植入性医疗器械实施细则.ppt
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1、医疗器械生产质量管理规范植入性医疗器械实施细则,目录,第一篇 植入性医疗器械简介第二篇 医疗器械生产质量管理规范在 植入性医疗器械中的应用第三篇 植入性医疗器械实施细则简介,第一篇 植入性医疗器械简介,一、植入性医疗器械的分类二、植入性医疗器械的材料三、植入性医疗器械的基本原则四、典型的植入性医疗器械产品,一、植入性医疗器械的分类,(一)定义外科植入物:用于下列目的的医疗器械,全部导入人体,或 替代上皮表面或眼表面 通过外科侵入方法,保留在上述操作位置的器械。注:通过外科侵入方法,部分导入人体保留至少30天的医疗器械,也认作是植入物。,(无源)植入性医疗器械:任何通过外科手段来达到下列目的的医
2、疗器械:全部或部分插入人体或自然腔口中;或为替代上表皮或眼表面用的;并且使其在体内至少存留30天,且只能通过内科或外科的手段取出。有源植入性医疗器械:任何通过外科或内科手段,拟部分或全部插入人体,或通过医疗手段介入自然腔口且拟留在体内的有源医疗器械。,(二)植入性医疗器械,二、植入性医疗器械的材料,(一)生物医用金属材料临床主要包括:不锈钢、钛及钛合金、钴铬钼合金以及NiTi记忆合金,医用贵金属等。生物医用金属材料广泛应用于骨与关节替代物、脊柱植入物、骨接合植入物,心血管植入物,神经外科植入物等。这类材料应具有良好的静态和动态力学性能、耐腐蚀性和生物相容性。,(二)生物医用高分子材料按来源可分
3、为天然高分子材料和合成高分子材料。天然的如多糖类、蛋白类;合成的如超高分子量聚乙烯、聚醚醚酮等;按性质可分为非降解和可生物降解两大类。非降解高分子材料如超高分子量聚乙烯、聚醚醚酮等;可降解高分子材料如胶原、纤维素、聚乳酸等;,(三)生物医用陶瓷生物陶瓷可分为三类:第一类为生物惰性陶瓷:即可在体内保持稳定的陶瓷,如氧化铝、氧化锆、碳素等。第二类为生物活性陶瓷:指可通过体内发生的生物化学反应,与组织形成牢固的化学键性结合的陶瓷,如羟基磷灰石、生物玻璃陶瓷等。第三类可生物降解陶瓷:如-磷酸三钙生物陶瓷等。,(四)生物医用复合材料生物医用复合材料是由两种或两种以上材料复合而成。其分类按基材分为高分子基
4、、陶瓷基、金属基等;按增强体形态和性质分为纤维增强、颗粒增强等;按材料与组织发生的反应分为生物惰性、生物活性和可吸收生物医用复合材料。,(五)生物衍生材料是由天然生物组织经过特殊处理而形成的。由于经过处理的生物组织已失去生命力,生物衍生材料是无生命活力的生物组织材料。由于它有类似于自然组织的构型和功能,或其组成类似于自然组织,因此,它在维持人体动态过程的修复和替换中具有重要作用。,(六)可降解生物材料可降解生物材料是指在生物体内能被逐渐破坏,包括形态、结构破坏和性能蜕变的一类材料。可降解材料分为天然可生物降解材料和合成可生物降解材料两大类。,(七)组织工程及支架材料组织工程:应用工程学和生命科
5、学的原理和方法来了解正常的和病理的哺乳类组织的结构功能的关系,并研制活的生物组织代用品,用以修复、维持、改善人体组织的功能。,组织工程有四大要素:种子细胞、支架、生长因子和培养环境。种子细胞指培养、存活、扩增最后形成组织的原始细胞。支架作为细胞以及细胞生长因子的载体,使种子细胞赖以定向分化增殖发育成相应的组织。生长因子是具有定向诱导和激活细胞分化、增殖、维持细胞生物活性等生物效应的蛋白类物质。培养环境指适合由细胞增殖培育成组织的生理环境。,(八)植入性医疗器械材料的发展 纳米技术与生物、医学和材料科学相结合产生了纳米生物医学的崭新时代。国外一些发达国家已将生物降解材料和生物活性材料列为21世纪
6、重点发展的高科技材料。材料表面性质相当重要,而且表面性质的不同还将影响细胞吸附、增殖、分化等一系列反应。,植入性医疗器械的基本原则制定的背景,由于植入性医疗器械医疗器械产业已经越来越全球化,所以有必要对该类器械的设计、制造和性能要求制定国际上相互认可的基本原则。基本原则旨在作为标准一致性的基础,但在现行的不同国家文件中,一些特定词汇可能有不同的用词或定义,特别是有关“寿命”、“预期使用”、“正常使用条件”等方面。因此,建立在基本原则基础之上的标准,使该类器械在各自的国家以其合理性和一致性而商业化。,ISO/TR 14283/YY/T 0340 外科植入物 基本原则为了使标准与法律/法规要求保持
7、一致,YY/T 0340提出了外科植入物的基本原则。YY/T 0340提出了外科植入物的基本原则。当权衡对患者的利弊时,对所使用的植入物进行风险分析是一种良好的习惯,这一点贯穿本标准始终。然而,风险分析不是总能确定所有的风险。这些不确定的风险相对于患者感受到的利益来说,可能是可以接受的。通过对临床性能的随访,可以为确定风险的可接受性提供信息。,一、通则,1、植入物的设计与制造应遵循以下原则:如果植入物使用时其任何伴随的风险与患者受益权衡是可接受的,且能达到高水平的健康和安全保护,在预期使用条件下并用于预期目的时,它们不应危害患者的临床状况或安全,也不应危害使用者及他人(适用时)的安全和健康。,
8、2、制造商为植入物的设计和生产所采用的方法应遵循安全的原则,并考虑采用已经得到广泛认可的工艺手段。为选择最适宜的方法,制造商应遵循下列原则:(1)尽可能地消除或降低风险(安全设计与生产);(2)适当处,对所涉及的不可能被消除的风险,应采用足够的防护措施,必要时可采用包括报警器在内的防护措施;(3)由于所采用的防护措施的缺点而引起的潜在风险,应告知使用者。,3、植入物应达到制造商预期的性能,其设计、制造和包装应适应制造商规定的一种或多种功能。4、在制造商规定的寿命期内,当植入物在正常使用条件下受到应力时,其特征和性能仍应符合1、2和3条的规定,而不应对临床环境、患者及他人的安全产生不利影响。,5
9、、考虑到制造商提供的说明和信息,植入物的设计、制造和包装应确保运输和贮存植入物时不对其预期使用期间的特征和性能产生负面影响。6、考虑到预期性能,对任何不希望出现的副作用,应制定一个可接受的风险。,(二)有关设计与生产的特殊原则 外科植入物的设计与生产还应遵循有关设计与生产的特殊原则,包括植入物的化学、物理和生物性能;感染及微生物污染;生产与环境条件;带测量功能的植入物;辐射防护;电离辐射;连接能源或配备能源植入物的原则;制造者应提供的信息;临床评价。ISO 14630:2005 无源外科植入物-通用要求规定了制造外科植入物材料的选择原则。,制造外科植入物的材料应按照为实现预期目的所需要的性能进
10、行选择,同时应考虑到制造、搬运、灭菌和储存的影响。也应考虑外科植入物与人体组织和体液以及其它材料、其它植入物、物质、气体、辐射和电磁场的可能反应。若药品为外科植入物的组成部分,应按药理对该药品进行评估。与外科植入物组合使用的药品性能不应受植入物影响,反之亦然。,外科植入物和涂层的材料,包括基因工程产生的生物材料,处于可植入状态时,其相容性应可接受。可能的磨损和降解产物的相容性也应可接受。在特定应用场合的可接受性应通过下述方法之一确定:(1)按GB/T16886.1的原则,形成文件并进行评估;(2)从类似临床应用中已被证明适合的材料中选择。,四、典型的植入性医疗器械产品,(一)骨接合植入物骨接合
11、植入物是指为骨、软骨、肌腱或韧带结构提供支持的无源外科植入物。骨接合植入物主要是临床用于治疗骨折的产品。骨折是机械超负荷的结果,骨折破坏了骨骼结构的完整性,同时骨骼的强度也由此受到破坏。,AO组织归纳了临床治疗骨折的四项原则:(1)骨折端的解剖复位:复位是治疗的基础,复位的作用是使骨折部位回复到正常位置,使骨折两断面接触而进行愈合。(2)使用骨接合植入物固定:固定是使复位后的骨折远近端相对位置固定下来,以保证愈合后不发生畸变。(3)无创外科操作技术的应用。(4)功能锻炼。一般地说,骨接合植入物用于创伤处理或矫形外科。骨接合植入物保持断骨复位并稳定骨(或周边)结构,使骨能愈合或融合,和/或提供支
12、持或矫正。,1、金属接骨板接骨板是紧贴于骨以提供固定的装置。与螺钉配合使用,用于骨折内固定。接骨板的型式为直型和异型,螺孔型式为锥型和球型。金属接骨板按用途分为:四肢、颌面、脊柱接骨板等。接骨板的类型根据其原理、结构、功能可分为保护性钢板或中和钢板、支持钢板、加压钢板、角钢板等。,图1 典型的金属接骨板,2、金属接骨螺钉金属接骨螺钉类型而分为:自攻螺钉,非自攻螺钉,拉力螺钉,皮质骨螺钉和松质骨螺钉。,图2 典型的金属接骨螺钉,3、金属矫形用钉金属矫形用钉主要包括:椎弓根钉、椎体钉、骶骨钉、骨栓、U形钉、钩。,图3典型的金属矫形用钉,4、金属矫形用棒金属矫形用棒主要供脊柱骨骼病变或畸形时作矫正内
13、固定用。产品分为直圆棒、网纹棒、节形棒、螺纹棒、异形棒。,图4典型的金属矫形用棒,5、金属股骨颈固定钉 金属股骨颈固定钉产品供骨科手术时作股骨颈骨折内固定用。产品主要有:加压螺旋钉、三翼钉、空心双头加压螺钉、尾部折断钉。,图5典型的股骨颈固定钉,6、金属髓内针金属髓内针主要包括梅花针、双矩形弹性针、圆形弹性针、勾针、弓形针、弧形针、三角针、细针等产品(不包括金属骨针)。,图6典型的金属髓内针,7、骨接合植入物的典型临床应用:,图7 手骨骨折的典型内固定,图8 三叶钢板固定胫骨,(1)骨折治疗;(2)肿瘤治疗;(3)骨切开术的稳定;(4)关节固定术的稳定;(5)骨延长、缩短或连接;(6)骨置换的
14、支持;(7)关节置换的附件;(8)脊柱侧凸治疗;(9)脊柱固定;(10)退化性疾病的治疗;(11)肌腱的重建(12)韧带重建。,8、临床使用中可能出现的问题 对于骨接合植入物临床使用中可能出现的最大问题是断裂。从理论上说,两种情况可以使其断裂,即单独很大的超载和多发较小的超载“疲劳”。为什么在这些情况下,很厚的钢板却会很容易断裂?,(二)骨与关节替代物人工骨是人体中常见的骨替代物,可用于椎体间融合、后外侧融合、对骨不连结的处理、创伤后骨完整性的重建和骨肿瘤切除后缺损处的填充。多种材料可用于植入,例如:羟基磷灰石人工骨、磷酸三钙人工骨、自体骨植入、异体骨植入、合成骨替代物(骨水泥)、金属骨替代物
15、等。目前,关节替代物主要包括髋关节假体、膝关节假体、肩关节假体、肘关节假体等,使用材料主要还是金属材料,与之配伍使用的有超高分子量聚乙烯、羟基磷灰石、骨水泥、医用陶瓷和其它涂层材料。,18221937年玻璃、象牙、不锈钢等材料用于髋关节置换材料,19381957年钴铬钼合金应用;19581970年超高分子聚乙烯应用;1970年 至今陶瓷、交联聚乙烯、HA等等用于髋关节置换。1890年德国Gluck用象牙和镍板螺钉做成世界上第一个人工膝关节;1895年法国医生发明第一个人工肩关节。下面分别简单介绍典型的骨与关节替代物产品。,1、羟基磷灰石人工骨 羟基磷灰石陶瓷是指通过烧结使粉体中的晶粒融合成为凝
16、聚的结晶块体的羟基磷灰石。,图9 羟基磷灰石人工骨制品,ISO 13779-1:2000外科植入物用羟基磷灰石第1部分:羟基磷灰石陶瓷规定羟基磷灰石陶瓷应是具有晶体结构特征为国际衍射数据委员会ICDD,USA的粉末衍射卡PDF 9-432所表征的化学合成物,化学式:Ca5(OH)(PO4)3。烧结的羟基磷灰石陶瓷的抗压强度应不低于1.5MPa,并应不显示各向异性。,2、骨水泥 所谓骨水泥一般指丙烯酸类树脂骨水泥。骨水泥是由液体与粉体两部分组成。液体中同时含有聚阻剂和促进剂;粉剂中含有甲基丙烯酸甲脂苯乙烯共聚物及引发剂过氧化二苯甲酰。,使用骨水泥固定的全髋置换术有两个重要的技术要求,如何调制骨水
17、泥和骨水泥如何固定假体。假体松动的重要原因之一往往是骨水泥使用不正确。由于骨水泥在体内长期留置后会变色为类似骨组织的颜色,使翻修手术时难以与骨组织区别。因此,少数厂家的骨水泥中加入了一定的染料,以便翻修手术时辨认。此外,少数厂家的骨水泥中还加入了一定的药物,以利于尽早消除炎症。,1、组分外观 2、组分内装物精度 3、面团时间 4、凝固时间 5、最高温度 6、挤入度 7、平均抗压强度,3、髋关节假体 髋关节假体:是指代替一侧或两侧髋关节的外科植入物。髋关节假体产品可由股骨部件和髋臼部件组成,也可由股骨部件组成或髋臼部件组成。髋关节假体是应用最为广泛的关节替代物,是直接关系到患者健康、安全的医疗器
18、械产品,YY 0118-2005髋关节假体规定了髋关节假体的材料、表面质量、灭菌、力学性能、内部质量(铸造产品的X射线检查、锻造产品的显微组织检验)、产品标记等的要求。,图10 患病的髋关节,图11 全髋关节置换,4、膝关节假体 膝关节假体:是指用于代替膝的两侧股骨和胫骨关节面的外科植入物,膝关节假体可由股骨部件、胫骨关节面部件、胫骨平台组成。,图12组合式膝关节,图13非约束型膝关节,膝关节假体的按用于置换部分或全膝关节关节面分为:(股骨、胫骨)单髁、(股骨、胫骨)双髁;假体的使用按部分关节置换和全关节置换分类;根据关节的功能按非约束、部分约束、完全约束型膝关节分类。YY 0502-2005
19、膝关节假体规定了膝关节假体的材料、表面质量、灭菌、力学性能、内部质量(铸造产品的X射线检查、锻造产品的显微组织检验)、产品标记等的要求。,(三)心血管植入物 心血管植入物主要包括:心脏瓣膜假体、血管假体、血管支架、封堵器和血栓过滤器等。1、心脏瓣膜假体 心脏瓣膜在心脏中所起的作用是极为重要的,如果说心脏是泵体,瓣膜就是单向的阀门,它们只允许血液朝一个方向流动。当血液需要通过时就开启,当需要阻止血液通过时就闭锁,从而保证血液在身体中的正常循环。,人工心脏瓣膜根据使用位置分为主动脉瓣和房室瓣;根据组成材料分为机械瓣和生物瓣;根据结构形式分为球型瓣和碟型瓣。机械瓣使用时间长,可达几十年,生物瓣使用时
20、间相对较短,一般不超过10年。见图15。,图14 天然心瓣,图15 人工心脏瓣膜,由于心脏瓣膜植入心腔后,始终全部浸没在血液之中,因此对于材料的要求十分苛刻。它不仅要具有高强度和耐疲劳性,而且要有优异的抗凝血性。作为人工心脏瓣膜的合成材料,曾采用聚乙烯、聚氨酯、硅橡胶等,其中硅橡胶和含氟橡胶性能较好,但材料的老化、血栓形成、肉芽组织增生、磨擦损耗等仍是需要解决的问题。近年来多采用各向同性碳人工心脏瓣膜材料,在机械性能、耐磨性,尤其是抗凝血性等方面都优于硅橡胶。但使用上述材料制作的人工心瓣患者,需终生服用抗凝血药物。,为了更好地解决抗凝血问题,生物瓣膜的移植越来越受到重视,一般多采用异种瓣膜,经
21、过无菌条件下严格地生化处理,除去抗原基因,用戊二醛交联,外面配以聚四氟乙烯网状织物的轮圈,即可在临床手术中使用。缺点是强度较差,优点是抗凝血性好。,2、血管假体 血管的功能是输送血液,使全身的组织和器官不断进行新陈代谢。如果血管出现阻塞或破裂,就会影响血液的正常循环,严重时,将危及生命。血管内假体的实用性能,如弹性、柔性,尤其是抗凝血性能,是至关重要的。这些性能除与材料本身有关外,还与成型方法有密切关系。,3、血管支架 1986年,法国的Puel及瑞士的Sigwart率先在人类冠状动脉内进行支架植入术,旨在减少冠状动脉成形术后管腔的弹性回缩。冠状动脉植入术比单纯的PTCA术(经皮穿刺介入冠状动
22、脉成形术)在安全有效性方面有了很大程度的进步,它不但可使PTCA手术成功率达到近乎100%,而且对过去的PTCA风险较高的术中急性或亚急性冠脉闭塞从根本上得到了改善,同时对降低再狭窄发生率也起到了积极作用。,EN 14299:2004无源外科植入物心脏和血管植入物的特殊要求动脉支架的专用要求结合ISO 14630无源外科植入物通用要求 标准规定了用于矫正或补偿动脉缺陷的动脉支架、血管假体及其释放的具体要求。为安全起见,在ISO 14630和EN12006-3基础上,标准在预期性能、设计属性、材料、设计评价、制造、灭菌、包装及制造商提供信息方面提出具体要求。,随着冠状动脉支架的广泛使用,支架内再
23、狭窄成为临床上较为棘手的问题,为防止再狭窄,出现了药物涂层支架,目前较为常见的药物涂层支架有二种。一种是含有雷帕霉素的支架,雷帕霉素是一种大环内酯抗生素,最初发现它具有抗真菌和免疫抑制活性,它可抑制同种异基因活体的动脉瘤形成,现已用于治疗肝肾和心脏移植的抗免疫排异。另一种是含紫杉醇的药物支架,紫杉醇是从紫杉树皮中提取的一种抗肿瘤药物,它能显著抑制血管平滑肌细胞增殖和血和内膜增生。药物涂层支架有药物释放可预测性,对药物的浓度和药物释放的时间可控,一般为缓释型。但由于药物涂层支架是近几年才获准上市的产品,长期植入的疗效和安全性的验证还需进一步研究。,血管内支架是用金属管激光雕刻而成的一种网格式管状
24、支撑结构。不同产品其网格的型式是不一样的,表面的金属覆盖率不同。参见图16。,图16 血管内支架及递送导管,(四)神经外科植入物 神经外科植入物主要包括:弹簧圈、可脱性球囊、自闭合颅内动脉瘤夹等。利用神经外科植入物,通过介入神经放射学,使许多以往认为不治或难治之症,如手术达不到的脑部功能区、脊髓动静脉畸形、颅内巨大动脉瘤得到了有效的治疗;使一些难度大、危险性高的手术,通过术前栓塞减少术中出血,提高手术的安全性。,ISO 9713神经外科植入物-自闭合颅内动脉瘤夹规定的神经外科植入物-自闭合颅内动脉瘤夹的主要性能如下:1、材料:制造自闭合颅内动脉瘤夹的材料应符合ISO 5832-2、ISO 58
25、32-3、ISO 5832-5等的规定,其中包括其化学成分、显微组织、力学性能。不锈钢不能用做制造颅内动脉瘤夹的材料。2、尺寸:夹子和部件应包含下列尺寸:(1)总长;(2)刀刃长度;(3)正确提供刀刃的宽度:一致宽度刀刃的宽度(忽略半径或尖端的锥度),不一致刀刃最大和最小宽度,有小孔刀刃的总宽度;(4)任一个夹子的环绕部分或包围部分的内径。当夹子设计的变化不能指明刀刃长度之间的尖端时应测量刀刃长度。制造商应在图示中指明这些尖端。,3、磁性的测定:测定夹子核磁共振成像的安全性,测量成品植入物的磁性是必要的。只研究制造夹子基础材料的磁性是不够的。每一种型号测量一个夹子的磁感应力和力矩。随机选取,在
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