編制說明-DPIV測試人工心臟瓣膜流場的方法：可用于溶血和血栓形成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

1《DPIV測試人工心臟瓣膜流場的方法：可用于溶血和血栓形編制說明根據(jù)2023年“優(yōu)化營商環(huán)境服務(wù)市場主體”主題立功競賽項(xiàng)目的通知，上海市醫(yī)療器械檢驗(yàn)研究院開展“立足服務(wù)使命凝聚創(chuàng)新力量創(chuàng)建心腦血管器械標(biāo)桿型實(shí)驗(yàn)室”的項(xiàng)目，其中，在實(shí)驗(yàn)室能力建設(shè)中，人工心臟瓣膜溶血與血栓形成體外評(píng)價(jià)技術(shù)領(lǐng)域國內(nèi)尚屬空白，特申請(qǐng)制定本標(biāo)準(zhǔn)。本標(biāo)準(zhǔn)由上海市醫(yī)療器械檢驗(yàn)研究院為牽頭單位，復(fù)旦大學(xué)、天津醫(yī)療器械質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心、大連福帝斯實(shí)驗(yàn)技術(shù)中心和沛嘉醫(yī)療科技（蘇州）有限公司等為參與單位。本標(biāo)準(zhǔn)于2023年7月向中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)與標(biāo)準(zhǔn)化工作委員會(huì)正式申報(bào)《數(shù)字粒子圖像測速技術(shù)評(píng)價(jià)人工心臟瓣膜溶血和血栓形成的測試方法》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目。根據(jù)“關(guān)于召開中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)2023年第二批團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)審批會(huì)議暨團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)會(huì)”的通知，中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)與標(biāo)準(zhǔn)化工作委員會(huì)于2023年10月21日在線召開了團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)評(píng)審會(huì)，對(duì)《數(shù)字粒子圖像測速技術(shù)評(píng)價(jià)人工心臟瓣膜溶血和血栓形成的測試方法》等3項(xiàng)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目進(jìn)行立項(xiàng)答辯，并全票通過準(zhǔn)予該項(xiàng)目立項(xiàng)。與此同時(shí)，根據(jù)專家的建議將標(biāo)準(zhǔn)名稱修改為《DPIV測試人工心臟瓣膜流場的方法：可用于溶血和血栓形成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估》。2021年10月21日學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)委下達(dá)《醫(yī)用八臂聚乙二醇琥珀酰亞胺戊二酸酯原材料技術(shù)要求》等3項(xiàng)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目的公示。項(xiàng)目獲得批后，項(xiàng)目申報(bào)單位組織成立標(biāo)準(zhǔn)起草小組，對(duì)《DPIV測試人工心臟瓣膜流場的方法：可用于溶血和血栓形成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目開展制修訂工作。2023年10月23日，標(biāo)準(zhǔn)起草小組在線召開標(biāo)準(zhǔn)草案研討會(huì)。會(huì)議分兩塊內(nèi)容進(jìn)行，第一塊，主持人介紹項(xiàng)目組成員，對(duì)各單位作了能力介紹，同時(shí)對(duì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目計(jì)劃安排進(jìn)行了介紹。第二塊，針對(duì)立項(xiàng)會(huì)議上各專家意見和建議進(jìn)行了充分討論。討論了草案的文本2內(nèi)容，包括全文結(jié)構(gòu)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)范圍進(jìn)行了限定，增加了設(shè)備的原則性要求，增加測試參數(shù)方面細(xì)節(jié)問題等。會(huì)后起草小組積極邀請(qǐng)檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)、科研機(jī)構(gòu)以及有相關(guān)檢測能力企業(yè)參與標(biāo)準(zhǔn)的制修訂工作，增加了中國食品藥品檢定研究院、上微創(chuàng)心通醫(yī)療科技有限公司、杭州啟明醫(yī)療器械股份有限公司、北京工業(yè)大學(xué)、西安交通大學(xué)5家起草單位。2024年2月29日，標(biāo)準(zhǔn)起草小組在線召開標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證方案研討會(huì)。經(jīng)起草小組商議1）為滿足驗(yàn)證樣品的一致性以及測試的一致性，標(biāo)準(zhǔn)小組確定了驗(yàn)證的樣品為圣猶達(dá)醫(yī)療用品有限公司提供的機(jī)械心臟瓣膜，型號(hào)：25AJ-501，批號(hào)：30344366，數(shù)量為1個(gè)，樣品由上海市醫(yī)療器械檢驗(yàn)研究院提供，這也與ISO5840系列標(biāo)準(zhǔn)中脈動(dòng)流測試參照瓣的要求一致；（2）確定了樣品工裝holder的制作，由大連福帝斯實(shí)驗(yàn)技術(shù)中心完成3）確定了驗(yàn)證的參數(shù)、拍攝平面、驗(yàn)證指標(biāo)、結(jié)果統(tǒng)計(jì)及驗(yàn)證報(bào)告模板等要求4）確定了驗(yàn)證的順序，大連福帝斯—天津中心—沛嘉醫(yī)療—上海中心—復(fù)旦大學(xué)。最終形成了《DPIV測試人工心臟瓣膜流場的方法：可用于溶血和血栓形成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證方案，并在起草小組工作群中發(fā)布。2024年3月-2024年8月，由上海市醫(yī)療器械檢驗(yàn)研究院、復(fù)旦大學(xué)生物力學(xué)研究所、沛嘉醫(yī)療科技（蘇州）有限公司、大連福帝斯實(shí)驗(yàn)技術(shù)中心按照驗(yàn)標(biāo)方案驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求的合理性、方法的可行性和可靠性，輸出驗(yàn)證報(bào)告。2024年08月29日，基于驗(yàn)證過程中的問題，起草小組再次召開線下會(huì)議，討論并細(xì)化草案中的文本要求：明確了標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍，本標(biāo)準(zhǔn)適用于不同植入部位、不同材質(zhì)、和不同植入方式的人工心臟瓣膜。刪除了渦量、粒子停留時(shí)間等術(shù)語，增加了溶血、血栓形成、參照瓣膜等術(shù)語和定義。進(jìn)一步細(xì)化設(shè)備要求、測試參數(shù)要求，如測試工裝，并增加了主動(dòng)脈瓣膜工裝的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)，細(xì)化了測試方法和測試流程，補(bǔ)充平臺(tái)搭建示意圖。最后完善了報(bào)告內(nèi)容和要求，刪除了不確定度分析章節(jié)。對(duì)比了四家驗(yàn)證單位的數(shù)據(jù)，并作統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。2024年11月17日，顏文濤博士在“第一屆心臟瓣膜器械仿真與測試研討會(huì)”上進(jìn)行了《基于DPIV技術(shù)人工心臟瓣膜流場測試方法標(biāo)準(zhǔn)》匯報(bào)，聽取了現(xiàn)場專家、企業(yè)同仁，科研機(jī)構(gòu)的建議，并進(jìn)一步對(duì)草案進(jìn)行修改，形成標(biāo)準(zhǔn)的征求意見稿。2024年12月，學(xué)會(huì)申請(qǐng)?jiān)谥袊镝t(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)官網(wǎng)和全國團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)信息平臺(tái)，向社會(huì)公開征求意見，時(shí)間30天。32024年12月底完成意見征集，現(xiàn)輸出送審稿，計(jì)劃向?qū)W會(huì)申請(qǐng)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)審查。本標(biāo)準(zhǔn)編制過程中遵循“統(tǒng)一性、協(xié)調(diào)性、適用性、一致性、規(guī)范性”的原則，參照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的要求進(jìn)行編本標(biāo)準(zhǔn)參考了ISO5840-1:2021《CardiovascularImplants-Cardiacvalveprostheses-Part1:Generalrequirements》、ISO5840-2:2021《Cardiovascularimplants-Cardiacvalveprostheses-Part2:Surgicallyimplantedheartvalvesubstitutes》、ISO5840-3:2021《Cardiovascularimplants-CardiacvalveprosthesesPart3:Heartvalvesubstitutesimplantedbytranscathetertechniques》、YY/T1449.3-2016《心血管植入物人工心臟瓣膜第3部分：經(jīng)導(dǎo)管植入式人工心臟瓣膜》和即將實(shí)施的GB12279.1-2024《心血管植入物人工心臟瓣膜第一部分：通用要求》和GB/T12279.2-2024《人工心臟瓣膜第2部分外科植入式人工心臟瓣膜》等人工心臟瓣膜相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)可能產(chǎn)生歧義的概念進(jìn)行了具體化闡釋，明確了測試范圍、規(guī)范性引用文件、術(shù)語和定義、樣品要求、設(shè)備要求，對(duì)于DPIV測試人工心臟瓣膜的流場研究所需要的DPIV測試平臺(tái)組成、測試參數(shù)、測試工裝、測試方法、報(bào)告內(nèi)容等提供了更為詳細(xì)的信息?；谑忻嫔犀F(xiàn)有的人工心臟瓣膜材料、技術(shù)和術(shù)式，進(jìn)一步明確了標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍，本標(biāo)準(zhǔn)適用于不同植入部位的人工心臟瓣膜，如主動(dòng)脈瓣膜、二尖瓣瓣膜、肺動(dòng)脈瓣膜、三尖瓣瓣膜；不同材質(zhì)的人工心臟瓣膜，如金屬瓣膜、動(dòng)物源性生物瓣膜、高分子瓣膜；不同植入方式的人工心臟瓣膜，如外科瓣膜、經(jīng)導(dǎo)管瓣膜，還適用于經(jīng)導(dǎo)管瓣膜的瓣中瓣和環(huán)中瓣植入方式。規(guī)范了用于DPIV試驗(yàn)的設(shè)備基本要求及其平臺(tái)搭建。其中，脈動(dòng)流系統(tǒng)宜具備觸發(fā)圖像采集系統(tǒng)的功能，以準(zhǔn)確識(shí)別心動(dòng)周期中的時(shí)間點(diǎn)，其余可參考GB/T12279.2-2024和YY/T1449.3-2016中附錄N和/或ISO5840-3:2021中附錄C描述的情況。光源系統(tǒng)應(yīng)能均勻且穩(wěn)定地照亮目標(biāo)區(qū)域，光源的厚度不宜過大，光源的能量足以使圖像采集系統(tǒng)捕獲到示蹤粒子的散射光或激發(fā)光，以確保獲得有效的示蹤粒子成像。圖像采集系統(tǒng)通常包含高速數(shù)字相機(jī)和鏡頭，能夠?qū)δ繕?biāo)區(qū)域內(nèi)，光源系統(tǒng)所照亮的示蹤粒子進(jìn)行成像并保存。圖像采集系統(tǒng)應(yīng)具有足夠的時(shí)間分辨率、空間分辨率和光學(xué)分辨率。圖像處理系統(tǒng)應(yīng)能夠使用特定算4法（如互相關(guān)算法）對(duì)圖像采集系統(tǒng)采集到的示蹤粒子圖像進(jìn)行計(jì)算獲得速度矢量。圖像處理系統(tǒng)宜具有基本的數(shù)字圖像處理功能如圖像運(yùn)算、形態(tài)學(xué)運(yùn)算、濾波和降噪等，以獲得高質(zhì)量速度矢量。細(xì)化測試參數(shù)要求，主要分為兩部分，一部分是脈動(dòng)流參數(shù)，另一部分是采集相關(guān)的測試參數(shù)。脈動(dòng)流相關(guān)7條參數(shù)，主要包括：測試溫度、測試溶液、心率、壓力（參考附錄A）、模擬心輸出量、收縮期百分比、測試工裝（參考附錄B其中，標(biāo)準(zhǔn)推薦了用于主動(dòng)脈瓣膜測試工裝的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)，奠定了主動(dòng)脈測試的標(biāo)準(zhǔn)化基礎(chǔ)。采集相關(guān)4條測試參數(shù)，主要包括測量平面、采集時(shí)刻、采集周期數(shù)和時(shí)間間隔。提出了推薦用于DPIV測試的基本測試方法和步驟，分為平臺(tái)搭建、瓣膜裝載、圖像空間尺度標(biāo)定、預(yù)循環(huán)、采集參數(shù)的確定、圖像采集、數(shù)據(jù)處理。同時(shí)提示測試方法可參考本標(biāo)準(zhǔn)所述方法步驟，可能因設(shè)備廠商的不同而出現(xiàn)方法步驟的不同。最后完善了測試報(bào)告內(nèi)容和要求，針對(duì)測試結(jié)果，建議報(bào)告a)不同測試條件下的壓力流量曲線圖；b)在每個(gè)切面采集到的原始粒子圖像；c)采用適當(dāng)?shù)亩ㄐ杂跋裼涗浐投糠治鋈斯ば呐K瓣膜的開閉特性；d)計(jì)算得到的每個(gè)切面所有時(shí)間點(diǎn)下的速度場；e)基于速度場計(jì)算得到的其他評(píng)價(jià)指標(biāo)。本次團(tuán)標(biāo)驗(yàn)證根據(jù)《DPIV測試人工心臟瓣膜流場的方法：可用于溶血和血栓形成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證方案而進(jìn)行，主要驗(yàn)證單位為上海市醫(yī)療器械檢驗(yàn)研究院、復(fù)旦大學(xué)、大連福帝斯實(shí)驗(yàn)技術(shù)中心和沛嘉醫(yī)療科技（蘇州）有限公司。驗(yàn)證樣品由上海市醫(yī)療器械檢驗(yàn)研究院提供，驗(yàn)證樣品使用圣猶達(dá)醫(yī)療用品有限公司提供的機(jī)械心臟瓣膜，型號(hào)：25AJ-501，批號(hào)：30344366。主要驗(yàn)證內(nèi)容根據(jù)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/CSBME《DPIV測試人工心臟瓣膜流場的方法：可用于溶血和血栓形成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估》（草案）的相關(guān)要求展開的，主要包括：5樣品狀態(tài)、規(guī)格和數(shù)量、6設(shè)備要求（6.1脈動(dòng)流要求、6.2光源系統(tǒng)、6.3圖像采集系統(tǒng)、6.4圖像處理系統(tǒng)）、7測試參數(shù)（7.1測試溫度、測試溶液、心率、壓力、模擬心輸出量、收縮期百分比、測試工裝、7.2測量平面、采集時(shí)刻、采集周期數(shù)和時(shí)間間隔）、8測試方法（8.1平臺(tái)搭建、8.2瓣膜裝載、8.3圖像空間尺度標(biāo)定、8.4預(yù)循環(huán)、8.5采集參數(shù)的確定、8.6圖像采集、8.7數(shù)據(jù)處理）、9報(bào)告。試驗(yàn)結(jié)果峰值流速分析：本次試驗(yàn)采用相同樣品進(jìn)行測試，判斷依據(jù)為JJF1117-20105附錄E中E.2.2通過Z比分?jǐn)?shù)評(píng)價(jià)。Z比分值為：參比實(shí)驗(yàn)室的比對(duì)結(jié)果是否有效的評(píng)判原則：當(dāng)|Z|≤2時(shí)，比對(duì)結(jié)果在合理的預(yù)期范圍之內(nèi)；當(dāng)2＜|Z|＜3時(shí)，比對(duì)結(jié)果與合理的預(yù)期結(jié)果有差距，結(jié)果可疑，應(yīng)分析原因；當(dāng)|Z|≥3時(shí)，比對(duì)結(jié)果沒有達(dá)到合理的預(yù)期，應(yīng)分析原因。式中，為參考值，即中位值；s為所有參比實(shí)驗(yàn)室比對(duì)結(jié)果發(fā)散性的估計(jì)量，一般采用樣品標(biāo)準(zhǔn)差或標(biāo)準(zhǔn)化四分位間距（NIQR）作為結(jié)果發(fā)散性的亮度。NIQR與標(biāo)準(zhǔn)偏差相類似。穩(wěn)健的處理方法是采用NIQR：s=NIQR=IQR×0.7413式中，IQR為四分位間距。IQR是低四分位數(shù)值和高四分位數(shù)值的差值，即：IQR=Q3-。因此，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，本次驗(yàn)證結(jié)果在合理范圍之內(nèi)，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)要求。經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)起草小組中驗(yàn)證單位驗(yàn)證，認(rèn)為本標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法成熟，具備可行性和可靠性。通過本標(biāo)準(zhǔn)的制定，以高標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)高品質(zhì)，有利于規(guī)范人工心臟瓣膜產(chǎn)品的必要測試內(nèi)容，良性發(fā)展，促進(jìn)生產(chǎn)企業(yè)提升人工心臟瓣膜產(chǎn)品品質(zhì)，有利于國產(chǎn)化人工心臟瓣膜行業(yè)制造水平的進(jìn)一步提升，也必將產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。基于現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)，ISO5480-1:2021《Cardiovascularimplants-Cardiacvalveprostheses-Part1:Generalrequirements》、ISO5480-2:2021《Cardiovascular6implants-Cardiacvalveprostheses-Part2:Surgicallyimplantedheartvalvesubstitutes》、ISO5480-3:2021《Cardiovascularimplants-Cardiacvalveprostheses-Part3:Heartvalvesubstitutesimplantedbytranscathetertechniques》標(biāo)準(zhǔn)均提出運(yùn)用DPIV評(píng)估人工心臟瓣膜附近流場（速度場和剪切場但是并未列出相應(yīng)的詳細(xì)的試驗(yàn)方法，其它國外標(biāo)準(zhǔn)也未見相似內(nèi)容。因此，本標(biāo)準(zhǔn)無對(duì)應(yīng)的國際或國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)。本文件在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，規(guī)定了數(shù)字粒子圖像測速試驗(yàn)樣品要求、設(shè)備要求、測試參數(shù)、測試方法和報(bào)告要求等，細(xì)化形成運(yùn)用DPIV評(píng)估人工心臟瓣膜溶血和血栓形成風(fēng)險(xiǎn)的測試方法，是對(duì)國際標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充，也是行業(yè)發(fā)展的迫切需求。具體而言，本標(biāo)準(zhǔn)明確了標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍，規(guī)范了用于DPIV試驗(yàn)的設(shè)備基本要求，細(xì)化測試參數(shù)要求，包括脈動(dòng)流相關(guān)7條參數(shù)和采集相關(guān)4條測試參數(shù)。首次提出推薦用于主動(dòng)脈瓣膜測試工裝的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)，詳見附錄B，奠定了主動(dòng)脈測試的標(biāo)準(zhǔn)化基礎(chǔ)。提出了推薦用于DPIV測試的基本測試方法和步驟，分為平臺(tái)搭建、瓣膜裝載、圖像空間尺度標(biāo)定、預(yù)循環(huán)、采集參數(shù)的確定、圖像采集、數(shù)據(jù)處理，本標(biāo)準(zhǔn)對(duì)DPIV觸發(fā)方式等可能產(chǎn)生起義的概念通過實(shí)例化描述結(jié)合示意圖的方式進(jìn)行了闡述，規(guī)范了DPIV測試流程?，F(xiàn)有人工心臟瓣膜標(biāo)準(zhǔn)GB12279-2008《心血管植入物人工心臟瓣膜》和YY/T1449.3-2016《心血管植入物人工心臟瓣膜第3部分：經(jīng)導(dǎo)管植入式人工心臟瓣膜》附錄N（等同采用ISO5840-1：2013《Cardiovascular-Cardiacvrequirements》）中提出運(yùn)用DPIV評(píng)估人工心臟瓣膜附近流場（速度場和剪切場但是并未列出相應(yīng)的詳細(xì)的試驗(yàn)方法，其它國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)也未見相似內(nèi)容?，F(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)GB1227