15/15手術機器人技術審評要點概述摘要：醫用機器人是國家戰略規劃發展的高性能診療設備，目前多個高校、科研院所和生產企業正在進行手術機器人的設計開發和注冊申報。結合達芬奇ＩＳ４０００審評經驗，介紹了手術機器人產品的技術審評要點，包括產品名稱、結構組成、注冊單元劃分、非臨床研究和臨床評價，其中非臨床研究涉及實驗室研究、生物相容性評價研究、滅菌研究、包裝研究、軟件研究、動物實驗研究、可用性研究等，供從事此類產品研發、注冊等相關人員參考。關鍵詞：手術機器人；內窺鏡；手術器械；非臨床研究；臨床評價中圖分類號：ＴＨ７７２；ＴＰ２４２文獻標識碼：Ａ國家標準學科分類代碼：５１０．８０５０

引言

手術機器人是一種主從式控制的微創手術系統，在醫療領域得到了廣泛的應用，提高了手術的質量，減少了患者的術后康復時間［１］。到目前為止，我國僅有美國ＩｎｔｕｉｔｉｖｅＳｕｒｇｉｃａｌ，Ｉｎｃ．的達芬奇腔鏡手術機器人獲準注冊，批準的產品名稱為“內窺鏡手術控制系統及附件”。為便于理解，本文中將內窺鏡手術系統簡稱為“手術機器人”。目前多個高校、科研院所和生產企業正在進行手術機器人的設計開發和注冊申報，本文將結合達芬奇手術機器人的審評經驗，基于當前認知，對此類產品的審評要點進行概述，以供從事此類產品研發、注冊、審評等相關人員參考，確保上市產品安全有效。

一、產品概況

本文以ＩＳ４０００（商品名ＤａＶｉｎｃｉＸｉ）為例對內窺鏡手術系統進行簡要介紹，通常其產品組成包括醫生控制臺、患者手術平臺、影像處理平臺、腹腔內窺鏡和手術器械。手術器械按照是否向患者提供能量，分為無源手術器械（例如持針鉗、吻合器等）和有源手術器械（例如血管閉合器、超聲刀等），產品如圖１所示。

１．１醫生控制臺

外科醫生坐在醫生控制臺，通過使用手動控制器（主控制器）和一組腳踏板來控制手術器械和內窺鏡的所有運動。外科醫生在三維觀察器上通過內窺鏡觀察患者解剖和手術器械的視圖及其他用戶界面特征。一個醫生控制臺可以同時控制兩個手術機械臂，還可以通過腳踏開關來切換控制鏡頭臂以及第３個手術機械臂。配置了兩個醫生控制臺的系統，則可實現兩個醫生同時操作４個機械臂。

１．２患者手術平臺

患者手術平臺位于手術床旁，包含４個機械臂，４個機械臂的作用是實現握持并移動或操控內窺鏡和手術器械。內窺鏡可連接到任一機械臂上，用于提供患者解剖結構的３Ｄ視圖。手術器械的精細操作則由醫生通過醫生控制臺進行控制。

１．３影像處理平臺

影像處理平臺包括系統核心設備、內窺鏡控制器和視頻處理器，還具有觸摸屏以觀看內窺鏡圖像并調整系統設置。內窺鏡控制器為內窺鏡提供控制和照明，影像處理器從內窺鏡控制器獲取左右視頻輸入信號，并將處理后的圖像輸出提供給系統核心設備。系統核心設備功能包括：１）與醫生控制臺及患者手術平臺進行通信，將來自各種源（例如影像處理器、外部輸入）的視頻信號分發到各種終端（例如觸摸屏、外部輸出）；

２）與第三方高頻發生器通信，從醫生控制臺腳踏板啟用電能量實現切割和凝血等操作。

二、審評要點

２．１產品名稱

目前僅有腹腔內窺鏡手術機器人獲準注冊，產品組成中如包含手術器械，產品名稱可命名為“內窺鏡手術系統”；產品組成中如不包含手術器械，僅包括醫生控制臺、患者手術平臺和影像處理平臺基本配置，產品名稱可命名為“內窺鏡手術器械控制系統”。未來可能有用于其他部位的內窺鏡手術機器人申請注冊，為加以區分，按照《醫療器械通用名稱命名規則》，產品名稱可增加使用部位的特征詞，規范為“腹腔內窺鏡手術系統”。

２．２結構組成

醫療器械注冊申請表產品結構組成一欄可描述為由醫生控制臺、患者手術平臺、影像處理平臺、腹腔內窺鏡以及手術器械組成，但同時在產品技術要求中以列表的形式明確系統組件中每個組成部分的規格型號和所包含的組成，在綜述資料中詳述每個組成部分的功能，附件中結構組成舉例如表１所示。以上僅為舉例，注冊時應明確產品組成，不含有“等”字樣表述。對于手術器械，建議在產品技術要求中按無源手術器械和有源手術器械分別列表明確，格式舉例如表２所示。

２．３注冊單元

通常與系統存在物理連接或者電氣連接的專用的部件或者附件可以與系統作為同一注冊單元，例如通過機械臂控制的內窺鏡和手術器械均可與系統作為一個注冊單元。與系統不存在物理連接或者電氣連接的部件或附件不與該系統作為一個注冊單元，例如傳統的穿刺用器械或其他不通過機械臂控制的手術器械或附件。對于在臨床中共同使用，與系統連接的通用設備，例如內窺鏡冷光源、高頻手術設備等，則不與該系統作為同一個注冊單元。與系統連接使用的手術器械也可單獨注冊。

２．４非臨床研究

為確保醫療器械安全并按照預期方式運行，對于手術機器人，在開展臨床評價前應進行相關的非臨床研究，通常包括實驗室研究、生物相容性評價研究、消毒滅菌研究、使用期限研究、包裝研究（環境試驗）、光輻射安全研究、動物實驗研究、可用性研究等，下面分別介紹審評要點。

１）實驗室研究目前我國實驗室檢驗一般按照申請人編制的產品技術要求，在具有手術機器人承檢能力的醫療器械檢驗機構進行，所檢驗樣品的生產應當符合醫療器械質量管理體系的相關要求，檢驗合格的方可進行臨床試驗或者申請注冊。對于手術機器人目前需要進行檢驗的項目主要包括相關的物理性能、化學性能、機械性能、光學性能、電氣安全和電磁兼容、軟件功能等。產品設計開發過程中的評價性內容原則上不在產品技術要求中制定。設計開發過程中，申請人應根據擬申報的產品組成及產品技術特征考慮以下標準的適用性（如表3所示），按照系統、醫生控制臺、患者手術平臺、內窺鏡、攝像系統、冷光源、手術器械等分別撰寫產品技術要求，并在附錄中給出產品安全特征，系統結構圖、規格型號列表（參考表１和２）。

ＧＢ９７０６．１－２０２０將于２０２３年５月１日實施，代替ＧＢ９７０６．１－２００７和ＧＢ９７０６．１５－２００８。未來將陸續發布醫用機器人相關的專用標準，相關人員可予以關注。

２）生物相容性評價研究手術機器人中內窺鏡和手術器械與人體直接或間接接觸，應進行生物相容性評價。如含有多種手術器械且原材料、滅菌方式、加工工藝、預期用途等存在差異的，應對每種手術器械分別開展生物學評價。生物相容性評價應描述每個接觸部位所用的材料，如涉及開展生物學試驗的，通常應考慮開展細胞毒性、致敏、皮內反應試驗，可選取典型產品進行試驗，并說明評價產品與試驗產品之間的差異，可參考美國ＦＤＡ指導原則參考文獻［２］。如手術器械的成分僅為醫用不銹鋼，不包含鍍層或者金屬合金，無加工助劑或者滅菌劑殘留的，申請人如在產品技術要求中明確了不銹鋼成分及所符合的標準并進行了檢驗，可豁免生物相容性評價。與已上市產品相比，如內窺鏡或手術器械中采用新的材料，申請人應在評價資料中詳述其理化性能和生物學特性。如豁免生物學試驗，可參考《關于印發醫療器械生物學評價和審查指南的通知》（國食藥監械［２００７］３４５號）中的附件２出具評價報告。

３）滅菌研究因手術機器人中的內窺鏡以及手術器械在使用過程中與人體無菌組織接觸，使用前應進行滅菌。申請人應明確滅菌工藝（方法和參數）并提供滅菌確認報告。滅菌確認報告應能證明所推薦的滅菌工藝對于申報產品的滅菌效果，所有器械應接受最惡劣的微生物挑戰和滅菌挑戰，并在滅菌后進行無菌測試。滅菌方法容易出現殘留的，應明確殘留物信息及處理方法，并提供研究資料，例如ＥＯ（環氧乙烷）滅菌應考慮ＥＯ、ＥＣＨ（２－氯乙醇）和乙二醇（ＥＧ）殘留［３］。

若申請人經過評價認為申報產品適用于其他已確認產品的滅菌程序，可提供相關的評價資料和其他產品的滅菌確認報告，評價資料應對與滅菌有效性相關的特征逐一進行評價，包括生物負載、包裝、結構（開口、內表面等）、材料、制作過程等。對于臨床中可重復使用的產品，還應提供滅菌耐受性驗證資料，證明產品按照正常滅菌耐受次數進行清洗、消毒滅菌和使用后，產品性能功能符合預期要求。對于終端用戶滅菌的器械，申請人進行滅菌確認時應考慮經確認的滅菌程序適用于終端用戶，包括滅菌工藝、滅菌設備、滅菌包裝等。可參考美國ＦＤＡ指導原則參考文獻［４］。我國組織起草的《可重復使用醫療器械再處理說明和確認方法注冊技術指導原則》已完成公開征求意見，相關人員可關注后續發布通知。滅菌確認可參考的標準如表４所示。

４）有效期研究

不同產品影響有效期的因素不同，對于手術機器人，需分別規定各個組成部分的有效期并提供相應的研究資料。對于以無菌形式提供的一次性使用手術器械，其有效期主要取決于初包裝保持無菌屏障的時間和材料本身的自然老化，即通常說的貨架有效期，可通過對產品和包裝進行加速老化和／或實時老化試驗，試驗后對產品進行性能、功能和無菌檢測，證明產品在有效期內保持無菌且性能功能符合預期要求。對于有限次重復使用且使用前需要滅菌的器械，例如內窺鏡和手術器械，其有效期主要取決于耐受的滅菌次數，使用次數研究同３）部分滅菌耐受性研究。對于系統中的其他組成部分，例如醫生控制臺等，其有效期主要取決于電子元器件的老化，可通過可靠性測試進行驗證。通過對產品進行老化／疲勞測試，測試后對產品性能、功能和電氣安全進行檢驗，證明器械在聲稱的有效期內，符合產品技術要求規定和臨床安全有效性要求。設備中如包含可更換的部件或附件，應對更換周期進行研究，同時在說明書和標簽中明確產品的使用期限，可更換部件的更換周期、產品保養及維護方法。有效期的試驗方法和試驗報告可參考《有源醫療器械使用期限注冊技術審查指導原則》［５］。

５）包裝研究／環境試驗對于手術機器人產品組成中以無菌形式提供的器械，應當明確與滅菌方法相適應的初包裝信息（無菌屏障系統），并提供包裝研究資料。包裝研究通常和有效期研究一并進行，通過對產品和包裝進行加速老化和／或實時老化、模擬運輸試驗，對包裝外觀、完整性、密封性和產品功能、性能進行測試，證明在宣稱的有效期內，包裝具有保持產品無菌和保護產品的能力。以非無菌形式提供的醫療器械，其包裝研究資料一般與環境試驗合并進行，通過模擬在貯存和運輸的過程中，遇到極端情況時，例如環境（溫度、濕度等）變化、跌落、碰、撞、振動、加速度等，包裝系統具有保護產品的能力，產品不會發生性能、功能改變。經過模擬試驗后，觀察包裝外觀是否有不可接受的異常現象，測試產品性能功能是否符合要求，證明環境試驗后產品能夠保持其完整性、清潔度和功能性［６］。環境試驗要求和試驗方法可參考ＧＢ／Ｔ１４７１０－２００９醫用電器環境要求及試驗方法。

６）動物實驗根據《醫療器械動物實驗研究技術審查指導原則第一部分：決策原則》，手術機器人在臨床評價前，通常需開展動物實驗。按照《醫療器械臨床評價技術指導原則》，手術機器人可通過同品種醫療器械臨床試驗或臨床試用獲得的數據進行分析評價（簡稱同品種比對），也可通過臨床試驗進行臨床評價。對于通過同品種比對開展臨床評價的（例如對已獲準注冊的手術機器人進行了設計變更），動物實驗可作為證明產品安全有效性的支持性資料。對于通過臨床試驗開展臨床評價的，動物實驗可作為臨床試驗前的可行性研究，為醫療器械能否用于人體研究提供支持，降低臨床實驗受試者及使用者的風險以及為臨床試驗設計提供參考［７］。在產品設計開發的過程中，也可通過動物實驗對產品安全有效性進行確認，動物實驗的結果可作為設計更改的輸入材料。開展動物試驗應考慮以下要素：（１）所選用的動物解剖結構和術式應能模擬其臨床應用，申請人應論證選用動物模型及術式的合理性。（２）動物實驗的有效性和安全性評價指標應結合術式和臨床應用中的關注點確定。

７）軟件與網絡安全手術機器人軟件安全性級別通常為Ｃ級。申請人應按照《醫療器械軟件注冊技術審查指導原則》［８］的相關要求提供資料。如涉及網絡安全，應按照《醫療器械網絡安全注冊技術審查指導原則》［９］相關要求提供資料。

８）人因設計／可用性研究手術機器人在醫療器械中屬于操控相對復雜的器械，且其操控性對于產品的安全有效性至關重要，為高使用風險器械，可用性研究也因此顯得尤為重要。可用性是指預期用戶在預期使用場景下正常使用醫療器械時，保證醫療器械安全使用的用戶接口易用特性。用戶接口是指用戶與醫療器械人機交互的全部對象及方式，包括醫療器械的形狀尺寸、顯示反饋、連接組裝、操作控制、說明書與標簽、包裝、用戶培訓材料等，可用性研究可參考ＩＥＣ６２３６６－１：２０１５Ｍｅｄｉｃａｌｄｅｖｉｃｅ－Ｐａｒｔ１：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｕｓａｂｉｌｉｔｙｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｔｏｍｅｄｉｃａｌｄｅｖｉｃｅ、ＩＥＣＴＲ６２３６６－２：２０１６Ｍｅｄｉｃａｌｄｅｖｉｃｅ－Ｐａｒｔ２：Ｇｕｉｄａｎｃｅｏｎｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｔｏｍｅｄｉｃａｌｄｅｖｉｃｅ、美國ＦＤＡ指南ＡｐｐｌｙｉｎｇＨｕｍａｎＦａｃｔｏｒｓａｎｄＵｓａｂｉｌｉｔｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｔｏＭｅｄｉｃａｌＤｅｖｉｃｅ［１０］。通過可用性研究，識別和評估所有與使用相關的風險，確認所有剩余風險是可接受的。我國組織起草的《醫療器械人因設計技術審查指導原則》已完成公開征求意見，相關人員可關注后續發布通知。

９）光輻射安全產品組成中如含有光源，應提供光輻射安全研究資料。如果產品組成中含有激光，例如用于進行術前定位的激光，通常為弱激光，可通過檢測ＧＢ７２４７．１－２０１２標準的符合性評價光輻射安全。如果產品組成中含有非激光，例如內窺鏡冷光源，可參考ＧＢ／Ｔ２０１４５－２００６（ＩＥＣ６２４７１：

２００６）燈和燈系統的光生物安全性，ＩＥＣ／ＴＲ６２４７１－２：２００９Ｐｈｏｔｏｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｓａｆｅｔｙｏｆｌａｍｐｓａｎｄｌａｍｐｓｙｓｔｅｍｓ－Ｐａｒｔ２：Ｇｕｉｄａｎｃｅｏｎｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｒｅｌａｔｉｎｇｔｏｎｏｎ－ｌａｓｅｒｏｐｔｉｃａｌｒａｄｉａｔｉｏｎｓａｆｅｔｙ提交研究資料。如果照明光源為ＬＥＤ光源，需同時考慮ＹＹ／Ｔ１５３４－２０１７醫用ＬＥＤ設備光輻射安全分類的檢測方法。

２．５臨床評價

注冊申請人需本著科學、客觀的原則，根據申報產品實際情況確定臨床評價路徑，提供相應的臨床評價資料。若選擇同品種比對路徑，申請人應對醫生控制臺、患者手術平臺、影像處理平臺、內窺鏡、手術器械的性能功能（含軟件功能）進行分別比對，針對比對差異，注冊申請人需提供相應的支持性資料評價差異性對申報產品的安全有效性是否產生不利影響，如差異性對安全有效性產生影響需提供實驗室數據（如模體試驗）和／或等效研發資料等非臨床性能數據，必要時可提供動物實驗予以確認。可參考《醫療器械臨床評價技術指導原則》［１１］、ＣｌｉｎｉｃａｌＥｖａｌｕａｔｉｏｎ（ＩＭＤＲＦＭＤＣＥＷＧ／Ｎ５６ＦＩＮＡＬ：２０１９）［１２］進行