基于FMEA 的醫(yī)療器械現(xiàn)場檢驗風(fēng)險分析

屈媛媛，王會如，張 宏，李 明，張 蔓

（北京市醫(yī)療器械檢驗所質(zhì)量部，北京 101111）

0 引言

申請醫(yī)療器械產(chǎn)品注冊時，注冊申請人應(yīng)向藥品監(jiān)督管理部門提交經(jīng)國務(wù)院認(rèn)證認(rèn)可部門認(rèn)定的檢驗機構(gòu)出具的檢驗報告[1]。檢驗機構(gòu)依據(jù)醫(yī)療器械產(chǎn)品的技術(shù)要求對其性能和電磁兼容性等進行檢驗，驗證其安全性和有效性。

通過對檢驗數(shù)據(jù)進行分析，在所有類型的醫(yī)療器械檢驗任務(wù)中，放射治療設(shè)備、醫(yī)用成像設(shè)備等大型醫(yī)療器械（以下簡稱“大型設(shè)備”）在實驗室永久控制之外的地點或設(shè)施中實施檢驗（以下簡稱“現(xiàn)場檢驗”）的比重最高，達到99.4%。由于檢驗樣品及檢驗環(huán)境的復(fù)雜性，很多工作都需要檢驗機構(gòu)、制造商和安裝使用單位等多方面的協(xié)調(diào)配合。而在環(huán)境保障（設(shè)備、環(huán)境設(shè)施）、檢驗方法的選擇、檢驗方案的制訂等方面存在更多的不可控因素，很多工作往往依賴于工程師的個人經(jīng)驗，使得判定標(biāo)準(zhǔn)存在較大的個體差異，比在實驗室內(nèi)部進行的檢驗更為復(fù)雜、風(fēng)險控制的難度更大。

ISO/IEC 17025：2017《檢測和校準(zhǔn)實驗室能力的通用要求》規(guī)定，當(dāng)實施現(xiàn)場檢驗活動時，應(yīng)確保設(shè)施和環(huán)境、設(shè)備及質(zhì)量控制等符合標(biāo)準(zhǔn)要求[2]。因此，加強醫(yī)療器械現(xiàn)場檢驗工作的風(fēng)險控制，需要檢驗機構(gòu)進行更多的技術(shù)性研究和探討。當(dāng)前的檢驗機構(gòu)風(fēng)險管理多為經(jīng)驗總結(jié)，這些方法不具備前瞻性，而且多為定性研究，被評估的結(jié)果較難以量化的形式呈現(xiàn)出來，評估方法不具備系統(tǒng)性。

潛在失效模式與效應(yīng)分析（failure mode and effects analysis，F(xiàn)MEA）不僅是一種識別風(fēng)險、降低風(fēng)險的定性分析和評估方法[3]，還是一種可以提高任何領(lǐng)域系統(tǒng)安全性、可靠性的實用工具[4]。2001 年，美國醫(yī)療機構(gòu)聯(lián)合評審委員會推薦FMEA 作為前瞻性風(fēng)險評估工具[5]。ISO 14971：2007《醫(yī)療器械 風(fēng)險管理對醫(yī)療器械的應(yīng)用》中將該方法作為推薦的醫(yī)療器械風(fēng)險分析方法之一。目前，我國醫(yī)療器械檢驗領(lǐng)域?qū)υ摲椒r有應(yīng)用。本研究依據(jù)以往數(shù)據(jù)及檢驗工程師的經(jīng)驗分析，采用FMEA 對醫(yī)療器械進行高風(fēng)險因素的確定和評估，對高風(fēng)險事件制訂控制措施，從而提高醫(yī)療器械現(xiàn)場檢驗的效率和規(guī)范化水平，為檢驗檢測機構(gòu)的風(fēng)險控制找到一種新的評估工具。

1 資料與方法

1.1 資料

為了確?，F(xiàn)場檢驗風(fēng)險分析過程涉及要素的充分性，將大型醫(yī)療器械的現(xiàn)場檢驗數(shù)據(jù)作為確定本次危險事件的研究資料。

1.2 FMEA 評價方法

FMEA 主要通過風(fēng)險優(yōu)先序數(shù)（risk priority number，RPN）來評估失效模式帶來的嚴(yán)重后果。RPN 值是嚴(yán)重度（S）、發(fā)生概率（O）、檢測度（D）的乘積[6]。其中，嚴(yán)重度（S）為該失效模式發(fā)生后對檢驗工作造成的影響；發(fā)生概率（O）為該失效模式在檢測過程中發(fā)生的頻率；檢測度（D）為在現(xiàn)有條件下，失效模式發(fā)生而未被偵查出的可能性。RPN 值越高，表明該失效模式的風(fēng)險性越高。

以內(nèi)部質(zhì)量體系要求和工程師以往的經(jīng)驗積累為基礎(chǔ)，預(yù)測出可能的失效模式。以檢驗結(jié)果的準(zhǔn)確性和服務(wù)客戶為目標(biāo)，對嚴(yán)重度（S）、發(fā)生概率（O）和檢測度（D）進行評價并計算RPN 值。根據(jù)RPN 值的高低確定高風(fēng)險事件并制訂控制措施，從而降低風(fēng)險發(fā)生的概率。

1.3 統(tǒng)計學(xué)方法

為評價FMEA 實施后的效果，采用實施前后RPN 值和S 值對比的方法來分析控制措施的有效性。采用SPSS 25.0 軟件對抽樣結(jié)果的Kappa 系數(shù)進行分析來評價人員間評估結(jié)果的一致性程度。統(tǒng)計評估結(jié)果的Z 值，表示評估結(jié)果滿意。對FMEA控制措施實施前后得出的RPN 值進行樣本t 檢驗，P＜0.05 表示差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 實施步驟

2.1 依據(jù)檢驗活動的功能特性確定風(fēng)險的判定原則

保證檢驗結(jié)果的準(zhǔn)確性和服務(wù)客戶是檢驗機構(gòu)最為重要的工作。檢驗檢測機構(gòu)具備的依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)檢測的檢驗?zāi)芰κ墙?jīng)過了方法驗證的，因此在檢驗結(jié)果準(zhǔn)確性和可靠性方面的風(fēng)險是相對可控的。那些在標(biāo)準(zhǔn)中尚未規(guī)定、主要依賴于檢驗工程師已有的經(jīng)驗進行判定的方法，在檢驗活動的一致性運作和結(jié)果準(zhǔn)確性方面存在較大風(fēng)險。此外，通過調(diào)研，檢驗工作的時效性、技術(shù)指導(dǎo)的充分性、方法選擇的準(zhǔn)確性和適宜性是客戶的最主要訴求?；谏鲜鰞煞矫鎯?nèi)容，在本次研究中，將影響醫(yī)療器械產(chǎn)品的安全性和有效性判定、導(dǎo)致補充檢驗、影響檢驗進度和給客戶造成經(jīng)濟損失4 個方面作為本次研究中風(fēng)險的判定原則。

2.2 確定潛在失效模式

現(xiàn)場檢驗的實施主要涉及檢驗工程師、技術(shù)管理層及質(zhì)量管理人員?；诒敬窝芯康尼t(yī)療器械產(chǎn)品特點，選取從事有源醫(yī)療器械檢驗工作5 a 以上的檢驗工程師14 人（其中專職從事大型設(shè)備檢驗工程師10 人）和質(zhì)量管理人員1 人組成評估小組，其中具備副高級以上專業(yè)技術(shù)職稱的有10 人。參與評估的成員通過FMEA 培訓(xùn)后，基于已經(jīng)確定的內(nèi)部質(zhì)量體系要求和既往經(jīng)驗，提煉出現(xiàn)場檢驗任務(wù)的實際執(zhí)行流程，如圖1 所示。該流程共包含5 個主要環(huán)節(jié)和19 個子環(huán)節(jié)。

評估組在已確定的流程步驟基礎(chǔ)上逐項進行失效模式分析，盡可能多地找出各個環(huán)節(jié)中可能出現(xiàn)的錯誤場景，并列出可能產(chǎn)生的影響。最終在19 個子環(huán)節(jié)中共總結(jié)出52 個潛在失效模式，詳見表1。

2.3 計算RPN 值

通過對國際及國內(nèi)風(fēng)險分析標(biāo)準(zhǔn)以及國內(nèi)醫(yī)療器械相關(guān)領(lǐng)域的風(fēng)險管理經(jīng)驗[8]進行調(diào)研，經(jīng)過對既往數(shù)據(jù)的統(tǒng)計及討論，最終將S、D、O 設(shè)定為5 個標(biāo)準(zhǔn)級別并分別確定判定準(zhǔn)則，詳見表2～4。評估數(shù)據(jù)中包含國內(nèi)外幾十家醫(yī)療器械生產(chǎn)企業(yè)的檢驗執(zhí)行情況，保證了評估標(biāo)準(zhǔn)的普適性。

2.4 RPN 評分

評估小組按照打分原則對已完成的檢驗資料進行失效模式評分，最終得出失效模式的分布狀態(tài)列表，詳見表5。

圖1 現(xiàn)場檢驗任務(wù)執(zhí)行流程圖

表1 潛在失效模式列表

通過相關(guān)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，我國醫(yī)療器械檢驗領(lǐng)域尚無可直接參考的RPN 值。通過評估小組討論，對本次獲取的所有數(shù)據(jù)綜合運用FMEA 第四版[9]中3 種RPN 值分析法，將RPN≥15 且S≥4 作為高風(fēng)險失效模式的輔助參考。經(jīng)統(tǒng)計，高風(fēng)險失效模式共18 個，如圖2 所示，主要分布于安全件[10]的技術(shù)參數(shù)核對、標(biāo)準(zhǔn)引用情況的核查、設(shè)備使用的準(zhǔn)確性等環(huán)節(jié)。

2.5 評估結(jié)果分析

為評價人員間評估結(jié)果的一致性程度，隨機選取2 名評估小組成員對3 個失效模式的10 份評價結(jié)果進行Kappa 分析，詳見表6?？梢钥闯?，一致性檢驗結(jié)果在0.4≤Kappa＜0.75 范圍內(nèi)，說明一致性程度較好[11]。

為確保評估人員能力的穩(wěn)定性，隨機抽取1份涉及失效模式最多的評分結(jié)果進行數(shù)據(jù)分析。分別計算各評估人員對每個失效模式 S、D、O 值的中位值，并將中位值作為評估結(jié)果的指定值。將各失效模式評估結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)化IQR（四分位距）作為結(jié)果評定標(biāo)準(zhǔn)差，按公式（1）計算每個失效模式評估結(jié)果的Z 值：

式中，x 為評估人員的評估結(jié)果；X 為指定值；σ為結(jié)果評價標(biāo)準(zhǔn)差。通過Z 值統(tǒng)計（如圖 3 所示）發(fā)現(xiàn)，評估人員評分結(jié)果的值均控制在2 以內(nèi)，結(jié)果在95%的置信區(qū)間內(nèi)，說明評估人員對于評價準(zhǔn)則的評定能力滿足要求[12]。

2.6 失效模式原因分析及控制措施

評估小組對出現(xiàn)失效的典型記錄進行充分討論，梳理出可能導(dǎo)致高風(fēng)險失效模式的影響因素。小組成員分別對已確定的所有高風(fēng)險失效模式進行影響因素判定，經(jīng)過統(tǒng)計得出每種影響因素對各失效模式的影響百分比（詳見表7），最終將技術(shù)文件、工作程序和培訓(xùn)與監(jiān)督確定為實施控制的因素，并制訂具體措施。

表2 嚴(yán)重度（S）判定準(zhǔn)則

表3 發(fā)生概率（O）判定準(zhǔn)則

表4 檢測度（D）判定準(zhǔn)則

表5 失效模式分布狀態(tài)列表

2.6.1 規(guī)范工作程序

以放射治療設(shè)備為例，《醫(yī)療器械分類目錄》中將放射治療設(shè)備分為4 個一級類別和22 個二級類別[13]。要驗證其中某個產(chǎn)品的安全、有效性，僅對個體實施檢驗是很難實現(xiàn)的，必須依靠一個復(fù)雜的系統(tǒng)（如放射治療模擬機、激光定位裝置、圖像引導(dǎo)系統(tǒng)、呼吸門控系統(tǒng)、放射治療計劃系統(tǒng)等）才可以實現(xiàn)。放射治療設(shè)備的組成部件多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，實施檢驗前對醫(yī)用電氣系統(tǒng)的有效核查將直接影響檢驗項目的判定方式和檢驗進度。一旦對樣品組成核查不充分、不準(zhǔn)確，有可能會導(dǎo)致產(chǎn)品組成/部件的遺漏，會對檢測效率造成影響，嚴(yán)重的可能導(dǎo)致檢驗樣品的偏離。因此，樣品組成核查應(yīng)從資料性核查開始，在檢驗方案制訂前完成。資料核查工作應(yīng)涵蓋設(shè)備間情況核查、設(shè)備組成核查等，重點核查樣品的基礎(chǔ)信息、技術(shù)指標(biāo)（功能概述、電氣參數(shù)、符合的安全標(biāo)準(zhǔn)）和安全認(rèn)證資料等，為檢驗方案的制訂、技術(shù)要求的評估以及檢驗現(xiàn)場的樣品核查提供重要的基礎(chǔ)性保障。

2.6.2 補充技術(shù)性指導(dǎo)文件

針對引起高風(fēng)險失效模式的環(huán)節(jié)制訂相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程，明確檢測環(huán)境、設(shè)備及資料要求，降低不充分溝通導(dǎo)致的風(fēng)險，明確資料核查內(nèi)容及方法、環(huán)境試驗的評估原則及安全性試驗的評價原則等，提高操作的一致性和科學(xué)性。

2.6.3 加強人員風(fēng)險管理培訓(xùn)并強化監(jiān)督

開展對YY/T 0316—2016《醫(yī)療器械 風(fēng)險管理對醫(yī)療器械的應(yīng)用》標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)的系統(tǒng)培訓(xùn)，提高人員的風(fēng)險分析能力。逐步將檢驗工作的實施建立在產(chǎn)品風(fēng)險識別的基礎(chǔ)上，降低關(guān)鍵性驗證指標(biāo)的漏檢風(fēng)險。定期監(jiān)督人員的實際操作情況，及時發(fā)現(xiàn)并糾正不符合事項。將現(xiàn)場檢驗相關(guān)工作文件的掌握情況、檢驗計劃的編制及執(zhí)行情況作為人員能力評估的考核事項，從執(zhí)行的規(guī)范性方面降低外出檢驗的風(fēng)險，從而降低發(fā)生人為差錯的概率。

3 控制措施實施效果

實施控制措施后，評估小組再次對已完成的現(xiàn)場檢驗記錄進行打分，并與改進前的結(jié)果進行對比，詳見表8。與控制措施實施前相比，控制措施實施后RPN 值顯著降低（高風(fēng)險失效模式的RNP 平均值由26.1 降低到 15.4），差異有統(tǒng)計學(xué)意義（t=6.5，P＜0.05）。大部分高風(fēng)險失效模式的S 值沒有變化，但RPN 值明顯變小，證明控制措施實施后風(fēng)險發(fā)生概率得到有效改善，說明檢驗人員提升了對高風(fēng)險事件的關(guān)注度，且問題的可探測難度也明顯下降。初步證明了采用FMEA 方法進行檢驗風(fēng)險的確定、評估及控制對于提高現(xiàn)場檢驗效率和規(guī)范化具有積極意義。由于醫(yī)療器械注冊流程及周期的限制，控制措施實施后對于方法選擇的影響不能在短期內(nèi)得到驗證，仍需要持續(xù)跟蹤來補充檢驗等相關(guān)數(shù)據(jù)，進一步驗證控制措施效果的全面性。

圖2 高風(fēng)險失效模式（RPN≥15 且S≥4）分布魚骨圖

表6 失效模式評價結(jié)果一致性程度分析

圖3 評估結(jié)果Z 值分布圖

表7 影響因素對高風(fēng)險失效模式的影響占比

4 結(jié)語

目前，我國針對醫(yī)療器械檢驗工作失效模式的確定、評級及描述方式尚缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和要求，失效數(shù)據(jù)的獲取也缺乏系統(tǒng)性。本文提出的基于FMEA 的醫(yī)療器械現(xiàn)場檢驗風(fēng)險分析能夠有效降低醫(yī)療器械現(xiàn)場檢驗過程中的風(fēng)險，減少潛在失效模式的發(fā)生，為檢驗機構(gòu)的風(fēng)險控制提供了一個新的管理工具。同時，檢驗機構(gòu)應(yīng)從多角度摸索檢驗失效模式及效應(yīng)分析、積極建立檢測失效模式數(shù)據(jù)庫、確定評級標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范失效模式記錄等角度出發(fā)，系統(tǒng)性開展失效模式分析，不僅對檢驗效率的提升、保證檢驗結(jié)果的準(zhǔn)確性和一致性有積極影響，還對提高現(xiàn)場檢驗效率和規(guī)范化水平具有積極意義。

表8 對高風(fēng)險失效模式實施控制措施前后效果對比