医疗器械的安全性、有效性以及生物相容性研究应采用科学、合理的评价方法，其中动物试验是重要手段之一。动物实验可以模拟人体内部环境和生理机制，帮助科研人员更全面地评估医疗器械对生物体的影响，从而减少潜在的风险和危害。此外，动物实验也可以为后续的临床试验提供必要的数据支持，为医疗器械的上市申请提供有力的科学依据，但并不是所有医疗器械均需要通过动物试验验证产品安全性和有效性。
01 前言
医疗器械的安全性、有效性以及生物相容性研究应采用科学、合理的评价方法，其中动物试验是重要手段之一。动物实验可以模拟人体内部环境和生理机制，帮助科研人员更全面地评估医疗器械对生物体的影响，从而减少潜在的风险和危害。此外，动物实验也可以为后续的临床试验提供必要的数据支持，为医疗器械的上市申请提供有力的科学依据，但并不是所有医疗器械均需要通过动物试验验证产品安全性和有效性。
为了对开展动物试验的必要性判定提供指导，减少动物试验研究数量，避免开展不必要的动物试验，国家药监局发布了《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年修订版）》。可参考以下决策流程图进行是否开展动物试验的决策。
02 哪些情况无需开展动物实验？
①已有信息，与市售同类产品的性能对比研究或同类产品动物试验数据适用且充分。
②医疗器械实验室研究，如心电图机，可进行实验室研究,通过心电图标准数据库来验证心电图自动测量的准确性，可通过形态诊断用心电图数据库和节律诊断用心电图数据库来确认公开形态解释的准确性和公开节律诊断的准确性，无需开展动物试验[1]。
③替代性研究，患者在植入心脏起搏器后一般不能进行核磁共振检查（MRI），如果申请人设计开发了MRI兼容的植入式心脏起搏器，需要评估MRI环境对产品安全性及有效性带来的影响，进行MRI兼容性相关研究。MRI兼容性研究通常需要应用动物进行计算机建模验证MRI兼容的安全性与有效性，当验证过计算机建模的准确性后，对于同一申请人其他植入式心脏起搏器产品的MRI兼容性研究，可以不再重复进行动物试验[1]。
03 怎么选择动物？
小动物在医疗器械试验中主要用于生物相容性研究、早期可行性评估和短期效果测试。它们的优势在于繁殖快、成本低、易于管理，能够快速提供初步数据，为后续的大动物实验和临床试验提供科学依据。
- 遗传毒性研究：使用小鼠进行医疗器械的遗传毒性测试，利用小鼠繁殖周期短、多胎繁殖的特点，在较短时间内获得具有统计学意义的样本量，从而评估医疗器械材料对遗传物质的潜在影响。- 致敏性研究：豚鼠因对物理性和化学性刺激极为敏感，常被用于医疗器械的致敏性测试。如在测试某种新型医用材料时，通过豚鼠模型评估其是否会引起过敏反应。- 可降解材料研究：大鼠和兔子常用于可降解材料的降解研究。例如，某新型可吸收缝合线通过大鼠模型进行降解速率和生物相容性评估，结果显示缝合线在术后12周内完全降解，未引起明显炎症。- 超声刀性能评估：在超声刀的临床前研究中，通过兔模型评估其在急性创伤和慢性使用中的安全性和有效性。该研究通过建立兔的组织切割模型，验证超声刀的切割效率和热损伤范围。- 硬脑膜补片修复性能评估：在研究新型硬脑膜补片时，采用兔硬脑膜缺损模型，评估补片的组织学反应和生物力学性能。结果显示补片能够有效修复硬脑膜缺损，且与周围组织相容性良好。- 医用粘合剂研究：某医用粘合剂通过新西兰兔模型进行长期安全性评估，研究其在体内的吸收、分布、代谢和排泄情况。结果显示产品在长期使用中未引起明显的组织反应。- 药物涂层支架研究：在药物涂层支架的动物实验中，虽然主要使用猪模型，但早期可行性研究中也使用了小鼠模型，评估支架材料的生物相容性和药物释放特性。- 一次性使用血管内超声诊断导管：在评估新型血管内超声诊断导管时，虽然主要使用猪模型，但早期研究中也涉及小鼠模型，用于评估导管的短期操作性能和成像效果。- 大动物主要用于医疗器械的可行性、安全性和有效性研究，一是它们的解剖结构、生理功能和代谢特性更接近人类，能够更准确地模拟医疗器械在人体中的表现。二是器械的设备、配件、辅助系统的体积往往不适用于小动物。而大动物的生长速度较快，能够在较短时间内达到实验所需的体型或年龄。但大动物的使用成本较高，饲养和管理要求严格，因此在选择时需谨慎，以避免资源浪费。同时，大动物试验需严格遵守动物福利法规，确保动物在试验中的福利。因此需要根据产品的使用场景、作用器官、适应症和操作便利性，选择与人类结构最相近或者与临床试验使用方式最接近的实验动物。
04 未来展望
随着技术的进步，计算机模拟和体外模型等替代方法逐渐应用于医疗器械的研发中。然而，动物试验在当前医疗器械研发中仍具有不可替代的作用，尤其是在验证复杂医疗器械的安全性和有效性时。未来，如何在减少动物使用的同时提高试验的科学性和效率，将是行业关注的重点。
05 小结
医疗器械种类繁多，但并不是所有产品均需开展动物试验，在产品设计开发阶段应参考“决策开展动物试验的流程图”，结合动物福利伦理原则、风险管理原则，决策是否需开展动物试验。通过前期研究，如实验室研究，对风险控制措施的有效性进行验证。仅在实验室研究数据信息不足的情况下，才考虑通过动物试验开展进一步确认。建议优先选择非活体研究、计算机模拟等方法替代动物试验，充分利用已有的同类产品动物试验数据或通过与市售同类产品进行性能对比等方式获取证据，以减少动物试验。若明确需做动物实验，在动物种类的选择上，应结合临床使用情况和场景来选择最接近或最适宜的动物进行相应评价。
[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年修订版）》. 2021.[2] Anatomical features foradequate choice of experimentalanimal model in biomedicine: II. Small laboratory rodents, rabbit, and pig.[3] Camacho P, Fan H, Liu 2, He JQLarge Mammalian Animal Modelsof Heart Disease.J Cardiovasc DevDis. 2016 Oct 5;3(4):30.[4] Ridouani F, Tuttle RM, Ghosn M, LiD, Wong RJ, Fagin JA, Monette S, Solomon SB. Ultrasound-GuidedPercutaneous Laser Ablation oftheThyroid Gland in a Swine Model: Comparison of Ablation Parameters and Ablation ZoneDimensions. Cardiovasc InterventRadiol.2021Nov;44(11):1798-1806.
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