植入式神經(jīng)刺激器新版標(biāo)準(zhǔn)淺析

張蕊 劉露 王偉明 張尉強(qiáng) 高中＊

1 西安建筑科技大學(xué)信息與控制工程學(xué)院 （陜西 西安 710055）2 國家食品藥品監(jiān)督管理總局醫(yī)療器械技術(shù)審評中心 （北京 100081）3 上海市醫(yī)療器械檢測所 （上海 201318）

植入式神經(jīng)刺激器是以一定程度的電流脈沖刺激靶點(diǎn)神經(jīng)，以調(diào)整或恢復(fù)腦部、神經(jīng)或肌肉功能，使癥狀緩解的一種方法。植入式神經(jīng)刺激器一般可分為中樞神經(jīng)刺激器和周圍神經(jīng)刺激器。國外的植入式神經(jīng)刺激器開發(fā)起步早，盡管國內(nèi)相關(guān)企業(yè)正在以植入式腦起搏器（中樞神經(jīng)刺激器）為突破口，發(fā)力追趕超越。但也應(yīng)該看到，在基礎(chǔ)研究、技術(shù)積累、產(chǎn)品開發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)制定等諸多環(huán)節(jié)，歐美均領(lǐng)先我國，在奮起直追的路上還有很多工作要做。目前在該領(lǐng)域的國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)依然是空白，產(chǎn)品的檢驗(yàn)與驗(yàn)證須借鑒國際標(biāo)準(zhǔn)。本文旨在介紹相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)，為該領(lǐng)域的研究者和參與者提供參考，拋磚引玉。

1.有源植入物國際標(biāo)準(zhǔn)介紹

ISO 14708是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織頒布的關(guān)于有源植入式醫(yī)療器械的標(biāo)準(zhǔn)族，它共分七個部分，包括通用要求、心臟起搏器、植入式神經(jīng)刺激器、植入式輸液泵、循環(huán)支持器械、治療快速心律失常的有源植入式醫(yī)療器械的特殊要求（包括植入式心臟除顫器）和植入式人工耳蝸。該標(biāo)準(zhǔn)族由于具有一定的國際權(quán)威性，其中部分內(nèi)容已轉(zhuǎn)化為我國的國家標(biāo)準(zhǔn)，如有關(guān)有源植入式醫(yī)療器械通用要求的ISO 14708-1:2000已轉(zhuǎn)化成GB 16174.1-2015、有關(guān)植入式心臟起搏器的ISO 14708-2:2005已轉(zhuǎn)化成GB 16174.2-2015。

2.關(guān)于植入式神經(jīng)刺激器國際標(biāo)準(zhǔn)

當(dāng)前權(quán)威的植入式神經(jīng)刺激器國際標(biāo)準(zhǔn)即ISO 14708標(biāo)準(zhǔn)族第三部分ISO 14708-3，適用于中樞神經(jīng)刺激器和周圍神經(jīng)刺激器，是相關(guān)產(chǎn)品型式檢驗(yàn)的主要依據(jù)和指導(dǎo)研制的重要參考。ISO 14708-3標(biāo)準(zhǔn)已于2017年4月完成改版，前一版是2008版。

ISO 14708-3作為ISO 14708標(biāo)準(zhǔn)族的一部分，在條款項(xiàng)目和基本要求上與該標(biāo)準(zhǔn)族的通用標(biāo)準(zhǔn)ISO 14708-1保持一致，除卻諸如包裝、標(biāo)識、隨機(jī)文件等內(nèi)容之外，在對有源植入式醫(yī)療器械釋放或發(fā)出的電離輻射的防護(hù)、對非預(yù)期作用的防護(hù)、對外部除顫器造成損壞的防護(hù)、對大功率電場直接作用于患者引起變化的防護(hù)、對有源植入式醫(yī)療器械釋放或發(fā)出的電離輻射的防護(hù)、非預(yù)期作用的防護(hù)、外部除顫器造成的損壞的防護(hù)、對大功率電場直接作用于患者引起變化的防護(hù)、對機(jī)械力的防護(hù)、對靜電放電造成損害的防護(hù)、對大氣壓力變化的防護(hù)、對溫度變化造成損害的防護(hù)、關(guān)于電流對患者造成傷害的防護(hù)等條款均直接引用了ISO 14708-1通用要求。

除了滿足通用要求，ISO 14708-3，特別是最新的2017版，針對植入式神經(jīng)刺激器的產(chǎn)品特點(diǎn)也提出了新要求。

3.ISO 14708-3:2017的新要求

3.1 安全部分的主要差異

關(guān)于對患者熱傷害的防護(hù)（第17條），08版標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在正常工作和單一故障條件下，植入部分的外表面溫度不應(yīng)超過37?C的正常人體外圍溫度2?C以上。17版標(biāo)準(zhǔn)更靈活安排該條款，企業(yè)可以根據(jù)產(chǎn)品實(shí)際，在三種符合性條件中，選擇符合適用條款。三種符合性條件除了08版標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定以外，還給出對特定植入部位，如肌肉、脂肪、骨、腦等的溫度指數(shù)CEM43，若符合相應(yīng)指數(shù)，也被認(rèn)為符合?；蜻M(jìn)一步允許企業(yè)給出合理理由，當(dāng)不符合上述兩種條件時的符合性路徑。

此次改版，第22條明確了MRI的條款，適用于標(biāo)稱可用于核磁環(huán)境的產(chǎn)品，產(chǎn)品包含植入式刺激器的植入部分、非植入部分和附件。對于植入部分標(biāo)準(zhǔn)要求能夠承受1.5T強(qiáng)度的全身掃描，以及ISO/TS 10974“患者帶有有源植入性醫(yī)療器械用核磁共振成像的安全性評定”的要求。非植入部分和附件由廠家提出等效的安全評價。測試要求產(chǎn)品不能產(chǎn)生對患者不可接受的風(fēng)險，這些風(fēng)險包括由射頻場引起的熱傷害、梯度場引起的熱傷害、梯度場引起的振動、B0引起的力、B0引起的扭力、梯度場引起的導(dǎo)線電壓，B0、射頻場、梯度場、交互場引起的故障等。測試完成后，樣品應(yīng)符合廠家說明文件。

3.2 抗干擾部分的要求

第27條對磁通密度為50mT的靜態(tài)磁場防護(hù)、對16.6Hz～80MHz的電磁干擾防護(hù)、對80MHz～2.7GHz的電磁干擾防護(hù)和對射頻無線通信設(shè)備的近場防護(hù)提出了要求。

3.2.1 對靜磁場的防護(hù)要求

對磁通密度為50mT的靜態(tài)磁場防護(hù)，此項(xiàng)測試需要一個產(chǎn)生能夠50mT靜態(tài)磁場的線圈，將測試樣品置于線圈中心，分別在線圈軸向的3個正交維度上測試。

3.2.2 對16.6Hz～80MHz電磁干擾的防護(hù)要求

對16.6Hz～80MHz的電磁干擾防護(hù)分為電壓注入測試（16.6Hz～80MHz）和輻射磁場測試（1～150kHz）兩項(xiàng)。電壓注入測試需要一個注入網(wǎng)絡(luò)，注入網(wǎng)絡(luò)是一種組織等效接口電路模型，模擬人體阻抗。下圖所示為8通道的注入網(wǎng)絡(luò)測試盒電路。見圖1。

圖1.注入網(wǎng)絡(luò)測試盒電路T[1]

測試時，通過注入網(wǎng)絡(luò)將測試信號源、示波器和被測設(shè)備連接起來。被測設(shè)備包含脈沖發(fā)生器（IPG）和電極導(dǎo)線。電極導(dǎo)線可以是實(shí)物，也可以是導(dǎo)線模型電路。16.6Hz～1kHz的測試信號為連續(xù)的正弦波，1～150kHz的測試信號為2Hz的正弦調(diào)制波，150kHz～80MHz的測試信號為1kHz的正弦調(diào)制波。標(biāo)準(zhǔn)還給出了信號頻率的步進(jìn)要求。測試信號幅度Vpp與電極導(dǎo)線長度有關(guān)，隨信號頻率升高而變大。

對于輻射磁場測試的測試信號頻率區(qū)間為1～150kHz，是2Hz的正弦調(diào)制波。標(biāo)準(zhǔn)給出了信號頻率的步進(jìn)要求。該項(xiàng)測試需要一只能夠產(chǎn)生最大28A/m磁場的線圈。當(dāng)測試信號頻率在1～3kHz時，磁場強(qiáng)度為84/f A/m，當(dāng)測試信號頻率在3～150kHz時，磁場強(qiáng)度為28A/m。

3.2.3 對80MHz～2.7GHz電磁干擾的防護(hù)要求

對80MHz～2.7GHz的電磁干擾防護(hù)，該測試需要一個電導(dǎo)率為0.27S/m的體模（鹽溶液測試盒）。被測刺激器及電極導(dǎo)線應(yīng)在同一平面下，浸置于體模內(nèi)鹽溶液時，可模擬刺激器植入時的阻抗?fàn)顟B(tài)。測試采用IEC 61000-4-3（射頻輻射電磁場的抗擾度試驗(yàn)）規(guī)定的電磁干擾一般設(shè)備方法，按照天線垂直、平行兩個極化方向測試。測試信號頻率是80MHz～2.7GHz的調(diào)制波，步進(jìn)和駐停時間由IEC 61000-4-3規(guī)定，場強(qiáng)為10V/m。

3.2.4 對射頻無線通信設(shè)備近場的防護(hù)要求

對射頻無線通信設(shè)備的近場防護(hù)，測試工裝與80MHz～2.7GHz的電磁干擾防護(hù)測試相同。天線與體模的距離可選擇15.5cm和2.5cm，若選擇15.5cm需要額外的說明性文件。

測試方法按照ISO 14117:2012第4.9條的規(guī)定設(shè)置測試設(shè)備，包括偶極子天線、信號發(fā)生器、功率放大器等，按圖2所示將測試設(shè)備、體模、被測設(shè)備連接。

測試應(yīng)當(dāng)按照天線方向?yàn)閄 軸向和Y軸向分別進(jìn)行。當(dāng)以X 軸向測試時，將偶極子天線置于體模網(wǎng)格之上，被測設(shè)備的正上方，使天線振子平行于X 軸向。當(dāng)以Y軸向測試時亦然。測試天線應(yīng)與載波頻率相匹配，信號頻率、調(diào)制頻率和射頻功率應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)給定的值執(zhí)行。

以上就是新版植入式神經(jīng)刺激器國際標(biāo)準(zhǔn)的一些新內(nèi)容和新變化。更詳盡的內(nèi)容還需參閱標(biāo)準(zhǔn)原文，希望本文能夠?yàn)樽x者對標(biāo)準(zhǔn)的了解有所幫助。

圖2.對射頻無線通信設(shè)備近場防護(hù)測試布置圖[2]

[1]ISO 14708-3:2017 Implants for surgery - Active implantable medical devices - Part 3:Implantable neurostimulators[S].2017.

[2]GB 16174.2-2015 手術(shù)植入物有源植入式醫(yī)療器械 第2部分:心臟起搏器[S].2015.