醫(yī)療器械環(huán)氧乙烷滅菌實施參數放行的研究

【作 者】 黃鴻新，胡昌明，劉文一，崔文波，徐海英，祝沛平

1 廣東省醫(yī)療器械質量監(jiān)督檢驗所，廣州市，510663

2 蘇州高是醫(yī)療科技有限公司，蘇州市，215000

3 新鄉(xiāng)市華西衛(wèi)材有限公司，新鄉(xiāng)市，453412

4 蘇州諾潔醫(yī)療技術有限公司，蘇州市，215000

0 引言

自然界中存在許多微生物，包括細菌、真菌、原生動物和病毒等，這些微生物中大多數是對人類有益的，但也有一部分對人類是有害的。無菌醫(yī)療器械是一種無活微生物的產品，往往需要通過滅菌得到。滅菌是經確認的使產品無存活微生物的過程，其目的是滅活微生物，從而使非無菌產品轉變?yōu)闊o菌產品。

滅菌的基礎理論告訴我們：無論滅菌程度如何，必然存在微生物存活的概率。因此不能保證一批經過滅菌處理的醫(yī)療器械任何一個都是無菌的，批量產品的無菌被定義為其中一個醫(yī)療器械存活微生物的概率，即無菌保證水平（sterility assurance level,SAL）[1-2]。

1 醫(yī)療器械環(huán)氧乙烷滅菌及產品放行

環(huán)氧乙烷對絕大多數微生物包括細菌芽孢有強大的殺滅作用，具有穿透性強、滅菌溫度低、對產品損害小等特點，既適用于醫(yī)用口罩、防護服、紗布棉球、血液管路、氣管插管等一次性使用醫(yī)療器械的滅菌，也適用于軟硬內鏡等醫(yī)療設備儀器的滅菌，還適用于心臟瓣膜、人工關節(jié)等植入性醫(yī)療器械的滅菌，是目前醫(yī)療器械中廣泛使用的滅菌方式。

影響環(huán)氧乙烷滅菌效果的主要因素為：環(huán)氧乙烷氣體濃度、溫度、濕度、作用時間，這些因素也是環(huán)氧乙烷滅菌中重要的滅菌過程變量。另外在生產方滅菌的過程中，滅菌器容積往往較大，貨物一般放置在托盤上，而產品結構、包裝、裝載結構均會阻擋環(huán)氧乙烷、熱量和濕度的穿透和傳遞，因此產品結構、包裝和裝載結構也和滅菌效果密切相關。

目前，醫(yī)療器械經環(huán)氧乙烷滅菌后的產品放行較多使用《中華人民共和國藥典》（簡稱《中國藥典》）中的無菌檢查法，《中國藥典》中明確指出：若供試品符合無菌檢查法的規(guī)定，僅表明供試品在該檢驗條件下未發(fā)現微生物污染[3]。出于歷史的原因，無菌檢查法在行業(yè)內普遍用于無菌產品放行，而無菌結果至少需14 d。

我國的《醫(yī)療器械生產質量管理規(guī)范》將“特殊過程”定義為通過檢驗和試驗難以準確評定其質量的過程，而眾所周知滅菌就是一個典型的特殊過程。無菌檢查作為一種檢驗方法，用于評價滅菌過程的有效性，這顯然和生產質量管理規(guī)范的本意相違背。文獻[4]對無菌檢查法用于醫(yī)療器械環(huán)氧乙烷滅菌的產品放行的不合理性做了詳細的闡述。從抽樣檢驗的角度，若某批醫(yī)療器械產品的實際污染率是1×10-6，當無菌檢查2 995 731（約三百萬）個產品后，發(fā)現只有一個陽性或全部陰性，才有95%的把握確認該滅菌批產品達到要求的無菌保證水平（SAL=10-6）[5]。顯然通過產品的無菌檢查判斷該批產品的無菌保證水平是不切實際的。

GB 18279.1—2015標準[1]中規(guī)定了醫(yī)療器械環(huán)氧乙烷滅菌后的產品放行有傳統(tǒng)放行和參數放行兩種方法。傳統(tǒng)放行需要常規(guī)滅菌過程參數記錄和確認的過程規(guī)范一致，且使用的生物指示物在滅菌后無微生物生長，兩個條件都符合，才能放行。

參數放行的方法通過控制滅菌過程參數確保滅菌醫(yī)療器械達到無菌保證水平：具體通過對滅菌過程的確認建立滅菌規(guī)范，日常滅菌中管理過程參數在確認的規(guī)范之內，從而保證產品的無菌保證水平小于10-6。而相比于傳統(tǒng)放行方法，由于缺少了生物指示物的輔助監(jiān)測，誤放行的風險可能增加，因此須增加額外的參數控制方法，以確保誤判的風險降至可接受水平。具體規(guī)定如下：

（1）在整個滅菌周期，至少從兩個位置測定柜內溫度。

（2）在處理階段，直接測定柜內濕度。

（3）按規(guī)定時間間隔，通過直接分析滅菌柜內的氣體確定環(huán)氧乙烷濃度，充分證實在整個暴露期間滿足所需的條件。

2 參數放行的理論基礎和可行性

假設在滅菌時間的起始點，微生物芽孢的數量是N0，在滅菌時間t時的微生物數量為Nt，依據一級動力學方程，可得到：

定義D=-1/k，則

假設某批醫(yī)療器械產品滅菌后的無菌保證水平要求是小于10-6，初始污染菌為103，那么滅菌時間可由式(3)得出：

因此，我們可以按照GB 18279.1—2015附錄A給出的方法通過一系列的測試求得滅菌器內最難滅菌的位置，最難滅菌的產品的D值，然后延長至9倍D值的滅菌時間，就可以確保實現無菌保證水平小于10-6。當然這樣的方法需要一系列的前提條件：

（1）日常管理中，產品上微生物數量應維持在一個較低的水準。

（2）求取D值使用的微生物的抗性應大于產品上微生物對環(huán)氧乙烷的抗性。

（3）求取D值的微生物抗性要有較好的一致性。

（4）滅菌運行的參數，應運行在規(guī)范的范圍內。

對環(huán)氧乙烷滅菌后的醫(yī)療器械產品須先求取D值，從而計算得到產品的微生物殺滅力，或者采用過度殺滅法，以確保醫(yī)療器械產品的無菌保證水平遠遠低于10-6。

3 參數放行過程確認的要求

通過分析可知，參數放行有充分的理論依據和可行性，可以參考ISO/TS 21387: 2020[6]實施參數放行。在滅菌確認中應注意：

（1）安裝鑒定應增加額外的驗證，比如對滅菌柜的內循環(huán)系統(tǒng)、環(huán)氧乙烷濃度監(jiān)控系統(tǒng)、濕度監(jiān)控系統(tǒng)以及獨立位置的溫度監(jiān)控系統(tǒng)進行驗證。

（2）運行鑒定須增加滅菌柜濕度和環(huán)氧乙烷濃度測量系統(tǒng)的重復性和準確性分析。

（3）性能鑒定可以使用GB 18279.1—2015附錄A和/或附錄B的滅菌開發(fā)/確認方法，以建立滅菌過程規(guī)范，特別是濕度上下限和環(huán)氧乙烷濃度的上下限。

在日常滅菌和產品放行中，需要評估所有的滅菌過程參數是否在滅菌規(guī)范規(guī)定的參數下運行，特別是對第二支溫度傳感器的數據應進行評審；也要對濕度數據進行評審，包括對壓力差計算得出的濕度數據和直接測得的濕度數據；另外需要對暴露階段直接測得的環(huán)氧乙烷濃度數據進行多次監(jiān)測和評審。

以上規(guī)范通過滅菌確認建立后，繼續(xù)采用傳統(tǒng)放行的方法放行一段時間（通常是一年），然后對常規(guī)滅菌過程的參數進行數據統(tǒng)計和過程分析，以判斷常規(guī)滅菌過程的關鍵過程參數的偏差是否在確認的上下限范圍內，同時滿足：

（1）參數運行結果應符合參數規(guī)范要求。

（2）所有生物指示物測試結果均合格。

（3）保濕結束時的濕度分析：濕度平均值減去3倍標準偏差的差值應不小于半周期中保濕結束時的最小濕度值。

（4）暴露階段平均環(huán)氧乙烷濃度分析：濃度平均值減去3倍標準偏差的差值應不小于半周期中暴露階段的最小平均環(huán)氧乙烷濃度。

上述結果全部符合預期之后，可以建立參數放行的規(guī)范。

4 參數放行的優(yōu)缺點

參數放行是不使用生物指示物的無菌放行方法，相對于生物指示物的無菌放行方法，有如下優(yōu)缺點：

優(yōu)點：①參數放行由于無需生物指示物的無菌培養(yǎng)，縮短了滅菌產品的放行時間，最短可以縮短到滅菌后即時放行。對于制造商，降低了周轉庫存，也減少了庫存存放的庫房成本。另外，在日常滅菌中，無須準備日常生物指示物的測試，這樣可以減少實驗室成本，從而降低滅菌運行成本。②由于沒有了生物指示物的無菌檢查，因此減少了由于生物指示物假陽性帶來的干擾，提升了日常滅菌放行質量。

缺點：①增加了設備的硬件投入，須額外增加另一個位置的溫度監(jiān)測和濕度、環(huán)氧乙烷濃度的直接監(jiān)測；②需要額外增加對滅菌過程管理一系列要求；③對滅菌過程參數所覆蓋的滅菌加工組的產品范圍有一定局限性。

5 結論

環(huán)氧乙烷參數放行法是一種在嚴格的設備管理和滅菌規(guī)范管理下，可以確保無菌保證水平達到要求的方法，相對于傳統(tǒng)放行使用生物指示物通常需要7 d的培養(yǎng)時間，采用參數放行無須使用生物指示物監(jiān)測，可以做到即時無菌放行，大大縮短了滅菌產品的放行時間，加快了產品進入市場的速度，對于大批量的醫(yī)療器械耗材是很有價值的一種放行方式。

國際上，環(huán)氧乙烷滅菌參數放行被歐美發(fā)達國家普遍接受，在ISO 11135: 2014[7]等國際標準中也得到明確認可。在國內，隨著我國醫(yī)療器械行業(yè)對滅菌的認知水平和管理能力不斷提高，環(huán)氧乙烷滅菌設備不斷改進及質量提升，實施環(huán)氧乙烷滅菌參數放行的條件正不斷成熟，而其作為放行方式的一種也正被行業(yè)期待和接受。