椎间融合器用于放置于相邻椎体间椎间盘位置的不可降解椎间融合器，可联合脊柱内固定植入物使用。一般采用金属、聚醚醚酮等材料制成的可带涂层的自稳或非自稳定型椎间融合器。

根据《医疗器械分类目录》，分类编码为13-03-04，管理类别为Ⅲ类。

 

一、椎间融合器的主要风险

开发人参照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、植入初期或疲劳所引起的危险（如椎间融合器固定不稳、松动、沉陷、断裂、组件分离，螺钉断裂、脱出）、组件尺寸不匹配等失效风险，对产品进行全面的风险分析。

 

二、椎间融合器性能研究实验要求

开发人需开展产品材料、部件表面处理、产品设计相关静/动态性能等方面的性能研究，并明确其可接受的依据，必要时，与已上市同类产品相关性能进行对比，以证明其安全有效性。需开展产品技术要求的研究，明确功能性、安全性指标的确定依据，所采用的标准或方法、采用的原因及理论基础。

研究包括但不限于如下内容：

1、化学/材料表征研究

1.1金属材料

针对椎间融合器产品使用的金属材料（如钛合金、纯钛），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、力学性能等研究，含显影丝的椎间融合器产品，需明确显影丝材料及符合标准。必要时，开展供后续加工过程对材料性能影响的研究。

1.2聚醚醚酮材料

针对椎间融合器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显影性能

对于含显影丝的椎间融合器产品，开展X射线显影性能研究。

1.4部件表面处理

1.4.1喷砂处理

对部件采用预期增加骨长上效果的喷砂处理，需开展相关工艺验证，需考虑表面形貌、粗糙度、喷砂颗粒物残留等相关因素。

1.4.2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氧化），阳极氧化工艺（如电解液、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），并对材料的基体进行化学表征，对阳极氧化层的成分进行表面元素分析。对于着色阳极氧化产品，需开展颜色和色差相关验证；对于黑灰色阳极氧化产品，需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），可参考YY/T 1615《外科植入物钛及钛合金氧化膜通用要求》开展研究。

1.4.3表面涂层

1.4.3.1.对于表面喷涂羟基磷灰石涂层的产品，需结合涂层制备工艺流程图及关键工序的质量控制点，考虑产品主体材质及涂层材料的选择依据及接收标准，如羟基磷灰石粉料，需涵盖杂质元素、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。

1.4.3.2．对于表面喷涂金属涂层的产品，如等离子喷涂纯钛涂层，需结合涂层制备工艺流程图及关键工序的质量控制点，考虑产品主体材质及涂层材料的选择依据及接收标准，开展多孔涂层的成分、形貌分析（如厚度、孔隙率和平均孔隙截距）。等离子喷涂纯钛涂层性能研究可参考YY/T 1706.1 《外科植入物等离子喷涂纯钛涂层第1部分：通用要求》标准。

2、物理和机械性能研究

物理性能研究需包含颈椎、胸腰椎所涉及的各试验最差情形的选择依据、试验报告及试验数据的临床可接受依据分析。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（如植骨窗）、规格尺寸（如植骨区尺寸、侧开口窗尺寸、倾角、长度、宽度和高度等）、材料属性等因素，分别选取颈椎和胸腰椎融合器的最差情况。如采用有限元分析法，需开展有限元分析，包含模拟力学试验加载条件，明确网格划分、边界条件、收敛性、应力应变云图等信息，根据结果分析论证产品型号规格最差情况选择的合理性。必要时，可通过对抗压能力、抗拉能力、抗扭转能力、抗侧弯能力的测试，获得有限元分析所需的属性参数，具体可参考《骨科金属植入物有限元分析资料注册技术审查指导原则》。增材制造椎间融合器还需考虑不同多孔结构设计、不同增材制造工艺对产品受力的最差情形。

测试需明确测试样品信息、设备型号、工装材质、加载方式、椎间盘高度、实际试验图片、各样品静态测试载荷-位移曲线和动态测试载荷-循坏次数曲线、数据处理、样品失效模式等相关信息。试验数据的分析需包含各力学性能试验结果的对比，，具体明确各试验各样品失效形式，如结构变形、断裂、颗粒脱落等，明确各力学试验结果在临床应用中可接受的依据。颈椎融合器和胸腰椎融合器需分别开展研究。

对于使用新材料、新技术、新设计或具有新作用机理、新功能的产品所具有其他性能及其他性能要求，需开展相应的性能研究。

2.1椎间融合器

需按照YY/T 0959《脊柱植入物椎间融合器力学性能试验方法》及YY/T 0960《脊柱植入物椎间融合器静态轴向压缩沉陷试验方法》标准实施动静态力学及静态轴向压缩沉陷试验，颈椎融合器开展压缩、剪切、扭转的动静态力学及静态沉陷性能研究，胸腰椎融合器提供压缩、剪切的动静态力学及静态沉陷性能研究。

对于无咬合齿或咬合齿结构等终板接触面设计与参考产品（同类产品或前代产品）存在明显差异的椎间融合器，建议考虑其在植入初期是否存在更大的脱出风险，结合椎间融合器表面防脱出结构设计，开展椎间融合器的防脱出性能研究。

具体研究项目可参见表1。

 

表1 椎间融合器物理和机械性能研究及推荐方法

分类	研究项目	推荐方法
颈椎椎间融合器	静态压缩、动态压缩	YY/T 0959
	静态扭转、动态扭转
	静态剪切、动态剪切
	静态沉陷	YY/T 0960
	防脱出*	-
胸腰椎间融合器	静态压缩、动态压缩	YY/T 0959
	静态剪切、动态剪切
	静态沉陷性能	YY/T 0960
	防脱出*	-
*视情况开展

2.2自稳定型椎间融合器

自稳定型颈椎融合器需开展压缩、剪切、扭转的动静态力学及静态沉陷性能研究，自稳定型胸腰椎融合器需开展压缩、剪切的动静态力学及静态沉陷性能研究，可参考YY/T 0959《脊柱植入物椎间融合器力学性能试验方法》、YY/T 0960《脊柱植入物椎间融合器静态轴向压缩沉陷试验方法》；固定板需开展动静态弯曲性能研究，可参考YY/T 0119.3《脊柱植入物脊柱固定系统部件第3 部分：金属脊柱板》、YY/T 0857-2011 《椎体切除模型中脊柱植入物试验方法》。

配合使用螺钉需开展扭转、旋动、轴向拔出、动静态弯曲性能（如适用）研究，可参考YY/T 0119.2《脊柱植入物脊柱内固定系统部件第2部分：金属脊柱螺钉》和YY/T 0119.5《脊柱植入物脊柱内固定系统部件第5部分：金属脊柱螺钉静态和疲劳弯曲强度测定试验方法》。

考虑螺钉存在脱出风险，需结合固定板防脱出结构设计，开展紧固螺钉的防退钉性能研究。

此外，还需评价产品设计的结构稳定性，如固定板与主体的分离力、螺钉与配合组件间连接/锁定性能等情形，开展相关研究。

具体研究项目可参见表2。

 

表2 自稳定型椎间融合器物理和机械性能研究

研究组件	研究项目
椎间融合器主体	静态压缩、动态压缩
	静态扭转、动态扭转
	静态剪切、动态剪切
椎间融合器主体	静态沉陷
	防脱出
系统	（固定板与螺钉）静态弯曲、动态弯曲
	结构稳定性
配合使用螺钉	扭转性能
	旋动扭矩（旋入和旋出扭矩）
	轴向拔出力
	静态弯曲、动态弯曲
	防退

2.3涂层力学性能

带涂层型椎间融合器除上述物理机械性能研究外，还需评价涂层与基体间粘结牢固性能及涂层脱落风险，如静态拉伸、静态剪切、剪切疲劳、耐磨性能、抗冲击性能（如适用）；羟基磷灰石涂层产品可参考YY/T 1640《外科植入物磷酸钙颗粒、制品和涂层溶解性的试验方法》评价涂层溶解性能，及开展涂层制备工艺对基体材料的影响等研究。在进行表1和表2中的力学性能测试评价时，需充分论述表面喷涂涂层对各项性能的影响，并在最差情况的分析过程中予以考虑。

2.4微动腐蚀和磨损 

对于常规椎间融合器而言，通常没有必要通过试验来评估这些器械的微动腐蚀和磨损性能。但如果出现下列情况，建议开展相关的微动腐蚀和/或磨损试验：

特殊的结构设计，如自稳定型椎间融合器，需考虑不同材质组件间（如固定板与主体、螺钉与配合组件）连接部位的摩擦系数，或增加了连接装置（如弹簧或垫片）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、或经过改性处理的常见金属材料或高分子材料；

临床使用过程中，磨损碎屑引起的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的；

不同材质的组件互相匹配的情况；

开发人需对结果的可接受性进行论证，建议对磨损碎屑进行评估和分析，应明确磨损微粒的特性（例如：微粒大小与形状分布、微粒数目和微粒的化学性质），并分析组件磨损表面的磨痕、磨光、变形或腐蚀情况。

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《医疗器械生物学评价第1部分：风险管理过程中的评价与试验》中的系统方法框图及《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》中的审查要点进行风险评价，充分考虑磨损、微动腐蚀等因素的影响，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、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。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、扭矩及伪影评估结果。

如开发人未对申报产品进行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

5、清洗和灭菌研究

5.1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明确使用剂量、对残留量的控制措施和接受标准并进行安全性评价。

5.2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。

5.2.1生产企业灭菌

对于经辐照灭菌的产品，需明确辐照剂量并开展相关的验证，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。

5.2.2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，开展确定依据及验证。采用其他灭菌方法的需开展方法合理性论证和工艺确认及过程控制。

6、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。对于宣称具有骨长入效果的椎间融合器，如带涂层或多孔结构，需评价骨长上或骨长入效果。

7、稳定性研究

申报产品需参照《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。

货架有效期验证需要明确灭菌产品的包装材料、包装工艺及方法，开展加速老化试验或/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。老化试验需评价包装完整性和包装强度，如染色液穿透试验、气泡试验、材料密封强度试验、模拟运输等。若使用其他医疗器械产品的货架有效期验证，则需开展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的证明。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，开展运输稳定性验证，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。

来源：嘉峪检测网

关键词： 椎间融合器