关于医疗器械实验动物的选择和依据

2026-04-08

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医疗器械动物试验是根据试验目的，选用符合试验要求的动物，在预先设计研究方案规定下，进行产品可行性和/或安全性和/或有效性研究，观察、记录动物的反应过程及结果，以确认医疗器械对生命活动的作用与影响。在设计开发的风险管理活动中，实施降低风险的控制措施后，需对风险控制措施有效性进行验证/确认，动物试验是确认风险控制措施有效性的手段之一，是评价医疗器械安全性和有效性的重要证据模块。

关于医疗器械是否要做动物实验？

关于是否需要做临床前动物试验研究可以参考《医疗器械动物实验研究技术审查指导原则第一部分：决策原则》。

在很多注册人的认知中，只有部分三类医疗器械或创新型医疗器械必须要进行动物实验。实际上，随着医疗器械监管规范化，很多二类医疗器械在临床试验申请或NMPA注册时也常常会被要求补充动物实验。这是由于以往主要是通过查找同类产品的参考文献和研究资料来佐证其安全有效性，但这些资料查找困难、数据匮乏往往无法充分论证产品的安全有效性，常有临床试验已经完成却面临被发补补充动物实验的尴尬局面。

关于实验动物的选择

常规会将实验动物分为大动物和小动物两类。常用大动物包括猪、犬、羊、猴等，常用小动物包括小鼠、大鼠、豚鼠、兔等。研发人员在实验动物的选择上往往不是很明确。选择正确的实验动物关系到产品研发成败。恰当的动物模型选择在前期的可行性研究中能提供更可靠的数据和更准确的改进方向，以缩短整个研发的周期。在后续的安全有效性研究中能提供充分的理论依据以支撑临床实验的开展。

在医疗器械的动物实验中小动物多数用于生物相容性研究。例如：全身毒性、遗传毒性主要使用小鼠，致敏、刺激主要使用豚鼠，可降解材料的降解研究主要使用大鼠和兔。生物相容性研究的动物选择具体要求参照GB/T 16886或ISO10993执行，基本是没有争议的，此处不再赘述，感兴趣的小伙伴下载相关文件查阅。

在医疗器械可行性、安全性和有效性研究中常常使用大动物。主要是由于两方面的原因：一是大动物的体型、循环系统、脏器结构与人体更为相近。二是器械的设备、配件、辅助系统的体积往往不适用于小动物。大动物的使用成本较高，在动物选择上需要非常谨慎避免浪费。动物选择的依据与器械的分类界定关系不大，不是某一类器械对应要用某种动物，而是根据产品的使用场景、作用器官、适应症和操作便利性，选择与人类结构最相近或者与临床试验使用方式最接近的实验动物。

以往常常说止血、补片类产品适用猪作为实验动物，骨科植入类产品适用羊和犬。但由于器械产品的多样性以及同一产品有不同的适应症很多人还是不明确产品用什么实验动物更合适。以下将从作用器官和适应症的角度分析实验动物的选择和依据。

作用器官	代表产品类型	推荐动物	选择依据	参考文献
头部	脑膜补片颅骨修复产品	猪、犬	猪和犬颅骨较大适合制备较大缺损修复模型。	Kinaci A, Bergmann W, Bleys RL, van der Zwan A, van Doormaal TP. Histologic comparison of the dura mater among species. Comp Med. 2020;70(2):170‐175.
脑	脑机接口	猴、猪	猪和猴与人类的大脑均是多脑回的，白质组成相似，髓鞘形成的时间过程也与人类类似，大脑对损伤的病理生理反应也与人类相似。并且猪与猴相比更容易获得且价格低廉。	Fallegger F, Trouillet A, Lacour SP. Subdural Soft Electrocorticography (ECoG) Array Implantation and Long-Term Cortical Recording in Minipigs. J Vis Exp. 2023 Mar 31;(193).
外周神经	骶神经刺激器迷走神经刺激器	猪	与其他动物相比，猪最接近人类迷走神经的直径、神经束大小和组织的复杂性。	Settell ML, Pelot NA, Knudsen BE. Functional vagotopy in the cervical vagus nerve of the domestic pig: implications for the study of vagus nerve stimulation. J Neural Eng. 2020 Apr 9;17(2):026022.
眼	人工晶体人工角膜 OK镜等	兔	兔子的眼部结构、眼球大小与人眼相似，且兔子与其它大动物相比经济性更好。	Zernii EY, Baksheeva VE, Iomdina EN, Averina OA, Permyakov SE, Philippov PP, et al. Rabbit models of ocular diseases: new relevance for classical approaches. CNS Neurol Disord Drug Targets. 2016;15(3):267–291.
牙齿	牙种植体骨粉骨膜	犬、猪	猪在牙齿形态、骨密度、解剖结构和骨的重建率及愈合方面是最接近人类的，但猪生长速度过快不利于并且在手术操作中犬的颌关节更容易打开，便于手术操作。	Martinez LA.Localization of the mandibular canal in brachycephalic dogs using computed tomography[J].J Vet Dent.2009(26)156–163.
甲状腺	射频消融设备等	猪	猪甲状腺与人类甲状腺大小，生理生化等性状相近，在甲状腺激素代谢和免疫等方面也与人类更接近。	Ridouani F, Tuttle RM, Ghosn M, Li D, Wong RJ, Fagin JA, Monette S, Solomon SB. Ultrasound-Guided Percutaneous Laser Ablation of the Thyroid Gland in a Swine Model: Comparison of Ablation Parameters and Ablation Zone Dimensions. Cardiovasc Intervent Radiol.2021Nov;44(11):1798-1806.
皮肤	敷料医用粘合剂医美填充材料等	猪	猪与人皮肤结构相似都是由表皮、真皮、皮下组织、皮肤附属器构成、毛囊密度和细菌群与人类皮肤相当，并且猪皮肤供血情况与人极为相似，非常适用于研究皮肤创伤修复。	Anatomical features for an adequate choice of experimental animal model in biomedicine: II. Small laboratory rodents, rabbit, and pig
呼吸系统	射频消融设备高频电刀手术机器人等	猪	猪与人类有相似的肺叶和支气管解剖结构，适用于呼吸系统研究。	E. P. Judge, J. M. Hughes, J. J. Egan, M. Maquire, E. L. Molloy, S. O’Dea, Anatomy and bronchoscopy of the porcine lung. A model for translational respiratory medicine. Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. 51, 334–343 (2014)
心血管系统	血管封堵器心脏瓣膜血管夹心脏支架等	猪	猪在心脏器官大小、免疫学、生理学和大体形态方面与人类有相似之处，特别是在心房、心室和冠状动脉循环模式的结构上有相似之处。	Camacho P, Fan H, Liu Z, He JQ. Large Mammalian Animal Models of Heart Disease. J Cardiovasc Dev Dis. 2016 Oct 5;3(4):30.
隐静脉	静脉粘合剂射频消融激光消融等	羊	羊的隐静脉长度、管腔直径、厚度与人大隐静脉极为相似。	Barnat N , Grisey A , Gerold B , et al. Efficacy and safety assessment of an ultrasound-based thermal treatment of varicose veins in a sheep model[J]. International Journal of Hyperthermia, 2020, 37(1):231-244.
胸椎、腰椎、脊髓	脊柱融合器人工椎间盘脊髓神经刺激器等	羊	羊胸椎和腰椎与人类结构最为相似。羊椎间关节的解剖和功能和人类相似，椎间盘的形态学和腰椎肌肉组织的解剖也和人类相似。	Wilke HJ, Kettler A, Wenger KH, Claes LE. Anatomy of the sheep spine and its comparison to the human spine. Anat Rec. 1997;247:542–555.
肝、肾、脾脏等脏器	射频消融超声刀手术机器人等	猪	猪的脏器与血液循环系统与人非常相近，且容易获得，是研究脏器疾病的优良模型。	K. Gutierrez, N. Dicks, W. G. Glanzner, L. B. Agellon, V. Bordignon, Efficacy of the porcine species in biomedical research. Front. Genet. 6, 293 (2015).

另外，实验动物的选择还需综合考虑动物的易获得性、生长特性、生活习性、饲养条件、成本控制、实验操作便利性等多方因素。例如：猪和犬虽然都适用于牙科器械的实验，但在手术操作中犬的颌关节更容易打开，便于手术操作。且雄性犬牙槽骨的宽度厚度优于雌性犬，种植条件更好；猪的生长发育速度过快，对于一些长骨、股骨的植入材料以及人工关节等的生物力学性能和骨形成骨吸收可能存在一定影响。犬的动物福利要求较高，长期饲养需要考虑成本问题。猴的价格高昂，饲养难度高等等。