辐射灭菌剂量设定方法简介

辽宁省认证审评院 （辽宁 沈阳 110030）

内容提要： 研究辐射灭菌剂量设定方法，为无菌医疗器械生产企业辐射灭菌提供参考。通过研习辐射灭菌标准，对辐射剂量设定的三种方法及原理进行介绍，并以利用产品生物负载信息来进行剂量设定方法为例，对辐射剂量设定具体过程进行详细说明。结果认为，合理设定灭菌剂量是辐射灭菌的关键环节，医疗器械生产企业应根据产品特性及所需达到的无菌保证水平等因素，选择适宜剂量设定方法，通过实验验证并确定最终灭菌剂量。

由于具有灭菌彻底、无残留毒性、能耗低、无环境污染等突出优点，近年来辐射灭菌被广泛应用于无菌医疗器械的灭菌加工。医疗器械辐射灭菌是指利用放射性核素产生的伽马射线、电子加速器产生的电子束或电子束换成的X射线杀灭产品中存活微生物的过程[1]。在辐射灭菌领域中，钴-60伽马装置以工艺成熟、控制简单等特点占据主导地位，适用于金属类、高分子类等医疗器械产品的灭菌过程[2]。

作为无菌医疗器械生产的特殊过程，灭菌工艺过程控制和结果直接影响无菌医疗器械产品的安全、有效，应在产品设计开发阶段予以重点关注。本文通过研习辐射灭菌标准，对辐射剂量设定的三种方法及原理进行介绍，并以利用产品生物负载信息来进行剂量设定方法为例，对辐射剂量设定具体过程进行详细说明，为无菌医疗器械生产企业辐射灭菌提供参考。

1.辐射灭菌开发及确认主要参考标准

辐射灭菌开发及确认主要参考标准是由国际标准化组织发布的ISO11137，国内等同转化标准为GB18280[3]。最新版GB18280-2015主要分为三个部分，内容涵盖辐射灭菌安装鉴定、运行鉴定、性能鉴定、常规监测与控制过程、建立灭菌剂量、剂量测定方法等具体要求和操作方法。

2.辐射剂量设定方法

选定合理的辐射剂量对于保证医疗器械产品无菌，且减少射线对产品材质性能及包装完整性的影响至关重要。GB18280.2-2015中规定建立灭菌剂量的方法主要有方法一、方法二和VDmax方法三种[4]。

方法一主要是基于产品生物负载信息来进行剂量设定，具体过程是通过验证剂量实验，在无菌保证水平10-2这个维度比较产品生物负载辐照抗力与微生物种群的标准抗力，如产品生物负载辐照抗力不高于标准抗力，则可采用具有标准抗力分布的微生物群的计算机模拟数据来确定达到给定无菌保证水平所需的辐射剂量。根据产品生物负载的不同，具体又分为3个试验过程：①针对多生产批产品，且平均生物负载不小于1.0使用方法一的实验过程；②针对单一生产批产品，且不小于1.0使用方法一的实验过程；③针对多个或单一生产批产品，且平均生物负载在0.1～0.9的使用方法一实验过程。

方法二的原理是基于存在于产品中微生物的辐射抗力信息，从增量剂量试验中得到的阳性信息外推来进行剂量设定，即通过一系列辐射剂量增量实验，推算出无菌保证水平为10-2时的剂量，再以这个估计值为基准，外推出达到灭菌要求的无菌保证水平时所应设定的辐射剂量[5]。具体操作分为2A和2B两个方法，分别有对应的实验过程。

VDmax方法是验证选定25kGy或15kGy作为无菌保证水平10-6灭菌剂量的合理性[6]。具体过程是以无菌保证水平10-1的剂量作为验证剂量，比较产品生物负载辐照抗力与微生物种群的标准抗力，如产品生物负载辐照抗力不高于标准抗力，则可采用25kGy或15kGy作为达到无菌保证水平10-6的辐射灭菌剂量。同样针对多生产批和单个生产批产品，选用VDmax25和VDmax15方法分别有相对应的实验过程。

3.辐射剂量设定具体过程

下面以方法一为例，详细介绍辐射剂量设定具体过程。

3.1 划分产品族

划分产品族主要根据产品中或产品内存在的微生物数量和类型（生物负载），划分标准应以文件形式具体规定，并综合考虑可能影响生物负载水平的各项因素，包括但不限于：原材料的性质和来源、产品的构成、产品的设计和尺寸、生产过程、生产设备、生产环境及生产地址等。只有微生物数量、类型及相关变化因素类似且受控时，才能划归为同一产品族。

3.2 选择代表产品

选择产品族代表产品主要依据是产品上生物负载的数量和微生物类型，综合考虑以下影响因素：产品中微生物存在的环境、产品尺寸、产品的组件数量、产品复杂程度、生产过程中自动化程度、生产环境等。应定期结合产品设计变更（如原料、生产过程等）进行评审，以确定产品族及代表产品的适应性，并形成评审记录。

3.3 确定平均生物负载

生物负载的大小直接决定验证剂量及辐射剂量的量值，具有十分重要的意义。抽取产品单元测定平均生物负载，按照ISO11737-1方法检测，需在生物负载验证过程中决定是否使用校正因子，如不使用，则可能存在生物负载被低估的风险[7]。

3.4 验证剂量实验

在无菌保证水平10-2这个维度，比较产品生物负载辐照抗力与微生物种群的标准抗力，当产品平均生物负载≥1.0时，查GB18280.2表5；当产品平均生物负载为0.1～0.9时，查GB18280.2表6，得到所需剂量，即为验证剂量。以验证剂量辐射同一生产批的100件产品，以无菌实验评估验证结果。

实施过程中需以剂量计来检测产品实际接受的剂量，如最大和最小剂量的算术平均值低于验证剂量的90%，验证剂量实验不必重复。其中所用到的剂量计应根据JJF 1018-1990《使用重铬酸钾（银）剂量计测量γ射线水吸收剂量标准方法》[8]和JJF 1028-1991《使用重铬酸银剂量计测量γ射线水吸收剂量标准方法》[9]两个标准进行配制、测量。

3.5 无菌实验

根据ISO11737-2要求进行无菌试验以评估结果，如100件产品单元无菌试验阳性数不多于2件，则验证试验结果被接受[10]。

3.6 建立灭菌剂量

如使用完整产品且验证试验结果被接受，则可证明产品生物负载辐照抗力小于或等于微生物种群的标准抗力，根据平均生物负载和灭菌要求的无菌保证水平，重复查表得到已知标准抗力分布微生物负载所需辐射剂量，即灭菌剂量。

3.7 建立最大可接受剂量

辐射灭菌对产品和材料性质的变化与其接受的吸收剂量量值相关。YY/T 0884-2013《适用于辐射灭菌的医疗保健产品的材料评价》[11]明确了适合辐射灭菌的材料性能，要求对辐射灭菌加工后的产品材料及其完整包装的主要性能进行评估后，确定最大可接受剂量。医疗器械生产企业应在设计开发阶段的辐射灭菌确认过程，确定产品最大可接受剂量，确保以此剂量处理后产品在整个货架期内均能满足其预期用途。最大可接受剂量建立的试验应通过对产品辐射远大于实际过程所预期剂量来实现，结合辐射装置性能、产品材料耐受能力等因素综合考虑。

3.8 灭菌剂量定期审核

医疗器械生产企业应定期开展剂量审核，以证实灭菌剂量持续有效，并形成完整的剂量审核报告。

4.小结

本文介绍的方法一主要依据产品生物负载的大小来确定剂量，因此生物负载准确检测对辐射剂量设定至关重要，建议进行生物负载计数方法验证实验，确定回收率和校正因子，以修正检验偏差。此外，应注意到这种方法本身具有一定局限性，仅适用于产品生物负载辐射抗力小于或等于微生物种群标准抗力的情况，如辐射抗力大于标准抗力，则并不适用。

方法二仅适用于多个产品批次取样的情况，所需样本量大，以方法2A为例，需要在3个不同批次各抽280件样品，共需840件。此方法的难点在于通过一系列增量剂量实验的产品无菌试验结果，自行摸索所需的验证剂量和辐射剂量。由于所需实验次数多，理论计算过程复杂繁琐，较少采用。

VDmax方法需要测定产品生物负载和完成验证剂量实验，且仅适用于产品无菌保证水平10-6的灭菌情况。GB18280.2-2015规定25kGy的方法可用于平均生物负载小于或等于1000的产品，15kGy的方法仅用于平均生物负载≤1.5的产品。医疗器械生产企业需结合产品特性、产品批次、所需达到的无菌保证水平等因素综合考虑，从以上方法中进行选择，并通过辐射剂量实验验证，确定最终辐射灭菌剂量。