一、概述
隨著社會發(fā)展以及人們的健康需求增加，醫(yī)療器械(是指用于診斷、治療或監(jiān)測患者健康的任何設(shè)備)對人類生命越發(fā)中國要，影響越來越重大。正因為其重要性，需要醫(yī)療設(shè)備的相關(guān)單位全面開展各種復雜的可靠性和風險分析工作。醫(yī)療器械的研制，不僅需要滿足本國的相關(guān)標準要求，同時還需要考慮符合相應(yīng)的國際標準要求。在醫(yī)療器械行業(yè)中的許多標準（包括ISO 14971等標準）中，都明確要求將識別、分析、消除或控制與醫(yī)療器械硬件、軟件和電子設(shè)備相關(guān)的風險過程記錄在案，實現(xiàn)醫(yī)療器械的風險管理。這些標準要求醫(yī)療器械制造商必須解決醫(yī)療器械在整個產(chǎn)品生命周期中的潛在風險，包括開發(fā)、制造、維護、處置或退役階段的潛在風險。
同時，醫(yī)療器械的批準上市，不僅需要實施和記錄風險管理流程，還需要提供證據(jù)證明在產(chǎn)品開發(fā)過程中對風險進行了評估，并且已采取了合理措施進行了風險控制。其中，醫(yī)療器械標準ISO 14971等要求制造商通過風險管理文件，對執(zhí)行的所有風險管理活動進行全面記錄。這些活動不僅必須完整記錄，還必須可追溯到初始的風險管理計劃，該管理計劃還必須遵守監(jiān)管機構(gòu)要求的風險管理流程。
另外，對于醫(yī)療器械研制單位來說，實施醫(yī)療器械設(shè)備的風險管理工作、實施風險評估工作，也有助于降低與醫(yī)療設(shè)備相關(guān)的產(chǎn)品召回的風險、影響，包括經(jīng)濟成本、客戶滿意度和公司聲譽的影響。最重要的是，醫(yī)療器械研制單位在道德和倫理上有義務(wù)在產(chǎn)品向公眾發(fā)布之前，了解產(chǎn)品對人類安全和福祉的影響。
在郁紅漪等人的一篇論文中，提到：“近年來我國醫(yī)療器械行業(yè)已取得了長足進步，聯(lián)影、東軟集團、邁瑞、萬東醫(yī)療等企業(yè)紛紛加入高端產(chǎn)品及核心部件的研發(fā)制造，在醫(yī)學影像如磁共振、CT、PETCT、超聲、呼吸監(jiān)護、心電監(jiān)護、1VD設(shè)備等復雜醫(yī)用器械的整機及其關(guān)鍵核心部件的研發(fā)上取得了重大突破。但和領(lǐng)先集團比仍存在著一定差距，尤其在需要長期數(shù)據(jù)和技術(shù)積累的產(chǎn)品的可靠性水平方面差距明顯。一方面，由于高端醫(yī)療器械結(jié)構(gòu)復雜，涉及眾多學科，其可靠性問題十分復雜，國內(nèi) 從事相關(guān)可靠性研究機構(gòu)稀少，可靠性數(shù)據(jù)積累較少，且醫(yī)療器械可靠性標準與規(guī)范幾乎處于空白狀態(tài)，而國內(nèi)即使是龍頭醫(yī)療器械企業(yè)相比國外跨國巨頭的體量和研發(fā)能力仍然差距較大，可靠性研究依舊乏力，醫(yī)療器械的可靠性工作主要停留在可靠性試驗并且驗證不充分，缺乏設(shè)計階段的可靠性設(shè)計”【郁紅漪等】。
要實施風險分析、評估及管理工作，涉及到可靠性的設(shè)計、分析、評估、試驗驗證工作內(nèi)容。近年來，國內(nèi)研制單位借鑒其它行業(yè)的可靠性試驗經(jīng)驗，在醫(yī)療器械的試驗等方面逐步開展了相應(yīng)工作，也取得了一定的進步。但是，在醫(yī)療器械的可靠性設(shè)計、分析、數(shù)據(jù)積累等方面均存在較大差距。本文結(jié)合國內(nèi)醫(yī)療器械的風險分析、風險評估工作情況，給出在醫(yī)療器械風險評估工作中，需要考慮的維度（因素）、標準、技術(shù)（設(shè)計、分析）建議：
二、醫(yī)療器械風險評估需要考慮的因素、維度
（1）開展醫(yī)療器械風險評估工作時，需要考慮的維度（因素）包括：
設(shè)備本身故障維度：
醫(yī)療設(shè)備的一個部件或組件發(fā)生故障可能導致系統(tǒng)故障，并可能導致患者受傷或死亡。例如，如果治療藥物輸送系統(tǒng)中的反饋機制失效，患者可能會接收到錯誤甚至致命的劑量。使用流程/過程故障維度：如果使用不當，運行的設(shè)備可能會造成傷害，如X光機，如果沒有采取適當措施保護患者，可能會導致對患者的傷害。
人的維度：醫(yī)療器械的零件或使用過程故障造成的潛在危害可能不僅是對患者造成傷害，而且還會對設(shè)備操作員和相關(guān)環(huán)境中的其他人造成傷害。比如如高濃度、易燃的氧氣源。
使用環(huán)境、場合維度：每種設(shè)備可能在多種不同的應(yīng)用環(huán)境、場合、用途中使用。例如，除顫器現(xiàn)在在公共場所普遍可用，可以供非專業(yè)人員在緊急情況下使用。那么，當不同的操作員使用這些設(shè)備時，我們需要考慮不同的人員、場合使用下的風險控制。類似地，像血壓袖帶這樣簡單的設(shè)備可以在許多情況下使用，包括急診、康復、手術(shù)等。在進行風險分析期間必須考慮設(shè)備的每種可能應(yīng)用方式、場合。
技術(shù)維度：醫(yī)療設(shè)備及其生產(chǎn)中使用的先進技術(shù)系統(tǒng)，包括機械、電子、軟件，都必須評估這些軟件和硬件的可靠性。例如，組成超聲設(shè)備的許多系統(tǒng)，包括與患者直接接觸的硬件、發(fā)射高頻波的復雜電子設(shè)備，以及通過計算機將結(jié)果傳輸給醫(yī)療專業(yè)人員的高級軟件。如果所有這些復雜系統(tǒng)不能正常工作，設(shè)備可能無法在患者診斷中發(fā)揮關(guān)鍵作用。
壽命周期（時間）維度：在醫(yī)療器械產(chǎn)品生命周期的各個階段，從設(shè)計、開發(fā)、制造、維護、處置或退役處置，都必須遵守嚴格的質(zhì)量標準，這些標準都有記錄并可追溯。例如，即使在設(shè)計階段非常小心地選擇最可靠的零件也無法防止設(shè)備組裝中出現(xiàn)錯誤。因此，所有風險管理期間必須考慮和控制產(chǎn)品開發(fā)的各個階段。
圖1
三、醫(yī)療器械風險評估工作需要考慮的標準
| 標準號 | 標準名稱 |
|---|---|
| ISO 13485:2016 | 醫(yī)療器械-質(zhì)量管理體系 |
| ISO 62304 | 醫(yī)療器械軟件-軟件壽命周期過程 |
| ISO 62366-1：2015 | 醫(yī)療器械-可用性工程應(yīng)用 |
| ISO 62366-2：2016 | 醫(yī)療器械-可用性工程應(yīng)用指南 |
| ISO 14971:2019 | 醫(yī)療器械風險管理應(yīng)用 |
| ISO/TR 24971 | ISO 14971應(yīng)用指南 |
| IEC 80002 | ISO 14971的醫(yī)療器械軟件應(yīng)用指南 |
| ISO 13482:2014 | 機器人和機器人設(shè)備-個人護理機器人安全性要求 |
四、建議采用的設(shè)計、分析技術(shù)
FMEA和FTA分析：這兩個方法都是用于系統(tǒng)的風險識別以及量化分析、控制措施的制定以及驗證。確定醫(yī)療器械設(shè)備的可靠性/風險評估，我們通常需要分析各種故障模式的出現(xiàn)會導致哪些不希望發(fā)生的事情出現(xiàn)。通常，我們會把對人造成的傷害列在最重要、最優(yōu)先考慮的位置。之后，還需要考慮設(shè)備損壞和無法使用的情況、用戶體驗等。如前面所述，需要考慮的維度較多，我們一般可以采用故障樹分析(FTA)、FMEA等方法進行，通過故障樹分析或FMEA確定哪些是較為重要的、以及確定嚴重程度、發(fā)生頻率等。這些要求與ISO 14971等標準要求的風險管理密切相關(guān)的。
通過FTA、FMEA分析，識別出醫(yī)療設(shè)備的故障模式（主要故障模式）后，我們可以設(shè)計相應(yīng)的可靠性試驗進行驗證。通過試驗驗證，我們可以確定設(shè)備故障的頻率和故障間隔時間（平均故障時間（MTTF））。通過這些試驗，可以得到設(shè)備可能會“如何”出現(xiàn)故障，從而告訴我們?nèi)绾渭右愿倪M設(shè)計缺陷。
圖3
圖4
FMEDA：FMEDA技術(shù)是開展醫(yī)療器械安全關(guān)鍵設(shè)備安全和可靠性評估的一種重要方法，通過逐個器件的故障模式定性分析和失效率定量計算，可以對醫(yī)療器械的安全關(guān)鍵設(shè)備的失效后果、診斷情況以及故障響應(yīng)進行綜合分析、評估。
圖5
可靠性預計:可靠性預計是產(chǎn)品研發(fā)過程中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過實施可靠性預計工作，可以預測在預期的使用條件下，產(chǎn)品是否滿足企業(yè)、行業(yè)或國際標準要求或制定的指標。在進行可靠性預計時，通常是使用串聯(lián)方式對系統(tǒng)建模，預測系統(tǒng)的零部件、組件可靠性，以及給出系統(tǒng)的整體可靠性指標。可靠性預計通常使用在最早期的階段，可以量化分析系統(tǒng)的可靠性，比較不同備選方案的可靠性等?？梢杂糜谥笇Э刂苹蚓徑鈱е孪到y(tǒng)風險的零部件故障問題、識別系統(tǒng)故障的主要原因、評估不同級別的環(huán)境應(yīng)力對于系統(tǒng)可靠性的影響等。
可靠性建模：可靠性建模通常使用RBD技術(shù)建立。當系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)不是串聯(lián)結(jié)構(gòu)時，比如是冗余結(jié)構(gòu)、旁路結(jié)構(gòu)、多種操作模式、并行結(jié)構(gòu)等情況時，可以使用可靠性框圖（RBD）技術(shù)構(gòu)建系統(tǒng)的可靠性模型。通過可靠性框圖模型，分析系統(tǒng)的可靠性、優(yōu)化系統(tǒng)的冗余設(shè)計方案等。通過可靠性框圖模型，還可以進行維修策略分析、備件需求分析以及檢查間隔期優(yōu)化分析等。
圖6
圖7
威布爾分析：威布爾分析使用相應(yīng)的統(tǒng)計計算技術(shù)，能夠分析收集的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，并識別系統(tǒng)的故障行為特征（或故障分布規(guī)律）。通過威布爾分析，可以提供有關(guān)系統(tǒng)的重要信息，包括給定時間段內(nèi)的故障或可靠性、零件失效的概率、產(chǎn)品研發(fā)過程中的可靠性增長分析以及退化分析，以及確定零件的磨損規(guī)律等。威布爾分析除了可以用于現(xiàn)場數(shù)據(jù)的分析，也可以用于醫(yī)療器械設(shè)備研制階段的設(shè)計優(yōu)化分析。通過借鑒類似設(shè)備的故障數(shù)據(jù)分析，確定當前設(shè)計的設(shè)備故障規(guī)律，制定相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計方案。
圖8
| 風險管理活動 | 可靠性分析方法 | 可靠性分析方法的應(yīng)用 |
|---|---|---|
| 風險識別與分析 | FMEA FTA |
自下而上或自上而下的進行故障識別與分析 |
| 風險評估 | FMEA | 根據(jù)FMEA分析，確定需要處理的故障模式優(yōu)先級，以及采取不同改進、應(yīng)對措施對風險的緩解情況 |
| FTA | 分析定量化的風險評估 | |
| FMEDA | 功能安全分析 | |
| 可靠性預計 | 量化分析醫(yī)療器械設(shè)備的設(shè)備故障概率以及風險發(fā)生概率 | |
| 可靠性建模 | 結(jié)合可靠性預計一起，進行定量的系統(tǒng)風險分析 | |
| 風險控制 | FMEA | 分析控制措施對于設(shè)備或者過程的影響 |
| FTA | 分析控制措施對于設(shè)備或者過程的影響 | |
| 可靠性預計 | 分析不同的設(shè)計方案或者設(shè)備可靠性改進措施，對于風險的影響 | |
| 可靠性建模 | 分析冗余措施等不同的設(shè)計結(jié)構(gòu)對于系統(tǒng)的風險影響 | |
| 生產(chǎn)和售后監(jiān)控 | FRACAS | 收集相關(guān)的故障數(shù)據(jù)，對新識別的風險進行評估并制定控制計劃等，實現(xiàn)問題的閉環(huán)管理 |
| Weibull分析 | 分析搜集到的故障數(shù)據(jù)的特征、驗證、預測設(shè)備的可靠性水平是否還能滿足要求 |
若需了解更多關(guān)于醫(yī)療器械的風險分析、風險評估以及可靠性設(shè)計、分析內(nèi)容，可咨詢我們。