有源医疗器械有效期研究浅析

王宇帆 张聪 王婷 陈燕 潘莹

1 湖北省药品监督管理局技术审评核查中心 （湖北 武汉 430000）

2 深圳医疗器械审评中心 （广东 深圳 518000）

内容提要： 从注册审评法规的角度出发，讨论有源医疗器械产品寿命的影响因素，研究评价有源医疗器械有效期的几种路径以及评价方法，以期对相关企业有所帮助。

近年大健康产业蓬勃发展，医疗器械行业不断进步，特别是大数据医疗、光电子产品等有源医疗器械产品不断推陈出新。为促进行业健康可持续发展，保证产品的安全有效性，国家按照《医疗器械说明书和标签管理规定》（国家食品药品监督管理总局令第6号）和《关于公布医疗器械注册申报资料要求和批准证明文件格式的公告》（国家食品药品监督管理总局2014年第43号）要求医疗器械注册申注册人在研究资料、说明书及标签等注册文件中明确有源医疗器械的使用期限，并考虑寿命对有源医疗器械的风险影响[1]。

1.有源医疗器械基本定义

有源医疗器械是指任何依靠电能或者其他能源，而不是直接由人体或者重力产生的能量，发挥其功能的医疗器械。有源医疗器械使用期限是指由医疗器械注册申请人/注册人通过风险管理保证产品安全有效使用的期限，在该期限内产品能够维持其适用范围[2]。

2.有效期评价方式

本文认为有源医疗器械的有效期评价方式主要有两种：一种为企业根据评价或经验预先设定期限值，通过多种方法进行验证证明预先设定值的合理性，例如：有效期设定为5年，在产品研制、选材等方面进行评估，并对输出的样品进行测试，对无法达到预期寿命的原材料或部件进一步研制和替换，最终达到预设期限，或降低预设期限。另外一种为企业不预先设定期限值，企业通过盲法等多种方法检测和验证，最终得出一个期限值，将这个值设为产品的寿命。

3.产品有效期影响因素

有源医疗器械使用期限的影响因素包含很多方面。本文主要列举如下几点。

3.1 关键部件的有效期

有源医疗器械一般由多个部件组成，其中发挥重要作用，与产品预期用途最密切相关的部件可作为关键部件。有源医疗器械的关键部件如：主板、芯片、激光管、变压器、熔断器、触摸屏的使用期限一般对整机的使用期限影响较大。生产企业可以考虑从以下几方面进行评估：①研究关键部件的安全有效性能，如：电介质强度、电阻、机械强度或电池电量等理化特性的退化程度。②评价关键部件之间的相互作用，对于预期功能实现的影响。③注意不同生产制造过程或生产制造过程的改变可能对关键部件长期使用性能造成的影响。

3.2 有源器械使用的频率和强度

在同样的使用环境等条件下，临床使用频繁以及使用强度对有源器械产品的有效期会产生影响。使用频繁或使用强度较高的产品，其使用期限通常要短于使用次数较少且强度较低的产品。生产企业可从产品或部件的临床参考使用频率出发，考虑产品的使用次数，连续工作时长，以及一系列临床应用场景，或是各种因素的组合。

3.3 产品的运输、储存及使用环境

环境因素可能对有源医疗器械造成较大的影响，各元器件因磨损、腐蚀、疲劳、材料老化等逐渐加剧而失效，致使产品故障增多，效能下降。随着使用时间延长即使存储放置不用也会缩短其使用寿命。此外，有源医疗器械产品或部件可能会受到运输过程的影响，因此，评估产品和部件的使用期限时应考虑产品在极限运输及储存和使用环境条件，如温度、湿度、空气压力、可见光照、其他辐射、振动、冲击、堆码等环境及机械条件对其带来的腐蚀、老化、机械磨损或材料降解等影响[2]。因此，企业应注意通过风险分析对运输、储存及使用环境对产品的影响进行分析，保证产品的使用期限可满足运输、储存及使用的要求。

3.4 产品的清洁消毒过程

部分有源医疗器械产品在生产或使用过程中会涉及清洗和消毒过程。如企业或用户在生产过程或使用过程中未严格按照作业指导书或说明书要求清洁产品，就可能出现产品因引入污染物而导致使用性能下降情况，如：化学杂质可导致产品腐蚀，尘埃粒子可形成导电路径而引起产品漏电或短路[3]。因此，企业应评估该过程中的化学物质残留、升温以及干燥程序产生累积效应可能对产品性能造成的退化影响，进而分析对产品使用期限的影响。

3.5 产品的包装和灭菌过程

部分无菌有源医疗器械，如：一次性使用手术电极。医疗器械注册人应根据不同的灭菌方式：蒸汽灭菌、环氧乙烷灭菌、射线灭菌，考虑不同灭菌方式的有效期特性，同时，应考虑灭菌工艺（方法和参数）等对产品使用期限的影响，如：高压蒸汽灭菌器可能会导致嵌入式电池在高温环境下大大缩短寿命，gamma辐射灭菌可能会影响高分子材料和半导体。此外医疗器械产品的包装也会对产品寿命产生影响，如未采取可有效保护产品的包装方式，产品可能在运输途中受到损伤，缩短产品预期寿命。

3.6 产品的部件维护维修情况

使用期内的有源医疗器械，厂家一般会对产品提供维修、维护和保养服务。应考虑产品的维修、维护及部件的更换等因素对产品使用期限的影响，如更换耗材，对非关键部件进行维修或更换等售后服务，不影响产品性能指标且能使产品正常运行直至规定寿命，可视为对产品寿命无影响的维护保养行为。

3.7 企业商业因素

企业商业因素对有源医疗器械有效期的影响主要包括销售策略、售后服务等，例如：生产商定期上门为用户更换某些耗材，以确保产品有效期。

4.有效期研究的路径及方法

4.1 有效期研究的路径

生产企业在进行有效期研究时，需考虑根据产品特性，考虑时间成本，企业设施配备，人员水平选取合适的评价路径。以下谈谈有源医疗器械产品有效期研究的两种路径：①整体验证。根据产品的使用状态，结合产品临床使用的情况（使用频率和强度、使用环境的要求），对产品整机进行实时老化试验或者加速老化试验等。②分解验证。对于一些大型设备、拼装设备等结构比较复杂或者系统比较复杂的有源医疗器械，采用整机验证较难实现的情况下，企业可进行分解，分别进行验证，但同时应考虑其分析部件之间的关系，综合评估得出一个期限值[4]。

4.2 有效期研究方法

4.2.1 实时老化试验

即让设备在规定的使用条件下，保持通电，模拟使用状态，一直到规定的有效期，通过检验，产品各项性能以及安全指标仍能满足产品技术要求的各项内容。

4.2.2 加速老化试验

是指对产品进行合理工程、统计假设及不改变产品故障模式和故障机制的基础上，利用与物理失效规律相关的统计模型对在超出正常应力水平的加速环境下获得的可靠性信息进行转换，得到试验件在额定应力水平下可靠性特征的可复现的数值估计的一种试验方法。具体的方法研究者可参考GB/T 34986-2017《产品加速试验方法》。

4.2.3 通过同类有源医疗器械产品的有效期进行分析研究

首先，需从产品的结构组成、适用范围、性能指标、使用材料、关键部件等方面评估判断所研究产品与同类产品在各方面是否等同。如：电气性能指标（电压，功率，电流等）及使用性能指标（波长、光功率、辐照度、磁场强度等）应基本接近，主要的工艺流程类似，工作环境和临床参考使用强度应接近。然后，对同类产品的有效期研究经验进行汇总分析，如：可能涉及样本的测试、安装使用情况、维修率或维修记录、产品说明书、投诉历史或公开文献的研究。

4.2.4 通过对有源医疗器械产品关键部件的可靠性进行评估

关键电子部件的使用期限分析可以依据可靠性预计或可靠性仿真等分析方法来评估。部分关键电子元器件可使用寿命加速试验，制定加速试验的理论模型，给出加速因子的计算方法，如：主板、芯片。机械部件的使用期限分析可以采用直接进行临床场景累计试验。例如：红蓝光治疗仪治疗灯罩的升降装置在6年内预期升降6万次，那么可以通过6万次机械试验之后观察升降装置的状态得出结论。

5.有源医疗器械有效期研究资料编写注意要点

5.1 通过加速试验进行研究的有效期分析资料

首先应制定研究方案，在方案中明确产品的选样计划、收集产品或部件的目的、选取产品或部件的数量及选取理由、选择的标准和选取的批次，然后结合有源医疗器械寿命影响的因素，明确使用期限评价时所采用的具体评估分析方法。其次，应按照评价方案进行有效期试验，注意对试验的全过程做好相应的记录，如：试验起始时间、试验产品名称及编号、试验使用设备的名称和设备编号、试验环境（温度、湿度、光照等）、试验操作人、产品试验结束后的性能和安全检验报告。最后，基于试验结果，最终形成完整的产品有效期分析报告。

5.2 通过同类产品的类比分析进行研究的有效期分析资料

应详细对比研究对象与同类产品的多个方面如：①基本信息：名称，型号规格，适用范围等。②关键技术指标：电压、功率、电流等。③生产工艺特点：焊接、组装等。④产品制造材料。⑤产品使用环境：使用气候环境（温度，湿度，气压），机械环境（振动耐受特性，碰撞耐受特性）。⑥临床参考使用频率和强度等。

5.3 通过对同类产品的经验数据进行有效期分析的研究资料

可通过国内外上市同类产品的使用经验数据分析推断出申报产品的使用期限。使用已有的经验数据进行使用期限估计时应注重考虑数据的：真实性、充足性、无偏性、溯源性。对具有上述特性的数据明确分布信息，给出置信区间，以便统计分析。

6.小结

以上为笔者对于有源医疗器械有效期研究的几点看法，希望能给有源医疗器械行业从业者一些启发。伴随着国家对大健康产业的日益关注，《“健康中国2030”规划纲要》等文件的不断出台，“健康中国”上升为国家战略，大数据以及5G时代的到来，以人工智能、信息化为导向的有源医疗器械有着广阔的市场前景，临床使用需求不断上升，给医疗器械行业带来了新机遇与挑战。相关的研究也需要不断的更新，以保障医疗器械的安全性、有效性，为人们提供更现代化、人性化、智能化的医疗体验。