01为什么需进行牙科种植体(系统)临床前动物试验?
牙科种植体(系统)安全性和有效性评价研究应采用科学、合理的评价方法,其中动物试验是重要手段之一,其属于产品设计开发中的重要研究,可为产品设计定型提供相应的证据支持。
牙科种植体(系统)临床前动物试验是指在牙科种植体(系统)进入人体临床试验前,通过在试验动物体内模拟人类口腔种植环境,对其安全性、有效性、生物相容性及与骨组织的相互作用等进行系统性评估的试验研究。它是种植体从实验室研发走向临床应用的关键中间环节,旨在通过动物模型验证种植体的核心性能,可为医疗器械能否用于人体研究提供支持信息,降低临床试验受试者及使用者的风险以及为临床试验设计提供参考。
02牙科种植体(系统)动物试验研究目的
牙科种植体(系统)动物试验以活体动物为对象进行试验研究,根据试验目的不同,所选取的试验动物也不同,例如,在产品的前期研发过程中,材料的筛选是产品性能保证的重要因素,可选取成本较低,易饲养的大鼠或兔进行骨植入试验,旨在对材料的生物相容性进行初步评价。此外,产品定型确认后,为了进一步验证其安全性、有效性,选择与人类口腔解剖 、生理的相似度更接近的试验动物进行评价,如比格犬或巴马小型猪。总之,根据试验目的不同,所选取的试验模型动物亦有区别,具体情况见下表:
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股骨、胫骨骨量充足,可进行骨植入试验,进行材料筛选,手术操作简单;成本低、繁殖快。
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牙槽骨厚度、骨密度及口腔解剖结构与人类接近,可植入标准尺寸种植体,且能模拟咬合负载
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骨结合率定量研究、种植体稳定性测试、长期愈合效果评估(如3-6个月观察)。
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颌骨形态、牙齿排列及骨矿化程度接近人类,尤其是小型猪(如巴马香猪)可模拟人类拔牙后的骨缺损修复;
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种植体-骨界面力学性能测试、骨缺损修复(如 引导骨再生技术(Guided Bone Regeneration,GBR)联合种植的研究。
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03牙科种植体(系统)临床前动物试验方案
设计牙科种植体(系统)动物试验是根据试验目的,选用符合试验要求的动物,在预先设计研究方案规定下,进行产品安全性、有效性研究,观察、记录动物的反应过程及结果,以确认医疗器械对生命活动的作用与影响。
根据《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》、《牙科种植体(系统)注册审查指导原则(2024年修订版)》及YY/T 0522《牙科学 牙种植体系统临床前评价 动物试验方法》等指导原则和标准,临床前动物试验方案设计如下:
3.1 试验目的
本次试验以比格犬为试验动物进行动物缺牙模型建立,模拟牙科种植体(系统)的临床使用,通过影像学、组织病理学等检测方法对其安全性、有效性进行评价。
3.2 试验动物选择
比格犬因其生理和口腔解剖特征与人类接近,且其体型和性格适合于试验室环境中的操作。性格温顺、易于驯化,便于进行各种试验操作,如植入、取样和长期观察,且在试验中的个体差异较小,有助于获得一致的试验结果;根据《牙科种植体(系统)注册审查指导原则(2024年修订版)》和YY/T 0522《牙科学 牙种植体系统临床前评价 动物试验方法》,牙科种植体(系统)临床前动物试验选取颌骨成熟的比格犬进行缺牙模型建立是可行的。
3.3 试验周期
设置根据牙科种植体(系统)注册审查指导原则(2024年修订版)中涉及周期的选择“观察周期应不低于3个月,且观察周期内应可反应产品有良好的骨结合性能、骨结合趋势趋于稳定、可接受的骨吸收水平数据;对于3个月数据无法支持产品有良好骨结合性能及趋势的,建议延长观察周期至6个月”;结合医疗器械生物学评价 第6部分:植入后局部反应试验中推荐的时间节点,牙科种植体(系统)临床前动物试验周期设置为:4W、8W、13W或4W、13W、26W。
3.4 缺牙模型
根据牙科种植体(系统)产品的适用范围,对比格犬口腔相应牙位进行拔牙处理,以模拟临床使用建立缺牙模型。
3.5试验流程
3.6 评价指标
3.6.1 一般观察 试验期间,对动物进行一般观察,如动物饮食、行为、精神、皮毛、排泄等状态,除一般观察外,重点观察手术部位(软组织愈合情况,术区软组织有无红肿、化脓、开裂等不良反应、口腔有无出血、材料有无脱出等),观察手术部位组织颜色和植入物的存在状态,记录动物体重、体温变化。
3.6.2 稳定度测试于术后即刻、术后各解剖节点对稳定度(ISQ)值进行测试,分析这几个周期的ISQ值变化趋势,以评估种植体的愈合和稳定性过程;记录初始植入时的植入扭矩。
3.6.3 血液学检测 于术前、术后各解剖节点对相应试验动物进行采血,进行血常规、血生化、凝血功能测试并分析统计。
3.6.4 牙龈指数 于术前、术后各解剖节点对相应试验动物使用牙科探针测试牙龈的探诊深度,观察并记录试验动物牙龈的颜色、肿胀和出血情况,使用牙龈健康评分表进行评价。
3.6.5 大体检查 术后各解剖节点处死动物,肉眼观察种植体植入部位的组织反应,记录植入部位的外观特征,包括植入物的位置、周围组织的变化等,观察试验动物主要脏器是否有病变或异常。
3.6.6 Micro CT检查术后各解剖节点处死动物后取材进行Micro CT扫描,测试分析骨密度(BMD)、骨小梁厚度(Tb.Th)、骨小梁数目(Tb.N)、骨小梁间隔(Tb.Sp)、骨体积(BV)、组织体(TV)、骨体积分数(BV/TV)。结果采用平均值±标准差表示,采用组间对比,用T检验计算P值,P<0.05 认为差异有统计学意义。
3.6.7 CBCT检测于术前、术后各解剖节点处死动物前进行CBCT扫描,观察试验动物体内种植体的位置情况,并分析计算骨吸收(水平相、垂直相)情况。
3.6.8 组织病理学评价术后各解剖节点处死相应的试验动物,取种植体及周围组织进行硬组织切片,分别行HE和亚甲基蓝碱性品红染色,光学显微镜下对骨吸收、种植体部位新骨生成、种植体骨结合率、骨组织状态及周围组织局部病理和炎症反应、骨接触率测定进行分析评价。
3.6.9 生物力学测试术后各解剖节点处死相应的试验动物并取材,扭力测试仪能记录扭出种植体过程中的扭力值,将种植体拧松的扭力值称之为扭力峰值,记录扭力峰值表示种植体与骨的结合力,反映种植体与骨的结合强度。
3.7 数据处理
本试验取得的各类指标的所有数据,由专业统计师使用SPSS软件,针对各种数据的性质及特征,选择恰当的统计学方法进行分析,并在完成分析后,出具本项目的试验报告。
04牙科种植体(系统)临床前动物试验常见问题
4.1 牙科种植体(系统)临床前动物试验观察终点选择3个月还是6个月?
根据《牙科种植体(系统)注册审查指导原则(2024年修订版)》中涉及周期的选择“观察周期应不低于3个月,且观察周期内应可反应产品有良好的骨结合性能、骨结合趋势趋于稳定、可接受的骨吸收水平数据;对于3个月数据无法支持产品有良好骨结合性能及趋势的,建议延长观察周期至6个月”。
4.2 牙科种植体(系统)稳定度(ISQ)达到多少趋于稳定?
根据Dentium种植体稳定性值(ISV)分级标准,ISQ 值≤60 代表稳定性低(不稳定),65-70 代表稳定性中等,>70 代表稳定性高(稳定性良好)。
4.3 牙科种植体(系统)植入动物模型后,是否需进行骨粉填充?
牙科种植体(系统)临床前动物试验是模拟产品的临床使用,在临床上,植入种植体后需使用骨粉进行填充,以促使血供的恢复,有利于骨的长入和种植体稳定性的提升,因此动物试验植入种植体后,需进行骨粉填充。
4.4 牙科种植体(系统)动物试验,是否需要进行生物力学测试?
根据《牙科种植体(系统)注册审查指导原则(2024年修订版)》,动物试验要求中虽未明确提出需进行生物力学测试,但生物力学(推出力或扭力)是种植体稳定性的重要佐证数据,建议在样本可行的情况下进行生物力学测试。
05参考资料
[1]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(2021年修订)。
[2]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。
[3]牙科种植体系统同品种临床评价注册审查指导原则。
[4]牙科种植体(系统)注册审查指导原则(2024年修订版)。
[5]YY/T 0522《牙科学 牙种植体系统临床前评价 动物试验方法》
[6]GB/T16886.6 2022 医疗器械生物学评价第6部分植入后局部反应试验。
[7]Guidance for Industry and FDA staff-Class II special controls guidance document: Root-form endosseous dental implants and endosseous dental abutments. May 12, 2004[Z]
[8]刘成武,刘远翔,李志鹏等.两种不同螺纹设计的牙种植体在犬颌骨中骨结合的对比研究[J].中国口腔种植学杂志,2021,26(04):226-231.
[9]Abdulla MA, Hasan RH, Al-Hyani OH. Effects of restraint stress and surface treatments on the stability of titanium dental implant osseointegration in dogs: An in vivo comparative study. J Taibah Univ Med Sci. 2024 Mar 18;19(3):461-472. doi: 10.1016/j.jtumed.2024.03.004. PMID: 38544871; PMCID: PMC10965825.
来源:Internet
关键词:
牙科种植
动物实验