医疗器械种类繁多，需要开展大动物试验的器械大部分为高风险III类，产品结构精细，手术操作要求高，评价指标相对复杂。动物试验的实施对试验机构无论在硬件配备、人员技术能力，还是质量管理体系上均提出了极高的要求。为了确保动物试验数据完整、真实、可追溯，试验结果客观、可信，参考发达国家及地区的经验，用于产品注册的临床前大动物试验应该在符合良好实验室规范（Good Laboratory Practice，GLP）的机构开展。

一、质量管理

应定期进行质量体系审核，确保合规并持续改进。包括：检查活动的实施和跟进、质量工具的使用和回顾、体系文件的建立和推广。

★偏离：与预期或要求发生偏离；

★起因：直接导致偏离发生的因素；

★根本原因：导致偏离发生的深层次的原因；

★CAPA：针对根本原因所做的整改措施，避免再次发生。

动物试验结果的如期交付，必须依托于实验室完善的质量管理体系：一方面，资质齐全的实验室出具的报告可以用于全球监管部门的注册申报；另一方面，良好的质量体系确保试验结果的真实、可靠、可重复。水木精智高度重视动物试验质量管理体系的建设，拥有专业质量管理团队，确保试验高质量按时交付。

二、项目管理

动物试验项目管理主要由实验室负责人、项目负责人、主责任人、技术团队共同负责，与客户沟通推进，规避动物试验风险，最终确保试验高质量按时交付。

★实验室负责人：主要包括关键人员的任命和支持、项目整体进度的把控、公司内外部资源的协调；

★项目负责人：主要包括试验方案的起草和分发、动物伦理等相关流程的协调、项目排程的规划和审核、关键操作步骤的开发和验证、项目相关会议的定期召开、数据的定期审核和讨论、流程的梳理和新任务跟进、兽医层面动物使用情况的汇报、质量管理团队的定期审核、委托服务商检测数据的更新和汇总；

★主责任人：主要包括操作步骤的开发和验证、项目日程的知会和落实、试验数据的采集和审核、相关样品的收集和保存、项目进度的定期汇报；

★客户：主要包括定期的数据和项目进度沟通、中期报告或总结报告讨论、任何计划外情况的应急处理。

三、动物试验方案设计案例分析

（一）能量治疗设备案例

陡脉冲设备主要用于肝脏和胰腺肿瘤治疗。

1. 陡脉冲设备动物试验核心问题——测试系统的选择

（1）动物种属、体重（解剖结构与人体相似度如何、器官大小是否满足）

★猪的肝脏在形态（分叶情况）、大小、血管分布和胆管结构上与人类肝脏极为相似；

★猪的胰腺同样是弥散性胰腺，其组织质地、纤维包膜及与周围血管的解剖关系与人高度近似；

★100-110kg的猪，其肝脏大小接近成人，为测试消融针的适宜工作长度，评估不同布针的可行性提供了与临床实际相匹配的模型。

（2）动物数量（每只器官手术例数分配）

★每只动物肝脏手术区域：2-3处；胰腺手术区域：1-2处；

★保证消融区独立，避免多个消融区产生电场互相干扰，每个消融区外围有足够的正常组织用于评估边界效应。

（3）同一只动物开展两种类型术式可行性

★考虑肝脏和胰腺两个器官距离大于10cm，消融损伤范围不产生重叠或干扰，生物学效应相对独立；

★但实际通常不被接受。

2. 陡脉冲设备动物试验核心问题——量效矩阵

急性试验参数设置响应量效关系，包括暴露区长度、电场强度、脉冲宽度、脉冲个数。

3. 陡脉冲设备动物试验核心问题——评价指标

（1）消融区是否规则、可控、多针消融病理切片适应性、消融效应为电穿孔而非热效应、关键结构安全性评价

（2）长期安全性、疗效持续性——影像CT随访

（3）心电生理、肌肉收缩度

（二）脑机接口案例

脑机接口临床预期用于截瘫、渐冻症等患者的运动功能恢复。动物试验通过对胸段或腰段脊髓进行压迫、撞击或切开，建立脊髓损伤（SCI）模型，评价运动功能的改善/重建。

1.手术方案设计

（1）主要观察指标

★日常观察，包括Tarlov后肢运动功能评分等；

★行为学评价，包括跑步机步态分析、3D行为学分析等；

★生理状态评价，包括脑电检查、肌电检查、活动度检查等；

★常规临床病理、大体观察和组织病理学检查。

（2）手术植入

通过神经外科导航定位系统：

★适应期内MRI获得T1、T2图像

★术前固定头架，采集CT图像

★手术计划系统融合MRI/CT图像

★通过定位系统植入电极至STN

★皮下隧道埋置延伸导线、IPG

★术后CT结合核磁图确认植入位置

（3）术后两周急性刺激后持续6个月慢性刺激

术后饲养观察6个月：

★术后两周统一开机，进行急性刺激测试

★选择合适参数，在此后观察期内持续刺激

★定期测量各段阻抗，论证系统导通性

★定期开展生理指标检测，论证安全性

★结合行为学观察，论证刺激的潜在影响

（4）终点随访

观察时间点：

★体表、脏器大体观察

★脑组织PBS灌流后取材

★HE染色体论证生物反应性

★特殊染色论证神经毒性

2. 脑机接口动物试验核心问题——动物种属的选择

以DBS为例，使用羊或者小型猪验证安全性，使用非人灵长类验证有效性，更推荐羊作为安全性验证的模式动物，主要原因考虑如下：

★参考披露的审评报告，如美敦力、北京品驰等，均选择羊作为实验动物；

★多项研究使用羊植入DBS系统，以研究电刺激运动皮层、丘脑和脑干产生的运动效应，且有公开的脑图谱可查；

★相比小型猪，绵羊在大脑沟回、颅骨结构方面与人更加接近；且羊更加温顺，饲养管理成本相对更低。

3. 脑机接口动物试验核心问题——刺激参数的选择和监护

以DBS为例，应通过有效激活容积（VTA）仿真模型确定羊模型下的“等效刺激参数”；

★以帕金森病患者的典型刺激参数以及人类标准脑图谱为依据，仿真得到该典型刺激参数下VTA与人类STN大小的相对比例；

★根据上述比例以及绵羊脑图谱所示STN体积，仿真得到绵羊模型下的“等效刺激参数”，用于动物试验结果和临床的桥接；

★试验过程中，通过急/慢性刺激观察结果，评估安全刺激阈值，重点是动物生理状态和行为学的评估。

4. 脑机接口动物试验核心问题——植入方案的确认

以DBS为例，使用传统脑立体定位植入，很难精准植入STN，需要选择手术机器人联用头架。

5. 脑机接口动物试验核心问题——病理制片与阅片

组织病理是评价神经毒性的金标准，取材和制片过程中，是否灌注、如何选择切片厚度，都会影响制片效果。

本文由广州佳誉医疗器械有限公司/佛山浩扬医疗器械有限公司联合编辑