风险管理在医疗器械设计开发中的应用

成颖 张素

上海交通大学 （上海 200030）

医疗器械产品是一种关系生命健康的特殊产品，它的安全性和有效性对患者来说至关重要。然而任何产品都不可能是绝对安全的产品，在市场上销售和使用的医疗器械产品只是风险可接受的产品。尽管如此，根据国家药品不良反应监测中心2016年度的《不良事件监测年度报告》，全国一年的可疑医疗器械不良事件报告数已超过了35万份，比2015年增长了10%，其中死亡及严重伤害可疑不良事件报告总计52512份，比2015年增长了11.1%[1]。可见所谓的风险可接受产品依然存在着很多可能会发生的问题。另一方面，从医疗器械市场监督管理来看，无论国内还是国外医疗器械领域的监督管理都已经逐步走上风险管理的道路，中国的《医疗器械监督管理条例》、美国FDA的《联邦食品、药品和化妆品法》、欧盟EC-Directive93/42/EEC指令等都已是按照产品的风险等级来进行分类和管理，可见风险管理已经进入到了一个全面监督管理实施的阶段。综合这两个因素，制造商如何在既满足法规要求，又有效控制医疗器械产品的风险下，降低医疗器械不良事件发生率已成为当今医疗器械领域越来越重要的课题。

1.风险管理和风险分析方法

风险管理的概念最早来自于美国的飞机工业，然后随着航空航天工程的快速发展，在推动了可靠性技术发展的同时也加快了风险管理推广的进程。世界上对医疗器械的风险管理应用提出较早的标准是EN1441:1997。经过不断地实践，国际标准化组织的ISO/TC210工作组和国际电工委员会的IEC/SC62A工作组联合将标准根据实际需求进行了更新，由最早的ISO14971-1:1998，发展为ISO14971:2000，并于2003年增加了修订版，然后在2007年又颁布了ISO14971:2007[2]。在此期间，该标准被越来越多的医疗器械企业所运用，成为了大多数医疗器械风险管理活动的准则。在中国，该国际标准被等同采用为YY/T0316《风险管理对医疗器械的应用》，从2000年引入至今已发布过四个版本，最新的2016版也已于2017年1月1日开始实施。不管是国际标准还是国内标准，对企业来说它只是提供了一个通用的风险管理的流程，如何将这个流程融入到医疗器械产品生命周期的各个环节中才是真正有意义的事情[3-5]。

医疗器械的风险管理简单来说，主要分为以下几个步骤，见图1。

图1. 风险管理过程主要步骤[6]

风险控制过程中，一方面在对已分析出的风险制定并实施降低风险的措施，另一方面也需要对降低风险的措施所带来的影响进行再风险评定，以确定是否有因为实施风险降低措施而带来的新的风险，和是否有因为实施风险降低措施对已识别风险或风险降低措施的影响。直至所有风险的剩余风险都可被接受或是医疗受益大于剩余风险。

在这样一个循环的过程中，可见风险评定和风险控制是实施风险管理的关键步骤，因此选择合适的风险分析方法就显得极为重要。常用的风险分析方法有预先危险性分析（PHA）、故障树分析（FTA）、失效模式和效应分析（FMEA）、失效模式效应和危害度分析（FMECA）、危害和可运行性研究（HAZOP）和危害分析及关键控制点（HACCP）等[7]。见表1。

表1. 常用风险分析方法

2.设计开发过程

传统的产品设计开发过程，一般就是制造商按照顾客的要求进行设计和开发，然后转化成产品进行生产，没有非常详细的、系统的方法。然而医疗器械产品不同于一般的产品，它在满足顾客要求的同时还要满足法规及一些安全标准的要求，因此自ISO13485《医疗器械 质量管理体系用于法规的要求》推广以来，很多医疗器械制造商按照ISO13485的规定，对设计开发过程做了流程上的规范。按照ISO13485的规定，设计开发过程至少应包括设计开发策划、设计开发输入、设计开发输出、设计开发评审、设计开发验证和确认、设计转换以及设计变更的控制这几个阶段。然而ISO13485只是一个质量管理体系的规范，它是从法规角度对医疗器械的设计开发过程提供了一套可参考实施的管理体系，从流程上保证了设计开发过程的完整性，但最终产品的安全性有效性还需要在体系过程的基础上进行细化。

系统工程学（System Engineering）的引入是对完善医疗器械设计开发过程的一大助力。通过系统工程学，可以把每个产品都作为一个整体来构建一套完整的产品规划、开发、制造和维护的过程。V模型（图2）是系统工程一个典型代表性模型，它不同于传统的瀑布模型、螺旋模型，它通过工具将用户需求转化为产品需求，并进一步分解，将需求详细定义到每个部件和零件，再从底层零件到部件，到系统逐步集成，并按照需求进行逐一的验证和确认[9]。这个过程正好对应了ISO13485中设计开发过程的几个重要阶段，将这个过程和ISO13485的要求结合起来可以形成如图3的一个设计开发模型，其中在适当时可以进行设计评审。该过程模型相对传统的设计开发过程来说，更有系统性逻辑性，也更有可操作性，同时也为更好的控制产品风险提供了良好的基础。

3.风险管理过程和设计开发过程的融合

传统的设计开发过程并不包含风险管理，很多医疗器械企业做风险管理也只是为了产品上市需要注册时而做的一份文档。这两者要么就是处于分离的状态，要么就是流于形式，没有互相融合起到真正的风险控制的作用。一般来说，一个产品的生命周期包括产品概念产生、设计开发、生产制造、市场营销、使用维护，到最后产品报废继而被新一代的产品所取代[5]。其中设计开发阶段被认为是风险控制的源头，为了将产品风险做到最早期的控制，只有将风险管理和质量管理相结合，将风险管理活动合理有效的运用到设计开发过程中去才是对此最好的实现方法。

基本的风险管理过程，如上文所述，其实也可以归纳为一个简单的V模型，将其与基于V模型的设计开发过程相结合（如图4），将风险评定和风险控制的输出的一部分即风险降低措施也作为设计需求加入到系统设计中去，随后在系统详细设计过程中将之实施并进行验证和确认。最后在综合剩余风险可被接受的情况下以风险管理报告的形式作为设计开发输出的一部分。随着设计转化为产品后，制造商根据法规和设计开发阶段风险管理输出的内容，收集并评审产品在生产及生产后阶段中的信息，在适当时对产品的风险进行再评定。

图4. 风险管理过程与设计开发过程的结合

在风险控制方案选择时，制造商按照标准提供的策略优先考虑的是采用设计方法取得产品的固有安全，例如L公司的切片机产品，用户需求是仪器要配有一个可盛放切片废屑的活动槽，这个槽需要在每天工作结束时被拆卸下来进行清洁，然而风险评定的结果显示，如果这个槽的材质是金属的，当它从手上滑落时砸到使用者，是会造成人员损伤的。那么从设计出发，工程师团队考虑会在不影响使用的情况下将其材质改为塑料，同样体积的情况下，这个重量就没有那么重，就算滑落也不会砸伤使用者。类似这样可以降低风险的需求根据这个模型就可以在设计输入阶段就将其列入需求文档中，并在接下来的系统验证确认进行测试，从而使仪器的使用安全性有所提高，避免了可能的风险的发生。

4.结论和展望

风险管理作为一个在医疗器械领域不算太新的概念，已经在医疗器械的研发、医疗器械的上市后监管等方面有了比较多的应用。但无论是在法规、标准的实施上，还是在产品生命周期的不同阶段的应用上，风险管理往往还没有做到系统性和全面性。医疗器械制造商基本都有完善的质量管理体系，有风险管理的流程，产品上市时为了满足注册的要求也会提供一套风险管理文件，但这几者之间并没有必然的联系。因此风险管理往往流于形式，没有起到其该有的作用。

只有将风险管理和产品的设计开发过程融合在一起，才可能做到在产品生命周期的最早期将风险控制住，并尽可能地降低，从而起到提高产品可靠性的作用，同时也可以使整个设计开发过程更为完整和有效。

[1]国家食品药品监督管理局.国家医疗器械不良事件监测年度报告[Z].[2017-05-10].http://www.sda.gov.cn/WS01/CL0845/172504.html.

[2]张素敏,张亮.国内外医疗器械风险管理现状分析[J].中国医疗器械杂志,2010,34(6):442-447.

[3]王朋.从生产企业的角度浅析医疗器械上市后风险管理[J].中国医疗器械信息,2012,18(8):27-31.

[4]贺伟罡.风险管理与医疗器械标准[J].中国医疗器械信息,2010,16(6):43-46.

[5]邢红所,洪晓鸣.医疗器械的产品生命周期管理[J].中国医疗器械信息,2009,15(8):53-55.

[6]国家食品药品监督管理总局.YY/T0316-2016《医疗器械风险管理对医疗器械的应用》[S].中国标准出版社,2017.

[7]孟杰雄,王燕,刘志成.医疗器械风险分析方法的介绍与应用展望[J].中国医疗器械信息,2006,13(1):49-54.

[8]武俊华.医疗器械风险分析方法探讨[J].中国医疗器械信息,2001,7(1):8-11.

[9]Kevin Forsberg,Harold Mooz.The relationship of System Engineering to the Project Cycle[J].Incose International Symposium,1991,1:57-65.