1、 1 印行年月 94 年 10 月 本標準非經本局同意不得翻印 中華民國國家標準 CNS 總號 類號 ICS 11.040.01 T5013-614393-6經濟部標準檢驗局印行 公布日期 修訂公布日期 88 年 12 月 3 日 93 年 4 月 20 日 (共 14 頁 )醫療器材生物性評估 第六部分:植入後的局部效應測試 Biological evaluation of medical devices Part 6： Tests for local effects after implantation 1. 適用範圍：本標準規定測試方法來評估植入物在活體組織內，在巨觀和微觀層次上所造成的
2、局部效應。 將試樣植入適合作材料生物安全性評估的位置和組織。此植入物不受機械性或功能性負載。局部反應之評估為比較試樣與在臨床上使用的材料所引起的組織反應。 本方法用來測試植入後所造成的局部反應，以評估亞慢性 (短期， 12 週以下 )或慢性(長期， 12 週以上 )植入效應。 2. 植入測試方法的一般規定 2.1 通則 CNS 14393-1醫療器材生物性評估 -第一部分：評估與試驗及 CNS 14393-2醫療器材生物性評估 -第二部分：動物福利之規定之用語亦 適用於本標準。 本節之一般規定須應用於第 3 節至第 5 節所述之測試方法。 研究方法應詳細規劃，使每隻動物的使用能得到最多之資訊
3、( 參見 CNS 14393-2)。 2.2 植入試樣的製備 2.2.1 固體試樣 (粉末除外 ) 試樣的物理特性 (形狀、密度、硬度、表面加工 )會影響試樣所產生的組織反應特性。 每個植入物均須依據成品原有 的製造、加工、污染物的清除及滅菌程序來製備。 試樣使用前或使用時要小心地操作，以確保無刮損、毀壞或污染。 2.2.2 非固體試樣 (包括粉末 ) 有別於第 2.2.1 節所涵蓋的固體物，非固體試樣包括了液體、糊狀物和顆粒物。其成分可在使用前混合 (例如 :骨水泥、牙科材料 )，而在不同的時間後固結。 這些材料可以裝在試管中，以 便做植入後的局部效應測試。試管材質通常使用聚乙烯、聚丙烯和聚
4、四氟乙烯等。 在測試前，要將試管以 70 %(v/v)乙醇以及蒸餾水清洗，並且用高溫高壓或其他臨床相關適用的方法滅菌 。測試新混合的材料時須測試它的微生物污染。 根據製造商的說明書來製備材 料，並且將其裝滿在試管中。練習如何避免 2 CNS 14393-6, T 5013-6 材料污染到試管的外表。避免 在管內殘留空氣，並且確定在試管中的材料末端都是平滑的。 備考： 聚乙烯試管在高溫高 壓滅菌時可能會變形。使用切片機來切片聚四氟乙烯試管很困難， 因此可以使用相同大小的聚乙烯或聚丙烯試管來代替。 2.2.3 對照試樣：對照試樣的大小、 形狀，特別是表面條件須儘量和植入試樣相似。若試樣是放在試管中
5、，則 對照試樣也須做成和試管材料相同外徑的圓柱狀。對照試樣的操作、清洗以及滅菌消毒均須徹底。 在選擇對照材料上，應根據該 材料在臨床上與試樣相似的應用，不限定於附錄 A 及附錄 C 參考文獻 1至 11中提到的對照材料。 2.3 動物、組織、測試期間、手術、術後照顧以及安樂死。 2.3.1 動物和組織 動物飼養須符合 CNS 14393-2 對實驗動物的規定。選擇動物種類應考慮到植入試樣的大小、測試期間 (此與動物壽命相關 )；同時應了解動物種類在硬組織及軟組織在生物反應方面的差異。 對於短期皮下組織和肌肉的植 入測試，常用的動物有小鼠、大鼠、天竺鼠和兔子，選擇其中之一進行實驗。 對於長期在皮
6、下組織、肌肉和骨組織的測試，適合的動物有大鼠、 天竺鼠、兔子、狗、綿羊、山羊、豬及 其他相對壽命較長的動物，選擇其中之一進行實驗。 試樣和對照材料須在相同的條 件下植入具有相同年齡、性別和品種的動物中的相對應解剖部位。植入物的數目和大小依動物大小和植入部位而定。 2.3.2 測試期間 對於植入材料的局部組織反應，是以至 12 週的短期測試以及超過 12 週的長期測試來評估。 測試期間的選擇要能確定生物 反應已達到穩定狀態。植入材料的局部生物反應與該材料的性質以及手術 造成的創傷有關。在手術後，植入物附近的組織形態會隨著時間而變化。 通常，在術後一週的觀察，會發現高的細胞活性，接著是過渡階段。在
7、肌肉和結締組織中，在 9 12 週 (依動物種類而定 )之後可觀察到細胞數目會達到穩定狀態。在骨組織中的植入可能需較長的觀察期。 須由表 1 來選擇短期植入的測試期間或由表 2 來選擇長期植入的測試期間。 3 CNS 14393-6, T 5013-6 表 1 皮下組織和肌肉短期植入測試期間之選擇 植入期間 (週 ) 種類 1 3 4 9 12 小鼠 大鼠 天竺鼠 兔子 表 2 皮下組織、肌肉和骨組織長期植入測試期間之選擇 植入期間 (週 ) 類種12 26 52 78 (104) 大鼠 天竺鼠 兔子 狗 綿羊 山羊 豬 根據測試材料的用途來決定測 試期間，並非都需要達到表列的所有植入時間 (
8、參見 CNS 14393-1)。於某些特定例子中， 104 週的觀察期可能有意義。 每隻動物植入物數目和每個觀察期所需的動物數目，於第 3 節至第 5 節中描述。 植入物數目須足夠，以確保最後評估的試樣數目能獲得有效的結果。 2.3.3 手術 動物麻醉後，將手術部位的毛 髮剪掉、剃掉或以其他機械方法除掉，以抗菌溶液清洗該部位。要確定植 入物或傷口表面沒有接觸到毛髮。特定的植入步驟如第 3 節至第 5 節所述。 手術的技術會顯著的影響任何 植入手術的結果。手術必須在無菌的環境下進行，並且要儘量減少對植入位置造成創傷。 手術後以夾子或縫線閉合傷口，要小心保持無菌環境。 2.3.4 術後評估 在測試
9、期的適當期間觀察每隻 動物，並記錄任何不正常的發現，包括局部的、全身性的和行為上的不正常。 2.3.5 安樂死 在實驗的最後，以過量的麻醉劑或其他可 接受的人道方法 ( 參見 CNS 4 CNS 14393-6, T 5013-6 14393-2)，對動物作安樂死處理。 2.4 生物反應的評估 隨著時間變化，記錄巨觀的和組織病理測試的反應，以評估生物性反應。比較試樣和對照物材料所造成的反應。 比較在相對應植入部位的對照材料和試樣，將組織和植入物之間產生的相對運動所造成的影響降到最小 (參見備考 )。 備考：對於圓柱狀試樣，兩端的中間區是適合評估的位置。而對於有溝槽的圓柱狀植入物，其溝槽的中間部
10、分和平頂端表面適合用來評估。 對於置於試管中的非固體或微粒材料，試管開口處是唯一可供評估的面積。 2.4.1 巨觀評估 以低倍率放大鏡來檢視每個植 入部位。記錄所有觀察到的組織反應性質與程度。 2.4.2 組織試片製備：植入物的取回和試樣的製備。 將植入物以及足夠且未受影響 的周圍組織一併取出，以便作局部生物性反應評估。將試樣或對照植入物 的組織加以處理，以便進行組織病理及其他適合的研究。 若使用傳統的技術，組織外膜 可能會在置於固定液前或之後被打開，此時應分別將植入物與組織的接觸 表面和組織底面加以記錄。然而，使用此法會使得植入物旁的組織層被破壞。 若要研究植入物與組織間的界 面，最好以硬塑
11、膠在原位包埋植入物及其完整的組織外膜。採用合適的切 片或研磨技術來製備組織切片。須證明包埋在塑膠中的技術不會明顯地改變界面的組織。 2.4.3 組織的評估 反應的程度可以藉由測量從植入物 /組織之界 面到未受影響的正常組織和血管分佈之間的距離來決定。 記錄相對於植入物尺度的切面方位、植入的方位、切片的數目以及植入物切割後的形狀。 生物反應參數的評估與記錄須包括： (1) 纖維化 /纖維包膜與發炎的程度。 (2) 以組織形態的改變來決定組織的退化。 (3) 依沿著材料 /組織界面起的不同距離，記錄各種發炎細胞的數目與分佈，如多形核白血球、淋巴球、漿細胞、噬酸性球、巨噬細胞與多核細胞。 (4) 由
12、細胞核碎屑或微血管壁的損壞來決定組織的壞死。 (5) 其他參數，例如材料碎屑、脂肪浸潤及肉芽腫。 (6) 對於多孔性植入材料，組織向植入物內生長的質與量。 對於骨頭而言，特別要注意的 是組織與材料間的界面。評估骨組織與植入物的接觸面積、植入物附近的 骨分佈量以及非鈣化組織的介入，並注意骨吸收和骨形成的出現。 2.5 測試報告 5 CNS 14393-6, T 5013-6 2.5.1 測試報告的內容 測試報告須 詳盡到足以對結果作獨立的評估。報告須包含第 2.5.2 節至第2.5.6 節中所列的項目。 2.5.2 植入的試樣 描述待測試樣與對照試樣所使 用的材料，材料狀態、製造、表面狀態以及植
13、入物的形狀和尺寸。 對照材料的選擇理由應加以說明。 試樣的表面製備會影響組織反應，因此在報告中應註明製備流程。 說明所採用的清洗、操作以及 滅菌技術。這些步驟若不是自行處理的，則在研究開始前應向製造廠商取得這些相關資料。 2.5.3 動物和植入 說明動物的來源、年齡、性別 和品種。說明在研究過程中飼養的環境、飲食以及動物的體重。在研究期 間也須評估動物的健康狀況。所有的觀察，包括未預期的死亡，都須說明。 描述植入技術，且說明每隻動 物、每個植入物部位以及每個觀察期的植入數目。 2.5.4 取回與組織研究步驟 報告中須包括取回技術的描述 。須記錄每隻動物和每個觀察期取出的植入物數目。所有的試樣都
14、須視為 測試的一部分。組織切片的固定和製備技術須加以描述。 2.5.5 評估 巨觀觀察須包括對每個植入物 以及在其周圍組織外表的觀察。報告中須包括每次組織觀察的結果。 2.5.6 最終的評估 報告須包括待測物試樣和對照 試樣生物反應的比較評估，以及對於生物反應的描述。 3. 皮下組織中的植入測試法 3.1 應用範圍 本測試法用於評估皮下組織對植入物的生物反應。 本方法可用來比較同一種材料在不同表面構造或條件下所造成的影響，或評估材料在不同的處理或修飾條件下造成的影響。 3.2 原理 將植入物植入實驗動物的皮下組織中。本方法是比較植入待測試樣和已在臨床上使用的植入對照試樣所產生的生物反應 (參見
15、第 2.2.3 節 )。 3.3 待測試樣 待測試樣和對照試樣製備的一般規定依第 2.2 節。植入物的大小是根據實驗動物的體積而定。 3.3.1 片狀材料做成的試樣直徑須在 10 12 mm 間，且厚度在 0.3 1 mm 間。 6 CNS 14393-6, T 5013-6 備考：皮下組織深入到肉層肌 肉之部位，特別適合用來作高分子片狀材料的評估。 在肌肉組織內的部位，片狀材 料可能會產生摺疊，使得很難評估材料本身的影響。 3.3.2 塊狀的材料作成試樣直徑須 1.5 mm，長度 5 mm，並且兩端為導圓角。 3.3.3 有溝槽的試樣須為直徑 4 mm，長度 7 mm(參見附錄 B) 。 備
16、考：當組織長入溝槽中，會減少因界面移動所引起的組織刺激。 3.3.4 非固體試樣 (包括粉末 )須置於直徑 1.5 mm 和長度 5 mm 的試管中 (參見第2.2.2 節 )。 3.4 實驗動物和植入部位 植入物須植入成年小鼠、大鼠、天竺鼠或兔子的背部皮下組織，在上述所列動物中選擇一種即可。 至少使用 3 隻以上的動物和足夠的植入部位，使得每個材料和每個植入期間都能有 10 個試樣。 3.5 植入步驟 在第 3.5.1 節和第 3.5.2 節的步驟中任選一種。 3.5.1 沿背部中線植入 將皮膚切開，用分離鈍器造成 一或多個皮下囊袋。囊袋底部須距離切開線至少 10 mm。每個囊袋中置放一個植
17、入物，植入物彼此不可碰觸到。 備考：植入物也可利用套管針送到指定的部位。 3.5.2 植入於頸部 在小鼠身上，在薦骨上方作一條 10 mm 長的切口，以分離鈍器分割出一個朝向 頸部方向的皮下通道。將一個植入物 (設備如附錄 B 所示 )經由通道推至頸部。 在大鼠身上，將對照試樣和待測試樣分別放置在頸部的兩側並且兩植入物 彼此不可碰觸。 在距植入物適當位置，以合適 的縫線材料縫合通道，以分離防止植入物滑動。 3.6 植入期間 為了確保生物組織反應之穩定狀態，植入期間須依第 2.3.2 節規定。 3.7 生物反應的評估 評估應考慮第 2.4 節所列項目。 3.8 測試報告的格式 測試結果以及最終測
18、試的報告須包含第 2.5 節所列的項目。 4. 植入到肌肉中的測試方法 4.1 應用範圍 本測試法是用來評估肌肉組織對植入物所產生的生物反應。 7 CNS 14393-6, T 5013-6 4.2 原理 將植入物植入實驗動物的肌肉中。本方法是比較待測試樣和已在臨床上使用的對照試樣所產生的生物反應 (參見第 2.2.3 節 )。 4.3 待測試樣 待測試樣和對照試樣製備的一般規定依第 2.2 節所述。植入物的大小是依據所選擇的肌肉群體積而定。 對於兔子的脊柱旁肌肉，須使用寬 1 3 mm 和長約 l0 mm 的植入物。 試樣邊緣須圓滑且兩端應修飾至圓形。 4.4 實驗動物與植入部位 將植入物植
19、入兔子或其他動物的肌肉組織中，要確定肌肉有足夠的大小來安置植入試樣。每次測試只做一種動物。 備考：兔子的脊柱旁肌肉是最適合用來作植入的部位，大鼠的臀部肌肉或兔子的大腿肌肉也可以。 至少使用 3 隻以上的動物和足夠的植入物部位使得每次植入期間都能有 8 個待測試樣和 8 個對照試樣。 若預期對照試樣會引發起超過最小的組織反應，則使用 2 種對照試樣。植入 2個額外的對照試樣，由已知會引起最小組織反應的材料所組成，置於與待測材料相對的位置。 4.5 植入步驟 植入須用皮下針或套管針，對於較大的植入物則需要使用其他合適的外科植入技術。將待測試樣植入肌肉中，試樣長軸與肌肉纖維平行。 對於兔子的脊柱旁肌
20、肉，沿著脊柱的一邊植入 4 個待測試樣，離脊椎的中線 25 mm 到 50 mm，並與脊柱平行。而試樣間隔約 25 mm。每隻動物以相同方式，將 4 個試樣植入對側的肌肉中。 4.6 植入期間 為了確保生物組織反應之穩定狀態，植入期間須依第 2.3.2 節規定。 4.7 生物反應的評估 評估須考慮第 2.4 節所列的項目。 4.8 測試報告的格式 測試結果以及最終測試的報告須包含第 2.5 節所列的項目。 5. 植入到骨頭中的測試方法 5.1 本測試法用來評估骨組織對於植入物所產生的生物反應。 本方法可用來比較同一種材料不同的表面結構或狀態所造成的影響，或評估對材料不同的處理或修飾後所造成的影
21、響。 5.2 原理 本方法是將植入物放入實驗動物的骨組織中，比較植入待測試樣和已在臨床上使用的植入對照試樣所產生的生物反應 (參見第 2.2.3 節 )。 5.3 待測試樣 8 CNS 14393-6, T 5013-6 待測試樣和對照試樣製備一般規定依第 2.2 節。 5.3.1 植入試樣的形狀 試樣可以製成具螺旋或螺紋狀 ，以提供植入物在骨頭中初期的穩定性。若無法製成螺旋狀，則圓柱狀也可以。 5.3.2 待測試樣的尺寸 植入物的尺寸是依據所選擇的 實驗動物和骨頭的體積而定。須參考下列尺度： (1) 兔子：圓柱形植入物直徑為 2 mm，長度為 6 mm。 (2) 狗、綿羊和山羊：圓柱形植入物
22、直徑 4 mm，長度為 12 mm。 (3) 兔子、狗、綿羊、山羊和豬：直徑 2 mm 到 4.5 mm 的骨科用骨螺旋形植入物。 5.4 實驗動物與植入部位 5.4.1 實驗動物 植入物須植入狗、綿羊、山羊 、豬或兔子的骨頭中，選擇上述中一種動物做為實驗。不同種類動物的骨頭生理各不相同，應該在植入前先行評估。 每個植入期間至少須使用 4 隻兔子或至少兩隻同種的其他動物。 5.4.2 植入部位 待測試樣與對照試樣植入解剖 學上相對的部位。待測試樣與對照試樣須植入對側的部位，植入部位的選擇應儘量減少植入物移動的風險。 備考：股骨和脛骨為適合的植入部位，其他部位也可以考慮。 植入部位的數目須如下：
23、 (1) 每隻兔子最多有 6 個植入部位： 3 個用於待測試樣， 3 個用於對照試樣。 (2) 每隻狗、綿羊、山羊或豬最多有 12 個植入部位： 6 個用於待測試樣， 6個用於對照試樣。不可在任何一隻動物植入超過 12 個試樣。 動物的大小、重量、年齡和植 入部位的選擇，應確定植入物植入後不會引起植入位置的骨折。在較年輕 的動物中，特別重要的是避免將植入物置於長骨末端部位或其他未成熟的骨頭中。 5.5 植入步驟 骨頭製備使用低速和間歇的鑽孔方式，並且應充分以生理食鹽水沖洗，以避免過熱而造成局部組織的壞死。 要注意植入物與骨頭的植入部位要充份的密合，以避免纖維組織向內生長。 在每一個股骨或脛骨上
24、，準備適當數目的鑽孔來放植入物。對於兔子而言，最多製備 3 個鑽孔，對較大的動物可製備 6 個鑽孔。將鑽孔製成最後所需的直徑或置入前先攻牙，若植入物為圓柱狀可用手指將試樣壓入使其密合。若植入物為螺旋狀，須將鑽孔製成最後所需的直徑，在植入前應先攻牙，用可預設輸出扭力的工具將植入物旋緊並記錄扭力。 5.6 植入期間 為了確保生物組織反應之穩定狀態，植入期間須依第 2.3.2 節規定。 9 CNS 14393-6, T 5013-6 5.7 生物反應的評估 評估須考慮第 2.4 節所列的個項目。 5.8 測試報告的格式 測試結果以及最終測試的報告須包含第 2.5 節所列的項目。 引用標準： CNS
25、14393-1 醫療器材生物性評估 -第一部分：評估與試驗 CNS 14393-2 醫療器材生物性評估 -第二部分：動物福利之規定 相對應國際標準： ISO 10993-6： 1994(E), Biological evaluation of medical devices-Part 6： Tests for local effects after implantation. 10 CNS 14393-6, T 5013-6 附錄 A (參考 ) 對照材料 A.1 反應 對照材料的生物反應並非定義為沒有反應，而是做為測試材料比較生物反應性差異的參考。 若沒有多孔性對照材料，可用緻密性的對照材料
26、來做比較。 若所選擇使用最適當之對照材料，被預期會引起大於本附錄所引述對照材料的組織反應，則本附錄所引述對照材可考慮植入做為比較，以確定手術技術。 A.2 金屬對照材料 由於不銹鋼、鈷 -鉻合金、鈦及鈦合金，因這些在臨床上被廣泛使用，因此被用以製造對照試樣，及其生物反應性已被充分了解。有關進一步的資料可參見附錄C 之 1至 8。 A.3 高分子及陶瓷對照材料 有關非金屬對照材料的資料，可參見考附錄 C 之 9至 11。 11 CNS 14393-6, T 5013-6 附錄 B (參考 ) 圓柱試樣 植入於小鼠的圓柱試樣之形狀及尺寸的參考範例如圖 1所示。 圖 B.1 具溝槽之特殊圓柱 單位：
27、 mm 12 CNS 14393-6, T 5013-6 附錄 C 參考文獻 1 ISO 5832-1 ： 1987, Implants for surgery-Metallic materials-Part I： Wrought stainless steel. 2 ISO 5832-2 ： 1993, Implants for surgery-Metallic materials-Part 2： Unalloyed titanium. 3 ISO 5832-3 ： 1990, Implants for surgery-Metallic materials-Part 3： Wrought t
28、itanium 6-aluminium 4-vanadium alloy. 4 ISO 5832-4 ： 1978, Implants for surgery-Metallic materials-Part 4： Cobalt-chromium - 4molybdenum casting alloy. 5 ISO 5832-5 ： 1993, Implants for surgery-Metallic materials-Part 5 ： Wrought cobalt-chromium-tungsten-nickel alloy. 6 ISO 5832-6 ： 1980, Implants f
29、or surgery-Metallic materials-Part 6 ： Wrought cobalt-nickel-chromium-molybdenum alloy. 7 ISO 5832-7： 1994.Implants for surgery-Metallic materials-Part 7： Forgeable and cold-formed cobalt-chromium-nickel-molybdenum-iron alloy. 8 ISO 5832-8 ： 1987.Implants for surgery-Metallic materials-Part 8 ：cobal
30、t-nickel-chromium-molybdenum-tungsten-iron alloy. 9 ISO 5834-2 ： 1985 Implants for surgery-Ultrahigh molecuiar weight polyethylene-Part2： Modulded forms. 10 ISO 6474 ： 1994 Implants for surgery-Ceramic materials based on high purity alumina. 11 BS 5736-2 PRS： 1986. Positive control plastic reference
31、 standard for implantation. 12 ISO 10993-6： 1994(E), Biologicalb evaluation of medical devices-Part 6 ： Tests for local effects after implantation. 13 ISO 10993-1： 1992,biological evaluation of medical devices-Part I ： Guidance on selection of tests requirements. 14 ISO 10993-2： 1992,biological eval
32、uation of medical devices-Part 2 ： Animal welfare requirments. 15 ASTM F 748, Practice for Selecting Generic Biological Test Methods for Materials and Devices. 16 ASTM F 763, Practice for Short-Term Screening of Implant Materials.6 17 ASTM F 981,practice for Assessment of Compatibility of Biomateria
33、lsn for Surfical Implants.with Respect to Effect of Materials on Muscle and Bone. 13 CNS 14393-6, T 5013-6 中英文名詞對照 Anesthetize 麻醉 Blunt dissection 分離鈍器 Bone cement 骨頭接合劑 Eosinophil 嗜伊紅球 Chronic 慢性 Epiphyseal 長骨末端 Femur 股骨 Gel 膠狀物 Gluteal 臀部的 Implantation 植入 Implant/tissue interface 植入物 /組織界面 Liquid
34、液體 Lymphocyte 淋巴細胞 Macrophage 巨噬細胞 Medical devices 醫療器材 Microtome 切片機 Multinucleated cell 多核細胞 Necrosis 壞死 Orthopedic 骨科 Panniculus carnosus 肉層 Paravertebral 脊柱側的 Particulate 顆粒物 Paste 糊狀物 Plasma cell 漿細胞 Polyethylene(PE) 聚乙烯 Polymorphonuclear leucocyte 多形核白血球 Polypropylene(PP) 聚丙烯 Polytetratluorethylene 聚四氟乙烯 Retrieval 取回 Sacrum 骶骨 Slurry 泥狀物 Solid 固體 Specimen 試樣 Sterilization 滅菌 Stitch 縫線 Subchronic 亞慢性 14 CNS 14393-6, T 5013-6 Subcutaneous pocket 皮下囊袋 Thigh 大腿 Tibia 脛骨 tissue response 組織反應 trocar 套管針 tunnel 通道
