醫(yī)療器械植入動(dòng)物實(shí)驗(yàn)
01 導(dǎo)讀
三類(lèi)植入醫(yī)療器械是最高風(fēng)險(xiǎn)的一類(lèi)器械，在器械設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)時(shí)，植入后組織反應(yīng)是必須考慮的生物學(xué)風(fēng)險(xiǎn)之一。
局部組織反應(yīng)與全身系統(tǒng)性作用有著顯著區(qū)別，很難通過(guò)毒理學(xué)進(jìn)行評(píng)價(jià)。需在動(dòng)物體內(nèi)進(jìn)行植入試驗(yàn)，評(píng)價(jià)植入體組織反應(yīng)。方法通常參照ISO 10993.6進(jìn)行，將器械所使用的材料，制備成合適大小的塊狀、片狀、棒狀或圓柱體，植入預(yù)期接觸類(lèi)似的動(dòng)物組織中，最后取出植入部位的組織，固定、脫水、切片、顯微鏡下分析組織病理學(xué)反應(yīng)。
這種試驗(yàn)方法，實(shí)際上存在許多不足之處
1）體積較大的器械通常需要特殊制備成試驗(yàn)樣品，才能植入到動(dòng)物體內(nèi)，樣品的表面和幾何形狀往往不代表最終器械；
2）特殊制備的樣品，很難去論證與最終器械經(jīng)過(guò)了相同工藝處理；
3）植入部位與器械最終使用部位不同，很難進(jìn)行評(píng)價(jià)；
4）器械由多個(gè)部件組成，需要對(duì)每種材料單獨(dú)進(jìn)行植入試驗(yàn)，無(wú)法一次性評(píng)價(jià)多種材料。
有沒(méi)有什么辦法優(yōu)化這些問(wèn)題呢？筆者認(rèn)為，原位植入（在預(yù)期使用部位植入醫(yī)療器械），最后按ISO 10993.6標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行組織病理學(xué)分析，評(píng)價(jià)器械植入周?chē)M織反應(yīng)，這可能是解決問(wèn)題的有效手段之一
02 原位植入實(shí)驗(yàn)
2.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物選擇
醫(yī)療器械原位植入實(shí)驗(yàn)的動(dòng)物模型選擇，主要考慮以下幾個(gè)方面：
與人體的生理解剖結(jié)構(gòu)差異；
器械尺寸大?。?/span>
相關(guān)法規(guī)、指南要求；
業(yè)內(nèi)共識(shí)和同類(lèi)器械經(jīng)驗(yàn)；
動(dòng)物習(xí)性和實(shí)驗(yàn)周期。
圖1 原位植入實(shí)驗(yàn)動(dòng)物選擇考慮因素▲
2.2 植入時(shí)間選擇
植入時(shí)間應(yīng)由可能的臨床暴露時(shí)間決定，或持續(xù)到或超過(guò)達(dá)到生物反應(yīng)的穩(wěn)定狀態(tài)。選擇的時(shí)間點(diǎn)應(yīng)加以說(shuō)明。
1.對(duì)于非降解和非吸收性材料，一般評(píng)定從1周至4周的短期反應(yīng)和超過(guò)12周試驗(yàn)的長(zhǎng)期反應(yīng)。
2.對(duì)可降解材料的評(píng)價(jià)試驗(yàn)需要達(dá)到或超過(guò)吸收終點(diǎn)。
圖2 原位植入時(shí)間選擇因素▲
2.3 觀察指標(biāo)
原位植入不但可評(píng)價(jià)器械組織反應(yīng)，還可以收集許多可用性和有效性指標(biāo)：包括不限于：1）器械可操作性能；2）器械毒性指標(biāo)（臨床病理、組織病理）；3）影像學(xué)指標(biāo)（CT、OCT超聲、X光等）；4）組織病理學(xué)（SEM、TEM、組織病理切片）
03 實(shí)例（心臟冠脈支架植入）
3.1冠脈支架植入
冠脈支架植入實(shí)驗(yàn)，采用國(guó)際上公認(rèn)的小型豬冠脈過(guò)度擴(kuò)張導(dǎo)致再狹窄模型，這是因?yàn)榻】地i冠脈支架擴(kuò)張損傷后的修復(fù)與人病變血管擴(kuò)張損傷導(dǎo)致的血管修復(fù)相類(lèi)似，冠狀動(dòng)脈走行、管腔直徑、心肌舒縮對(duì)支架的力學(xué)作用等也與人類(lèi)相似，支架植入后新生內(nèi)膜成分主要為平滑肌細(xì)胞，也與人類(lèi)相近，實(shí)驗(yàn)豬作為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，因其與人有相似的解剖結(jié)構(gòu)。
心臟冠脈支架植入需要特定導(dǎo)管室，以及影像設(shè)備，試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)從股動(dòng)脈穿刺，插入穿刺鞘和導(dǎo)絲，經(jīng)鞘管沿導(dǎo)絲將導(dǎo)管送至冠狀動(dòng)脈開(kāi)口位置，造影觀察冠狀動(dòng)脈情況，沿導(dǎo)絲送入球囊支架系統(tǒng)擴(kuò)開(kāi)支架，經(jīng)OCT探查管腔情況，完成植入。
植入過(guò)程如圖3所示，植入后造影圖如圖4所示。
圖3 冠脈支架植入過(guò)程▲
圖4 植入影像學(xué)檢查▲
3.2 組織病理評(píng)價(jià)指標(biāo)
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ISO10993-6要求，用于組織學(xué)評(píng)價(jià)的計(jì)分系統(tǒng)評(píng)價(jià)受影響部位的冠脈血管，采用定量或半定量評(píng)價(jià)。記錄植入物方位、切片數(shù)量和組織塊的幾何形狀。
應(yīng)評(píng)定和記錄的生物學(xué)反應(yīng)指標(biāo)包括：
| 01 | 纖維化/纖維囊腔（層厚，以微米表示）和炎癥程度； |
| 02 | 由組織形態(tài)學(xué)改變而確定的變性； |
| 03 | 取決于與材料/組織界面的距離有關(guān)的炎性細(xì)胞類(lèi)型，即嗜中性粒細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、漿細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和多核細(xì)胞的數(shù)量和分布 |
| 04 | 壞死的存在、程度和類(lèi)型； |
| 05 | 其他組織改變，如血管形成、脂肪浸潤(rùn)、肉芽腫、鈣化和骨形成； |
| 06 | 材料參數(shù)，如破裂、和/或碎片存在、可降解材料殘留物的形狀和位置； |
| 07 | 對(duì)于多孔和可降解植入材料，長(zhǎng)入組織的定性和定量； |
對(duì)于可降解/可吸收性材料，在試驗(yàn)中期或接近完全降解水平階段，檢查的組織樣品內(nèi)存在一些降解植入物的殘留材料，此外，在評(píng)價(jià)組織修復(fù)至正常結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)評(píng)價(jià)植入部位的有代表性區(qū)域，可采用標(biāo)記或模板的方式指示;
3.3 炎性反應(yīng)評(píng)價(jià)系統(tǒng)
標(biāo)準(zhǔn)10993-6：2016給出了植入試驗(yàn)組織病理學(xué)反應(yīng)的評(píng)價(jià)系統(tǒng)，根據(jù)該評(píng)價(jià)系統(tǒng)可對(duì)植入后的組織病理進(jìn)行半定量評(píng)價(jià)，通過(guò)與對(duì)照樣品病理評(píng)分比較，確定測(cè)試器械/材料對(duì)組織的刺激等級(jí)。如表1、表2、表3所示。
表1 組織學(xué)評(píng)價(jià)系統(tǒng)舉例—細(xì)胞類(lèi)型/反應(yīng)▲
表2 組織學(xué)評(píng)價(jià)系統(tǒng)舉例—反應(yīng)▲
04 組織病理學(xué)反應(yīng)
支架植入除了參考標(biāo)準(zhǔn)ISO10993-6給出的組織病理評(píng)價(jià)方法外，還可以考慮其他評(píng)價(jià)指標(biāo)，例如，管腔面積丟失率、血管壁損傷積分、新手內(nèi)膜面積等，用以綜合評(píng)價(jià)器械安全有效性。各項(xiàng)指標(biāo)見(jiàn)下表4：
表4 組織病理學(xué)反應(yīng)▲
05 原位植入實(shí)驗(yàn)要求
1. 需要非常專業(yè)的團(tuán)隊(duì)執(zhí)行手術(shù)。
2. 器械多種多樣，對(duì)實(shí)驗(yàn)方案和術(shù)者要求較高。