動物試驗研究

 

　　醫療器械安全性和有效性評價研究應采用科學、合理的評價方法，其中動物試驗是重要手段之一，其屬于產品設計開發中的重要研究，可為產品設計定型提供相應的證據支持;若需開展臨床試驗，可為醫療器械能否用于人體研究提供支持，降低臨床試驗受試者及使用者的風險以及為臨床試驗設計提供參考。但并不是所有醫療器械均需要通過動物試驗驗證產品安全性和有效性。

 

一、如何決策要不要在設計開發階段開展動物實驗？

 

　　建議遵照以下兩個原則進行論證及決策，并保留無需開展動物實驗的支持性資料。

 

　　(一)動物福利倫理原則

 

　　申請人需遵循動物試驗的“替代(Replacement )、 減 少(Reduction)和優化(Refinement)”原則，即3R原則。申請人在決策是否開展動物試驗前，需要特別考慮動物福利倫理，充分開展實驗室研究，不宜采用動物試驗替代實驗室研究。若有經過確認/驗證的非活體研究、計算機模擬等方法，則優先采用上述方法以替代動物試驗。

 

　　申請人宜充分利用已有的信息獲取產品安全性、有效性和可行性的相關證據，如可利用已有的同類產品動物試驗數據或通過與市售同類產品進行性能比對等方式驗證產品的安全性、有效性和可行性。若相關證據充分，可免于動物試驗。

 

　　(二)風險管理原則

 

　　申請人在醫療器械設計開發時應進行充分的風險管理活動。風險控制作為風險管理的重要部分，是將風險降低并維持在規定水平的過程。實施每一項風險控制措施后應對其有效性予以驗證(其中包括確認活動)。實驗室研究或動物試驗等均是驗證風險控制措施有效性的手段，申請人宜盡可能地通過前期研究(如實驗室研究等)對已識別風險的控制措施有效性進行驗證，只有在實驗室研究不足時，才考慮通過動物試驗開展進一步驗證。動物試驗資料可作為風險/受益分析時的支持性資料。如需通過動物試驗進行風險控制措施有效性的驗證，則結合動物試驗目的，一般從可行性、有效性、安全性三方面進行考慮：

 

　　1.可行性

 

　　可行性研究是指產品設計開發階段進行的，對產品工作原理、作用機理、設計、可操作性、功能性、安全性等方面進行確認/驗證，或識別新的非預期風險的研究，如生物可吸收支架平臺材料的篩選、經導管瓣膜置換裝置的設計可行性、迭代設計更新的驗證等。

 

　　2.有效性

 

　　盡管動物與人體之間，在部分醫療器械的有效性方面可能存在一定差異，但設計合理的動物試驗可支持產品的有效性(包括性能和操作)，如可吸收防粘連醫療器械的防粘連性能評價，組織修復材料引導組織重建的有效性評價，多孔涂層關節類產品或3D打印多孔結構產品的骨結合效果評價等。

 

　　3.安全性

 

　　申請人采取風險控制措施后，部分產品安全性可適當采用動物試驗研究進行評價，如含藥醫療器械中藥物安全性范圍研究，通過組織病理學等方式的毒理學評價、產品對生物體的損傷評價，動物源性材料的抗鈣化性能，外科血管閉合設備的血管熱損傷研究，防粘連器械與組織粘連相關并發癥的評價等。

 

　　試驗目的有時是不能嚴格劃分界限的，因此一項動物試驗可能同時對產品的可行性、有效性、安全性進行評價。若產品采用新的作用機理、工作原理、設計、主要材料/配方、應用方法(如手術操作)、預期用途、增加新的適用范圍、改進某方面性能等，申請人應針對產品創新點相關風險進行評估，并考慮通過動物試驗對風險控制措施的有效性進行驗證。

 

二、動物研究方案的設計

 

　　醫療器械動物試驗是根據試驗目的，選用符合試驗要求的動物，在預先設計研究方案規定下，進行產品可行性和/或安全性和/或有效性研究，觀察、記錄動物的反應過程及結果，以確認醫療器械對生命活動的作用與影響。動物試驗獲得的可行性、安全性和有效性數據宜考慮重復性(Repeatability)及再現性(Reproducibility)。研究方案設計時，宜遵循“替代、減少、優化(3R，Replacement,

 

　　Reduction and Refinement)”原則，并綜合科學、倫理、經濟等方面因素進行考慮。在研究方案設計之前宜結合醫療器械預期受益及風險，匯總并分析已有的動物試驗資料，包括文獻資料、同類產品的動物試驗證據等信息。良好的動物試驗設計既能夠保證采用盡可能少的動物進行科學的數據分析，又能夠科學、合理地評價醫療器械產品可行性、安全性和有效性。申請人宜結合產品的作用機理、工作原理、設計特征等方面進行研究方案設計。適宜的預試驗有助于優化試驗設計。已有證據表明試驗方法或操作等對研究結果有顯著影響如學習曲線效應，在安全性和有效性研究前宜進行預試驗。申請人應提出明確的試驗目的(即擬解決的問題)，并根據試驗目的由具有相應專業知識和實踐經驗的人員制定科學、合理的研究方案。

 

　　研究方案中所有試驗方法或操作步驟均宜通過相關操作規范等文件進行詳細規定，如出現與研究方案和/或試驗方法或操作步驟的偏離，應對偏離內容進行詳細說明并分析該偏離對研究結果的影響。

 

　　若產品采用新的作用機理、工作原理、設計、主要材料/配方、應用方法(如手術操作)，增加新的適用范圍、改進某方面性能等，宜針對產品創新點/變化引入的相關新增風險，結合預期用途進行研究方案設計。

 

　　(一)試驗目的

 

　　動物試驗研究根據目的一般分為可行性研究、安全性研究和有效性研究，但有時不能嚴格劃分界限，在一項動物試驗中可同時對產品的可行性、有效性、安全性進行評價。

 

　　1.可行性研究

 

　　可行性研究是指在產品設計開發階段進行的，對產品作用機理、工作原理、設計、可操作性、功能性、初步安全性等方面進行確認，或識別新的非預期風險的研究。

 

　　可行性研究可用于評估動物試驗中不同研究指標的結果變異性，為安全性和有效性研究的試驗設計要素如動物數量等提供設計依據。

 

　　對于部分產品如創新性醫療器械，申請人可通過可行性研究識別產品設計方面引入的新增風險，開展相應的風險管理活動，對產品進行完善和改進。申請人可提供可行性動物試驗研究證據，作為產品設計依據的支持性資料。可行性研究并不是必須開展的，對于某些具有較多研究背景信息支持的醫療器械，可直接開展安全性和有效性研究。

 

　　2.安全性研究

 

　　醫療器械安全性研究一般是動物試驗的主要研究目的，評價設計定型產品在實現功能時對機體安全性的影響，可包括短期(如評估操作安全性的即刻研究)、中/長期(如根據植入物降解周期)的安全性試驗。適用時，申請人宜提供安全性動物試驗研究資料，作為評價產品安全性的支持性資料。

 

　　3.有效性研究

 

　　盡管動物與人體之間在有效性評價方面可能存在一定差異，但有些情況下，設計合理的動物試驗可支持產品的有效性。如可吸收防粘連醫療器械的防粘連性能評價，組織修復材料引導組織再生和重塑的有效性評價，多孔涂層關節類產品或3D打印多孔結構產品的骨結合效果評價等。采用動物試驗評估產品的有效性，必要時預先對動物和評價指標等與人體的相關性進行分析，如利用已有文獻信息、數據庫信息、前代產品的動物試驗研究資料等。適用時，申請人宜提供有效性動物試驗研究資料，作為評價產品有效性的支持性資料。

 

　　(二)受試器械和對照

 

　　1.受試器械

 

　　申請人應在研究方案中對使用的受試器械進行詳細描述，包括名稱、結構及組成(含配合使用的附件、產品圖示)、型號規格、批號、保存期限、保存條件、單個動物使用數量、使用頻次(如適用)、是否重復使用等信息。

 

　　動物試驗研究過程中，如發生產品設計更改，申請人應詳細地描述變化內容，同時分析變化情況對于動物試驗過程、試驗結果及結論的影響。必要時重新設計、實施動物試驗。在可行性研究中，可采用設計未定型產品作為受試器械，但最終評價產品安全性、有效性動物試驗研究中，受試器械一般應為設計定型的終產品。

 

　　動物試驗中受試器械應當能夠代表注冊單元內其他產品的安全性和有效性。如由于動物解剖結構等因素影響，未使用終產品時，需提供合理性分析，確認未對試驗結果及結論產生影響。動物試驗中受試器械的操作方法，宜同預期的臨床操作方法一致。如采用不同的操作方法，應確認未對試驗結果及結論產生影響。

 

　　2.對照

 

　　申請人宜對是否設立對照組進行分析論證。若需設立對照組，可根據評價指標特點等選擇對照器械和/或對照材料等。宜優先選擇已上市的同類器械作為對照，若選擇非境內已上市產品，需提供其可作為對照器械的合理理由和證據。適當時，動物試驗中可設立其他適宜對照組，如其他干預手段。

 

　　(三)實驗用動物

 

　　實驗用動物的選擇對于醫療器械可行性、安全性和有效性評價至關重要。建議優先選擇實驗動物。在實驗用動物選擇時，建議綜合考慮以下方面(包括但不限于)：

 

　　1.動物試驗目的

 

　　實驗動物通常包括常規實驗動物、自發突變實驗動物和基因工程實驗動物等;實驗動物種類可包括嚙齒類動物如大鼠和小鼠、非人類靈長類動物如獼猴，其他哺乳動物如兔、犬、豬等，申請人宜根據不同的試驗目的選擇適宜的實驗動物。如鈣磷硅類骨填充材料，在研究其在缺損處的成骨效果時，需考慮動物骨骼自身修復能力對試驗結果的影響，為了更好地完成該動物試驗的研究目的，應選擇骨骼發育成熟的動物。如對于生物可吸收冠狀動脈藥物洗脫支架產品，在研發早期的產品降解周期、機械性能、降解產物同組織的相容性及組織反應研究中，可選擇小型動物(如兔)來開展研究。產品設計定型后的動物試驗研究可采用豬作為實驗用動物。

 

　　2.宜選用標準化的實驗動物

 

　　標準化的實驗動物主要是指對其攜帶的微生物實行控制，遺傳背景明確或者來源清楚且符合相關標準的動物。在醫療器械動物試驗研究中，宜盡量選用該類實驗動物，如使用尚無標準的實驗用動物，應說明選擇理由，并分析對試驗結果的影響。

 

　　3.與人體的相似性

 

　　宜優先考慮結構(如解剖結構、尺寸)、功能、代謝及疾病特點、生物應答等方面與人體的相似性以及對試驗結果的影響，動物與人體相似性越高，則動物試驗可行性、安全性和有效性分析結果外推至人體水平時，支持的證據水平越高。不同的動物種屬及品種/品系可能具有不同的解剖結構和生理特點，導致生物應答等方面各不相同，因此申請人宜根據試驗目的選擇適宜種屬和品種/品系的動物進行動物試驗。如對于腹腔內置疝修補補片，考慮動物與人體在腹壁解剖結構、新生腹膜化程度等方面的可比性因素，宜選擇小型豬、比格犬進行動物試驗研究。如對于體外除顫動物試驗，因考慮到豬的心臟在解剖學、組織病理學、血流動力學和心肌側枝循環分布等方面與人類最為相似，宜選擇健康的豬進行體外除顫動物試驗研究。

 

　　4.評價指標敏感性

 

　　選擇實驗用動物時，宜充分考慮動物與評價指標之間的敏感性關系。如生物型人工心臟瓣膜產品，在鈣化水平研究的動物試驗中，宜選擇低齡動物作為鈣化水平研究的實驗用動物。

 

　　5.動物基本要素

 

　　動物性別、規格(年齡、體重)、健康和疾病狀態、病原體感染情況等均可能會對動物試驗結果和結論造成影響，因此實驗用動物選擇時宜充分考慮上述因素。如對于體外除顫設備的動物試驗，成人用醫療器械動物試驗研究中豬的體重需在30kg～80kg之間，小兒用醫療器械動物試驗研究中豬的體重需在4kg～25kg之間。

 

　　6.疾病模型的建立

 

　　動物試驗中宜建立合適的動物疾病模型用于研究，如未建立疾病模型需提供合理的論證。如通過動物試驗評價硬腦膜修補材料的修補效果時，需根據預期用途建立硬腦膜缺損模型。如對于體外除顫動物試驗，宜建立實驗用豬的誘發心室顫模型。

 

　　7.其他

 

　　實驗用動物選擇時還需考慮環境、營養、動物作息、麻醉方法、手術技巧方法、疾病模型制備方法等因素對試驗結論造成的影響。

 

　　(四)動物數量

 

　　在產品設計研發早期的可行性研究中，由于缺乏較成熟的經驗，動物數量可能是預估的，但獲得的數據可以為安全性和有效性研究的動物數量提供設計依據。

 

　　產品設計定型后開展的安全性和有效性研究，一般可結合明確的研究目的、相應的研究假設(如適用)、文獻信息、同類產品經驗、可行性研究或預試驗結果等方面預估動物數量。雖然可直接采用統計學原則估算樣本量，但也可能使動物試驗所需的動物數量較多。建議動物數量宜充分保證試驗結果具有可靠性，且符合3R原則，可不采用統計學方法來估算數量。若在相同試驗條件下，動物個體之間呈現出的評價結果具有較大的變異性，需分析變異性原因，如操作方法、產品質量等，適當時宜增加動物數量來獲得更加科學和客觀的結論。動物試驗如有多個觀察時間點，每一觀察點的動物數量均應保證試驗結果具有可靠性。建議預估動物數量時，考慮因各種原因導致動物過早死亡的情況。適當時，可在同一只動物多個組織部位使用器械。

 

　　(五)觀察時間

 

　　動物試驗的觀察時間宜根據試驗目的、產品特點、評價指標來進行設定，同時宜參考同類產品的研究情況。動物試驗按照觀察時間長短可劃分為急性研究和慢性研究，急性研究一般是術后即刻/短期觀察的研究;慢性研究一般是術后中/長期觀察的研究。申請人宜根據醫療器械產品的作用機理、已有的背景信息等資料確定開展哪種類型的動物試驗研究。在動物試驗中宜設置足夠的、不同的觀察時間點，觀察特定時間點的評價指標，評估產品對動物的影響。在研究方案中宜充分說明不同觀察時間點設置的合理性，一般可包括術前、術中、術后即刻、術后短期、術后中/長期等。觀察時間點的設置宜考慮醫療器械產品工作原理、預期與人體接觸方式和時間、達到生物應答穩態所需時間等方面因素影響。如對于產品腹腔一側為不可吸收材料的腹腔內置疝修補補片產品，觀察時間點宜選擇至少28天;對于產品腹腔側為可吸收材料的產品，宜根據產品預期完全降解或生物應答穩態的時間確定觀察時間點。不同評價指標的觀察頻次可能不同。當動物試驗持續時間較長如生物可吸收冠狀動脈藥物洗脫支架，申請人結合已有動物試驗結果能夠充分說明產品的初步安全性和可行性時，可考慮開展人體臨床試驗，在開展臨床試驗的同時需繼續完成動物試驗。

 

　　(六)評價指標

 

　　研究方案中需預設評價指標，并在預設的觀察時間點對評價指標進行觀察。研究方案中需明確評價指標的具體評價方法如影像學、大體解剖、組織病理學、性能測試等;需明確具體評價指標的觀察時間點和頻次。評價指標宜有科學、客觀的評價標準。動物試驗研究中，宜對任何安全性事件/異常進行記錄和分析。如果發生動物死亡，應詳細分析死亡的原因，分析同器械相關性。

 

　　三、動物實驗的實施與質量控制

 

　　申請人負責發起、申請、組織、監查動物試驗，并對動物試驗的動物福利倫理、真實性和科學性負責，申請人應保證試驗數據完整、真實、可靠、可追溯，結果可信。

 

　　應建立相應的動物試驗研究質量管理體系，并維護體系保持有效運行，必要時接受監管部門檢查。

 

　　動物試驗通用要求可參考相關國家標準(如GB/T 35823)。本指導原則僅對動物試驗實施與質量保證基本要素進行了建議。

 

　　(一)動物試驗的實施

 

　　醫療器械動物試驗應制定試驗題目或代號，并在相關的質量管理體系文件及試驗記錄中統一使用該試驗題目或代號。試驗中所采集的各種樣本均應標注題目或代號、樣本編號和采集日期。應確保動物試驗實施全過程中的動物福利保護，動物在試驗期間出現健康、疾病等問題時，應及時處理并評估對試驗結果的影響。研究方案實施前需經動物倫理委員會批準。研究方案的主要內容宜包括但不限于：

 

　　1.動物試驗題目或代號;

 

　　2.所有參與研究的研究機構/單位和申請人的名稱、地址及聯

 

　　系方式;動物生產和/或使用許可證號(如適用);

 

　　3.動物試驗項目負責人和參加試驗的主要人員姓名和職責;

 

　　如存在多場所研究的情況下，應當明確負責各部分試驗工作的研究場所、主要研究者姓名及其所承擔的工作內容;

 

　　4.動物試驗研究依據的試驗標準、指導原則或者文獻等;

 

　　5.動物試驗目的和背景信息(包括產品更改信息);

 

　　6.受試器械和對照描述，如名稱、縮寫名、代號、型號規格、

 

　　批號、保存期限、保存條件。提供受試器械、對照、型號規格選擇的合理性說明等。未設立對照的合理性說明(如適用);

 

　　7.實驗用藥物和配用器械的相關信息，如藥物名稱和劑量、配用器械名稱和型號規格等;

 

　　8.實驗用動物的種屬和品種/品系、性別、規格、來源、動物

 

　　等級(如適用)、分組方法和識別方法、健康狀況等信息;

 

　　9.受試器械和對照的使用方法、劑量(如適用)和頻次;

 

　　10.動物試驗評價指標以及檢測方法、頻次及持續時間;

 

　　11.數據統計處理方法;

 

　　12.方案偏離處理方法;

 

　　13.檔案的保存時間和地點。

 

　　應嚴格按照研究方案和相應的操作規范文件，記錄試驗產生的所有數據，并保證數據記錄及時、直接、準確、清晰和不易消除。試驗記錄需注明記錄日期并由記錄者簽名。記錄的數據需要修改時，應當保持原記錄清晰可辨，并注明修改的理由及修改日期，并由修改者簽名。電子數據的生成、修改也應當符合以上要求，同時保證電子數據具有完整的稽查軌跡和電子簽名。宜建立受試器械和對照接收、保管、使用記錄、處理文件，保證樣品使用具有可追溯性。

 

　　動物試驗實施過程中發生的任何偏離試驗研究方案和操作規程的情況，都應當及時記錄并報告項目負責人，在多場所研究的情況下還應報告給負責相關試驗的主要研究者。項目負責人或者主要研究者應評估對研究數據的可靠性造成的影響，必要時采取糾正措施。醫療器械動物試驗總結報告應有質量保證審查，由項目負責人簽字批準。總結報告需簽章。動物試驗研究總結報告主要內容宜包括但不限于：

 

　　1.動物試驗題目和代號;

 

　　2.所有參與研究的研究機構/單位和申請人的名稱、地址和聯

 

　　系方式;動物生產和/或使用許可證號(如適用);

 

　　3.動物試驗項目負責人和參加試驗的主要人員姓名和職責;

 

　　如存在多場所研究的情況下，應當明確負責各部分試驗工作的研究場所、主要研究者姓名及其所承擔的工作內容;

 

　　4.動物試驗研究依據的試驗標準、指導原則或者文獻;

 

　　5.動物試驗目的和背景信息(包括產品更改信息);

 

　　6.受試器械和對照(如適用)描述，如名稱、縮寫名、代號、

 

　　型號規格、批號等;

 

　　7.實驗用藥物和配用器械的相關信息，如藥物名稱和劑量、

 

　　配用器械名稱和型號規格等;

 

　　8.實驗用動物的種屬和品種/品系、性別、規格、來源、動物

 

　　合格證或檢疫合格證明等同類文件(如適用)、動物等級(如適用)、分組方法和識別方法、健康狀況等信息;

 

　　9.受試器械和對照的使用方法、劑量(如適用)和頻次;

 

　　10.動物試驗評價指標以及檢測方法、頻次及持續時間;

 

　　11.動物試驗測量/觀察獲得的個體數據及統計數據;分析數

 

　　據所采用的統計方法;組織病理觀察需同時提供彩色病理照片;

 

　　12.結果和結論;

 

　　13.方案偏離及所有影響研究數據可靠性的情況分析如剔除

 

　　數據;對異常/非預期安全性事件進行分析如死亡;

 

　　14.質量保證聲明;

 

　　15.項目負責人簽署的、陳述研究符合性聲明;

 

　　16.檔案的保存地點。

 

　　(二)動物試驗的質量保證

 

　　應按照已建立的質量管理體系要求，配備足夠的質量保證人員負責質量保證工作，并確保質量保證工作的獨立性。質量保證人員不能參與具體試驗項目的實施，或者承擔可能影響其質量保證工作獨立性的其他工作。應當制定書面的質量保證計劃，并指定執行人員，以確保研究機構/單位的研究工作符合性。宜對質量保證活動制定相應的操作規程，包括運行、質量保證計劃及檢查計劃的制定、實施、記錄和報告，以及相關資料的歸檔保存等。

 

　　動物試驗項目實施過程中，質量保證人員應對試驗過程的關鍵階段進行檢查和記錄。對于檢查中所發現的問題，應及時向項目負責人和機構負責人報告，并對糾正措施進行審核。質量保證檢查應當有過程記錄和報告，必要時應當提交監管部門檢查。質量保證人員需對動物試驗項目進行審核并出具質量保證聲明，確認是否準確完整地描述了研究的方法、程序、結果，真實全面地反映研究的原始數據。質量保證聲明需包含完整的研究識別信息、相關質量保證檢查活動以及報告的日期和階段。任何對已完成總結報告的修改或者補充應當重新進行審核并簽署質量保證聲明。質量保證人員在簽署質量保證聲明前，應當確認試驗符合本指導原則的要求，遵照研究方案和操作規程執行，確認總結報告準確、可靠地反映原始數據。

 

四、術語

 

　　1.機構負責人：全面負責某一研究機構的組織和運行管理的人員。

 

　　2.項目負責人：全面負責組織實施動物試驗研究中某項試驗的人員。

 

　　3.主要研究者：在多場所研究中，代表項目負責人在分研究場所實施試驗的人員。

 

　　4.多場所研究：在不同研究機構或者同一研究機構中不同場所內共同實施完成的研究項目。該類研究項目只有一個研究方案、項目負責人，形成一個總結報告，項目負責人和動物所處的研究機構或者場所為“主研究場所”，其他負責實施研究工作的研究機構或者場所為“分研究場所”。

 

　　5.偏離：非故意的或者由不可預見的因素導致的不符合研究方案或者操作規程要求的情況。

 

　　6.電子數據：任何以電子形式表現的文本、圖表、數據、聲音、圖像等信息，由計算機化系統來完成其建立、修改、備份、維護、歸檔、檢索或者分發的數據。

 

　　7.稽查軌跡：按照時間順序對系統活動進行連續記錄，該記錄足以重建、回顧、檢查系統活動的過程，以便于掌握可能影響最終結果的活動及操作環境的改變。