中国国际医疗器械设计与制造技术展览会(Medtec China)2021

专注于为医疗器械研发与生产服务

2021年9月1-3日 | 上海世博展览馆2&4号馆

3D打印如何简化血管内器械测试

2021-04-30

要测试心脏瓣膜诱发血栓的风险,我们始终需要进行体内评估。通过3D打印的定制化腔室,可以使用体外血液循环的方式为心脏瓣膜提供一种更便宜、更快速的血栓形成风险测试选项。

许多专用的医疗器械,例如标测导管、大血管支架移植物、左心室辅助装置(LVADS)、血管腔内移植物和人造瓣膜,都要用在患者的血管中。

需要确保这些器械的表面特性和所用材料都不会导致与血液产生不适当的相互作用。因此,要获得这些产品的市场准入,申请材料的关键部分包括了血栓形成风险评估。

图片版权:American Preclinical Services
尽管这些复杂而笨重的器械可能是一次性使用的,例如标测导管,又或者是永久性植入物(例如支架或瓣膜),但在所有情况下,血液相容性测试都需要严格按照规定(ISO 10993-4医疗器械的生物评定第4部分:与血液相互作用的试验的选择)对血栓形成风险进行评估。

这些评估要求将器械部署在流动的血液中(体外或体内),以模拟安装在患者体内的情况。对于长而细的导管形装置(通常小于18 Fr(直径小于6毫米)),传统上可以在犬、猪或羊上轻松进行测试。或者,使用现成的体外血液循环系统的血液相容性管路,也适合测试设计简单的标准器械。

当我们面对更大、更复杂的器械,如更大的支架、移植物、血栓捕获装置、瓣膜或泵,在没有大量手术或介入支持的情况下,它们不适合部署在大型动物任何容易进入的部位。此外,它们实在太大了,无法部署在血液循环模型的模拟流动血液的管路中。

但是,这些类型的器械非常适合在体外测试模型中使用较新的替代产品。这包括定制化设计和生产的血流腔室,它们可以在某种程度上模拟血管内器械的临床部署,并可在必要的四个小时的停留时间后进行血栓形成风险评估。该测试持续时间与ISO指南一致。实质等效比较器械也应在相同或相似的定制化腔室中使用。

为这种类型的测试制作定制化腔室听起来很昂贵,但是可以用合适的材料和表面涂层进行3D打印,这对于复杂器械的血栓形成性风险评估并最终获得批准所需的血液相容性安全指示来说是理想的选择。如果发生新的设计更改,或任何制造材料发生更改,则可以在非GLP可行性评估中重复使用相同的腔室,以在早期确认材料的适用性或表面更改。或者可以在GLP验证性研究中使用相同的腔室,通常来说这对于重大的材料更改或设计更改是必需的。

获得合适的腔室设计的步骤很容易。首先,请与测试实验室确认需要测试的器械的整体尺寸或设计是否与标准血液循环系统(典型的瓣膜,支架或其他复杂器械)中的测试不兼容。其次,研究所需的腔室形状和大小。最后,将腔室设计为具有最小的总体积,以优化血液利用率,允许适当的血液流动,消除器械部署后与腔室壁的直接接触,并且使湍流的可能性最小化。

一旦确定合适的腔室设计,就可以像在典型的血液循环模型中那样将腔室放入血流路径中进行测试。选择一个合适的实质等效比较器械,或者为实质等效比较器械设计类似大小和形状的腔室。然后,使用ISO 10993-4指南中指定的血栓表面定量技术进行并行评估。

总的来说,这听起来像是拥有复杂设计的器械所需的复杂且昂贵的测试工作,但是如果拥有良好的计划和出色的设计/工程团队的帮助,就可以实现成功的测试。

文章来源:Mark Smith,American Preclinical