编制说明-DPIV测试人工心脏瓣膜流场的方法：可用于溶血和血栓形成风险评估

1《DPIV测试人工心脏瓣膜流场的方法：可用于溶血和血栓形编制说明根据2023年“优化营商环境服务市场主体”主题立功竞赛项目的通知，上海市医疗器械检验研究院开展“立足服务使命凝聚创新力量创建心脑血管器械标杆型实验室”的项目，其中，在实验室能力建设中，人工心脏瓣膜溶血与血栓形成体外评价技术领域国内尚属空白，特申请制定本标准。本标准由上海市医疗器械检验研究院为牵头单位，复旦大学、天津医疗器械质量监督检验中心、大连福帝斯实验技术中心和沛嘉医疗科技（苏州）有限公司等为参与单位。本标准于2023年7月向中国生物医学工程学会知识产权与标准化工作委员会正式申报《数字粒子图像测速技术评价人工心脏瓣膜溶血和血栓形成的测试方法》团体标准项目。根据“关于召开中国生物医学工程学会2023年第二批团体标准审批会议暨团体标准立项会”的通知，中国生物医学工程学会知识产权与标准化工作委员会于2023年10月21日在线召开了团体标准立项评审会，对《数字粒子图像测速技术评价人工心脏瓣膜溶血和血栓形成的测试方法》等3项团体标准项目进行立项答辩，并全票通过准予该项目立项。与此同时，根据专家的建议将标准名称修改为《DPIV测试人工心脏瓣膜流场的方法：可用于溶血和血栓形成风险评估》。2021年10月21日学会标准委下达《医用八臂聚乙二醇琥珀酰亚胺戊二酸酯原材料技术要求》等3项团体标准项目的公示。项目获得批后，项目申报单位组织成立标准起草小组，对《DPIV测试人工心脏瓣膜流场的方法：可用于溶血和血栓形成风险评估》团体标准项目开展制修订工作。2023年10月23日，标准起草小组在线召开标准草案研讨会。会议分两块内容进行，第一块，主持人介绍项目组成员，对各单位作了能力介绍，同时对团体标准项目计划安排进行了介绍。第二块，针对立项会议上各专家意见和建议进行了充分讨论。讨论了草案的文本2内容，包括全文结构，对标准范围进行了限定，增加了设备的原则性要求，增加测试参数方面细节问题等。会后起草小组积极邀请检验检测机构、科研机构以及有相关检测能力企业参与标准的制修订工作，增加了中国食品药品检定研究院、上微创心通医疗科技有限公司、杭州启明医疗器械股份有限公司、北京工业大学、西安交通大学5家起草单位。2024年2月29日，标准起草小组在线召开标准验证方案研讨会。经起草小组商议1）为满足验证样品的一致性以及测试的一致性，标准小组确定了验证的样品为圣犹达医疗用品有限公司提供的机械心脏瓣膜，型号：25AJ-501，批号：30344366，数量为1个，样品由上海市医疗器械检验研究院提供，这也与ISO5840系列标准中脉动流测试参照瓣的要求一致；（2）确定了样品工装holder的制作，由大连福帝斯实验技术中心完成3）确定了验证的参数、拍摄平面、验证指标、结果统计及验证报告模板等要求4）确定了验证的顺序，大连福帝斯—天津中心—沛嘉医疗—上海中心—复旦大学。最终形成了《DPIV测试人工心脏瓣膜流场的方法：可用于溶血和血栓形成风险评估》团体标准验证方案，并在起草小组工作群中发布。2024年3月-2024年8月，由上海市医疗器械检验研究院、复旦大学生物力学研究所、沛嘉医疗科技（苏州）有限公司、大连福帝斯实验技术中心按照验标方案验证标准技术要求的合理性、方法的可行性和可靠性，输出验证报告。2024年08月29日，基于验证过程中的问题，起草小组再次召开线下会议，讨论并细化草案中的文本要求：明确了标准的适用范围，本标准适用于不同植入部位、不同材质、和不同植入方式的人工心脏瓣膜。删除了涡量、粒子停留时间等术语，增加了溶血、血栓形成、参照瓣膜等术语和定义。进一步细化设备要求、测试参数要求，如测试工装，并增加了主动脉瓣膜工装的关键结构尺寸参数，细化了测试方法和测试流程，补充平台搭建示意图。最后完善了报告内容和要求，删除了不确定度分析章节。对比了四家验证单位的数据，并作统计学分析。2024年11月17日，颜文涛博士在“第一届心脏瓣膜器械仿真与测试研讨会”上进行了《基于DPIV技术人工心脏瓣膜流场测试方法标准》汇报，听取了现场专家、企业同仁，科研机构的建议，并进一步对草案进行修改，形成标准的征求意见稿。2024年12月，学会申请在中国生物医学工程学会官网和全国团体标准信息平台，向社会公开征求意见，时间30天。32024年12月底完成意见征集，现输出送审稿，计划向学会申请团体标准技术审查。本标准编制过程中遵循“统一性、协调性、适用性、一致性、规范性”的原则，参照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的要求进行编本标准参考了ISO5840-1:2021《CardiovascularImplants-Cardiacvalveprostheses-Part1:Generalrequirements》、ISO5840-2:2021《Cardiovascularimplants-Cardiacvalveprostheses-Part2:Surgicallyimplantedheartvalvesubstitutes》、ISO5840-3:2021《Cardiovascularimplants-CardiacvalveprosthesesPart3:Heartvalvesubstitutesimplantedbytranscathetertechniques》、YY/T1449.3-2016《心血管植入物人工心脏瓣膜第3部分：经导管植入式人工心脏瓣膜》和即将实施的GB12279.1-2024《心血管植入物人工心脏瓣膜第一部分：通用要求》和GB/T12279.2-2024《人工心脏瓣膜第2部分外科植入式人工心脏瓣膜》等人工心脏瓣膜相关标准，对可能产生歧义的概念进行了具体化阐释，明确了测试范围、规范性引用文件、术语和定义、样品要求、设备要求，对于DPIV测试人工心脏瓣膜的流场研究所需要的DPIV测试平台组成、测试参数、测试工装、测试方法、报告内容等提供了更为详细的信息。基于市面上现有的人工心脏瓣膜材料、技术和术式，进一步明确了标准的适用范围，本标准适用于不同植入部位的人工心脏瓣膜，如主动脉瓣膜、二尖瓣瓣膜、肺动脉瓣膜、三尖瓣瓣膜；不同材质的人工心脏瓣膜，如金属瓣膜、动物源性生物瓣膜、高分子瓣膜；不同植入方式的人工心脏瓣膜，如外科瓣膜、经导管瓣膜，还适用于经导管瓣膜的瓣中瓣和环中瓣植入方式。规范了用于DPIV试验的设备基本要求及其平台搭建。其中，脉动流系统宜具备触发图像采集系统的功能，以准确识别心动周期中的时间点，其余可参考GB/T12279.2-2024和YY/T1449.3-2016中附录N和/或ISO5840-3:2021中附录C描述的情况。光源系统应能均匀且稳定地照亮目标区域，光源的厚度不宜过大，光源的能量足以使图像采集系统捕获到示踪粒子的散射光或激发光，以确保获得有效的示踪粒子成像。图像采集系统通常包含高速数字相机和镜头，能够对目标区域内，光源系统所照亮的示踪粒子进行成像并保存。图像采集系统应具有足够的时间分辨率、空间分辨率和光学分辨率。图像处理系统应能够使用特定算4法（如互相关算法）对图像采集系统采集到的示踪粒子图像进行计算获得速度矢量。图像处理系统宜具有基本的数字图像处理功能如图像运算、形态学运算、滤波和降噪等，以获得高质量速度矢量。细化测试参数要求，主要分为两部分，一部分是脉动流参数，另一部分是采集相关的测试参数。脉动流相关7条参数，主要包括：测试温度、测试溶液、心率、压力（参考附录A）、模拟心输出量、收缩期百分比、测试工装（参考附录B其中，标准推荐了用于主动脉瓣膜测试工装的关键结构尺寸参数，奠定了主动脉测试的标准化基础。采集相关4条测试参数，主要包括测量平面、采集时刻、采集周期数和时间间隔。提出了推荐用于DPIV测试的基本测试方法和步骤，分为平台搭建、瓣膜装载、图像空间尺度标定、预循环、采集参数的确定、图像采集、数据处理。同时提示测试方法可参考本标准所述方法步骤，可能因设备厂商的不同而出现方法步骤的不同。最后完善了测试报告内容和要求，针对测试结果，建议报告a)不同测试条件下的压力流量曲线图；b)在每个切面采集到的原始粒子图像；c)采用适当的定性影像记录和定量分析人工心脏瓣膜的开闭特性；d)计算得到的每个切面所有时间点下的速度场；e)基于速度场计算得到的其他评价指标。本次团标验证根据《DPIV测试人工心脏瓣膜流场的方法：可用于溶血和血栓形成风险评估》团体标准验证方案而进行，主要验证单位为上海市医疗器械检验研究院、复旦大学、大连福帝斯实验技术中心和沛嘉医疗科技（苏州）有限公司。验证样品由上海市医疗器械检验研究院提供，验证样品使用圣犹达医疗用品有限公司提供的机械心脏瓣膜，型号：25AJ-501，批号：30344366。主要验证内容根据团体标准T/CSBME《DPIV测试人工心脏瓣膜流场的方法：可用于溶血和血栓形成风险评估》（草案）的相关要求展开的，主要包括：5样品状态、规格和数量、6设备要求（6.1脉动流要求、6.2光源系统、6.3图像采集系统、6.4图像处理系统）、7测试参数（7.1测试温度、测试溶液、心率、压力、模拟心输出量、收缩期百分比、测试工装、7.2测量平面、采集时刻、采集周期数和时间间隔）、8测试方法（8.1平台搭建、8.2瓣膜装载、8.3图像空间尺度标定、8.4预循环、8.5采集参数的确定、8.6图像采集、8.7数据处理）、9报告。试验结果峰值流速分析：本次试验采用相同样品进行测试，判断依据为JJF1117-20105附录E中E.2.2通过Z比分数评价。Z比分值为：参比实验室的比对结果是否有效的评判原则：当|Z|≤2时，比对结果在合理的预期范围之内；当2＜|Z|＜3时，比对结果与合理的预期结果有差距，结果可疑，应分析原因；当|Z|≥3时，比对结果没有达到合理的预期，应分析原因。式中，为参考值，即中位值；s为所有参比实验室比对结果发散性的估计量，一般采用样品标准差或标准化四分位间距（NIQR）作为结果发散性的亮度。NIQR与标准偏差相类似。稳健的处理方法是采用NIQR：s=NIQR=IQR×0.7413式中，IQR为四分位间距。IQR是低四分位数值和高四分位数值的差值，即：IQR=Q3-。因此，根据试验结果，本次验证结果在合理范围之内，达到预期目标要求。经标准起草小组中验证单位验证，认为本标准试验方法成熟，具备可行性和可靠性。通过本标准的制定，以高标准引领高品质，有利于规范人工心脏瓣膜产品的必要测试内容，良性发展，促进生产企业提升人工心脏瓣膜产品品质，有利于国产化人工心脏瓣膜行业制造水平的进一步提升，也必将产生良好的经济效益和社会效益。基于现有标准，ISO5480-1:2021《Cardiovascularimplants-Cardiacvalveprostheses-Part1:Generalrequirements》、ISO5480-2:2021《Cardiovascular6implants-Cardiacvalveprostheses-Part2:Surgicallyimplantedheartvalvesubstitutes》、ISO5480-3:2021《Cardiovascularimplants-Cardiacvalveprostheses-Part3:Heartvalvesubstitutesimplantedbytranscathetertechniques》标准均提出运用DPIV评估人工心脏瓣膜附近流场（速度场和剪切场但是并未列出相应的详细的试验方法，其它国外标准也未见相似内容。因此，本标准无对应的国际或国外先进标准。本文件在现有标准的基础上，规定了数字粒子图像测速试验样品要求、设备要求、测试参数、测试方法和报告要求等，细化形成运用DPIV评估人工心脏瓣膜溶血和血栓形成风险的测试方法，是对国际标准的补充，也是行业发展的迫切需求。具体而言，本标准明确了标准的适用范围，规范了用于DPIV试验的设备基本要求，细化测试参数要求，包括脉动流相关7条参数和采集相关4条测试参数。首次提出推荐用于主动脉瓣膜测试工装的关键结构尺寸参数，详见附录B，奠定了主动脉测试的标准化基础。提出了推荐用于DPIV测试的基本测试方法和步骤，分为平台搭建、瓣膜装载、图像空间尺度标定、预循环、采集参数的确定、图像采集、数据处理，本标准对DPIV触发方式等可能产生起义的概念通过实例化描述结合示意图的方式进行了阐述，规范了DPIV测试流程。现有人工心脏瓣膜标准GB12279-2008《心血管植入物人工心脏瓣膜》和YY/T1449.3-2016《心血管植入物人工心脏瓣膜第3部分：经导管植入式人工心脏瓣膜》附录N（等同采用ISO5840-1：2013《Cardiovascular-Cardiacvrequirements》）中提出运用DPIV评估人工心脏瓣膜附近流场（速度场和剪切场但是并未列出相应的详细的试验方法，其它国内标准也未见相似内容。现有标准是对GB1227