医疗器械设计开发实践之设计验证和确认

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本文转载自 医疗器械从业者

医疗器械设计开发要求应用实践

---之设计验证和确认

作者简介：姚松林，具有专业项目管理师PMP资格，精通ISO 13485质量管理体系，熟练国内NMPA医疗器械相关法律法规等。具有17年产品研发和项目管理经验，近10年从事研发生产型医疗器械企业研发和技术管理，擅长高风险医疗器械产品的设计开发管理，善于解决技术难题，有着丰富的医疗器械产品研发和项目管理的实践经验。

作者简介：卫若水，生物医学工程专业，从事医疗器械行业质量及法规相关工作16年；美国质量学会ASQ本地会员社团专家组成员；国际注册质量工程师、国际注册六西格玛绿带，国家软件评测师。曾服务多家知名医疗器械企业。精通NMPA医疗器械法规和ISO13485、ISO14971，熟悉世界主流国家（QSR 820、KGMP、JGMP、BGMP、MDSAP）的体系法规要求。长期专注医疗器械质量管理体系与法规方面应用与实践。

引言

在质量管理体系中，设计开发是非常关键和重要的质量管理过程。ISO 13485在适用范围里面，特别强调除非法规允许且须另有安排，才可以对设计开发过程进行删减。《医疗器械生产质量管理规范》（简称GMP）更是对设计开发过程有明确的规范要求。

ISO 3485、21CFR820(QSR820)和GMP都要求设计开发形成程序文件，对医疗器械的设计开发过程实施策划和控制。但医疗器械产品涉及范围较广，结构形态也十分的复杂多样，所以企业应结合所属规模、所处阶段、所做产品的实际情况，在符合国家法规文件和强制标准的前提下，自行制定设计开发控制程序文件，使程序文件更符合“三性”原则：充分性、适宜性和有效性。

设计开发过程包括策划、设计输入、设计输出、设计验证、设计确认、生产转换和设计变更，以上每一个过程都需要充分的学习和理解，才能够制定符合“三性”原则、有效指导开发人员实施设计开发过程的文件，在企业落地和应用。本专题会和大家一起分四次进行探讨交流：设计和开发之策划，设计输入和输出，设计验证和确认，设计变更和转换。（延申阅读【原创】医疗器械设计开发实践之策划、【原创】医疗器械设计开发实践之策划（下）、【原创】医疗器械设计开发实践之设计输入和输出）

1.医疗器械设计开发标准法规的设计验证和确认要求

1）ISO13485：2016详见标准7.3.6 设计和开发验证 和7.3.4设计和开发确认的条款内容。

7.3.6 设计和开发验证

为确保设计和开发输出满足设计开发输入的要求，应依据所策划和文件化的安排对设计和开发进行验证。组织应将验证计划形成文件，包括方法、接收准则，适当时，为确定抽样量所采用的统计技术与原理。如果预期用途需要医疗器械与其他医疗器械连接或接合，验证应包含依此连接或接合时，证实设计输出 满足设计输入的内容。

验证结果和结论以及必要措施的记录应予保持。(见 4.2.4 和 4.2.5).

7.3.7 设计和开发确认

为确保产品能够满足规定的适用要求或预期用途的要求，应依据所策划并文件化的安排对设计和开发进 行确认。组织应将确认计划形成文件，包括方法、接收准则，适当时，为确定抽样量所采用的统计技术与原理。

应对代表性产品进行设计确认，代表性产品包括最初的生产单位、批或其他等同物。应记录用于进行确 认的产品的合理性(见 4.2.5)。

作为设计和开发确认的一部分，组织应按照适用的法规要求进行临床评价或性能评价。用于临床评价或性能评价的医疗器械不应视作放行给顾客使用。

如果预期用途需要医疗器械与其他医疗器械连接或接合，确认应包含依此连接或接合时，证实规定的适 用要求或预期用途已得到满足的内容。确认应在产品交付给客户使用之前完成。

确认结果及必要措施的记录应予保持(见 4.2.4 和 4.2.5).

2）QSR 820

详见FDA的QSR 820 设计控制的（f）和（g）条。

（f）设计验证

各制造商应建立并保持验证器械设计的程序。设计验证应证明设计输出达到设计设计输入要求。设计验证的结果，包括设计验证对象，方法，验证人员和日期，都应记录在设计历史文档中。

（g）设计确认

各制造商应建立并保持设计确认的程序。应在规定的操作条件下，对最初生产的若干产品，若干批次产品或相应量的产品进行设计确认。设计确认应保证器械满足规定的用户需要和预期用途，还应包括产品在实际或模拟使用条件下的试验。设计确认应包括软件确认及适当时候的风险分析。设计确认的结果，包括设计确认对象，确认方法，执行人员和日期都应记录在设计历史文档中。   

3）GMP详见GMP规范第三十四条、第三十五条。

第三十四条　企业应当对设计和开发进行验证，以确保设计和开发输出满足输入的要求，并保持验证结果和任何必要措施的记录。

第三十五条　企业应当对设计和开发进行确认，以确保产品满足规定的使用要求或者预期用途的要求，并保持确认结果和任何必要措施的记录。

2.医疗器械设计开发验证和确认的要求解析

通过设计控制确保医疗器械产品质量，必须对其进行设计验证和确认。可以说设计验证和确认是确保医疗器械产品质量的关键活动。正确区分设计验证和验证是很重要的:

•设计验证是指通过检查和提供客观证据来确认规定的要求已得到满足。换句话说，我的产品做对了吗?

•设计确认是指通过客观证据确定设备规格符合用户需求和预期用途。在这种情况下，需要回答的问题是，我是否做出了正确的产品?

        2.1 设计和开发验证要求解析

2.1.1 应当结合策划的结果，在适宜的阶段进行设计和开发验证，确保设计开发输出满足输入的要求；即什么时候，需要做哪些设计验证，是在产品设计开发策划时就应考虑并规划的。不是项目团队中临时设想的。若后期团队评审确实有必要补充增加若干设计验证，应先更新设计开发策划，后进行相应的设计验证。核心一点：就是用客观证据证明输出满足输入要求。

2.1.2 应当保持设计和开发验证记录、验证结果和任何必要措施的记录；设计验证记录应包括：设计的标识、设计验证方法的描述、抽样取样方案、设计验证的方案，验证的原始记录，设计验证报告、验证的人员姓名，执行验证的日期，并且有人批准。

2.1.3 若设计和开发验证采用的是可供选择的计算方法或经证实的设计进行比较的方法，应当评审所用的方法的适宜性，确认方法是否科学和有效。设计验证的方法若不是标准，法规规定的常用方法，就应先对方法的科学性和有效期进行确认。

2.2 设计开发确认要求解析

2.2.1 应当在适宜阶段进行设计和开发确认，确保产品满足规定的使用要求或预期用途的要求；即什么时候，需要做哪些设计确认，是在产品设计开发策划时就应考虑并规划的。设计确认核对考虑的是产品的使用，产品的预期用途是否满足。

2.2.2 设计和开发确认活动应当在产品交付和实施之前进行；换句话说，能给顾客提供或投放市场的前提是，经过设计确认，确保医疗器械产品满足以下几个条件：（1）在正常使用条件下，产品可达到预期性能；（2）与预期受益相比较，产品的风险可接受；（3）产品的临床性能和安全性均有适当的证据支持。

2.2.3 应当保持设计和开发确认记录，包括临床评价或临床试验的记录，保持确认结果和任何必要措施的记录。设计确认记录应包括：设计的标识、设计确认方法的描述、抽样取样方案、设计确认的方案，设计确认报告、确认的人员姓名，执行确认的日期，并且有审批。

2.3设计验证与确认的区别

3.医疗器械设计开发验证和确认的应用和实践

医疗器械设计验证和确认可能是研发小伙伴最烧脑和头痛的事情了，在实践中，更多的小伙伴最关注的是他的产品可以用那种方法进行设计验证，那种方法进行设计确认？关于这个问题，笔者这里也没有标准的答案。应结合具体的项目，具体的医疗器械产品本身技术复杂度、结合产品风险度、结合相关标准的要求，要求的精度，经济性，可行性等因素进行评估，选择适当的方式方法，制定专项方案，经过规定的批准程序后实施，并保留所有相关的文件与记录（客观证据）。当然各种常见问题中，笔者总结到比较常见的问题就是：设计验证和确认的方法有哪些？设计验证/确认涉及到的样本量应该用多少？最后一个是设计验证验证和确认的先后问题。

3.1 设计开发验证和确认常用的方法

笔者将自己经历或见识过的常见验证/确认方法分享如下。

3.1.1设计验证的方法

（1）标准和产品技术要求规定的试验方法；

（2）变换方式进行计算验证；

（3）人为制造超限法（边界条件法）；

（4）进行试验或演示证明；

（5）与同类进行比较证明；

（6）样品/样机试制与测试

（7）批量生产与测试；

（8）文件发放前的评审；

（9）对设计输出进行全面评审。

对同一个验证要求，可以采取多种方法共同验证，可以避免单一验证方法的局限。不是所有的设计验证都是由企业自己进行，当企业资源不满足时，可借助外部资源进行设计验证，如医用电气设备电磁兼容、医用电气设备安全性能等就是如此。

3.1.2设计确认的方法

（1）临床试验

（2）实际使用

（3）临床评价

（4）模拟试用

（5）观察评价

（6）参数确认放行

医疗器械使用事关人类生命健康，虽设计输出满足输入要求，设计验证等活动也从不同角度证实了设计开发的结果符合设计开发策划的预期要求，但在批量大规模用于人体前，必须取得更多的可靠的临床安全有效性证据，以证明新医疗器械满足规定的使用要求或预期用途的要求。因此应当开展设计开发确认活动。比如设计开发团队在模拟正常使用条件下的安全性和有效性进行确认，动物试验。

3.2 设计验证和确认涉及的样本量问题

关于设计验证/确认的样本量问题，近年来逐渐引起了医疗器械从业者们的重视，因为监管部门对这方面也越来越重视，特别是高值耗材，高风险的产品，也着实让生产企业因为样本量的多少着急，毕竟抽取的样品都是真金白银啊。那么不管是设计验证，还是设计确认（临床试验）的样本量通常需要考虑的因素如下：
（1）研究对象的变化程度，即变异程度；
（2）要求和允许的误差大小，即精度要求；
（3）要求的推断的置信度，一般情况下，置信度取为95%；
（4）总体的大小；
（5）抽样的方法。
     
     涉及样本量问题，一般都会要求具有统计学意义。即概率和统计将不可避免，而这方面恰是很多人提起就头麻的专业领域。专业的事情交给专业的人去做，也是越来越多人的共识。（延申：医疗器械从业者也陆续组织了若干次企业内训，三期线下精品小班课非常接地气。今年计划线下依然会组织，有兴趣的可以私信小编微信：MDP513【推荐】医疗器械相关样本量设计专题研讨会（第三期））

3.3 设计开发验证和确认的先后问题

关于这个问题，在本文2.3对比中，设计确认的时机：验证之后，交付之前。此外，YY 0595中也明确写到“确认必须在成功的验证之后才能进行。未通过验证的医疗器械产品，其安全性没有保证，不允许进入设计开发确认阶段。”由此产生了验证和确认先后的问题。以下为笔者对此问题的一点见解，仅供参考。

首先，意识到成功的设计验证之后是设计确认是很重要的，一些观点也认为设计确认可以在设计验证过程中完成，这种观点不否认。然而，可以明确的是设计验证不能代替设计确认。

      其次，要明确讨论的前提是指医疗器械设计验证，与设计确认，非更广泛意义上的验证和确认。这里的设计确认，对象更多指的是设计出来的医疗器械产品。而不是部件，或核心原材料。不否认部件，或材料的功能，可以在做整体产品之前进行的设计确认。比如无菌材料的本身性能功能的确认，就直接关系到最终的产品性能和预期用途。比如通过设计开发的产品的原型，就可以初步确认产品的预期用途或功能是否可能实现。

再次，就是对医疗器械产品的设计开发流程的理解。产品的设计验证和设计确认并非是某一个点，而是贯穿设计开发过程的某些阶段，是个持续的过程。比如设计验证和设计确认活动的起始点，其实可以追溯到在设计开发策划阶段就开始准备了，在设计输出就有些验证或确认活动了。比如设计输出组成产品物料的验证。设计开发过程本身也是个不断反馈，不断迭代的过程。只不过医疗器械产品级的设计验证活动，比产品级的设计确认活动结束的早。

4.医疗器械设计开发验证和确认的小结

从实践的角度小结医疗器械设计验证和确认：设计验证就是提供客观证据，证明设计输出满足输入的要求， 如产品检验报告等。设计确认就是确保产品满足规定的使用要求或者预期用途的要求， 如临床评价、性能评价。

对医用软件产品来说，设计验证对应的是集成/系统测试，可有输出/更新文档，如软件验证计划/说明（测 试用例）/记录/报告，产品检验报告和风险管理报告（更新）。设计确认对应的是可形成如临床评价报告、软件确认计划/用例/记录/报告、用户测试 计划、用户测试报告、风险管理报告（更新）等文档。

对医疗器械设计开发的验证和确认，其实，企业最担心是赋予灵魂的一问，及再追问。所以，还是踏踏实实做好研发，做好产品，才是上策。本次分享就到这里，欢迎感兴趣的小伙伴转发，分享，一起探讨交流。