胡洋，張悅，胡金慧

北京市射線應用研究中心，北京，100012

北京地區(qū)生產的三種外科植入物初始污染水平的檢測分析

【作 者】胡洋，張悅，胡金慧

北京市射線應用研究中心，北京，100012

對北京地區(qū)7個廠家生產的股骨頭、股骨柄和股骨髁的初始污染水平進行了檢測，得到這3種外科植入物的初始污染檢測數(shù)據(jù)共計580個。之后，對這些數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計學分析，結果顯示：3種產品初始污染值符合正態(tài)分布；同一廠家生產的股骨頭和股骨髁的初始污染值之間沒有顯著性差異；北京地區(qū)不同季節(jié)股骨柄的初始污染值之間也沒有顯著性差異。根據(jù)正態(tài)分布曲線可看出，每種產品的初始污染水平存在一定的波動性，所以生產廠家應對產品的初始污染進行嚴格控制，保持初始污染值的穩(wěn)定性。

初始污染；正態(tài)分布；方差分析

隨著國家對醫(yī)療用品尤其是三類醫(yī)療用品監(jiān)管力度的加大，無菌的醫(yī)療用品在滅菌前須完成滅菌過程確認，而初始污染值是滅菌過程確認最初的環(huán)節(jié)，也是決定滅菌程序參數(shù)的關鍵因素。確定滅菌參數(shù)之后，后續(xù)生產批的產品初始污染值不能超過最初滅菌過程確認時的初始污染值，用確定的滅菌參數(shù)滅菌后，使產品的無菌保證水平得以保證。同時，初始污染水平過高會導致產品的安全性問題，例如熱原和細菌內毒素等不符合規(guī)定，因此醫(yī)療用品的生產廠家要嚴格控制產品的初始污染水平，以保證初始污染值在一個穩(wěn)定的范圍內。本文主要是對3種醫(yī)療用品的初始污染值進行統(tǒng)計學分析，通過正態(tài)分布和方差分析得到初始污染水平的分析結果。

1 材料和方法

1.1材料

本實驗選用的樣品為外科植入物有股骨髁、股骨柄和股骨頭三種。股骨髁是由鈷鉻鉬材料制成，屬于膝關節(jié)假體；股骨柄和股骨頭均是由鈷鉻鉬材料制成，屬于髖關節(jié)假體。3種產品均屬于從常規(guī)生產線上隨機抽取的樣品，并且包裝均為3層密封塑料薄膜真空包裝。

1.2試劑

檢測所用的營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基、pH7.0氯化鈉-蛋白胨緩沖液，均為北京路橋技術有限責任公司產品。

1.3設備

杯式過濾系統(tǒng)、電熱恒溫培養(yǎng)箱和全自動壓力蒸汽滅菌器。

1.3方法

1.3.1 微生物檢測方法[1]

依據(jù)《中華人民共和國藥典》2005版附錄中規(guī)定的微生物限度檢查法，采用薄膜過濾法得到每件樣品的細菌菌落數(shù)。

檢測環(huán)境為潔凈度10000級下的局部潔凈度100級的單項流空氣區(qū)域。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法

1.4.1 正態(tài)分布曲線繪制方法[2,3]

正態(tài)分布是重要的連續(xù)性隨機變量的概率分布。本實驗所用的數(shù)據(jù)為連續(xù)性資料，在一定范圍內可隨機取值。然后進行單個樣本K-S檢驗，用于檢驗變量的頻數(shù)分布是否符合正態(tài)分布。正態(tài)分布的概率密度函數(shù)：

使用了SPSS 13.0軟件選定圖表菜單中直方圖選項，可同時繪制直方圖及正態(tài)分布曲線，得到了均值及標準差。

1.4.2 方差分析方法[3]

在多組數(shù)據(jù)的平均數(shù)作比較時，可以進行t檢驗，但是這樣會提高Ⅰ型錯誤的概率。Ⅰ型錯誤是指如果假設是正確的，卻錯誤地拒絕了。而且，所用數(shù)據(jù)的總體服從方差相等的正態(tài)分布，這是方差分析的前提條件，因此可以使用方差分析進行檢驗。

使用了SPSS 13.0軟件選定分析菜單中的一維方差分析選項，得到了方差齊次檢驗及方差分析的結果，由此可判斷各組數(shù)據(jù)之間是否具有顯著性差異。

2 結果與分析

2.1股骨頭、股骨柄和股骨髁初始污染值的正態(tài)分布曲線[4]

運用SPSS軟件對股骨頭的110個初始污染值進行了統(tǒng)計學分析，得到了直方圖和均值為0.4909，標準差為1.9896的正態(tài)分布曲線，均值是110個初始污染值的平均結果，標準差體現(xiàn)了初始污染水平的分散性。經過單個樣本K-S檢驗，相伴概率為0.309，大于顯著性水平0.05，因此這組數(shù)據(jù)的頻數(shù)分布符合正態(tài)分布，所得結果見圖1 。

圖1 股骨頭初始污染值的直方圖及正態(tài)分布曲線Fig.1 The histogram and normal distribution curve for the initial contamination values of femoral head

運用SPSS軟件對股骨髁的90個初始污染值進行了統(tǒng)計學分析，得到了直方圖和均值為0.6333，標準差為1.0206的正態(tài)分布曲線，均值是90個初始污染值的平均結果，標準差體現(xiàn)了初始污染水平的分散性。經過單個樣本K-S檢驗，相伴概率為0.517，大于顯著性水平0.05，因此這組數(shù)據(jù)的頻數(shù)分布符合正態(tài)分布，所得結果見圖2。

圖2 股骨髁初始污染值的直方圖及正態(tài)分布曲線Fig.2 The histogram and normal distribution curve for the initial contamination values of femoral component

運用SPSS軟件對股骨柄的380個初始污染值進行了統(tǒng)計學分析，得到了直方圖和均值為1.0300，標準差為2.2620的正態(tài)分布曲線，均值是380個初始污染值的平均結果，標準差體現(xiàn)了初始污染水平的分散性。經過單個樣本K-S檢驗，相伴概率為0.055，大于顯著性水平0.05，因此這組數(shù)據(jù)的頻數(shù)分布符合正態(tài)分布，所得結果見圖3。

圖3 股骨柄初始污染值的直方圖及正態(tài)分布曲線Fig.3 The histogram and normal distribution curve for the initial contamination values of femoral stem

從以上數(shù)據(jù)可以看出σ股骨柄＞σ股骨頭＞σ股骨髁，股骨柄初始污染值的標準差較大，說明此組數(shù)據(jù)的分布較分散，離散性較大。根據(jù)所得結果可以看出3種產品的初始污染值均符合正態(tài)分布，但是都出現(xiàn)了異常值，因此需要生產廠家對生產工序的各個環(huán)節(jié)進行控制，以保證初始污染水平穩(wěn)定在一個范圍內。

2.2不同季節(jié)股骨柄初始污染值的直方圖及正態(tài)分布曲線

運用SPSS軟件對春季檢測的股骨柄的60個初始污染值進行了統(tǒng)計學分析，得到了直方圖和均值為1.3500，標準差為3.0960的正態(tài)分布曲線，均值是60個初始污染值的平均結果，標準差體現(xiàn)了初始污染水平的分散性。經過單個樣本K-S檢驗，相伴概率為0.194，大于顯著性水平0.05，因此這組數(shù)據(jù)的頻數(shù)分布符合正態(tài)分布，所得結果見圖4。

圖4 股骨柄(3-5月)初始污染值的直方圖及正態(tài)分布曲線Fig.4 The histogram and normal distribution curve for the initial contamination values of femoral stem (March-May)

運用SPSS軟件對夏季檢測的股骨柄的140個初始污染值進行了統(tǒng)計學分析，得到了直方圖和均值為0.8286，標準差為1.3514的正態(tài)分布曲線，均值是140個初始污染值的平均結果，標準差體現(xiàn)了初始污染水平的分散性。經過單個樣本K-S檢驗，相伴概率為0.260，大于顯著性水平0.05，因此這組數(shù)據(jù)的頻數(shù)分布符合正態(tài)分布，所得結果見圖5。

圖5 股骨柄(6-8月)初始污染值的直方圖及正態(tài)分布曲線Fig.5 The histogram and normal distribution curve for the initial contamination values of femoral stem (June-August)

運用SPSS軟件對秋季檢測的股骨柄的90個初始污染值進行了統(tǒng)計學分析，得到了直方圖和均值為0.8444，標準差為2.2877的正態(tài)分布曲線，均值是90個初始污染值的平均結果，標準差體現(xiàn)了初始污染水平的分散性。經過單個樣本K-S檢驗，相伴概率為0.427，大于顯著性水平0.05，因此這組數(shù)據(jù)的頻數(shù)分布符合正態(tài)分布，所得結果見圖6。

圖6 股骨柄(9-11月)初始污染值的直方圖及正態(tài)分布曲線Fig.6 The histogram and normal distribution curve for the initial contamination values of femoral stem (September-November)

運用SPSS軟件對冬季檢測的股骨柄的90個初始污染值進行了統(tǒng)計學分析，得到了直方圖和均值為1.3111，標準差為2.6632的正態(tài)分布曲線，均值是90個初始污染值的平均結果，標準差體現(xiàn)了初始污染水平的分散性。經過單個樣本K-S檢驗，相伴概率為0.131，大于顯著性水平0.05，因此這組數(shù)據(jù)的頻數(shù)分布符合正態(tài)分布，所得結果見圖7。

圖7 股骨柄(12-2月)初始污染值的直方圖及正態(tài)分布曲線Fig.7 The histogram and normal distribution curve for the initial contamination values of femoral stem (December-February)

根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以看出σ春＞σ冬＞σ秋＞σ夏，春季股骨柄初始污染值的標準差較大，說明此組數(shù)據(jù)的分布較分散，離散性較大。根據(jù)所得結果，可以看出每個季度的初始污染值均符合正態(tài)分布，但是都出現(xiàn)了異常值。通過標準差可以看出，每個季節(jié)的初始污染值的正態(tài)分布曲線的波動性存在明顯差異，因此需要生產廠家對生產工序的各個環(huán)節(jié)進行控制，以減少初始污染值的波動性。

2.3同一廠家不同產品初始污染值的方差分析

使用股骨頭和股骨髁各50個初始污染值進行方差分析，由于方差分析的前提是各個水平的總體服從方差相等的正態(tài)分布，因此首先要進行方差齊次檢驗（見表1）。

表1 股骨頭和股骨髁的方差齊次檢驗Tab.1 The homogeneity of variance test for femoral head and femoralcomponent

所得的結果是相伴概率為0.488，大于顯著性水平0.05，因此接受零假設，可以認為股骨頭和股骨髁初始污染值的總體方差是相等的，滿足方差檢驗的前提條件。然后再進行方差分析（見表2）。

表2 股骨頭和股骨髁方差分析Tab.2 The analysis of variance for femoral head and femoral component

假設：H0：μ1=μ2，HA：μ1≠μ2（μ1、μ2分別為股骨頭和股骨髁初始污染值的均值）

方差檢驗的F值為0.118，小于F0.05（1，98），相伴概率為0.732，大于顯著性水平0.05，因此接受零假設，說明股骨頭和股骨髁的初始污染值之間沒有顯著性差異。

2.4季節(jié)對同一產品初始污染值的方差分析

使用股骨柄的380個初始污染值，選取了μ±3σ[5]（μ為均值，σ為標準差）范圍內的數(shù)據(jù)372個進行方差分析。由于方差分析的前提是各個水平的總體服從方差相等的正態(tài)分布，因此首先進行方差齊次檢驗（見表3）。3σ是經過質量理論優(yōu)選出來的，控制限范圍一般選μ±3σ，確保有99.73%的初始污染值落在控制限范圍內。

表3 股骨柄的方差齊次檢驗Tab.3 The homogeneity of variance test for femoral stem

所得的結果是相伴概率為0.261，大于顯著性水平0.05，因此可以認為不同季節(jié)股骨柄初始污染值的總體方差是相等的，滿足方差檢驗的前提條件。然后再進行方差分析（見表4）。

表4 股骨柄方差分析Tab.4 The analysis of variance for femoral stem

假設：H0：μ1=μ2=μ3=μ4，HA：μ1≠μ2≠μ3≠μ4（μ1、μ2、μ3、μ4分別為4個季節(jié)股骨柄初始污染值的均值）

方差檢驗的F值為0.995，小于F0.05（3，368），相伴概率為0.395，大于顯著性水平0.05，因此接受零假設，說明不同季節(jié)股骨柄的初始污染值之間沒有顯著性差異。

3 討論

本文所選樣品來自7個廠家，在北京地區(qū)醫(yī)療器械生產廠家中約占50%。這7家生產機構均執(zhí)行ISO13485質量體系，且符合GMP規(guī)范的要求，因此，所給出的初始污染數(shù)據(jù)具有一定的代表性。本文所用的580個數(shù)據(jù)是積累了4年所得到的。

對以上3種產品來說，其包裝均為3層密封塑料薄膜真空包裝，這種包裝方式不會為微生物的生長提供空氣和水分。如果產品的存放環(huán)境能夠保持穩(wěn)定，并且包裝材料滅菌過程確認滿足要求，那么由于季節(jié)性變化帶來的溫濕度差異不會對產品的初始污染水平造成顯著影響。因此，需要對生產過程、生產環(huán)境等其他因素加以控制，以保證產品初始污染水平的穩(wěn)定。

本文所用的380個股骨柄的檢測數(shù)據(jù)是積累了4年所得到的，分別對每年的檢測結果取平均值，結果為X2006=0.43 CFU/產品單元；X2007=0.50 CFU/產品單元；X2008=1.08 CFU/產品單元；X2009=1.14 CFU/產品單元，可以看出股骨柄的初始污染值處于逐年遞增的狀態(tài)。雖然國家沒有明確規(guī)定外科植入物的初始污染值的標準，但是產品的初始污染程度也是應該有所控制的。由于初始微生物數(shù)量過多，會隨之產生大量的代謝產物。增大輻照劑量盡管可以消滅微生物，但是代謝產物很有可能會大量殘留，當產品植入人體后，代謝產物可能會對人體造成不良反應。再有，完成醫(yī)療用品的滅菌過程確認，也要依賴于產品的初始污染水平，所以廠家對產品的初始污染程度是要進行控制的。

[1] 國家藥典委員會. 中華人民共和國藥典, 2005版, 二部[Z]. 北京:化學工業(yè)出版社, 2005, 附錄93-101.

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[5] 全國質量技術人員職業(yè)資格考試辦公室. 2007 質量技術基礎知識與實務（初級）[M]. 北京: 中國人事出版社, 2007, 140-145.

Testing of Initial Contamination for Three Kinds of Surgical Implants Producted in Beijing

【W(wǎng)riters】Hu Yang, Zhang Yue, Hu Jinhui
Beijing Research Center for Radiation Application, Beijing ,100012, China

initial contamination, normal distribution, analysis of variance

】The initial contamination of femoral head, femoral stem and femoral component producted by seven factories in Beijing is tested, all of the initial contamination values are 580 in total. Then these data is analyzed on statistics. The result indicates that the initial contamination values of three kinds of products according with normal distribution; The initial contamination values have not signi fi cant difference between femoral head and femoral component of the same factory; and the season has not signi fi cant effect on initial contamination in Beijing. According to the experimental data, the level of initial contamination is undulatory, so the factories should control the initial contamination and maintain the stability of initial contamination.

1671-7104(2010)05-0370-04

2010-3-25

胡洋，E-mail:bjrctc2079@163.com

R318.1

B

10.3969/j.isnn.1671-7104.2010.05.015

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