醫(yī)療器械植入動物(wù)實驗
01 導讀
三類植入醫(yī)療器械是最高風險的一類器械，在器械設計開發時，植入後組織反應是必須考慮的生物(wù)學(xué)風險之一。
局部組織反應與全身系統性作(zuò)用(yòng)有(yǒu)着顯著區(qū)别，很(hěn)難通過毒理(lǐ)學(xué)進行評價。需在動物(wù)體(tǐ)内進行植入試驗，評價植入體(tǐ)組織反應。方法通常參照ISO 10993.6進行，将器械所使用(yòng)的材料，制備成合适大小(xiǎo)的塊狀、片狀、棒狀或圓柱體(tǐ)，植入預期接觸類似的動物(wù)組織中(zhōng)，最後取出植入部位的組織，固定、脫水、切片、顯微鏡下分(fēn)析組織病理(lǐ)學(xué)反應。
這種試驗方法，實際上存在許多(duō)不足之處
1）體(tǐ)積較大的器械通常需要特殊制備成試驗樣品，才能(néng)植入到動物(wù)體(tǐ)内，樣品的表面和幾何形狀往往不代表最終器械；
2）特殊制備的樣品，很(hěn)難去論證與最終器械經過了相同工(gōng)藝處理(lǐ)；
3）植入部位與器械最終使用(yòng)部位不同，很(hěn)難進行評價；
4）器械由多(duō)個部件組成，需要對每種材料單獨進行植入試驗，無法一次性評價多(duō)種材料。
有(yǒu)沒有(yǒu)什麽辦(bàn)法優化這些問題呢(ne)？筆(bǐ)者認為(wèi)，原位植入（在預期使用(yòng)部位植入醫(yī)療器械），最後按ISO 10993.6标準進行組織病理(lǐ)學(xué)分(fēn)析，評價器械植入周圍組織反應，這可(kě)能(néng)是解決問題的有(yǒu)效手段之一
02 原位植入實驗
2.1 實驗動物(wù)選擇
醫(yī)療器械原位植入實驗的動物(wù)模型選擇，主要考慮以下幾個方面：
與人體(tǐ)的生理(lǐ)解剖結構差異；
器械尺寸大小(xiǎo)；
相關法規、指南要求；
業内共識和同類器械經驗；
動物(wù)習性和實驗周期。
圖1 原位植入實驗動物(wù)選擇考慮因素▲
2.2 植入時間選擇
植入時間應由可(kě)能(néng)的臨床暴露時間決定，或持續到或超過達到生物(wù)反應的穩定狀态。選擇的時間點應加以說明。
1.對于非降解和非吸收性材料，一般評定從1周至4周的短期反應和超過12周試驗的長(cháng)期反應。
2.對可(kě)降解材料的評價試驗需要達到或超過吸收終點。
圖2 原位植入時間選擇因素▲
2.3 觀察指标
原位植入不但可(kě)評價器械組織反應，還可(kě)以收集許多(duō)可(kě)用(yòng)性和有(yǒu)效性指标：包括不限于：1）器械可(kě)操作(zuò)性能(néng)；2）器械毒性指标（臨床病理(lǐ)、組織病理(lǐ)）；3）影像學(xué)指标（CT、OCT超聲、X光等）；4）組織病理(lǐ)學(xué)（SEM、TEM、組織病理(lǐ)切片）
03 實例（心髒冠脈支架植入）
3.1冠脈支架植入
冠脈支架植入實驗，采用(yòng)國(guó)際上公(gōng)認的小(xiǎo)型豬冠脈過度擴張導緻再狹窄模型，這是因為(wèi)健康豬冠脈支架擴張損傷後的修複與人病變血管擴張損傷導緻的血管修複相類似，冠狀動脈走行、管腔直徑、心肌舒縮對支架的力學(xué)作(zuò)用(yòng)等也與人類相似，支架植入後新(xīn)生内膜成分(fēn)主要為(wèi)平滑肌細胞，也與人類相近，實驗豬作(zuò)為(wèi)實驗動物(wù)，因其與人有(yǒu)相似的解剖結構。
心髒冠脈支架植入需要特定導管室，以及影像設備，試驗開始時從股動脈穿刺，插入穿刺鞘和導絲，經鞘管沿導絲将導管送至冠狀動脈開口位置，造影觀察冠狀動脈情況，沿導絲送入球囊支架系統擴開支架，經OCT探查管腔情況，完成植入。
植入過程如圖3所示，植入後造影圖如圖4所示。
圖3 冠脈支架植入過程▲
圖4 植入影像學(xué)檢查▲
3.2 組織病理(lǐ)評價指标
根據标準ISO10993-6要求，用(yòng)于組織學(xué)評價的計分(fēn)系統評價受影響部位的冠脈血管，采用(yòng)定量或半定量評價。記錄植入物(wù)方位、切片數量和組織塊的幾何形狀。
應評定和記錄的生物(wù)學(xué)反應指标包括：
| 01 | 纖維化/纖維囊腔（層厚，以微米表示）和炎症程度； |
| 02 | 由組織形态學(xué)改變而确定的變性； |
| 03 | 取決于與材料/組織界面的距離有(yǒu)關的炎性細胞類型，即嗜中(zhōng)性粒細胞、淋巴細胞、漿細胞、嗜酸性粒細胞、巨噬細胞和多(duō)核細胞的數量和分(fēn)布 |
| 04 | 壞死的存在、程度和類型； |
| 05 | 其他(tā)組織改變，如血管形成、脂肪浸潤、肉芽腫、鈣化和骨形成； |
| 06 | 材料參數，如破裂、和/或碎片存在、可(kě)降解材料殘留物(wù)的形狀和位置； |
| 07 | 對于多(duō)孔和可(kě)降解植入材料，長(cháng)入組織的定性和定量； |
對于可(kě)降解/可(kě)吸收性材料，在試驗中(zhōng)期或接近完全降解水平階段，檢查的組織樣品内存在一些降解植入物(wù)的殘留材料，此外，在評價組織修複至正常結構時，應評價植入部位的有(yǒu)代表性區(qū)域，可(kě)采用(yòng)标記或模闆的方式指示;
3.3 炎性反應評價系統
标準10993-6：2016給出了植入試驗組織病理(lǐ)學(xué)反應的評價系統，根據該評價系統可(kě)對植入後的組織病理(lǐ)進行半定量評價，通過與對照樣品病理(lǐ)評分(fēn)比較，确定測試器械/材料對組織的刺激等級。如表1、表2、表3所示。
表1 組織學(xué)評價系統舉例—細胞類型/反應▲
表2 組織學(xué)評價系統舉例—反應▲
04 組織病理(lǐ)學(xué)反應
支架植入除了參考标準ISO10993-6給出的組織病理(lǐ)評價方法外，還可(kě)以考慮其他(tā)評價指标，例如，管腔面積丢失率、血管壁損傷積分(fēn)、新(xīn)手内膜面積等，用(yòng)以綜合評價器械安(ān)全有(yǒu)效性。各項指标見下表4：
表4 組織病理(lǐ)學(xué)反應▲
05 原位植入實驗要求
1. 需要非常專業的團隊執行手術。
2. 器械多(duō)種多(duō)樣，對實驗方案和術者要求較高。