張秀娟，林 峰，賈 晶，丁 波，李 勇，黃嘉華

1 上海微創(chuàng)醫(yī)療器械（集團）有限公司，上海市，201203

2 上海市醫(yī)療器械檢測所，上海市，201318

冠脈支架產(chǎn)品的不溶性微粒評價

【作 者】張秀娟1，林 峰2，賈 晶1，丁 波1，李 勇1，黃嘉華2

1 上海微創(chuàng)醫(yī)療器械（集團）有限公司，上海市，201203

2 上海市醫(yī)療器械檢測所，上海市，201318

簡要介紹了不溶性微粒的定義、分類、危害、來源及控制，列舉了冠脈支架產(chǎn)品的不溶性微粒評價方法，并分析了冠脈

冠脈支架；不溶性微粒

早在19世紀30年代就有眾多學者報告了注射液中不溶性微粒（下文簡稱微粒）帶來的危害，20世紀50到60年代有關(guān)注射液微粒危害的報告急劇增多，引起了人們的普遍重視。到了20世紀70年代各國相繼制定了注射液的微粒限度標準，對藥劑中的微粒含量和微粒粒徑提出了要求[1]。

隨著醫(yī)學科學和生命科學的飛速發(fā)展，冠脈支架產(chǎn)品尤其是冠脈藥物支架已成為治療冠心病的重要手段，但是由于冠脈支架產(chǎn)品使用時直接接觸血液，如果產(chǎn)品上攜帶微粒，它們將進入血液循環(huán)，與注射液中的微粒一樣會直接造成對病人機體的損害。因此研究和建立冠脈支架產(chǎn)品的微粒限度標準，降低產(chǎn)品攜帶微粒對病人的危害，成為目前一項非常重要、緊急的工作。

1 微粒的危害

微粒是指那些外來的，不溶于水的，直徑(1～50) μm，肉眼不可見的，易動的，非代謝性的有害粒子，一旦進入體內(nèi)，可終身存留。微粒廣泛存在于水、空氣、人員、和生產(chǎn)環(huán)境中。

微粒進入血液系統(tǒng)后，可能會產(chǎn)生肉芽腫、血管栓塞、誘發(fā)靜脈炎、引起腫瘤或腫瘤樣反應(yīng)、引起熱原反應(yīng)等危害，給患者帶來長期的、嚴重的傷害。臨床上已有很多研究報道了微粒對人體的危害[2-7]。我國同仁醫(yī)院在1997年通過臨床病例證明：輸液微粒超標可直接導致病人在半小時內(nèi)死亡。在2003年對1例曾進行40 L輸液的病人研究發(fā)現(xiàn)，其肺部有5 000多個肉芽腫[7]。Polyzois L[8]的報道也提到了過高濃度的微粒和金屬離子會導致組織壞死。Wittkugel O[9]研究栓塞和微粒的關(guān)系也證實了微粒的聚集會導致栓塞的形成。

冠脈支架產(chǎn)品上的微粒主要來源于[10-13]：原材料，生產(chǎn)過程，生產(chǎn)環(huán)境和操作員工。另外對于冠脈藥物洗脫支架，除了產(chǎn)品上吸附的外來微粒，其藥物涂層在產(chǎn)品穿越、擴張以及植入后的使用過程中也會脫落，造成的微粒不僅會堵塞血管，還會降低藥物的有效性

根據(jù)冠脈支架產(chǎn)品的植入位點及臨床使用過程分析，冠脈支架產(chǎn)品上的微粒大部分會脫落進入冠狀動脈的分支血管，主要引起支架內(nèi)急性栓塞、血管末端栓塞和炎癥，嚴重的可能造成患者心肌梗死[14-20]。很多研究者發(fā)現(xiàn)，藥物涂層支架是隨血管運動而發(fā)生微粒脫落的。Kollum M等[10]在動物身上研究發(fā)現(xiàn)脫落的支架涂層微粒會導致嚴重的不良反應(yīng)，如發(fā)炎反應(yīng)，嚴重的能抵消抗增生藥物釋放的作用效果，甚至刺激內(nèi)膜生長導致血管再狹窄。所以冠脈支架生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)加強對產(chǎn)品微粒污染的控制，對產(chǎn)品上的微粒水平進行評價。

2 我國相關(guān)醫(yī)療器械微粒標準

國家和行業(yè)標準對相關(guān)醫(yī)療器械產(chǎn)品微粒的評估和控制標準如表1所示。雖然美國FDA已發(fā)布了多個指南文件[28-31]要求生產(chǎn)商和相關(guān)監(jiān)督部門對冠脈支架微粒進行檢測和控制，但是目前國內(nèi)外尚無針對冠脈支架產(chǎn)品的微?？刂频慕y(tǒng)一標準，如微粒的來源、材質(zhì)、形態(tài)、大小和數(shù)量。現(xiàn)在國外只有少量文獻提及冠脈支架微粒臨床危害的研究，國內(nèi)高等院校及研究機構(gòu)鮮有對冠脈支架的微粒檢測方法以及微粒與人體血管再狹窄和產(chǎn)生血栓的關(guān)系的報道。現(xiàn)階段，國內(nèi)外生產(chǎn)廠家對于冠脈支架產(chǎn)品的微?？刂破毡檠赜昧烁鲊幍渲袑τ谛∫?guī)格注射液的標準：每個供試品含10 μm 以上的微粒不得過6 000 粒，含25 μm 以上的微粒不得過600 粒。

3 冠脈支架產(chǎn)品微粒的評價

3.1 對測試樣品的要求

表1 我國相關(guān)醫(yī)療器械產(chǎn)品微粒的評估和控制標準Tab.1 Assessment and control standard of chinese reterent medical products' particle

測試樣品必須經(jīng)過所有工藝過程，包括滅菌過程，最好是達到臨床或上市質(zhì)量要求的產(chǎn)品。若測試樣品為生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的不合格產(chǎn)品，則不合格類型不能影響微粒的測試結(jié)果。產(chǎn)品應(yīng)有完整的初包裝。

3.2 對測試環(huán)境、微粒檢查用水和玻璃容器的要求

試驗操作環(huán)境不得導入外來微粒，測試前的操作應(yīng)在層流凈化臺中進行。玻璃器皿和其他試驗器具均應(yīng)潔凈、無微粒。微粒檢查用水使用前須經(jīng)不大于1.0 μm的微孔濾膜過濾[20]。

3.3 微粒測試方法

中國藥典中描述了檢查靜脈注射液和供靜脈注射用原料藥中微粒的兩種方法：光阻法和顯微計數(shù)法。這兩種方法目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于測試醫(yī)療器械上的微粒。

由于光阻法與顯微鏡法相比，具有智能化程度高、取樣體積準確性高、記數(shù)準確性高、操作更簡便、快捷、節(jié)約時間、提高勞動效率、測試數(shù)據(jù)自動打印輸出等許多優(yōu)點，已逐步取代傳統(tǒng)的顯微鏡人工檢測法[31]。

但是光阻法也有局限，它不能識別微粒的顏色和形狀，只能對微粒定量并按大小尺寸分類。醫(yī)療器械上的膠體或者表面活性劑可能會產(chǎn)生氣泡，會作為微粒被統(tǒng)計。所以當測試混濁、粘稠或者存在膠體或表面活性劑的樣品，要首選顯微鏡法[32]。另外顯微計數(shù)法可以識別微粒的顏色、形狀或者其他參數(shù)，對于評價微粒污染來源并制定糾正預防措施很有幫助。

此外，還通過數(shù)值計算進行了檢驗。例如，Cupillard和Capdeville（2010）揭示出：在考慮球狀地殼構(gòu)造的情況下，當噪聲源在地表呈空間均勻分布時，就可以正確推定其衰減，但當噪聲源為局部存在時，就無法進行正確推定了。相同的數(shù)值驗證也經(jīng)Weaver（2011）得出了結(jié)論。

3.4 冠脈支架產(chǎn)品的微粒評價方法

對于液體的注射劑，可以直接使用上述的方法對其中的微粒進行測試，對于冠脈支架產(chǎn)品，應(yīng)先將其攜帶的微粒收集到液體中，制備成微粒檢驗液，然后再測試檢驗液中的微粒數(shù)量。另外根據(jù)不同的評價目的，對樣品的處理方法也不一樣。下面是根據(jù)標準法規(guī)對冠脈支架產(chǎn)品微粒的評價要求，列舉了3種評價方法：

3.4.1 基線測試（Baseline Testing）

2008年美國食品藥品管理部門在一份名為冠脈藥物支架的非臨床和臨床研究的指導草案中首先提出這一微粒評價要求[27]。2011年美國材料與試驗協(xié)會的一份標準測試方法ASTM F2743-11中對這個測試方法進行了詳細的描述[30]。這一測試主要適用于藥物洗脫支架產(chǎn)品，評價其在擴張過程中由支架和球囊部分脫落的微粒。

具體做法是在一個裝有微粒檢測用水的燒杯中，不經(jīng)過穿越過程直接將支架擴張到預期的直徑，然后使用光阻法或者顯微計數(shù)法測試檢測用水中的微粒。為了模擬體內(nèi)環(huán)境，微粒檢測用水的溫度需控制在37±2oC。應(yīng)使用同一批微粒檢測用水制備空白對照樣品，以考察微粒檢測用水、燒杯及制備過程對測試結(jié)果的影響。

3.4.2 模擬使用（Simulated Use）

美國食品藥品管理部門分別在3份指南文件中提到了這一微粒評價方式[27-29]。ASTM F2743-11中對這個測試方法進行了詳細的描述[30]。這一測試適用于球囊擴張導管、裸支架產(chǎn)品、藥物洗脫支架產(chǎn)品，用于評價整個產(chǎn)品在模擬臨床使用過程中產(chǎn)生的全部微粒。

首先應(yīng)該根據(jù)產(chǎn)品預期使用的部位，建立一個模擬穿越裝置，其中包括應(yīng)能夠代表臨床最惡劣彎曲角度的血管平板模型，以及與臨床植入位點順應(yīng)性一致的模擬血管。對于冠脈支架產(chǎn)品可以使用ASTM F2394球囊擴張血管支架與輸送系統(tǒng)分離力測試標準指南中建議的血管平板模型。將模擬穿越裝置放在37±2oC水域中。按照使用說明書的建議使用各種輔助器械（例如導引導絲、導引導管等）。用過濾后的微粒檢查用水預沖洗穿越裝置及輔助器械，沖洗液作為空白對照樣品。按照使用說明書的要求穿越、擴張、回撤支架系統(tǒng)或球囊擴張導管，擴張壓力首選額定爆破壓（RBP）[32]。用充足的微粒檢查用水沖洗導引導管和穿越裝置以及植入支架的模擬血管，收集沖洗液。然后使用光阻法或者顯微計數(shù)法測試沖洗液的微粒。

3.4.3 疲勞耐久性測試（Fatigue/durability Testing）

這一測試僅適用于藥物洗脫支架，評價的是在模擬體內(nèi)環(huán)境下由藥物涂層產(chǎn)生的微粒的大小和數(shù)量。這一測試要求在ISO25539-2-2012[33]和FDA的指南草案[27]中均有提及。

疲勞耐久性測試要求測試在模擬人體生理狀態(tài)下對藥物洗脫支架進行至少3億8千萬次（等效10年）的加速疲勞，考察由藥物涂層脫落的微粒數(shù)量。國外已經(jīng)有專門的測試設(shè)備來進行此項測試，可以實現(xiàn)對涂層脫落微粒的實時監(jiān)控。例如，BOSE公司的ElectroForce 9210 Stent/Graft Test Instrument和Dynatek公司的Coating Durability CDT-5/CDT-20。

4 展望

現(xiàn)階段，國內(nèi)外廠家對于冠脈支架產(chǎn)品的微?？刂茣簳r沿用了藥典中對于小規(guī)格注射液微粒的標準。然而，對于冠脈藥物支架產(chǎn)品，由于其藥物涂層的微粒脫落是長期存在的，僅僅沿用注射液微粒標準是不夠的。美國ASTM2477標準的起草者也正在考慮這些問題，結(jié)合磨屑微粒以及注射液微粒的形態(tài)、大小、數(shù)量對人體的危害，以及涂層脫落微粒對人體造成的不良反應(yīng)，嘗試建立有關(guān)藥物涂層支架的涂層脫落微粒形態(tài)、大小、數(shù)量的檢測方法，控制涂層脫落微粒，保護患者的健康利益。

近年來，冠脈支架產(chǎn)品不溶性微粒的評價主要參考了ISO、FDA、ASTM的標準，目前國內(nèi)尚無針對冠脈支架產(chǎn)品的微粒檢測和控制的法規(guī)要求。隨著國內(nèi)市場對冠脈支架產(chǎn)品微粒危害的重視以及國際標準向國內(nèi)轉(zhuǎn)化的進行，國內(nèi)冠脈支架產(chǎn)品的微粒評價建立和實施也勢在必行。國內(nèi)的冠脈支架產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)，應(yīng)重視微粒對患者帶來的傷害，建立相關(guān)的評價方法，不僅可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，同時也為產(chǎn)品進入國際市場奠定基礎(chǔ)。

[1] 張同成, 陳志剛, 郭新海. 無菌醫(yī)療器械質(zhì)量控制與評價[M]. 蘇州: 蘇州大學出版社, 2012.

[2] 趙靜, 方新林, 孟力. 靜脈輸液中不溶性微粒危害的預防措施[J].現(xiàn)代預防醫(yī)學, 2005, 32(9): 125.

[3] 沈文炯, 侯建華. 靜脈輸液中不溶性微粒的來源及預防對策[J].中國醫(yī)藥指南, 2010, 8(8): 155-156.

[4] 王冰, 張梅英. 防范靜脈輸液中不溶性微粒危害的研究進展[J].上海護理, 2009, 9(1): 63-66.

[5] 張紅艷. 輸液微粒種類及其危害的研究現(xiàn)狀[J]. 全科護理, 2011, (22): 2050-2051.

[6] 韓紅芳. 臨床輸液不溶性微粒危害及其預防[J]. 護理研究. 2003, 17(7) : 812-813.

[7] 曹雙全, 劉靈改, 邢佳, 等. 輸液劑中不溶性微粒臨床污染分析及控制對策[J]. 臨床薈萃, 2010, 25 (14): 1282-1283.

[8] Polyzois L, Nikolopoulos D, Michos, L, et al. Local and systemic toxicity of nano-scale debris particles in total hip arthroplasty[J]. J Appl Toxicol, 2012, 32: 255-269

[9] Wittkugel O, Fiehler J, Koch C, et al. Endovascular treatment of internal carotid artery stenosis: effect of primary stent application on debris particle release in human cadaveric specimens[J]. Radiology, 2003, 229: 855-60.

[10] Kollum M, Farb A, Schreiber R, et al. Particle debris from a nanoporous stent coating obscures potential antiproliferative effects of tacrolimus-eluting stents in a porcine model of restenosis[J]. Catheter Cardiovasc Interv, 2005, 64(1): 85-90.

[11] 國家食品藥品監(jiān)督管理局. 醫(yī)療器械生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范無菌醫(yī)療器械實施細則[S]. 2009.

[12] Association for the Advancement of Medical Instrumentation (AAMI). TIR42 Evaluation of particulates associated with vascular medical devices [S]. 2010.

[13] 國家藥典委員會. 中國藥典[S]. 2010.

[14] Limbruno U, De Carlo M, Pistolesi S, et al. Distal embolization during primary angioplasty: histopathologic features and predictability[J]. Am Heart J, 2005, 150(1):102-108.

[15] MacDonald RG, Feldman RL, Conti CR, et al. Thromboembolic complications of coronary angioplasty[J]. Am J Cardiol, 1984, 54: 916-917.

[16] Cameron J, Buchbinder M, Wexler L, et al. Thromboembolic complications of percutaneous transluminal coronary angioplasty for myocardial infarction[J]. Cathet Cardiovasc Diagn, 1987, 13(2): 100-106.

[17] Jaffe R, Charron T, Puley G, et al. Microvascular obstruction and the no-reflow phenomenon after percutaneous coronary intervention[J]. Circulation, 2008, 117(24):3152-3156.

[18] M hkenkamp S, Beighley PE, Pfeifer EA, et al. Intramyocardial blood volume, perfusion and transit time in response to embolization of different-sized microvessels[J]. Cardiovasc Res, 2003, 57(3): 843-852.

[19] Whelan DM, van Beusekorn HMM, van der Giessen WJ. Foreign body contamination during stent implantation [J]. Cathet Cardiovasc Diagn, 1997, 40(3):328-332.

[20] Dorge H, Neumann T, Behrends M, et al. Perfusion-contraction mismatch with coronary microvascular obstruction: Role of inf l ammation[J]. Am J Physiol Heart Circ Physiol, 2000, 279(6): H2587- H2592.

[21] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會. GB 8368-2005一次性使用輸液器 重力輸液式[S].

[22] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局, 中國國家標準化管理委員會. GB 8369-2005 一次性使用輸血器[S].

[23]國家食品藥品監(jiān)督管理局. YY 0451-2010 一次性使用便攜式輸注泵 非電驅(qū)動[S].

[24] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局. GB 19335-2003一次性使用血路產(chǎn)品[S].

[25] 國家食品藥品監(jiān)督管理局. YY 0267-2008 心血管植入物和人工器官 血液透析器、血液透析濾過器和血液濾過器的體外循環(huán)血路[S].

[26] 國家食品藥品監(jiān)督管理局. YY0286.1-2007專用輸液器 第1部分:一次性使用精密過濾輸液器[S].

[27] Food and Drug Administration, US Department of Health and Human Services. Guidance for industry—coronary drug-eluting stents—nonclinical and clinical studies DRAFT GUIDANCE[S]. 2008.

[28] Food and Drug Administration, US Department of Health and Human Services. Guidance for industry and FDA staff — class II special controls guidance document for certain percutaneous transluminal coronary angioplasty (PTCA) catheters[S]. 2010.

[29] Food and Drug Administration, US Department of Health and Human Services. Guidance for industry and FDA staff —non-clinical engineering tests and recommended labeling for intravascular stents and associated delivery systems[S]. 2010.

[30] ASTM. F2743 Standard guide for coating inspection and acute particulate characterization of coated drug-eluting vascular stent systems[S]. 2011.

[31] 陶玲, 曲彩紅, 劉杰, 等. 光阻法與顯微鏡法測定不溶性微粒的對比研究[J]. 中山大學學報(自然科學版), 2004, 2: 135-136.

[32] Reynolds S, Lunceford R. Analyzing particulate matter on medical devices[EB/OL]. Medical Device & Diagnostic Industry, [2009-05-01]. http://www. mddionline.com/article/analyzing-particulatematter-medical-devices.

[33] International Organization for Standardization. ISO 25539-2. Cardiovascular implants —Endovascular devices — Part 2: Vascular stents[S]. 2012.

Particle Evaluation of Cardiovascular Stents

【 Writers 】Zhang Xiujuan1, Lin Feng2, Jia Jing1, Ding Bo1, Li Yong1, Huang Jiahua2
1 Shanghai MicroPort Medical (Group) Co. Ltd., Shanghai, 201203
2 Shanghai Testing & Inspection Institute for Medical Devices, Shanghai, 201318

coronary stents, particle

R927

A

10.3969/j.issn.1671-7104.2014.02.013

1671-7104(2014)02-0126-04

2013-10-14

上海市科委課題（11441900600）

張秀娟，工程師，E-mail: xjzhang@microport.com

黃嘉華，高級工程師，E-mail: hjh85725@aliyun.com

支架產(chǎn)品的不溶性微粒評價的發(fā)展趨勢。

【 Abstract 】This paper has brie fl y introduced the de fi nition, classi fi cation, harms, sources and control of particles, lists the particle evaluation method of coronary stents. And the development trend of particle evaluation method of coronary stents is also analyzed.