骨組織病損治療常需要對植入物和手術工具進行定制設計，相關的技術審評仍然基于醫療器械質量管理體系[1]對風險的控制，關注設計開發各環節間的交叉銜接。

一、臨床需求的工程轉化

定制產品的個體化適配設計，帶來設計開發的諸多“不確定性”。故而須論證“定制式”設計的必需性，約束適用的病患，避免濫用所造成的風險不確定 [2]。一般會結合傳統標準化產品開展類似手術治療的既往經驗，該“必要性”的論證，將與定制產品手術后臨床確認內容相關聯。所總結的臨床需求應圍繞病患的預期運動功能、植入時限、恢復正常生活的程度、手術時限、手術條件、手術切除及矯治范圍，涵蓋院內并發癥及遠期失效風險。所用軟件及功能模塊中涉及手術規劃的，應獲得產品注冊證。

（一）影像學信息

骨組織定制設計依賴影像學數據的產生、處理，和解剖及結構模型的三維重建。技術審評關注影像設備及圖像處理軟件的參數要求。關注影像采集設備的管電流、管電壓、窗寬、窗位等，所設定的掃描層厚、層間距、三維及多平面重建算法，攝片的特定角度及體位，組織影像數據在矢狀面、冠狀面、水平面、任意角度斜位、曲面的重組，快速成型中的橫斷面分層[3]。

影像數據處理過程關注對灰度、對比度等的調整，及圖像預處理、平滑去噪、圖像分割閾值范圍等參數的設定，確保無偏差地區分骨與其他組織。關注三維模型重建對圖像層距、像素值、灰度閾值、三維疊加運算方法的設定。關注主應力區（包括骨斷端內固定與近關節面區域）曲面構造設計、修正的過程與結果，尤其對病損部位功能重建至關重要的鏡像修復與點云數據補充 [4]。

（二） 附著與固定

軟組織固位孔與螺釘固定孔影響著假體負荷。軟組織固位孔恢復假體周圍肌肉、韌帶等合理解剖位置及力學功能、確保殘留軟組織覆蓋并消除體內死腔；固定孔考慮釘周圍骨量最大化及骨的應變限度。審評關注孔分布位置、數量、孔徑、孔間距、邊距，匹配內固定釘的螺紋參數與空間坐標，這些與骨結合區、解剖匹配區與主應力區及相應截骨矯形等手術規劃緊密關聯[5]，肌腱、韌帶解剖位置改變對假體主應力區有獨特的剪切、扭轉負荷。

（三） 配套工具與手術規劃

手術規劃所限定的影像數據獲取、產品設計定型、手術日三者間的時限，可減少病情變化對設計有效性的影響。審評關注截骨、骨填充、假體置入配套工具的病患解剖定位、測量標記和截骨區域測控組件的設計[6]，還關注模擬手術過程、驗證術中工具可用性和假體適配性的病患解剖結構三維重建模型。術前后運動態與運動功能評估量表，應明確評估內容與定制產品設計參數、圍手術期康復護理的關聯[7]。

（四） 使用說明與設計規范

每件定制式產品均應有獨特使用說明，明確使用邊界包括截骨位置與產品結構幾何尺寸。螺釘等殘存骨內固定物的空間位置應有精確描述圖（坐標系及坐標值）。為適應術中截骨及固定的可能變化，在一定尺寸梯度范圍內有多規格備件。

一定解剖區域的產品應形成統一設計規范，明確該類定制產品設計的原則、步驟、輸入細節、接受準則及相應檢驗規則[8]，明確骨結合區骨小梁多孔結構的孔徑、絲徑、孔隙率、通孔率，解剖匹配填充區網格結構單元三維點坐標[9]及主應力區幾何結構等關鍵共性參數[10]，及多孔結構清洗驗證、殘余應力后處理等檢測指標。

（五）設計規范的盲態復驗

醫師間背對背盲態設計交叉復驗，可調整細化設計規范，減少醫師因素造成的個體內差異。主刀醫師外的一名同資質醫師進行交叉設計，差異過大時引入第三名，直至差異局限于預定范圍。審評關注差異限度和交叉復驗時限的設定及揭盲結果，對交叉復驗結果的統計，迭代累積相近病患與產品，明確個體間設計差異度[11]，與后續臨床確認的相關性。滿足特定資質的醫師資源有限，若復驗者盲態來源于其它醫療機構，審評將關注復驗的多中心效應，更好地控制醫師造成的個體內差異。無論病患個體內差異，還是個體間差異，都是臨床確認基線風險分析的基礎。

二、術前性能驗證

每件產品須單獨驗證，關注每項測試的抽樣量，確保統計學可靠性。驗證包括有限元分析（FEA）、機械及生物力學測試、臨床影像信息對比與設計評價等。

（一）有限元分析

FEA是力學驗證的基礎，審評關注產品最大應力判定過程及結論，包括應力模型的受力點、載荷分布、約束等邊界條件、模型簡化方法、應力集中結果偏離限度及網格收斂性分析的接受限等，確保產品分析中應力風險大于所有可能的實際工況加載[12]，一般針對最大主應力、應變與位移設定指標。

審評關注功能區劃分、骨填充區和骨結合區多孔結構力學性能參數、主應力區表面處理對材料力學性能的影響、軟組織力學參數的設定，這些關聯著FEA建模。模型參數至少包括單元數量、尺寸、材料屬性。

審評關注網格劃分中對幾何自由邊和硬點的清理過程以判斷失真度，以及體單元網格對長寬比、偏斜度、角度、雅可比和邊界范圍的明確。產品與骨、產品組件間接觸區域、孔、角、螺紋等局部網格加密方式，網格收斂中應力變化限度也很重要[13]。多孔區與網格區的精細劃分，可借助實物樣件X射線CT探傷，辨識孔隙結構缺陷 [14]，保障模型仿真準確。模型修正與分析應明確動靜態力學加載工況，靜態明確載荷加載點與約束部位，動態明確步態等運動態載荷變化及施加點[15]。

FEA報告應呈現分析結果的全部圖表，整體、組件和骨骼端應力/應變分布變化云圖、數值曲線等。

（二）臺架試驗

FEA結果均應經所定制產品動靜態力學實測驗證，應明確測試樣本量。審評關注既往經疲勞試驗驗證的FEA模型可涵蓋的最大主應力、應變、位移、邊界條件、應力/應變分布范圍[16]。若新設計突破此計算邊界，應觸發新疲勞試驗。

生物力學測試應考慮用模擬骨按植入模型構建工裝，確保測試環境是仿真的力加載方式。骨小梁結構力學驗證，尤骨結合區的力學驗證及動物骨生長實驗，需建立該解剖部位通用動物模型[17]，與力學生物學結果的可接受限[18]。測試均需建立在對既往數據分析的基礎上，明確未進行新試驗的原因。

（三）影像對比與設計評價

臨床影像信息重復采集與對比，也能驗證產品性能的一部分。醫師對解剖學及產品預期作用進行評估，應限定評估量表，明確量化指標。審評將關注評估結果的統計分析。

三、臨床確認

針對患者影像數據獲取的正確性、臨床診斷與影像診斷的一致性、病理模型的細化程度與準確性、圖像分割重建、模型構建、手術規劃與工具的匹配性、植入物與病理模型的匹配性、鏡像擬合重建合理性、各功能區的劃分合理性等[19]進行的設計評價，本身屬于臨床確認的一部分。在術前完成解剖匹配性與功能適配性評估的基礎上，審評關注設計確認單內容與參數，尤其新病例設計調整結果的匯總統計。

定制產品的個體間變異性大，設計確認基于既有類似病例所累積的傳統治療數據、仿真臺架模型及動物模型的力學性能評價，無法在上市前完成大規模臨床研究。臨床確認應有更靈活、更嚴謹并動態調整的研究方法，圍繞臨床預期用途延伸至上市后臨床研究。審評關注預先制定的長期臨床研究與統計分析計劃（包括數據統計步長/周期），以進行主動的、前瞻的、有計劃的上市后臨床研究。按照既定程序，企業依據前序產品評價指標的累積匯總優效趨勢，持續改進后續產品設計[20]。定制式產品注冊證備注常帶有其它上市后研究的要求，上市前臨床確認應符合附帶條件批準的法規和技術規章，并轉化為與所研發產品相關內容與參數，制定階段性臨床研究方案，設定期中分析節點及可接受的統計學要求。

總體來講，骨組織病損治療用定制產品的設計開發，仍然以基本的質量管理體系為準繩，但在輸入、輸出、評審、驗證和確認環節呈現一定的交叉重疊，對其定制設計的審評關注點，如表1所概括[21]。然而本文的審評關注點并不等同于設計開發質量體系的內容，也并非技術審評的全部關注點。

表1  骨組織病損植入器械定制設計的審評關注點

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