完成必备需求与基本需求两个层级的测试;完成对应层级测试后,受试者填写表2进行主观满意度评估。此外,II级受试者可选择拓展完成拓展需求层级测试,其完成情况将单独记录并予以说明。

表1 三级日常数字化场景,37项具体测评条目

级别序号具体测评条目
一、必备需求1紧急呼救(如用快捷键、SOS功能或智能音箱呼叫求助)
2调节智能温控设备(如用App控制空调、风扇)
3操控家用智能安防设备(如用App查看智能门铃、监控摄像头)
二、基本需求4操控智能灯光(如用手机App开关灯)
5线上订餐/买菜/买药(如用外卖平台叫外卖)
6网络购物(如在线上购物平台上选物和下单)
7在线预约挂号(如通过医院App或挂号平台)
8与医生在线沟通(如通过在线问诊平台图文咨询医生)
9填电子表格(如填写线上问诊预检表、电子病历)
10在线开药/续方(如在处方流转平台申请续方和审方)
11远程看病(如与医生进行视频复诊)
12用电子支付消费(如用付款码付钱)
13在线缴费(如用电子支付缴水电燃气费、充话费等)
三、拓展需求14线上聊天(如文字交流)
15工作(模拟工作场景)
16使用语音生成技术当面交流(如通过文字转语音实现面对面交流)
17播放音频 / 视频(如听书、听音乐、听播客)
18使用手机银行或网上银行(如用银行App查账、转账、买理财)
19线上会议(如通过线上会议组织预约或进行线上会议)
20文档编写(如用文档编辑软件进行文字处理、做表格)
21浏览网页(如使用电脑浏览器查看资讯)
22使用搜索引擎
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24打电话(如通过手机或其他软件拨打电话)
25查看语音留言(如电话或其他软件语音留言)
26创作数字内容(如编辑照片/视频、绘画、写文章)
27玩游戏(如棋牌类)
28阅读(如用读书软件或浏览器等看书)
29使用社交媒体
30拍摄数码照片(如使用手机进行拍照)
31控制电视(如调整电视频道、音量等)
32上课/在线学习(如观看课程视频)
33使用电子日历/提醒(如在手机日历里加日程、用药提醒)
34整理电子文档/文件(如在手机或电脑上建立文件夹、归整文档)
35创建待办清单/笔记(如用备忘录、笔记记录软件)
36安排交通(如使用地图软件规划路线并导航,预约网约车,购买火车票,或用查询及预订机票)
37设置闹钟或提醒(如设置手机闹钟)
主观获益评价指标

主观评价旨在评估患者通过光标控制完成数字化日常活动的获益感受,采用患者自我报告的方式,条件允许时考虑补充护理者和临床医生视角。评价指标拟采用功能独立性评分:患者完成上述功能场景任务的功能独立性的主观评分,如采用5级评分方式:1:完全不能操作—5:完全可独立操作。

表2 脑机接口光标控制主观指标评价量表

受试者姓名/编号:性别:年龄:
受测设备名称:设备植入时间:
编号评价项目评分标准得分备注
由受试者仔细阅读或由测评者对受试者逐个陈述以下问题和选项。请受试者基于过去一个月(含今天)脑机接口光标控制的整体使用体验,选择最符合自身真实情况的评分。
1您能让光标按照您的想法动起来吗?5:完全可以4:基本可以3:有时可以2:较难做到1:完全不能/5 
2当您想控制光标时,光标能很快按照您的想法做出反应吗?5:完全可以4:基本可以3:有时可以2:较难做到1:完全不能/5 
3您认为自己以后能用脑控光标完成更多实际生活中的事情吗?5:非常有可能4:比较有可能3:不确定2:可能性较低1:几乎不可能/5 
4您认为以后能通过脑控光标让您的生活变得更方便、更好吗?5:非常有可能4:比较有可能3:不确定2:可能性较低1:几乎不可能/5 
5您认为脑控光标的训练难度在自己能够接受的范围内吗?5:完全可以接受4:基本可接受3:一般2:较难接受1:完全无法接受/5 
6经过一段时间的训练后,您觉得脑控光标变得越来越轻松和熟练了吗?5:非常符合4:比较符合3:一般2:不太符合1:完全不符合/5 
7与刚开始训练相比,您对自己完成光标控制变得更加有信心了吗?5:非常符合4:比较符合3:一般2:不太符合1:完全不符合/5 
8脑控光标训练后,您对以后的生活更加积极和有希望了吗?5:非常同意4:比较同意3:一般2:比较不同意1:完全不同意/5 

2.次要评价指标

申请人应结合产品的适用范围,选择具有临床意义的有效性评价指标。具体可考虑如下方面:

(1)脑控性能,包括术后3个月脑控成功率、6个月脑控流畅度指标(ITR)、任务清单正确点击次数/任务成功率和12个月脑控成功率。术后3个月和12个月的三级日常数字化场景下的脑机接口光标控制主观指标评价量表。

(2)生存质量,包括术后3个月,6个月和12个月的世界卫生组织生存质量测定简表(WHOQOL-BREF)、医院焦虑抑郁量表-焦虑亚量表(HADS-A)、患者健康问卷-9(PHQ-9)。其他一些定式或半定式量表可用于评估疾病整体改善、伴发症状缓解(例如焦虑、失眠等)、生活质量和社会功能恢复等情况,建议在试验方案中对量表选择的合理性进行说明。

(3)认知功能,包括术后3个月,6个月和12个月的蒙特利尔认知评估基础量表(MoCA-B)。

(4)器械评估,包括术后12个月器械可靠性、平均每月器械使用时长、术后3个月,6个月和12个月受试者器械使用满意度评价、研究者器械操作评价。

3.安全性评价指标

(1)不良事件和严重不良事件。

(2)器械不良事件和器械严重不良事件。

(3)器械缺陷。

(4)影像学检查(MRI或CT等)。

所有入组病例均纳入安全性相关指标的统计分析范围。重点关注但不限于:

术中:皮层出血、脑水肿、血栓或气体栓塞、癫痫发作、电极断裂等;

术后:慢性感染、局灶性癫痫发作、皮下积液、组织神经损伤、免疫反应、血栓、卒中等。

(五)样本量估算

针对主要客观评价指标和主要主观评价指标分别设置目标值和预期值,并分别计算样本量,取大者为最终样本量。

主要客观评价指标为脑控成功率,预期脑控成功率为94%,目标值为80%,假设单侧α为0.025,检验效能80%,不考虑脱落所需样本量为50例。主要主观评价指标的预期值为92%,目标值为78%,假设单侧α为0.025,检验效能为80%,不考虑脱落的所需样本量为56例。二者取大者即得到56例。建议申请人根据实际情况设置合理的脱落率,当脱落率为10%时,最终需入组62例。申请人需保证临床试验结果中用于安全有效性分析的样本满足假设检验所需的样本量,故需结合试验过程中的不确定性,合理设定脱落率。

(六)临床随访时间

临床试验方案中应定义长期随访时间。上市前用于植入式脑机接口系统(电子设备光标交互操控功能)的注册申报临床试验,一般建议随访至植入后12个月以上,以便确认产品安全有效性。

(七)临床试验上市后继续随访要求

该产品属于新型高风险植入式医疗器械,需要在上市后继续开展随访研究,以加强产品全生命周期安全有效性评价。上市后需要对上市前的临床试验人群在注册周期内开展连续随访。随访内容应重点关注但不限于:不良事件、电子设备光标交互操控的脑控成功率、生活质量改善情况、信号长期稳定性、解码准确率、植入后取出风险等。

四、说明书相关要求

说明书中除按照医疗器械说明书和标签管理规定等法规要求提供相应信息外还需明确临床试验总结,内容包括临床数据基本信息、试验设计类型、入排标准、随访时间、评价指标与结果(亚组结果,如适用)。此外还需给出适用范围、人群及植入脑区及术中植入位置确定的具体要求、脑电解码的运动想象训练范式及要求等,例如明确手节区植入,需通过神经电生理信号测定,磁共振影像等方式综合确认植入位置,运动想象的具体动作或范式。申请人需在说明书第一章部分明确给出临床试验中产品显示能够完成的三级日常数字化场景中必备需求、基本需求、拓展需求中的具体内容,以及客观主要评价指标中临床性能可达到A、B、C、D级中的具体级别,以及临床试验中观察到的不良事件情况和此类产品可能的潜在临床风险,提示患者和临床医师在充分了解上述风险受益情况的前提下,结合自身客观需求,科学选择植入式脑机接口系统。建议给出的数据包括:评价指标需至少包含植入后6个月,12个月的脑控成功率和主观获益指标(主观满意度达标率),以及不良事件情况(发生率、类型、器械相关性、临床处理措施及患者预后转归情况等),不良事件重点关注出血、血栓、脑水肿、癫痫发作、慢性感染、局灶性癫痫发作、皮下积液、组织神经损伤、免疫反应、组织排异、增生、手术感染等生物学风险或电极移位、电极失效以及产品性能下降等,并明确列出三级日常数字化场景下,必备需求、基本需求、拓展需求的具体任务内容。

在说明书中需充分提示产品在临床试验中的不良事件、并发症情况和潜在的风险;如在不良事件及并发症提示中,除常规的外科手术风险外,需明确列出与电极长期植入相关的特定硬件及生理风险(如硬膜下积液、电极失效风险等);鉴于目前脑机接口医疗器械产品算法需要根据患者自身脑神经活动信号进行调优/校准和训练,需在说明书中给出调优/校准和训练要求,如在说明书中明确规定:系统初始化校准的数据采集标准(如所需的训练次数或时长)、日常使用中触发模型重新训练的量化阈值(如:明确当解码效果低于特定值,或指令解码准确率连续低于特定百分比时需启动重新校准),从而规范临床应用中的操作路径,确保长期使用安全性与解码性能稳定性。

申请人需在说明书中明确产品应用的具体环境,例如是否可用于室外等包含光学、噪音、抖动等干扰因素的环境中,以及对于患者精神状态,疲劳状态的要求等,若适用,需在临床试验中对复杂环境、患者疲劳状态等予以覆盖方可进行宣称,否则需在说明书明确提示相关风险。

此外,如产品具备磁共振条件安全性能,建议根据临床与非临床评价资料验证情况,在适用范围、说明书等部分明确。

五、参考文件

(一)适用和可参考的指导原则

指导原则名称适用情况
医疗器械临床评价技术指导原则需要进行临床评价的产品适用
医疗器械临床试验设计指导原则需要进行临床试验的产品适用

(二)其他文件

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