本文适用于以脊柱融合为目的脊柱后路内固定系统，通常包含金属脊柱棒、固定板、椎弓根螺钉、横向连接件、椎板钩、紧固器、连接器、垫片等组件，也适用于变径棒（金属）、双棒椎弓根螺钉、聚醚醚酮脊柱棒、可注射骨水泥的椎弓根螺钉、表面喷涂羟基磷灰石涂层的椎弓根螺钉等产品。通常由纯钛及钛合金材料、聚醚醚酮、钴铬钼合金、不锈钢等材料制成。

按现行《医疗器械分类目录》，该类产品分类编码为13-03-03，管理类别为Ⅲ类。

一、脊柱后路内固定系统的主要风险

开发人需参照GB/T 42062《医疗器械风险管理对医疗器械的应用》，充分识别产品的设计、原材料、制造过程、产品包装、灭菌、运输、贮存、使用等产品生命周期内各个环节的安全特征，从生物学危险（源）、环境危险（源）、有关植入过程的危险（源）、由功能失效、疲劳所引起的危险（如脊柱后路内固定系统不稳、松动、组件分离、脊柱棒/椎弓根螺钉断裂、组件尺寸不匹配等失效风险）等方面，对产品进行全面的风险分析，并明确所采取的风险控制措施。

二、脊柱后路内固定系统性能研究实验要求

1、化学/材料表征研究

1.1金属材料

针对脊柱后路内固定系统产品使用的金属材料（如钛合金、钴铬钼合金等），需明确其材料牌号，开展符合所用材料对应标准中的相应规定的研究，如化学成分、显微组织、力学性能、耐腐蚀性能（如使用不锈钢材料）等研究。必要时，开展后续加工过程对材料性能影响的研究。

1.2聚醚醚酮材料

针对脊柱后路内固定系统产品使用的聚醚醚酮材料，需明确其材料牌号，开展符合所用材料对应标准（参考YY/T 0660《外科植入物用聚醚醚酮（PEEK）聚合物的标准规范》）中的相应规定的研究，如理化性能、制品的典型性能等研究。必要时，需开展后续加工过程对材料性能影响的研究。

1.3部件表面处理

1.3.1喷砂处理

如生产工艺中对部件采用喷砂或喷丸处理，需开展喷砂或喷丸工艺验证，建议考虑表面形貌、粗糙度、颗粒物残留等相关因素。

1.3.2表面阳极氧化

对于表面经过阳极氧化的钛合金、纯钛制成的产品，需要明确阳极氧化的类型（着色阳极氧化或黑灰色阳极氧化），具体的阳极氧化工艺（具体包括电解液、电流、电压、氧化前后的具体工艺流程和组件的表面状态、清洗方法、残留检测方法等），并对基体材料进行化学成分测试，对阳极氧化层进行表面元素定性分析。对于着色阳极氧化产品，需额外开展颜色和色差相关验证；对于黑灰色阳极氧化产品，需额外开展阳极氧化膜膜厚、开路电位、力学性能（包括抗划痕性、硬度试验）相关验证。

1.3.3表面涂层

对于表面喷涂羟基磷灰石涂层的椎弓根螺钉，需结合涂层制备工艺流程图及关键工序的质量控制点，明确产品主体材料及涂层材料的选择依据及接收标准，需明确羟基磷灰石粉料的成分、杂质元素、微量元素、钙磷比、结晶程度、粒径及粒径分布等关键信息。羟基磷灰石涂层理化性能研究可参考符合GB 23101.2《外科植入物羟基磷灰石第2部分：羟基磷灰石涂层》标准。此外还需评估羟基磷灰石涂层粘结牢固性能、涂层脱落性能和涂层降解后组件固定性能。对于长期植入的产品，需开展涂层长期植入风险相关性能研究。对于植入后需取出的产品，需开展植入物取出风险相关性能研究。在进行表1中的力学性能测试评价时，需明确表面喷涂羟基磷灰石涂层的椎弓根螺钉对各项性能的影响，并在最差情况的分析过程中予以体现。根据表面喷涂羟基磷灰石涂层的设计依据及临床实际应用情况，开展关于羟基磷灰石涂层体外/体内降解试验。

2、物理和机械性能研究

对于产品的机械性能研究，开发人需依据产品在各项试验中的受力情况、产品的结构设计、规格尺寸等因素，分别选取最差情况开展试验，并明确最差情况选择依据。

2.1组件与系统的物理和机械性能

无论产品以单组件还是以系统形式申报，均需同时评价组件性能和系统性能，相关性能研究项目可参考下表1，开发人可结合产品特点，选取适用的项目开展性能研究，对于认为不适用的项目，需明确理由。对于最差情况的选择，最恶劣条件下的脊柱固定结构，通常取决于产品的设计和试验的项目。不同的试验类型中最薄弱、最容易失效的组件也各不相同。进行试验的固定系统可选用有限元模拟方法分析最恶劣条件下的结构，可分析同一结构内的不同互连机构、或同一互连机构在不同结构中的受力模型。建议开发人注意系统测试时对是否使用横向连接件、万向椎弓根螺钉、预弯棒、变径棒等组件各试验项目最差情况选择的合理性。

由于系统组件安装时施加的紧固扭矩可能导致椎弓根螺钉顶丝与脊柱棒接触区域产生局部塑性变形或应力集中区，从而导致脊柱棒疲劳断裂，需明确系统测试时组件安装施加的紧固扭矩。

表1 物理和机械性能测试项目及相关测试方法

2.2腐蚀和磨损

对于常见的脊柱后路内固定系统而言，通常没有必要通过试验来评估器械的腐蚀和磨损性能。但如果出现下列情况，建议模拟临床使用时产品动态受力情形，开展相关的腐蚀和磨损试验：

同品种医疗器械在临床使用过程中出现相关不良事件，包括金属离子析出或磨损碎屑引起局部或全身炎症反应增加，或导致其他的并发症或不良事件出现；

不同材质的组件互相匹配的情况（如钴铬钼椎弓根螺钉配合钛合金垫片等）；

新型的结构设计，其增加了连接装置之间的磨擦系数，或增加了连接装置不同组件之间的相对运动；

组件或系统采用了非常规的金属材料、高分子材料（如聚醚醚酮脊柱棒）、或经过改性处理的常见金属材料或高分子材料。

开发人需对结果的可接受性进行论证，建议对上述情形的系统腐蚀和磨损进行评估和分析，根据组件磨损表面的磨痕、磨光、变形或腐蚀情况，分析论证金属离子析出、磨损质量损失、磨损微粒（例如：微粒大小与形状分布、微粒数目和微粒的化学性质）等方面的临床可接受性。

3、生物学特性研究

产品的生物相容性评价需涵盖终产品及其涂层，按照GB/T 16886.1中系统方法框图及《国家食品药品监督管理局关于印发医疗器械生物学评价和审查指南的通知》中的审查要点进行生物相容性评价，充分考虑磨损、腐蚀等因素的影响，必要时根据GB/T 16886系列标准进行生物学试验。生物学评定终点一般包括细胞毒性、致敏、刺激或皮内反应、材料介导的致热性、急性全身毒性、亚急性毒性、慢性毒性、亚慢性毒性、植入反应、遗传毒性和致癌性。需要说明的是，经评价需开展生物学试验的情形，如植入试验包含并评估了足够的动物数和时间点，且能从综合植入评估获得亚急性毒性、慢性毒性信息的，可不需要单独进行亚急性和慢性毒性试验研究。如果该医疗器械可能含有致癌性，宜在风险评定中考虑该终点。对于表面喷涂羟基磷灰石涂层的椎弓根螺钉，需结合其设计依据、临床实际应用情况、化学表征、降解性能等论证产品在上述各项生物学风险评定终点的安全性。

对于产品表面经阳极氧化工艺处理的器械，开发人可按照YY/T 1615推荐的生物学试验方法（如细胞毒性试验）评价器械的生物学特性。若存在与基体材料不一致的其他元素时，开发人需结合工艺验证论述表面元素存在的合理性及安全性，必要时按照GB/T 16886系列标准开展生物学试验。

4、清洗和灭菌研究

4.1清洗

明确生产工艺中涉及的各种加工助剂（如切削液等）的质量控制标准。明确产品的清洗过程，开展经清洗过程后加工助剂残留控制的验证。对生产加工过程使用的所有加工助剂等添加剂均需说明使用剂量、对残留量的控制措施和接受标准。

4.2灭菌研究

明确用于保证产品无菌的质量保证体系，明确灭菌工艺（方法和参数）和无菌保证水平（SAL）。产品的无菌保证水平（SAL）需达到10^-6。

4.2.1生产企业灭菌

对于经辐照灭菌的产品，需开展辐照剂量及相关的验证，具体的剂量确定依据可参照GB 18280系列标准。

对于经环氧乙烷灭菌的产品，需开展灭菌结果确认和过程控制，具体可参照GB 18279系列标准。

4.2.2最终使用者灭菌

对于非灭菌包装的终产品，需明确推荐采用的灭菌方法，并开展验证。采用其他灭菌方法的需对方法合理性进行论证并开展工艺确认及过程控制。

5、动物试验研究

需按照《医疗器械动物试验研究注册审查指导原则第一部分：决策原则》决策是否需开展动物试验研究。如开展动物试验研究，需按照《医疗器械动物试验研究注册审查指导原则第二部分：试验设计、实施质量保证》进行，并遵循3R原则。需关注动物模型建立的科学性和合理性，以及对临床的借鉴意义。对于表面喷涂羟基磷灰石涂层的椎弓根螺钉，如决定开展动物试验研究，建议考虑以下研究项目：产品有效性研究、降解性能体内研究、植入后期取出难度、取出后涂层脱落研究等。

6、稳定性研究

需参照《无源植入性医疗器械稳定性研究指导原则》开展产品稳定性研究。

货架有效期验证中需要明确灭菌产品的包装材料、包装工艺及方法、加速老化试验或/和实时老化试验。加速老化试验中需明确试验温度、湿度、加速老化时间的确定依据。老化试验需对包装完整性和包装强度进行评价试验，如染色液穿透试验、气泡试验、材料密封强度试验等。若使用其他医疗器械产品的货架有效期验证，则需明确其与本次申报产品在原材料、灭菌方法、灭菌剂量、包装材料、包装工艺、包装方式及其它影响阻菌性能的因素方面具有等同性。不同包装、不同灭菌方式的产品需分别开展验证。

对于非灭菌产品，货架有效期的确定需建立在科学试验的基础上，如稳定性试验，其目的是考察产品在温度、湿度、光线的影响下随时间变化的规律，为产品的生产、包装、贮存、运输条件提供科学依据，同时通过试验建立产品的有效期。因此，开发人在申报产品注册时需开展产品有效期的验证并明确内包装材料信息。

需开展运输稳定性验证，可依据有关适用的国内、国际标准和验证方案进行，如：产品包装的跌落试验、振荡试验等，证明在规定的运输条件下，运输过程中环境条件不会对医疗器械的特性和性能造成不利影响。

7、磁共振兼容性研究

申报产品若预期在磁共振（MR）环境中使用，建议开展MR环境下的行为属性的相关验证，根据YY/T 0987系列标准对产品在MR环境下的磁致位移力、磁致扭矩、射频致热、伪影等项目进行评估。需根据研究，明确MR试验设备、磁场强度、比吸收率（SAR）等试验参数及温升、位移力、扭矩及伪影评估。

如未对申报产品进行MR环境下行为属性的相关验证，需明确该产品尚未在MR环境下对该产品的温升、移位状况及伪影进行测试评估，需在说明书的警示中注明相关内容，提示其存在的风险，由临床医生与医疗机构综合判断临床使用风险的可控性。