二类、三类可重复使用医疗器械清洗、消毒、灭菌有效性及灭菌耐受性验证

二类三类可重复使用医疗器械清洗消毒灭菌有效性及灭菌耐受性验证：保障再处理安全的核心

摘要： 确保可重复使用医疗器械（Reusable Medical Devices, RMDs）在每次使用后经过有效的再处理（清洗消毒灭菌）并保持性能稳定，是预防医院感染（HAIs）和保障患者安全的基石。对于风险等级更高的二类三类RMDs，其再处理验证要求尤为严格和复杂。本文系统阐述了二类三类RMDs进行清洗有效性消毒有效性灭菌有效性及灭菌耐受性验证的核心要素方法和关键考量点，为制造商构建科学合规的再处理验证体系提供技术指导。

一 验证的重要性与法规要求

• 患者安全： 验证的核心目标是确保再处理过程能可靠地移除或杀灭微生物（包括病原体孢子），去除污染物（血液组织蛋白内毒素等），防止交叉感染，并确保器械在多次处理后仍能安全有效地执行其预期功能。
• 法规符合性： 全球主要医疗器械监管机构（如中国NMPA美国FDA欧盟MDR）均强制要求制造商对可重复使用器械提供充分的再处理验证数据，证明其设计的可再处理性（Reprocessability）和再处理SOP的有效性。这是产品上市许可的关键组成部分。
• 责任界定： 清晰的验证数据有助于界定制造商（器械设计提供有效SOP）和医疗机构（执行SOP维护设备人员培训）在再处理链中的各自责任。

二 完整的再处理验证框架

针对二类三类RMDs的再处理验证是一个系统工程，通常涵盖以下相互关联的部分：

1. 清洁有效性验证：

   • 目标： 证明在规定的清洗程序（手工或自动）下，能有效去除器械表面的有机和无机污染物（模拟使用污染物或实际临床污染物），达到可接受的残留水平，为后续消毒/灭菌步骤奠定基础。
   • 关键要素：
     • 污染物模拟物： 选择代表性且具挑战性的模拟污染物（如全血血清黏液组织碎片内毒素无机盐类），其组成浓度干燥时间需模拟“最坏情况”下的临床污染。
     • 测试样品选择： 选取器械上最难清洁的部位（如管腔内部铰链齿槽缝隙粗糙表面）作为取样点。需包含新器械和经过模拟使用老化（如多次循环模拟磨损）的器械。
     • 清洗方法： 严格按照器械标签说明（IFU）中规定的清洗程序（包括预清洗主清洗漂洗干燥步骤，以及清洗剂类型浓度温度时间机械作用参数如冲洗压力/流量）进行测试。对比手工清洗与自动清洗机清洗效果。
     • 残留物检测方法：
       • 目视检查： 最基本要求，任何肉眼可见残留均视为清洁失败。需在白光和辅助光（如UV）下检查。
       • 生化检测： 蛋白质残留（常用BCA法Lowry法OPA法）、血红蛋白残留（常用邻联甲苯胺法）、碳水化合物残留ATP生物荧光检测（快速筛查，常用于过程控制）。
       • 有机碳检测（TOC）： 检测总有机碳残留量，灵敏度高，适用于管腔器械。
       • 内毒素检测（LAL试验）： 验证是否能有效去除热原。
       • 重量法： 测量清洗前后模拟无机盐残留的重量变化（适用于特定器械）。
     • 可接受标准： 建立科学合理的残留限量。常用方法包括：参考标准（如AAMI TIR30, ISO 15883-5）毒理学评估（基于器械接触部位持续时间）、临床相关性（无不良事件报告水平）、检测方法的定量限（LOQ）等。标准必须明确可量化且适用于所选检测方法。

2. 消毒有效性验证：

   • 目标： 证明在规定的消毒程序（化学浸泡热力消毒如A0值法）下，能有效杀灭器械表面规定种类的微生物（通常包括细菌真菌分枝杆菌，有时包括特定病毒），达到规定的杀灭对数值（Log Reduction）。
   • 关键要素：
     • 测试微生物： 选择具有代表性的抗力较强的标准菌株。常用菌株包括：
       • 细菌：Pseudomonas aeruginosa (铜绿假单胞菌), Staphylococcus aureus (金黄色葡萄球菌)
       • 真菌：Candida albicans (白色念珠菌)
       • 分枝杆菌：Mycobacterium terrae (土生分枝杆菌), Mycobacterium avium (禽分枝杆菌) - 作为结核分枝杆菌的替代株
       • 病毒（若适用）：如亲脂性病毒（乙肝HBV替代株牛痘病毒）、亲水性病毒（脊髓灰质炎病毒腺病毒）。
     • 载体测试 vs 悬浮测试： 首选载体测试（将微生物接种到器械最难消毒部位的实际材质或等效载体材料上），更贴近实际。悬浮测试（微生物在溶液中）可作为辅助或初步筛选。
     • 有机干扰物质： 必须在模拟临床污染（如添加血清血细胞）存在下进行测试，验证消毒剂在“脏”条件下的效力。
     • 消毒方法： 严格按照IFU规定的消毒剂类型浓度温度作用时间进行。
     • 中和与回收验证： 消毒后必须有效中和残留消毒剂的杀灭作用，并确保中和过程不影响微生物的回收（中和剂有效性验证）。
     • 杀灭对数值计算： 通过比较处理组和对照组（未消毒）的存活微生物数量（Log10 CFU），计算Log Reduction。
     • 可接受标准： 目标微生物的Log Reduction值符合相关消毒标准要求（如高水平消毒通常要求对分枝杆菌≥ 6 log10，对细菌繁殖体≥ 6 log10，对真菌≥ 4 log10；中水平或低水平消毒有相应要求）。需明确说明消毒所能达到的消毒水平（高水平中水平低水平）。

3. 灭菌有效性验证：

   • 目标： 证明在规定的灭菌程序（如蒸汽环氧乙烷EO过氧化氢低温等离子体Sterrad过氧乙酸液体灭菌）下，能有效杀灭所有微生物（包括最具抗力的细菌孢子），达到规定的无菌保证水平（Sterility Assurance Level, SAL），通常为10⁻⁶（即灭菌后一件物品中存在活微生物的概率≤百万分之一）。
   • 关键要素：
     • 微生物挑战： 使用已知高抗力的标准细菌孢子（如Geobacillus stearothermophilus 用于蒸汽和过氧化氢等离子体，Bacillus atrophaeus 用于EO和干热）作为生物指示剂（BI）。
     • 载体选择与放置： BI孢子需接种在器械最难灭菌位置（如管腔内部关节缝隙包装内）的实际材质载体或等效载体上。需进行灭菌过程挑战装置（PCD）的设计和验证，使其代表最难灭菌的器械构型。
     • 灭菌程序： 严格按照IFU指定的灭菌器类型灭菌循环参数（如温度压力时间湿度气体浓度等离子体功率/时间液体浓度/温度/流速）进行。
     • 灭菌过程监控： 除BI外，必须结合物理监测（记录灭菌循环参数）和化学监测（化学指示卡/带）。
     • 无菌检验： 灭菌后，在无菌条件下转移BI或器械样本至培养基中培养，检测是否有微生物生长。
     • 半周期法： 最常用的方法。通过逐步缩短灭菌时间（或降低关键参数）至多次重复试验都能达到无菌（阳性分数为0）的最大缩短程度（半周期），然后全周期（半周期的2倍）即可提供充分的灭菌保证（SAL ≤ 10⁻⁶）。需进行足够数量的重复试验（通常≥3次）以证明重现性。
     • 可接受标准： 在半周期法验证中，半周期所有重复试验必须无菌生长（阳性分数=0）。灭菌程序必须被证明能稳定可靠地达到SAL ≤ 10⁻⁶。

4. 灭菌耐受性（再处理耐久性）验证：

   • 目标： 证明器械在经受IFU规定的最大再处理循环次数（包括清洗消毒灭菌干燥功能检查包装等所有步骤）后，其关键性能（功能安全性）和使用寿命仍能满足规范要求。
   • 关键要素：
     • 最大处理次数确定： 基于器械设计预期材料老化数据加速老化试验和临床反馈，明确规定器械可安全使用的最大再处理循环次数（N）。
     • 测试方案： 对器械样品进行0次（新器械）、N次（最大次数）以及中间关键点（如N/2次）的实际再处理循环（或经确认的等效加速老化方法模拟）。循环次数需≥N次。
     • 测试项目（基于器械类型和风险）：
       • 功能性能： 重复验证器械是否能正常完成其所有预期功能（如切割闭合夹持输送充气/放气成像清晰度关节灵活性密封性等）。
       • 材料完整性：
         • 外观检查：裂纹变形变色腐蚀标识清晰度关节松动度。
         • 尺寸测量：关键尺寸变化是否在公差内。
         • 材料性能测试：拉伸强度弯曲强度硬度弹性模量等变化（尤其在应力集中或薄弱点）。
         • 密封性/泄漏测试：对于腔镜器械充气器械等。
         • 电气安全（如适用）：绝缘阻抗接地连续性泄漏电流等。
         • 生物相容性再评价（必要时）：若材料可能降解产生新浸提物，或表面性质发生显著变化，需重新评估细胞毒性致敏刺激等。
       • 清洁和灭菌能力变化： 在0次和N次处理后，重复清洁有效性验证（可简化）和灭菌有效性验证（通常使用PCD或最难灭菌位置BI），确保仍能达标。消毒有效性通常被灭菌有效性覆盖。
     • 可接受标准： 完成最大次数（N次）再处理后，器械所有关键性能和安全指标仍必须符合其产品规范要求。任何性能的显著下降或安全隐患（如材料脆化断裂功能失效密封不良电气不安全）均视为失败。

三 验证方案设计与执行的关键考量点

1. 基于风险： 验证的广度深度和严格程度必须与器械的分类（二类/三类）、预期用途设计复杂性材料特性侵入性程度接触部位及持续时间所带来的风险相匹配。三类器械（尤其是植入物介入器械）要求通常远高于二类器械。
2. 最坏情况模拟：
   • 污染： 模拟最难清除的临床污染（类型量干燥时间）。
   • 器械状态： 使用新器械和模拟老化（如循环磨损反复应力）后的器械进行验证。
   • 器械构型： 器械需以最不利于清洗液接触消毒剂渗透或灭菌剂穿透的方式放置和处理（如管腔器械需测试最长最窄有堵塞可能的管腔）。
   • 清洗/消毒/灭菌参数： 在IFU规定参数的允许范围内，选择对效果最不利的组合（如最低浓度最短时间最低温度最高负荷）。
3. 代表性取样： 测试样品需能代表正常生产过程（如不同生产批次）。
4. 方法学验证/确认： 使用的检测方法（如残留物定量微生物回收计数）必须经过验证（准确度精密度特异性灵敏度线性范围等）或使用确认有效的标准方法（如药典方法）。
5. 数据分析与报告： 数据需详实记录客观分析。验证报告清晰阐述目的方法结果（包括原始数据）结论，明确说明验证是否成功，并识别任何局限性。
6. 再验证： 当发生可能影响再处理效果的重大变更时（如器械设计材料关键工艺IFU推荐的再处理程序清洁剂/消毒剂/灭菌剂供应商变更），必须进行再验证或补充验证。

四 结论

二类三类可重复使用医疗器械的清洗消毒灭菌有效性及灭菌耐受性验证是确保患者安全和满足法规要求的强制性科学研究活动。该验证是一个综合性基于风险的工程，要求制造商深刻理解器械的设计材料污染特性以及再处理过程的科学原理。通过严谨的方案设计（模拟最坏情况）可靠的测试执行（采用标准或已验证方法）和客观的数据分析，制造商可以提供强有力的证据，证明其产品在规定的再处理程序下，能够持续可靠地被彻底清洁有效消毒/灭菌，并在整个声明使用寿命内保持必要的性能和安全性。持续投入资源进行科学合规的再处理验证，是制造商履行医疗器械安全主体责任赢得市场信任并最终保障医疗安全链不可或缺的核心环节。