无菌医疗器械采用辐照灭菌的过程确认探讨

云南省药品和医疗器械审评中心 （云南 昆明 650101）

内容提要：辐照灭菌过程是终端灭菌型无菌医疗器械生产过程中的特殊过程，其涉及的灭菌设备、剂量、环境需要严格的控制并经过确认。本文通过对辐照灭菌工艺过程确认的各个环节进行阐述，为医疗器械注册人和技术审评部门提供参考。

辐照灭菌是指通过辐射源发出的γ射线、X射线或高能电子束等电离辐射高能射线直接作用于被照射物质，照射过程中产生生物和物理效应，从而杀灭微生物的过程[1]。相较于传统的热压灭菌和环氧乙烷灭菌，辐照灭菌有以下优点：①物理穿透能力强，灭菌均匀彻底；②无灭菌剂污染残留；③可在室温下用于热敏感材料灭菌；④灭菌过程无水蒸气，可用于不耐潮的医疗器械灭菌；⑤灭菌效率高，操作简易；⑥工艺稳定，能耗低。辐照灭菌已成为终端灭菌型无菌医疗器械的常用灭菌方式之一。辐照灭菌具有放射危害性及特种行业管理的特殊性，大部分注册人采用委托第三方机构进行辐照灭菌，但医疗器械注册人是医疗器械产品质量的第一责任人。辐照灭菌是医疗器械产品生产过程中的一个特殊过程，需要经过确认，灭菌的有效性才能保障。所以，辐照灭菌过程确认应由医疗器械注册人主导，灭菌机构协作共同完成。本文对辐照灭菌工艺过程确认的各个环节进行阐述，以期为医疗器械注册人和技术审评部门提供参考。

1.安装鉴定

确认合法资质及编制辐照装置运行规范文件：①收集灭菌机构的《辐射安全许可证》《营业执照》等法定许可文件，确认灭菌机构为合法机构。②收集辐照设备技术支撑文件，如国家或行业标准、设备使用说明书、维护手册、电气机械安装图纸等，编制辐照装置运行规范文件。

依据辐照装置特征及运行规范文件确认装置能够正常运行。包括以下步骤：①确保辐照装置和传输系统的运行外部环境符合要求。②收集并确认计量器具在检定、校准有效期内，能正常准确计量。③明确辐照装置在灭菌室布局平面图上的位置。④明确辐照装置的种类及特征：γ辐照应明确放射性核素的种类（Co-60或Sc-137）及活度，放射源的分布；电子束辐照装置应描述束斑、束流、束功率、脉冲频率、扫描频率、扫描宽度、扫描长度、扫描不均匀度、传输速度与剂量的线性关系；X射线辐照装置应描述装置中X射线转换器的结构、尺寸、材料，X射线束的能量、平均电子流、电子束照射宽度和均匀度。⑤明确传输系统的结构、路径和传输速度的范围。⑥对照辐照装置和传输系统的操作程序进行操作，确保辐照装置和传输系统，包括操作软件等附属设施能按照操作程序进行操作并正常运行。⑦放射源管理。γ辐照装置应明确γ辐照源位置指示方式，若传输系统故障或计时器停止工作，γ辐照源应能自动回到存储位置，传输系统应能自动停止工作，应识别产品可能受到的影响并采取相应的措施；电子束和X射线辐照装置应对电子束和传输方式正常工作有明显指示，应明确当电子高压发生器和传输装置发生故障时，彻底关停高压发生器停止辐射的方式和停止传输系统的方式，应识别产品可能受到的影响并采取相应的措施。对测试方法做出规定。⑧对辐照容器的材料、结构、尺寸进行规定，容器变化时需要重新验证剂量分布。⑨确保电气安装、机械安装、设备安装符合已批准的图纸和规范要求，同时确保公共设施、安全系统、监控系统能正常运行。⑩γ辐照装置的辐射源补给或更换、源架高度或过源方式变化，应重新安装鉴定；电子束和X射线辐照装置，当影响能量、束流、扫描宽度、不均匀度、被灭菌产品束下传输方式发生变化，应重新安装鉴定。⑪在安装鉴定过程中，对辐照装置的任何更改都应识别，考虑其对辐照性能可能产生的影响。⑫记录以上过程。

2.运行鉴定

运行鉴定的目的是建立起辐照源的特征量、产品装载密度、传输装置传输速度、主控时间、过源方式（单面、双面或多面辐照）与辐照剂量间的关系。

首先，应准备足够多的待验证产品和足够数量的辐照容器（至少3个），然后将待验证产品按统一装载密度均匀装满辐照容器。虽然YY/T 1613-2018《医疗器械辐照灭菌过程特征控制要求》中明确，可以用泡沫片材等作为剂量研究的装载材料，但笔者认为直接采用最终待灭菌产品来研究剂量分布是最合适的，因为这样装载密度才是最接近最终待灭菌产品的装载密度，所测得剂量分布才是最准确的。第二，在装载待验证产品的同时布放足够的剂量计，准备进行剂量分布测试。剂量计的布放采用三维网格式摆放，剂量计的数量取决于辐照容器的容积，以三维网格的方式每隔20cm布放一个剂量计，但可能的最大和最小剂量区一定要布放，找出最大和最小剂量的值和位置，以便确定最大最小剂量和日常监测位置的剂量关系。第三，按照操作规程启动辐照装置和传输装置，记录辐照源的特征量、产品装载密度、传输装置传输速度、过源方式、辐照时间与辐照剂量，建立起它们之间的关系。需要注意的是：①对特殊的传输系统（试验线）或者对于人工放置产品所指定的辐照固定位置（转台），应进行一个单独的剂量分布试验[2]。②多个辐照传输路径的，应对每个路径进行剂量分布试验；多种辐照容器的，应对每种辐照容器（满载）进行剂量分布试验。③为评估辐照过程中断（故障或断电）对产品辐照剂量的影响，应该选定容器接近辐照源的位置中断辐照，进行多次过程中断试验来获取过程中断对产品辐照剂量的影响。④过源方式影响剂量均匀度，采用双面或多面辐照，产品内部的剂量变化最小，接受剂量最均匀。对于单辐照源，即单面辐照，产品在过源后应翻转180˚后再次过源，辐照剂量为两次辐照的和。

3.性能鉴定

3.1 建立最大可接受辐照剂量

建立最大可接受辐照剂量的目的是证明产品在接受可能的最大灭菌剂量后，在规定的有效期内，产品的功能性、安全性指标以及质量控制指标能满足预期用途。建立最大可接受灭菌剂量的方法是：通常建议用预期最小灭菌剂量的1.6～2倍或40～50kGy的剂量（若最小剂量未知）对产品辐照，然后检测产品全性能指标[3]；再考察产品在宣称有效期内的产品全性能指标（可用加速老化试验），若两者结果均满足产品技术要求的要求且能满足预期用途，则表明该剂量为最大可接受剂量。

3.2 建立灭菌剂量

虽然在国际上一般认为25kGy的灭菌剂量可以保证1×10-6的无菌保障水平，但是在实际的灭菌过程中，对于初始污染菌数很高或不稳定的产品，即使采用较高的辐射剂量也难以保障每一批次产品的灭菌效果，况且过高的辐照剂量可能会对产品本身和产品包装产生损伤[4]。所以对于大多数产品，建立自身合适的灭菌剂量很有必要。在我国，对于无菌医疗器械要求的无菌保障水平是SAL≤10-6。

3.2.1 建立灭菌剂量的方法

建立灭菌剂量的两种方法：第一种，利用生物负载信息建立灭菌剂量（生物负载法）。第二种，证实15kGy或25kGy作为灭菌剂量（证实法，该方法仅适用平均生物负载在0.1～1000的情况）。生物负载法又细分为利用生物负载信息设定计量法和从增量剂量试验中得到阳性分数信息确定外推因子剂量设定法。证实法中，当平均生物负载在0.1～1.5时，采用证实15kGy作为灭菌剂量法；当平均生物负载在1.5～1000时，采用证实25kGy作为灭菌剂量法。鉴于方法的局限性、可操作性和难易程度，本文对利用生物负载信息设定计量法进行介绍。

3.2.2 生物负载信息设定计量法

平均生物负载的确定。建议从三个独立批中每批选取不少于10件产品按照GB/T 19973.1—2019《微生物学方法 第1部分：产品上微生物总数的测定》来确定每一批平均生物负载和总平均生物负载。考虑到辐照灭菌是过度杀灭的方法，在确定生物负载时，建议使用校正因子。

根据生物负载获取验证剂量。当有一批或两批的平均生物负载≥2倍总平均生物负载，取最高批平均生物负载；当批平均生物负载＜2倍总平均生物负载，取总平均生物负载。然后从标准GB/T 18280.2—2015《医疗保健产品灭菌 辐射 第2部分：建立灭菌剂量》表5和表6中查询无菌保证水平SAL≤10-2对应的辐照剂量。若表中无要查的生物负载值，选用表中给出数值最近且大于生物负载的值。

辐照试验及结果。从以上确定平均生物负载的三批产品中或正常生产条件下生产的一批抽取100件产品，用以上获取的选定剂量进行辐照。辐照过程应进行剂量检测，当产品接受的最大辐照剂量超过选定剂量的10%时，验证剂量试验应重做。当产品接受的最大辐照剂量的最大值和最小值的算数平均值小于选定剂量的90%时，验证剂量试验可能要重做。但如果这个算数平均值低于选定剂量的90%且无菌试验结果是可接受的，验证剂量试验不必重复[5]。当辐照剂量的算数平均值在选定剂量的90%～110%时，验证剂量试验不必重复。辐照试验结束后，对100件样品进行无菌培养，当阳性样品数≤2时，选定剂量可被接受，可进行下一步；当阳性样品数＞2时，选定剂量不可接受，应分析原因并重新选定剂量，进行验证剂量试验直至选定剂量被接受。

建立灭菌剂量。完成以上步骤后，根据生物负载值，从标准GB/T 18280.2—2015《医疗保健产品灭菌 辐射 第2部分：建立灭菌剂量》表5和表6中查询无菌保证水平SAL≤10-6对应的辐照剂量作为最终建立的产品灭菌剂量，若表中无要查的生物负载值，选用表中给出数值最近且大于生物负载的值。用建立的灭菌剂量对未接受过辐照的适量产品进行灭菌，以为产品性能确认做准备。

3.3 产品性能确认

经辐照灭菌的产品需对产品性能进行确认，灭菌后应检测产品的功能性、安全性指标以及质量控制指标；再考察产品在宣称有效期内的产品的全性能指标（可用加速老化试验），若两者结果均满足产品技术要求的要求且能满足预期用途，则表明以上建立的灭菌剂量可行。无菌性能按《中国药典》2015年版第四部无菌检查法检验，应符合规定。辐照灭菌采用的是过度杀灭方法，一旦灭菌剂量建立完成，产品性能经过确认，日常即可采用参数放行。