植入式神经刺激器新版标准浅析

张蕊 刘露 王伟明 张尉强 高中＊

1 西安建筑科技大学信息与控制工程学院 （陕西 西安 710055）2 国家食品药品监督管理总局医疗器械技术审评中心 （北京 100081）3 上海市医疗器械检测所 （上海 201318）

植入式神经刺激器是以一定程度的电流脉冲刺激靶点神经，以调整或恢复脑部、神经或肌肉功能，使症状缓解的一种方法。植入式神经刺激器一般可分为中枢神经刺激器和周围神经刺激器。国外的植入式神经刺激器开发起步早，尽管国内相关企业正在以植入式脑起搏器（中枢神经刺激器）为突破口，发力追赶超越。但也应该看到，在基础研究、技术积累、产品开发、标准制定等诸多环节，欧美均领先我国，在奋起直追的路上还有很多工作要做。目前在该领域的国家标准或行业标准依然是空白，产品的检验与验证须借鉴国际标准。本文旨在介绍相关的国际标准，为该领域的研究者和参与者提供参考，抛砖引玉。

1.有源植入物国际标准介绍

ISO 14708是国际标准化组织颁布的关于有源植入式医疗器械的标准族，它共分七个部分，包括通用要求、心脏起搏器、植入式神经刺激器、植入式输液泵、循环支持器械、治疗快速心律失常的有源植入式医疗器械的特殊要求（包括植入式心脏除颤器）和植入式人工耳蜗。该标准族由于具有一定的国际权威性，其中部分内容已转化为我国的国家标准，如有关有源植入式医疗器械通用要求的ISO 14708-1:2000已转化成GB 16174.1-2015、有关植入式心脏起搏器的ISO 14708-2:2005已转化成GB 16174.2-2015。

2.关于植入式神经刺激器国际标准

当前权威的植入式神经刺激器国际标准即ISO 14708标准族第三部分ISO 14708-3，适用于中枢神经刺激器和周围神经刺激器，是相关产品型式检验的主要依据和指导研制的重要参考。ISO 14708-3标准已于2017年4月完成改版，前一版是2008版。

ISO 14708-3作为ISO 14708标准族的一部分，在条款项目和基本要求上与该标准族的通用标准ISO 14708-1保持一致，除却诸如包装、标识、随机文件等内容之外，在对有源植入式医疗器械释放或发出的电离辐射的防护、对非预期作用的防护、对外部除颤器造成损坏的防护、对大功率电场直接作用于患者引起变化的防护、对有源植入式医疗器械释放或发出的电离辐射的防护、非预期作用的防护、外部除颤器造成的损坏的防护、对大功率电场直接作用于患者引起变化的防护、对机械力的防护、对静电放电造成损害的防护、对大气压力变化的防护、对温度变化造成损害的防护、关于电流对患者造成伤害的防护等条款均直接引用了ISO 14708-1通用要求。

除了满足通用要求，ISO 14708-3，特别是最新的2017版，针对植入式神经刺激器的产品特点也提出了新要求。

3.ISO 14708-3:2017的新要求

3.1 安全部分的主要差异

关于对患者热伤害的防护（第17条），08版标准规定在正常工作和单一故障条件下，植入部分的外表面温度不应超过37˚C的正常人体外围温度2˚C以上。17版标准更灵活安排该条款，企业可以根据产品实际，在三种符合性条件中，选择符合适用条款。三种符合性条件除了08版标准规定以外，还给出对特定植入部位，如肌肉、脂肪、骨、脑等的温度指数CEM43，若符合相应指数，也被认为符合。或进一步允许企业给出合理理由，当不符合上述两种条件时的符合性路径。

此次改版，第22条明确了MRI的条款，适用于标称可用于核磁环境的产品，产品包含植入式刺激器的植入部分、非植入部分和附件。对于植入部分标准要求能够承受1.5T强度的全身扫描，以及ISO/TS 10974“患者带有有源植入性医疗器械用核磁共振成像的安全性评定”的要求。非植入部分和附件由厂家提出等效的安全评价。测试要求产品不能产生对患者不可接受的风险，这些风险包括由射频场引起的热伤害、梯度场引起的热伤害、梯度场引起的振动、B0引起的力、B0引起的扭力、梯度场引起的导线电压，B0、射频场、梯度场、交互场引起的故障等。测试完成后，样品应符合厂家说明文件。

3.2 抗干扰部分的要求

第27条对磁通密度为50mT的静态磁场防护、对16.6Hz～80MHz的电磁干扰防护、对80MHz～2.7GHz的电磁干扰防护和对射频无线通信设备的近场防护提出了要求。

3.2.1 对静磁场的防护要求

对磁通密度为50mT的静态磁场防护，此项测试需要一个产生能够50mT静态磁场的线圈，将测试样品置于线圈中心，分别在线圈轴向的3个正交维度上测试。

3.2.2 对16.6Hz～80MHz电磁干扰的防护要求

对16.6Hz～80MHz的电磁干扰防护分为电压注入测试（16.6Hz～80MHz）和辐射磁场测试（1～150kHz）两项。电压注入测试需要一个注入网络，注入网络是一种组织等效接口电路模型，模拟人体阻抗。下图所示为8通道的注入网络测试盒电路。见图1。

图1.注入网络测试盒电路T[1]

测试时，通过注入网络将测试信号源、示波器和被测设备连接起来。被测设备包含脉冲发生器（IPG）和电极导线。电极导线可以是实物，也可以是导线模型电路。16.6Hz～1kHz的测试信号为连续的正弦波，1～150kHz的测试信号为2Hz的正弦调制波，150kHz～80MHz的测试信号为1kHz的正弦调制波。标准还给出了信号频率的步进要求。测试信号幅度Vpp与电极导线长度有关，随信号频率升高而变大。

对于辐射磁场测试的测试信号频率区间为1～150kHz，是2Hz的正弦调制波。标准给出了信号频率的步进要求。该项测试需要一只能够产生最大28A/m磁场的线圈。当测试信号频率在1～3kHz时，磁场强度为84/f A/m，当测试信号频率在3～150kHz时，磁场强度为28A/m。

3.2.3 对80MHz～2.7GHz电磁干扰的防护要求

对80MHz～2.7GHz的电磁干扰防护，该测试需要一个电导率为0.27S/m的体模（盐溶液测试盒）。被测刺激器及电极导线应在同一平面下，浸置于体模内盐溶液时，可模拟刺激器植入时的阻抗状态。测试采用IEC 61000-4-3（射频辐射电磁场的抗扰度试验）规定的电磁干扰一般设备方法，按照天线垂直、平行两个极化方向测试。测试信号频率是80MHz～2.7GHz的调制波，步进和驻停时间由IEC 61000-4-3规定，场强为10V/m。

3.2.4 对射频无线通信设备近场的防护要求

对射频无线通信设备的近场防护，测试工装与80MHz～2.7GHz的电磁干扰防护测试相同。天线与体模的距离可选择15.5cm和2.5cm，若选择15.5cm需要额外的说明性文件。

测试方法按照ISO 14117:2012第4.9条的规定设置测试设备，包括偶极子天线、信号发生器、功率放大器等，按图2所示将测试设备、体模、被测设备连接。

测试应当按照天线方向为X 轴向和Y轴向分别进行。当以X 轴向测试时，将偶极子天线置于体模网格之上，被测设备的正上方，使天线振子平行于X 轴向。当以Y轴向测试时亦然。测试天线应与载波频率相匹配，信号频率、调制频率和射频功率应按标准给定的值执行。

以上就是新版植入式神经刺激器国际标准的一些新内容和新变化。更详尽的内容还需参阅标准原文，希望本文能够为读者对标准的了解有所帮助。

图2.对射频无线通信设备近场防护测试布置图[2]

[1]ISO 14708-3:2017 Implants for surgery - Active implantable medical devices - Part 3:Implantable neurostimulators[S].2017.

[2]GB 16174.2-2015 手术植入物有源植入式医疗器械 第2部分:心脏起搏器[S].2015.