ISO 5840-2:2015

Cardiovascular implants - Cardiac valve prostheses - Part 2: Surgically implanted heart valve substitutes

ISO 5840-2:2015 is applicable to heart valve substitutes intended for implantation in human hearts, generally requiring cardiopulmonary bypass and generally with direct visualization. ISO 5840-2:2015 is applicable to both newly developed and modified surgical heart valve substitutes and to the accessories, packaging, and labelling required for their implantation and for determining the appropriate size of the surgical heart valve substitute to be implanted. ISO 5840-2:2015 outlines an approach for qualifying the design and manufacture of a surgical heart valve substitute through risk management. The selection of appropriate qualification tests and methods are derived from the risk assessment. The tests may include those to assess the physical, chemical, biological, and mechanical properties of surgical heart valve substitutes and of their materials and components. The tests may also include those for pre-clinical in vivo evaluation and clinical evaluation of the finished surgical heart valve substitute. ISO 5840-2:2015 defines performance requirements for surgical heart valve substitutes where adequate scientific and/or clinical evidence exists for their justification. For novel surgical heart valve substitutes, e.g. sutureless, the requirements of both this International Standard and ISO 5840‑3 might be relevant and shall be considered as applicable to the specific device design and shall be based on the results of the risk analysis. ISO 5840-2:2015 excludes heart valve substitutes designed for implantation in artificial hearts or heart assist devices. ISO 5840-2:2015 excludes homografts.

Implants cardiovasculaires — Prothèses valvulaires — Partie 2: Prothèse valvulaires implantées chirurgicalement

ISO 5840-2:2015 s'applique aux prothèses valvulaires destinées à être implantées dans le c?ur humain et nécessitant en général une circulation extra-corporelle et une visualisation directe. ISO 5840-2:2015 s'applique à la fois aux prothèses valvulaires chirurgicales récemment mises au point et aux prothèses valvulaires chirurgicales modifiées ainsi qu'aux accessoires, à l'emballage et à l'étiquetage exigés pour leur implantation et pour la détermination de la taille appropriée de la prothèse valvulaire chirurgicale à implanter. ISO 5840-2:2015 présente une approche pour la qualification de la conception et de la fabrication d'une prothèse valvulaire chirurgicale à travers la gestion des risques. La sélection des méthodes et des essais de qualification appropriés se fait à partir de l'appréciation du risque. Les essais peuvent inclure les essais destinés à évaluer les propriétés physiques, chimiques, biologiques et mécaniques des prothèses valvulaires chirurgicales ainsi que de leurs matériaux et composants. Ces essais peuvent également englober les essais destinés à l'évaluation préclinique in vivo et à l'évaluation clinique des prothèses valvulaires chirurgicales à l'état fini. ISO 5840-2:2015 définit les exigences de performances relatives aux prothèses valvulaires chirurgicales lorsqu'une preuve scientifique et/ou clinique adéquate existe pour les justifier. Pour les nouvelles prothèses valvulaires chirurgicales (par exemple, les prothèses sans suture), les exigences de la présente Norme internationale et de l'ISO 5840‑3 peuvent être pertinentes. Elles doivent être considérées comme applicables à la conception spécifique du dispositif et s'appuyer sur les résultats de l'analyse des risques. ISO 5840-2:2015 exclut les prothèses valvulaires destinées à être implantées dans les c?urs artificiels ou dans des dispositifs d'assistance cardiaque. ISO 5840-2:2015 ne couvre pas les allogreffes.

General Information

• Status: Withdrawn
• Publication Date: 10-Sep-2015
• Withdrawal Date: 10-Sep-2015
• ICS: 11.040.40 - Implants for surgery, prosthetics and orthotics
• Technical Committee: ISO/TC 150/SC 2 - Cardiovascular implants and extracorporeal systems
• Drafting Committee: ISO/TC 150/SC 2/WG 1 - Cardiac valves
• Current Stage: 9599 - Withdrawal of International Standard
• Start Date: 21-Jan-2021
• Completion Date: 13-Dec-2025

Relations

• Consolidates: ISO 20957-4:2005 - Stationary training equipment - Part 4: Strength training benches, additional specific safety requirements and test methods
• Effective Date: 06-Jun-2022
• Revised: ISO 5840-2:2021 - Cardiovascular implants - Cardiac valve prostheses - Part 2: Surgically implanted heart valve substitutes
• Effective Date: 23-Apr-2020
• Revises: ISO 5840:2005 - Cardiovascular implants - Cardiac valve prostheses
• Effective Date: 23-Mar-2013

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 5840-2
First edition
2015-09-15
Cardiovascular implants — Cardiac
valve prostheses —
Part 2:
Surgically implanted heart valve
substitutes
Implants cardiovasculaires — Prothèses valvulaires —
Partie 2: Prothèse valvulaires implantées chirurgicalement
Reference number
©
ISO 2015
© ISO 2015, Published in Switzerland
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized otherwise in any form
or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on the internet or an intranet, without prior
written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below or ISO’s member body in the country of
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ii © ISO 2015 – All rights reserved

Contents Page
Foreword .v
Introduction .vi
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 2
4 Abbreviations. 4
5 Fundamental requirements . 4
6 Device description . 5
6.1 Intended use . 5
6.2 Design inputs . 5
6.2.1 Operational specifications . 5
6.2.2 Performance specifications . 5
6.2.3 Packaging, labelling, and sterilization . 6
6.3 Design outputs . 6
6.3.1 General. 6
6.4 Design transfer (manufacturing qualification) . 6
6.5 Risk management . 6
7 Design verification testing and analysis/design validation . 6
7.1 General requirements . 6
7.2 In vitro assessment . 7
7.2.1 Test conditions, sample selection, and reporting requirements . 7
7.2.2 Material property assessment . 8
7.2.3 Hydrodynamic performance assessment . 8
7.2.4 Structural performance assessment .10
7.2.5 Device MRI safety .11
7.2.6 Additional implant design evaluation requirements .11
7.2.7 Design specific testing .12
7.2.8 Simulated use.12
7.2.9 Human factors/usability assessment .12
7.3 Preclinical in vivo evaluation .12
7.3.1 Overall requirements .12
7.3.2 Methods .13
7.3.3 Test report .14
7.4 Clinical investigation .15
7.4.1 General.15
7.4.2 Statistical considerations .15
7.4.3 Distribution of subjects and investigators .15
7.4.4 Sample size .15
7.4.5 Entry criteria .16
7.4.6 Duration of the study .16
7.4.7 Clinical data requirements .16
7.4.8 Clinical investigation report .18
Annex A (informative) Heart valve substitute hazards, associated failure modes, and
evaluation methods .20
Annex B (informative) In vitro procedures for testing unstented or similar valves in
compliant chambers .23
Annex C (informative) Preclinical in vivo evaluation .25
Annex D (informative) Description of the surgical heart valve substitute.28
Annex E (informative) Examples of components of some surgical heart valve substitutes .30
Annex F (informative) Guidelines for verification of hydrodynamic performance .34
Annex G (informative) Durability testing .43
Annex H (informative) Examples of design specific testing .45
Annex I (informative) Fatigue assessment .47
Annex J (normative) Methods of evaluating clinical data .53
Bibliography .54
iv © ISO 2015 – All rights reserved

Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity
assessment, as well as information about ISO’s adherence to the WTO principles in the Technical
Barriers to Trade (TBT) see the following URL: Foreword - Supplementary information
The committee responsible for this document is ISO/TC 150, Implants for surgery, Subcommittee SC 2,
Cardiovascular implants and extracorporeal systems.
This first edition of ISO 5840-2, together with ISO 5840-1 and ISO 5840-3, cancels and replaces
ISO 5840:2005, which has been technically revised.
ISO 5840 consists of the following parts, under the general title Cardiovascular implants — Cardiac
valve prostheses:
— Part 1: General requirements
— Part 2: Surgically implanted heart valve substitutes
— Part 3: Heart valve substitutes implanted by transcatheter techniques
Introduction
This part of ISO 5840 has been prepared for surgical heart valve substitutes with emphasis on
specifying types of in vitro testing, preclinical in vivo and clinical evaluations, reporting of all in vitro,
preclinical in vivo, and clinical evaluations and labelling and packaging of the device. This process is
intended to clarify the required procedures prior to market release and to enable prompt identification
and management of any subsequent issues.
This part of ISO 5840 is to be used in conjunction with ISO 5840-1.
vi © ISO 2015 – All rights reserved

INTERNATIONAL STANDARD ISO 5840-2:2015(E)
Cardiovascular implants — Cardiac valve prostheses —
Part 2:
Surgically implanted heart valve substitutes
1 Scope
This part of ISO 5840 is applicable to heart valve substitutes intended for implantation in human hearts,
generally requiring cardiopulmonary bypass and generally with direct visualization.
This part of ISO 5840 is applicable to both newly developed and modified surgical heart valve substitutes
and to the accessories, packaging, and labelling required for their implantation and for determining the
appropriate size of the surgical heart valve substitute to be implanted.
This part of ISO 5840 outlines an approach for qualifying the design and manufacture of a surgical heart
valve substitute through risk management. The selection of appropriate qualification tests and methods
are derived from the risk assessment. The tests may include those to assess the physical, chemical,
biological, and mechanical properties of surgical heart valve substitutes and of their materials and
components. The tests may also include those for pre-clinical in vivo evaluation and clinical evaluation
of the finished surgical heart valve substitute.
This part of ISO 5840 defines performance requirements for surgical heart valve substitutes where
adequate scientific and/or clinical evidence exists for their justification.
For novel surgical heart valve substitutes, e.g. sutureless, the requirements of both this International
Standard and ISO 5840-3 might be relevant and shall be considered as applicable to the specific device
design and shall be based on the results of the risk analysis.
This part of ISO 5840 excludes heart valve substitutes designed for implantation in artificial hearts or
heart assist devices.
This part of ISO 5840 excludes homografts.
2 Normative references
The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are
indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated
references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 5840-1:2015, Cardiovascular implants and extracorporeal systems — Cardiac valve prostheses —
Part 1: General requirements
ISO 10993-1, Biological evaluation of medical devices — Part 1: Evaluation and testing within a risk
management process
ISO 10993-2, Biological evaluation of medical devices — Part 2: Animal welfare requirements
ISO 14155, Clinical investigation of medical devices for human subjects — Good clinical practice
ISO 14630, Non-active surgical implants — General requirements
ISO 14971, Medical devices — Application of risk management to medical devices
ISO 16061, Instrumentation for use in association with non-active surgical implants – General requirements
ISO/IEC 17025:2005, General requirements for the competence of testing and calibration laboratories
ISO 22442 (all parts), Medical devices utilizing animal tissues and their derivatives
ASTM F2052, Standard Test Method for Measurement of Magnetically Induced Displacement Force on
Medical Devices in the Magnetic Resonance Environment
ASTM F2119, Standard Test Method for Evaluation of MR Image Artifacts from Passive Implants
ASTM F2182, Standard Test Method for Measurement of Radio Frequency Induced Heating On or Near
Passive Implants During Magnetic Resonance Imaging
ASTM F2213, Standard Test Method for Measurement of Magnetically Induced Torque on Medical Devices
in the Magnetic Resonance Environment
ASTM F2503, Standard Practice for Marking Medical Devices and Other Items for Safety in the Magnetic
Resonance Environment
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions given in ISO 5840-1 and the
following apply.
3.1
cycle rate
number of complete cycles per unit of time, usually expressed as cycles per minute (cycles/min)
3.2
internal orifice diameter
numerical indication of the minimum diameter within a surgical heart valve substitute through
which blood flows
Note 1 to entry: See Figure 1.
3.3
intra-annular sewing ring
sewing ring designed to secure the surgical heart valve wholly or mostly within the patient’s tissue
annulus
Note 1 to entry: See Figure 1.
Note 2 to entry: See also 3.2, 3.10, and 3.12.
2 © ISO 2015 – All rights reserved

Key
1 internal orifice diameter
2 tissue annulus diameter
3 external sewing ring diameter
Figure 1 — Designation of dimensions of surgical heart valve substitute sewing ring
configurations
3.4
major bleeding
any episode of major internal or external bleeding that causes death, hospitalization, or permanent
injury (e.g. vision loss) or necessitates transfusion
3.5
major paravalvular leak
paravalvular leakage leading to death or re-intervention, or causing heart failure requiring additional
medication, or causing moderate or severe regurgitation or prosthesis ‘rocking’ on investigation even
in the apparent absence of symptoms, or causing hemolytic anemia
3.6
nonstructural valve dysfunction
abnormality extrinsic to the heart valve substitute that results in stenosis, regurgitation, and/or
haemolytic anemia
3.7
prosthetic valve endocarditis
any infection involving a valve in which an operation has been performed, based on reoperation,
autopsy or the Duke Criteria for Endocarditis
Note 1 to entry: See Reference [16].
3.8
structural valve deterioration
change in the function of a heart valve substitute resulting from an intrinsic abnormality that causes
stenosis or regurgitation
Note 1 to entry: This definition excludes infection or thrombosis of the heart valve substitute. It includes intrinsic
changes such as wear, fatigue failure, stress fracture, occluder escape, suture line disruption of components of
the prosthesis, calcification, cavitation erosion, leaflet tear, and stent creep.
3.9
support structure
component of a heart valve substitute that houses the occluder(s)
EXAMPLE Stent, frame, housing.
3.10
supra-annular sewing ring
sewing ring designed to secure the valve wholly above the patient’s tissue annulus
Note 1 to entry: See Figure 1.
3.11
thromboembolism
any embolic event that occurs in the absence of infection after the immediate perioperative period and
may be manifested by a neurological event or a noncerebral embolic event
3.12
tissue annulus diameter
TAD
diameter in millimetres of the smallest flow area within the patient’s valve annulus
3.13
valve size
manufacturer’s designation of a surgical heart valve substitute which indicates the tissue annulus
diameter (TAD in millimetres) of the patient into whom the surgical heart valve substitute is intended
to be implanted (i.e. TAD = designated valve size)
Note 1 to entry: This takes into consideration the manufacturer’s recommended implant position relative to the
annulus and the suture technique.
3.14
valve thrombosis
any thrombus not caused by infection attached to or near an operated valve that occluded part of the
blood flow path, interferes with valve function, or is sufficiently large to warrant treatment
Note 1 to entry: See Reference [14].
4 Abbreviations
For the purposes of this document, the following abbreviations apply.
EOA Effective Orifice Area
CFD Computational Fluid Dynamics
FEA Finite Element Analysis
IFU Instructions For Use
OPC Objective Performance Criteria
5 Fundamental requirements
The manufacturer shall determine, at all stages of the product life cycle, the acceptability of the product
for clinical use.
4 © ISO 2015 – All rights reserved

6 Device description
6.1 Intended use
The manufacturer shall identify the physiological condition(s) to be treated, the intended patient
population, potential adverse events, and intended claims.
6.2 Design inputs
6.2.1 Operational specifications
The manufacturer shall define the operational specifications for the device, including the principles of
operation, expected device lifetime, shelf life, shipping/storage limits, and the physiological environment
in which it is intended to function. The manufacturer shall carefully define all relevant dimensional
parameters that will be required to accurately select the size of device to be implanted. ISO 5840-1:2015,
Table 1 and Table 2 define the expected physiological parameters of the intended adult patient population
for surgical heart valve substitutes for both normal and pathological patient conditions.
NOTE See the paediatric annex of ISO 5840-1:2015, Annex E.
6.2.2 Performance specifications
6.2.2.1 The manufacturer shall establish (i.e. define, document, and implement) the clinical
performance requirements of the device and the corresponding device performance specifications for
the intended use and device claims. The following list of desired clinical and device-based performance
characteristics describes a safe and effective surgical heart valve substitute.
NOTE For novel devices, portions of ISO 5840-3 can be applicable
6.2.2.2 Specifications shall be defined with respect to at least the following performance characteristics:
— ability to allow forward flow with acceptably small mean pressure difference;
— ability to prevent retrograde flow with acceptably small regurgitation;
— ability to resist embolization;
— ability to resist haemolysis;
— ability to resist thrombus formation;
— biocompatible;
— compatible with in vivo diagnostic techniques;
— deliverable and implantable in the target population;
— ability to ensure effective fixation within the target implant site;
— has an acceptable noise level;
— has reproducible function;
— maintains structural and functional integrity during the expected lifetime of the device;
— maintains its functionality and sterility for a reasonable shelf life prior to implantation.
6.2.3 Packaging, labelling, and sterilization
The surgical heart valve substitute and accessories shall meet the requirements for packaging, labelling,
and sterilization contained within ISO 5840-1:2015, Annexes B, C, and D, respectively.
6.3 Design outputs
6.3.1 General
The manufacturer shall establish (i.e. define, document, and implement) a complete specification of the
surgical heart valve substitute system, which includes component and assembly-level specifications,
accessories, packaging, and labelling.
Annex E contains a listing of components and terms that may be used in describing various valve types.
6.4 Design transfer (manufacturing qualification)
6.4.1 The manufacturer shall generate a manufacturing flowchart identifying the manufacturing
process operations and inspection steps. The input of all components and important manufacturing
materials shall be indicated on the flowchart.
6.4.2 As part of the risk management process, the manufacturer shall establish the control measures
and process conditions necessary to ensure that the device is safe and suitable for its intended use. The
risk management file shall identify and justify the verification activities necessary to demonstrate the
acceptability of the process ranges chosen.
6.4.3 The manufacturer shall establish the adequacy of full-scale manufacturing by validation of the
manufacturing process. The manufacturer shall document the results of the validation of all special
processes and the validation of all process software.
NOTE See ISO 13485.
6.5 Risk management
The manufacturer shall define and implement a risk management program in accordance with ISO 14971.
Annex A contains a list of potential hazards specific to surgical heart valve substitutes that can serve as
the basis for a risk analysis.
7 Design verification testing and analysis/design validation
7.1 General requirements
The manufacturer shall perform verification testing in order to demonstrate that the device
specifications result in a surgical heart valve substitute system that meets the design specifications
(design output meets design input). The manufacturer shall establish those tests relating to hazards
identified from the risk analysis. The protocols shall identify the test purpose, set-up, equipment
(specifications, calibration, etc.), test conditions (with a justification of appropriateness to anticipated
in vivo operating conditions for the device), acceptance criteria, and sample quantities tested.
NOTE See ISO 16061.
For novel surgical heart valve substitutes (e.g. sutureless), the requirements of both this part of
ISO 5840 and ISO 5840-3 might be relevant and shall be considered, if applicable to the specific device
design and based on the results of the risk analysis.
6 © ISO 2015 – All rights reserved

The manufacturer shall validate the design of the surgical heart valve substitute, its packaging/labelling,
and accessories.
7.2 In vitro assessment
7.2.1 Test conditions, sample selection, and reporting requirements
7.2.1.1 Test conditions and sample selection
Test specimens shall represent, as closely as possible, the finished product to be supplied for clinical use,
including exposure to the maximum number of recommended sterilization cycles, process chemicals,
and aging effects in accordance with all manufacturing procedures and Instructions for Use, where
appropriate. Any deviations of the test specimens from the finished product shall be justified.
The specimens selected for testing shall fully represent the total implant size range. Depending on the
particular test, testing might not necessarily have to be completed for each discrete valve size, but
shall at least be completed for the smallest, intermediate, and largest sizes. A rationale for device size
selection shall be provided.
For all tests, the number of samples shall be justified based on the specific intent of the test (see
ISO 5840-1:2015, Annex F). Sampling shall ensure adequate representation of the expected variability in
the manufacture of devices. Additional recommendations regarding sampling and sample conditioning
are included within each test method defined herein, as appropriate.
Where simulation of in vivo conditions is applicable to the test method, consideration shall be given to
those operational environments given in ISO 5840-1:2015, Table 1 and Table 2 for the adult population.
See ISO 5840-1:2015, Annex E for guidelines regarding suggested test conditions for the paediatric
population. Where applicable, testing shall be performed using a test fluid of isotonic saline, blood,
or a blood-equivalent fluid whose physical properties (e.g. specific gravity, viscosity at operating
temperatures) are appropriate to the test being performed. The test fluid used shall be justified. Testing
shall be performed at the intended operating temperature as appropriate,
Test methods for design verification testing shall be appropriately validated. Refer to applicable
sections of ISO/IEC 17025:2005.
7.2.1.2 Reporting requirements
Each test report shall include the following, at a minimum:
a) rationale for the test;
b) identification and description of the sample(s) tested (e.g. batch number);
c) identification and description of the reference valve(s);
d) number of specimens tested, and sample size rationale;
e) detailed description of the test method including measurement accuracy and repeatability of
the test system;
f) verification that appropriate quality assurance standards have been met (e.g. good laboratory
practices);
g) test results and conclusions.
Statistical procedures such as described in ISO 5840-1:2015, Annex F may be used to assist data analysis.
7.2.2 Material property assessment
7.2.2.1 General
Properties of surgical heart valve substitute system shall be evaluated as applicable to the specific
design as determined by the risk assessment. The material requirements of ISO 14630 and ISO 16061
shall apply. Additional testing specific to certain materials shall be performed to determine the
appropriateness of the material for use in the design.
7.2.2.2 Biological safety
The biocompatibility of the materials and components used in surgical heart valve substitutes shall
be determined in accordance with ISO 10993-1. The test plan recorded in the risk management file
shall comprise a biological safety evaluation program with a justification for the appropriateness and
adequacy of the information obtained. The documentation shall include a rationale for the commission
of any biological safety tests carried out to supplement information obtained from other sources, and for
the omission of any tests identified by ISO 10993-1 but not performed. During the hazard identification
stage of a biological safety evaluation, sufficient information shall be obtained to allow the identification
of toxicological hazards and the potential for effects on relevant hematological characteristics. Where
an identified hazard has the potential for significant clinical effects, the toxicological risk shall be
characterized through evaluation of data on, for example, mode of action, dose-response, exposure
level, biochemical interactions, and toxicokinetics.
For surgical heart valve substitutes using animal tissue or their derivatives, the risk associated with
the use of these materials shall be evaluated in accordance with the ISO 22442- series.
7.2.2.3 Material and mechanical property testing
Material properties of all constituent materials comprising the surgical heart valve substitute shall be
evaluated as applicable to the specific design. Scientific literature citations or previous characterization
data from similar devices can be referenced; however, the applicability of the literature data to the
surgical heart valve substitute shall be justified.
Mechanical properties shall be characterized at various stages of manufacture, as applicable.
Environmental conditions that might affect device or component performance or durability shall be
evaluated and included in testing protocols (e.g. shelf life testing). ISO 5840-1:2015, Annex G provides
potentially relevant physical, mechanical, and chemical properties by material class and components.
ISO 5840-1:2015, Annex H provides a list of standards that might be applicable to the testing of materials
and components. ISO 5840-1:2015, Annex I provides guidance on mechanical property characterization
of raw and conditioned materials. ISO 5840-1:2015, Annex J provides guidance on corrosion assessment.
7.2.3 Hydrodynamic performance assessment
Hydrodynamic testing shall be performed to provide information on the fluid mechanical performance
of the surgical heart valve substitute and provide indicators of valve performance in terms of load to
the heart and potential for blood stasis and damage.
A guideline for the performing and reporting of hydrodynamic tests is given in Annex F.
Tests shall be carried out on at least three surgical heart valve substitutes of each size and on at least
one reference valve of each of the smallest, medium, and largest sizes. A larger sample size may be
required to ensure adequate representation of the expected variability in the manufacture of devices.
The in vitro test results shall meet or exceed the minimum performance requirements provided
in Table 2, which are given as a function of valve size. The minimum performance requirements
correspond to the following pulsatile-flow conditions: beat rate = 70 cycles/min, simulated cardiac
output = 5,0 l/min, and systolic duration = 35 %, at normotensive conditions. The minimum
performance requirements are based on values in the published scientific literature. The values in
Table 1 and Table 2 of this part of ISO 5840 are applicable to new or modified heart valve substitutes
8 © ISO 2015 – All rights reserved

which have not been clinically proven or evaluated under the previous version of ISO 5840:2005. The
haemodynamic waveforms produced by the pulse duplicator shall reasonably simulate physiological
conditions as shown in ISO 5840-1:2015, Figure 3.
Table 1 — Minimum device performance requirements, Aortic
Valve size (mm)
Parameter
17 19 21 23 25 27 29 31
EOA (cm ) greater than or equal to 0,70 0,85 1,05 1,25 1,45 1,70 1,95 2,25
Total Regurgitant Fraction (% of forward
10 10 10 10 15 15 20 20
flow volume) less than or equal to
Table 2 — Minimum device performance requirements, Mitral
Valve size (mm)
Parameter
23 25 27 29 31 33
EOA (cm ) greater than or equal to 1,05 1,25 1,45 1,65 1,90 2,15
Total Regurgitant Fraction (% of for-
15 15 15 20 20 20
ward flow volume) less than or equal to
The total regurgitant fraction shall include closing volume, transvalvular leakage volume, and
paravalvular leakage volume.
q
V
RMS
EOA=
Δp
51,6*
ρ
where
EOA is the Effective Orifice Area (cm );
is the root mean square forward flow (ml/s) during the positive differential pressure
q
V
RMS
period;
Δp is the mean pressure difference (measured during the positive differential pressure
period) (mmHg);
ρ is the density of the test fluid (g/cm ).
NOTE 1 This equation is derived from a simplified version of the Bernoulli Equation and as such has
limitations. The constant (51,6) is not dimensionless; thus this equation is only valid with the units shown.
NOTE 2 Defining the time interval for flow and pressure measurement as the positive differential pressure
period of the forward flow interval for EOA computation provides repeatable and consistent results for
comparison to the Table 1 and Table 2 reference values. It is recognized that this approach may not equate to the
EOA computation approaches employed clinically. See ISO 5840-1:2015, Figure 2.
NOTE 3 The rationale for use of q is that the instantaneous pressure difference is proportional to the
V
RMS
square of instantaneous flow rate, and it is the mean pressure difference that is required.
NOTE 4 See References [20], [17], and [21].
7.2.4 Structural performance assessment
7.2.4.1 General
An assessment of the ability of the surgical heart valve substitute to withstand the loads and/or
deformations to which it will be subjected shall be performed in order to evaluate the risks associated
with potential structural failure modes.
7.2.4.2 Device durability assessment
An assessment of the durability of the surgical heart valve substitute shall be performed in order to
assess continued function over a reasonable lifetime. Unless the labelling for a particular device
includes an explicit statement about anticipated in vivo device lifetime, testing shall be performed to
demonstrate reasonable assurance that rigid surgical heart valve substitutes will remain functional
for 400 million cycles and that flexible surgical heart valve substitutes will remain functional for 200
million cycles. For flexible surgical heart valve substitute materials without established clinical history
as a valve leaflet material, testing durations greater than 200 million cycles shall be considered, and
scientifically justified, if not performed. If the labelling for a particular device includes an explicit
statement about anticipated in vivo device lifetime, testing shall be performed to support the labelling
claim. Testing shall be performed on at least three each of the largest, medium, and smallest sizes of
the surgical heart valve. The risk assessment may identify the need for a larger sample size based on
factors such as novel/new materials or non-traditional designs. One equivalent size reference valve
shall be tested under identical conditions for each valve size tested.
Tests shall be performed at a defined differential pressure consistent with normotensive conditions
specified in ISO 5840-1:2015, Table 1 or Table 2. See ISO 5840-1:2015, Annex E for guidelines regarding
suggested test conditions for the paediatric population. Each test valve shall experience the defined
differential pressure across the closed valve for at least 5 % of each cycle during at least 95 % of the
test cycles. If surgical heart valve substitutes identical in design are intended for implant in multiple
valve positions, testing shall include the differential pressure conditions defined for the worst case
valve position.
Cycle rates used for accelerated testing shall be justified. Consideration shall be given to the behaviour
of rate-dependent materials when selecting and justifying appropriate cycle rates.
Test valves shall experience the full range of occluder motion associated with normotensive conditions
during testing (see ISO 5840-1:2015, Table 1 and Table 2). Valves undergoing cycling in durability testers
shall be observed at regular and frequent intervals (e.g. daily or weekly). Valves shall also be evaluated
at least every 50 million cycles for flexible valves and 100 million cycles for rigid valves. A detailed
description of the appearance of the heart valve and hydrodynamic performance shall be documented
prior to testing, throughout the test at the established inspection intervals, and at the completion of test.
The durability assessment shall be performed by characterization of the test valve in terms of the
observed damage and the extent of damage and by imposing pass/fail criteria for identified damage.
An appropriate reference valve shall be used to further assess the durability test conditions being used
to evaluate the surgical heart valve substitute. The failure modes to be considered and the pass/fail
criteria for the test shall be determined by the risk assessment.
Potential modes of failure associated with structural valve deterioration shall be identified. Additional
guidelines for durability testing, including dynamic failure mode evaluation, are given in Annex G.
7.2.4.3 Component fatigue assessment
An assessment of the fatigue performance of the surgical heart valve substitute structural components
shall be conducted. Unless the labelling for a particular device includes an explicit statement about
anticipated in vivo device lifetime, testing shall be performed to demonstrate reasonable assurance that
the support structure will remain functional for a minimum of 400 million cycles. If the labelling for a
particular device includes an explicit statement about anticipated in vivo device lifetime, testing shall
10 © ISO 2015 – All rights reserved

be performed to support the labelling claim. Failure criteria for fatigue testing shall be justified by the
manufacturer based on the results of the risk assessment.
The manufacturer shall identify and justify the appropriate in vivo loading and environmental
conditions used. Fatigue test and analysis shall, at a minimum, use conditions consistent with pressures
associated with moderate hypertensive conditions listed in ISO 5840-1:2015, Table 1 and Table 2
and other relevant in vivo loading conditions. See ISO 5840-1:2015, Annex E for guidelines regarding
suggested test conditions for the paediatric population. In addition, dynamic effects imparted by
leaflet/occluder motion on resulting stress/strain magnitudes during valve closure shall be addressed.
Test specimens shall represent, as closely as possible, the finished product as supplied for clinical use,
including exposure to the maximum number of recommended sterilization cycles, process chemicals,
aging effects, and any device handling steps in accordance with manufacturing procedure and IFU.
Devices shall be tested at the intended operating temperatures and environmental conditions.
A validated stress/strain analysis of the structural components of the implant under simulated in vivo
conditions shall be performed. Loading from all valve components shall be considered. For example,
where analysis is only required for the support structure, it might be necessary to include reaction loads
associated with dynamic effects of leaflet/occluder closure in the analysis in order to simulate in vivo
loading realistically. An appropriate validated constitutive model for each material shall be used in the
stress/strain analysis, including time-dependent, temperature-dependent, and/or nonlinear models.
Fatigue characterization and lifetime assessment of the structural components under simulated in
vivo conditions shall be performed in order to evaluate risks associated with fatigue-related failure
modes. The manufacturer shall determine and justify the fatigue assessment approach and associated
characterization technique adopted. Suggested guidelines are provided in Annex G and Annex I.
7.2.4.4 Component corrosion assessment
An assessment of the corrosion resistance of all constituent materials comprising the surgical heart
valve substitute shall be conducted. It is well-established that metal corrosion potential can be sensitive
to variations in manufacturing processes (e.g. heat treatment, chemical etching, electropolishing).
Therefore, the corrosion resistance shall be characterized using the finished component.
ISO 5840-1:2015, Annex J provides guidance on corrosion resistance characterization.
The manufacturer shall provide rationale for the selected test methods and justify that all corrosion
mechanisms and conditions have been considered through testing or theoretical assessments.
7.2.4.5 Cavitation (rigid valves)
An assessment of the potential for cavitation as indicated by the formation of vapor bubbles during
valve closure shall be considered for rigid valves. Assessment of cavitation damage shall be performed
by a detailed examination of study valves used in the preclinical in vivo study and simulated long
term in vitro study (i.e. durability testing). The in vitro cavitation assessment shall be performed by
characterization of the smallest and largest valve sizes in terms of any observed damage and the extent
of damage compared to the appropriate reference valves.
7.2.5 Device M
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 5840-2
Première édition
2015-09-15
Implants cardiovasculaires —
Prothèses valvulaires —
Partie 2:
Prothèse valvulaires implantées
chirurgicalement
Cardiovascular implants — Cardiac valve prostheses —
Part 2: Surgically implanted heart valve substitutes
Numéro de référence
©
ISO 2015
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l’internet ou sur un Intranet, sans autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être adressées à l’ISO à
l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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Fax [phone]
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Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction .vi
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Abréviations . 4
5 Exigences fondamentales . 5
6 Description du dispositif. 5
6.1 Utilisation prévue . 5
6.2 Données de conception . 5
6.2.1 Spécifications opérationnelles . 5
6.2.2 Spécifications des performances . 5
6.2.3 Emballage, étiquetage et stérilisation . 6
6.3 Résultats de conception . 6
6.3.1 Généralités . 6
6.4 Transfert de la conception (qualification de la fabrication) . 6
6.5 Gestion des risques . 6
7 Essais et analyse pour la vérification de la conception/validation de la conception .7
7.1 Exigences générales . 7
7.2 Évaluation in vitro . 7
7.2.1 Conditions d’essai, sélection de l’échantillon, exigences relatives à
l’établissement du rapport des résultats obtenus . 7
7.2.2 Évaluation des propriétés des matériaux . 8
7.2.3 Évaluation des performances hydrodynamiques . 9
7.2.4 Évaluation des performances structurelles .10
7.2.5 Sécurité du dispositif par rapport à l’IRM .12
7.2.6 Exigences supplémentaires concernant l’évaluation de la conception
d’un implant .12
7.2.7 Essai en fonction de la conception .12
7.2.8 Simulation d’utilisation .13
7.2.9 Facteurs humains/Évaluation de l’aptitude à l’utilisation .13
7.3 Évaluation préclinique in vivo.13
7.3.1 Exigences générales .13
7.3.2 Méthodes .14
7.3.3 Rapport d’essai .15
7.4 Étude clinique .16
7.4.1 Généralités .16
7.4.2 Considérations statistiques .16
7.4.3 Distribution des sujets et des investigateurs .17
7.4.4 Taille d’échantillon .17
7.4.5 Critères d’entrée .17
7.4.6 Durée de l’étude . . .17
7.4.7 Exigences relatives aux données cliniques.17
7.4.8 Rapport d’étude clinique .20
Annexe A (informative) Phénomènes dangereux relatifs aux prothèses valvulaires, modes
de défaillance associés et méthodes d’évaluation .22
Annexe B (informative) Procédures in vitro pour tester les valves sans stent ou similaires
dans des chambres compliantes .25
Annexe C (informative) Évaluation préclinique in vivo .27
Annexe D (informative) Description de la prothèse valvulaire chirurgicale .30
Annexe E (informative) Exemples de composants de certaines prothèses
valvulaires chirurgicales .32
Annexe F (informative) Lignes directrices pour la vérification des
performances hydrodynamiques .36
Annexe G (informative) Essai de durabilité .43
Annexe H (informative) Exemples d’essais spécifiques à la conception .45
Annexe I (informative) Évaluation de la fatigue .47
Annexe J (normative) Méthodes d’évaluation des données cliniques .54
Bibliographie .56
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Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www.
iso.org/directives).
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l’ISO liés à
l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion de l’ISO aux principes
de l’OMC concernant les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: Avant-propos —
Informations supplémentaires.
Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 150, Implants chirurgicaux, sous-
comité SC 2, Implants cardiovasculaires et circuits extra-corporels.
Cette première édition de l’ISO 5840-2, conjointement avec l’ISO 5840-1 et l’ISO 5840-3, annule et
remplace l’ISO 5840:2005, laquelle a fait l’objet d’une révision technique.
L’ISO 5840 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Implants cardiovasculaires —
Prothèses valvulaires:
— Partie 1: Exigences générales
— Partie 2: Prothèses valvulaires implantées chirurgicalement
— Partie 3: Prothèses valvulaires implantées par des techniques transcathéters
Introduction
La présente partie de l’ISO 5840 concernant les prothèses valvulaires chirurgicales met l’accent sur
la spécification des types d’essai in vitro, sur les évaluations précliniques in vivo et cliniques, sur la
consignation dans un rapport de toutes les évaluations in vitro, précliniques in vivo et cliniques, et
sur l’étiquetage et l’emballage du dispositif. Ce processus est destiné à clarifier les modes opératoires
requis avant la mise sur le marché, et à permettre l’identification et la gestion rapides des problèmes
susceptibles d’être rencontrés ultérieurement.
La présente partie de l’ISO 5840 doit être utilisée conjointement avec l’ISO 5840-1.
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NORME INTERNATIONALE ISO 5840-2:2015(F)
Implants cardiovasculaires — Prothèses valvulaires —
Partie 2:
Prothèse valvulaires implantées chirurgicalement
1 Domaine d’application
La présente partie de l’ISO 5840 s’applique aux prothèses valvulaires destinées à être implantées dans
le cœur humain et nécessitant en général une circulation extra-corporelle et une visualisation directe.
La présente partie de l’ISO 5840 s’applique à la fois aux prothèses valvulaires chirurgicales récemment
mises au point et aux prothèses valvulaires chirurgicales modifiées ainsi qu’aux accessoires, à
l’emballage et à l’étiquetage exigés pour leur implantation et pour la détermination de la taille
appropriée de la prothèse valvulaire chirurgicale à implanter.
La présente partie de l’ISO 5840 présente une approche pour la qualification de la conception et de
la fabrication d’une prothèse valvulaire chirurgicale à travers la gestion des risques. La sélection des
méthodes et des essais de qualification appropriés se fait à partir de l’appréciation du risque. Les
essais peuvent inclure les essais destinés à évaluer les propriétés physiques, chimiques, biologiques et
mécaniques des prothèses valvulaires chirurgicales ainsi que de leurs matériaux et composants. Ces
essais peuvent également englober les essais destinés à l’évaluation préclinique in vivo et à l’évaluation
clinique des prothèses valvulaires chirurgicales à l’état fini.
La présente partie de l’ISO 5840 définit les exigences de performances relatives aux prothèses
valvulaires chirurgicales lorsqu’une preuve scientifique et/ou clinique adéquate existe pour les justifier.
Pour les nouvelles prothèses valvulaires chirurgicales (par exemple, les prothèses sans suture),
les exigences de la présente Norme internationale et de l’ISO 5840-3 peuvent être pertinentes. Elles
doivent être considérées comme applicables à la conception spécifique du dispositif et s’appuyer sur les
résultats de l’analyse des risques.
La présente partie de l’ISO 5840 exclut les prothèses valvulaires destinées à être implantées dans les
cœurs artificiels ou dans des dispositifs d’assistance cardiaque.
La présente partie de l’ISO 5840 ne couvre pas les allogreffes.
2 Références normatives
Les documents ci-après, dans leur intégralité ou non, sont des références normatives indispensables à
l’application du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 5840-1:2015, Implants cardiovasculaires et circuits extra-corporels — Prothèses valvulaires —
Partie 1: Exigences générales
ISO 10993-1, Évaluation biologique des dispositifs médicaux — Partie 1: Évaluation et essais au sein d’un
processus de gestion du risque
ISO 10993-2, Évaluation biologique des dispositifs médicaux — Partie 2: Exigences relatives à la protection
des animaux
ISO 14155, Investigation clinique des dispositifs médicaux pour sujets humains — Bonnes pratiques cliniques
ISO 14630, Implants chirurgicaux non actifs — Exigences générales
ISO 14971, Dispositifs médicaux — Application de la gestion des risques aux dispositifs médicaux
ISO 16061, Instrumentation à utiliser en association avec les implants chirurgicaux non actifs — Exigences
générales
ISO/IEC 17025:2005, Exigences générales concernant la compétence des laboratoires d’étalonnages et
d’essais
ISO 22442 (toutes les parties), Tissus animaux et leurs dérivés utilisés dans la fabrication des dispositifs
médicaux
ASTM F2052, Standard Test Method for Measurement of Magnetically Induced Displacement Force on
Medical Devices in the Magnetic Resonance Environment
ASTM F2119, Standard Test Method for Evaluation of MR Image Artifacts from Passive Implants
ASTM F2182, Standard Test Method for Measurement of Radio Frequency Induced Heating On or Near
Passive Implants During Magnetic Resonance Imaging
ASTM F2213, Standard Test Method for Measurement of Magnetically Induced Torque on Medical Devices
in the Magnetic Resonance Environment
ASTM F2503, Standard Practice for Marking Medical Devices and Other Items for Safety in the Magnetic
Resonance Environment
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 5840-1 ainsi que les
suivants s’appliquent.
3.1
fréquence de cycle
nombre de cycles complets par unité de temps, généralement exprimé en cycles par minute (cycles/min)
3.2
diamètre de l’orifice interne
indication numérique du diamètre minimal à l’intérieur d’une prothèse valvulaire chirurgicale à travers
laquelle le sang circule
Note 1 à l’article: Voir Figure 1.
3.3
anneau de suture intra-annulaire
anneau de suture conçu pour fixer une grande partie ou l’ensemble de la valve cardiaque chirurgicale
dans l’anneau fibreux du patient
Note 1 à l’article: Voir Figure 1.
Note 2 à l’article: Voir également 3.2, 3.10 et 3.12.
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Intra-annulaire Supra-annulaire
Légende
1 diamètre de l’orifice interne
2 diamètre de l’anneau fibreux
3 diamètre externe de l’anneau de suture
Figure 1 — Désignation des dimensions des configurations de l’anneau de suture des prothèses
valvulaires chirurgicales
3.4
hémorragie majeure
tout épisode d’hémorragie majeure interne ou externe entraînant la mort, une hospitalisation ou une
lésion permanente (par exemple, perte de vision) ou nécessitant une transfusion
3.5
fuite paravalvulaire majeure
fuite paravalvulaire entraînant la mort ou une nouvelle intervention, ou provoquant une insuffisance
cardiaque nécessitant un traitement médicamenteux supplémentaire, ou entraînant une régurgitation
modérée ou intense ou un «balancement» de la prothèse détecté par un examen même en l’absence de
symptômes visibles, ou provoquant une anémie hémolytique
3.6
dysfonctionnement non structurel de valve
anomalie extrinsèque à la prothèse valvulaire engendrant une sténose, une régurgitation et/ou une
anémie hémolytique
3.7
endocardite de prothèse valvulaire
toute infection au niveau d’une valve ayant subi une opération, déterminée lors d’une réintervention,
d’une autopsie ou d’après les critères d’endocardite de Duke
Note 1 à l’article: Voir Référence [16].
3.8
détérioration structurelle de la valve
modification du fonctionnement d’une prothèse valvulaire résultant d’une anomalie intrinsèque
entraînant une sténose ou une régurgitation
Note 1 à l’article: Cette définition exclut toute infection ou thrombose de la prothèse valvulaire. Elle englobe les
modifications intrinsèques comme l’usure, la défaillance par fatigue, la fracture par fatigue, le détachement de
l’obturateur, la rupture de la suture des composants de la prothèse, la calcification, l’érosion par cavitation, la
déchirure d’ailette et le fluage du stent.
3.9
structure de support
composant d’une prothèse valvulaire dans lequel le ou les obturateurs sont logés
EXEMPLE Stent, armature, logement.
3.10
anneau de suture supra-annulaire
anneau de suture conçu pour fixer la valve complètement au-dessus de l’anneau fibreux du patient
Note 1 à l’article: Voir Figure 1.
3.11
thrombo-embolie
toute embolie non accompagnée d’une infection survenant immédiatement après la période
périopératoire et pouvant se manifester par un événement neurologique ou un événement embolique
non cérébral
3.12
diamètre de l’anneau fibreux
TAD
diamètre, en millimètres, de la plus petite aire d’écoulement à l’intérieur de l’anneau valvulaire du
patient
3.13
taille de la valve
désignation donnée par le fabricant d’une prothèse valvulaire chirurgicale qui indique le diamètre de
l’anneau fibreux (TAD en millimètres) du patient dans lequel la prothèse valvulaire chirurgicale est
destinée à être implantée (c’est-à-dire TAD = taille de la valve désignée)
Note 1 à l’article: Ceci prend en compte la position de l’implant, recommandée par le fabricant, par rapport à
l’anneau fibreux et la technique de suture.
3.14
thrombose valvulaire
tout thrombus non dû à une infection au niveau ou à proximité d’une valve ayant subi une opération,
et qui arrête une partie de la circulation sanguine, qui gêne le fonctionnement de la valve ou qui est
suffisamment important pour justifier un traitement
Note 1 à l’article: Voir Référence [14].
4 Abréviations
Pour les besoins du présent document, les abréviations suivantes s’appliquent.
AEO Aire efficace de l’orifice
CFD Dynamique des fluides computationnelle
FEA Analyse par éléments finis
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IFU Notice d’utilisation
OPC Critères de performance objectifs
5 Exigences fondamentales
Le fabricant doit déterminer, à chaque étape du cycle de vie du produit, l’acceptabilité du produit pour
une utilisation clinique.
6 Description du dispositif
6.1 Utilisation prévue
Le fabricant doit identifier la ou les conditions physiologiques à traiter, la population de patients cible,
les événements indésirables possibles et les déclarations prévues.
6.2 Données de conception
6.2.1 Spécifications opérationnelles
Le fabricant doit définir les spécifications opérationnelles du dispositif, notamment les principes
de fonctionnement, la durée de vie attendue, la durée de stockage, les spécifications pour le
transport/stockage et l’environnement physiologique pour le fonctionnement prévu. Le fabricant doit
définir avec soin tous les paramètres dimensionnels pertinents qui seront nécessaires pour sélectionner
correctement la taille du dispositif à implanter. Les Tableaux 1 et 2 de l’ISO 5840-1:2015 définissent
les paramètres physiologiques attendus de la population de patients adultes prévue pour les prothèses
valvulaires implantées dans des conditions normales et pathologiques.
NOTE Voir les dispositifs pédiatriques de l’ISO 5840-1:2015, Annexe E.
6.2.2 Spécifications des performances
6.2.2.1 Le fabricant doit établir (c’est-à-dire définir, documenter et mettre en œuvre) les exigences de
performances cliniques du dispositif et les spécifications de performances correspondantes du dispositif
pour l’utilisation prévue et les revendications du dispositif. La liste suivante des caractéristiques de
performance clinique souhaitées et des caractéristiques de performance du dispositif correspond à une
prothèse valvulaire chirurgicale sûre et efficace.
NOTE Pour les nouveaux dispositifs, certaines sections de l’ISO 5840-3 peuvent s’appliquer.
6.2.2.2 Les spécifications doivent être définies au moins pour les caractéristiques de performances
suivantes:
— aptitude à permettre un écoulement vers l’aval présentant une différence de pression moyenne
suffisamment faible pour être acceptable;
— aptitude à éviter l’écoulement rétrograde avec une régurgitation suffisamment faible pour être
acceptable;
— aptitude à résister à l’embolisation;
— aptitude à résister à l’hémolyse;
— aptitude à résister à la formation de thrombus;
— biocompatibilité;
— compatibilité avec les techniques de diagnostic in vivo;
— capacité à être posé et implanté dans la population cible;
— aptitude à assurer une fixation efficace dans le site d’implantation cible;
— niveau sonore acceptable;
— fonction reproductible;
— maintien de l’intégrité structurelle et fonctionnelle du dispositif au cours de sa durée de vie attendue;
— maintien de la fonctionnalité et de la stérilité pendant une durée de stockage raisonnable avant
implantation.
6.2.3 Emballage, étiquetage et stérilisation
La prothèse valvulaire chirurgicale et ses accessoires doivent satisfaire aux exigences d’emballage,
d’étiquetage et de stérilisation présentées respectivement dans les Annexes B, C et D de
l’ISO 5840-1:2015.
6.3 Résultats de conception
6.3.1 Généralités
Le fabricant doit établir (c’est-à-dire définir, documenter et réaliser) une spécification complète
du système de prothèse valvulaire chirurgicale, notamment les spécifications des composants, de
l’assemblage, les accessoires, l’emballage et l’étiquetage.
L’Annexe E présente une liste des composants et des termes qui peuvent être utilisés pour décrire les
différents types de valves.
6.4 Transfert de la conception (qualification de la fabrication)
6.4.1 Le fabricant doit générer un organigramme de fabrication identifiant les opérations du procédé
de fabrication et les étapes d’inspection. L’intégration de tous les composants et matériaux de fabrication
importants doit être indiquée dans l’organigramme.
6.4.3 Dans le cadre du processus de gestion des risques, le fabricant doit établir les mesures de contrôle
et les conditions de procédé nécessaires pour garantir que le dispositif est sûr et adapté à l’utilisation
prévue. Le dossier de gestion des risques doit identifier et justifier les activités de vérification nécessaires
pour démontrer l’acceptabilité des plages de procédé choisies.
6.4.4 Le fabricant doit établir la pertinence de la fabrication à grande échelle en validant le procédé de
fabrication. Le fabricant doit documenter les résultats de la validation de tous les procédés spéciaux et la
validation de tous les logiciels de procédé.
NOTE Voir l’ISO 13485.
6.5 Gestion des risques
Le fabricant doit définir et mettre en œuvre un programme de gestion des risques conformément à
l’ISO 14971.
L’Annexe A comporte une liste des phénomènes dangereux potentiels spécifiques des prothèses
valvulaires chirurgicales qui peut servir de base à une analyse du risque.
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7 Essais et analyse pour la vérification de la conception/validation de la
conception
7.1 Exigences générales
Le fabricant doit effectuer des essais pour démontrer que les spécifications du dispositif résultent en
un système de prothèse valvulaire chirurgicale conforme aux spécifications de conception (résultats
de conception conformes aux données de conception). Le fabricant doit établir les essais relatifs aux
risques identifiés par l’analyse du risque. Les protocoles doivent identifier l’objectif, la préparation,
l’équipement d’essai (spécifications, étalonnage, etc.), les conditions d’essai (avec une justification de
l’adéquation aux conditions de fonctionnement in vivo attendues du dispositif), les critères d’acceptation
et les quantités d’échantillons soumises à essai.
NOTE Voir l’ISO 16061.
Pour les nouvelles prothèses valvulaires chirurgicales (par exemple, les prothèses sans suture), les
exigences de la présente partie de l’ISO 5840 et de l’ISO 5840-3 peuvent être pertinentes. Elles doivent
être considérées comme applicables à la conception spécifique du dispositif et fondées sur les résultats
de l’analyse du risque.
Le fabricant doit valider la conception de la prothèse valvulaire chirurgicale, son emballage/étiquetage
et ses accessoires.
7.2 Évaluation in vitro
7.2.1 Conditions d’essai, sélection de l’échantillon, exigences relatives à l’établissement du
rapport des résultats obtenus
7.2.1.1 Conditions d’essai et sélection de l’échantillon
Les éprouvettes d’essai doivent représenter, aussi étroitement que possible, le produit fini fourni
pour l’utilisation clinique, et elles doivent être exposées au nombre maximal de cycles de stérilisation
recommandés, aux procédés chimiques et aux effets du vieillissement conformément à tous les modes
opératoires de fabrication et à la notice d’utilisation, le cas échéant. Tout écart entre les éprouvettes
d’essai et le produit fini doit être justifié.
Les éprouvettes sélectionnées pour les essais doivent représenter l’ensemble de la gamme des tailles
des implants. Il n’est pas nécessaire d’effectuer tous les essais sur chaque taille de valve donnée,
mais chaque essai doit toutefois être effectué au minimum pour la plus petite et la plus grande tailles
d’implant et sur une taille d’implant intermédiaire. Le choix de la taille du dispositif doit être justifié.
Pour tous les essais, le nombre d’échantillons doit être justifié sur la base de l’objet spécifique de l’essai
(voir Annexe F de l’ISO 5840-1:2015). L’échantillonnage doit garantir une représentation adéquate
de la variabilité prévue lors de la fabrication des dispositifs. Des recommandations supplémentaires
concernant l’échantillonnage et le conditionnement des échantillons sont comprises dans chaque
méthode d’essai définie ici, le cas échéant.
Lorsque la simulation des conditions in vivo est applicable à la méthode d’essai, les environnements de
fonctionnement donnés dans les Tableaux 1 et 2 de l’ISO 5840-1:2015 pour la population adulte doivent
être pris en compte. Voir Annexe E de l’ISO 5840-1:2015 pour connaître les lignes directrices concernant
les conditions d’essai suggérées pour la population pédiatrique. Selon le cas, les essais doivent être
réalisés en utilisant un fluide d’essai de solution saline isotonique, de sang ou d’un fluide analogue
au sang dont les propriétés physiques (comme la masse volumique, la viscosité à la température de
fonctionnement) sont appropriées pour l’essai réalisé. Le choix du fluide d’essai utilisé doit être justifié.
Les essais doivent être effectués à la température de fonctionnement prévue.
Les méthodes d’essai employées pour une vérification de la conception doivent être validées de façon
appropriée. Voir les articles applicables de l’ISO/IEC 17025:2005.
7.2.1.2 Exigences relatives à l’établissement du rapport des résultats obtenus
Chaque rapport d’essai doit contenir au moins les informations suivantes:
a) la justification de l’essai,
b) l’identification et la description du ou des échantillons d’essai (par exemple, le numéro de lot);
c) l’identification et la description de la ou des valves de référence;
d) le nombre d’échantillons soumis à essai et la justification de la taille de l’échantillon;
e) la description détaillée de la méthode d’essai, notamment l’exactitude et la répétabilité des mesures
du système d’essai;
f) la vérification de la conformité aux normes d’assurance qualité appropriées (par exemple, les
bonnes pratiques de laboratoire);
g) les résultats et conclusions de l’essai.
Des procédures statistiques, comme celles décrites dans l’Annexe F de l’ISO 5840-1:2015, peuvent être
utilisées pour faciliter l’analyse des données.
7.2.2 Évaluation des propriétés des matériaux
7.2.2.1 Généralités
Les propriétés du système de prothèse valvulaire chirurgicale doivent être évaluées en fonction de
la conception spécifique, telle qu’elle est déterminée par l’appréciation du risque. Les exigences de
l’ISO 14630 et de l’ISO 16061 relatives aux matériaux doivent s’appliquer. Des essais supplémentaires
propres à certains matériaux doivent être effectués pour déterminer la pertinence du matériau pour
une utilisation dans la conception.
7.2.2.2 Sécurité biologique
La biocompatibilité des matériaux et des composants utilisés dans les prothèses valvulaires
chirurgicales doit être déterminée conformément à l’ISO 10993-1. Le plan d’essai enregistré dans le
dossier de gestion des risques doit comprendre un programme d’évaluation de la sécurité biologique
avec une justification de la pertinence et de l’adéquation des informations obtenues. La documentation
doit inclure une justification d’une part, de la mise en œuvre de tout essai de sécurité biologique conduit
pour compléter les informations obtenues à partir d’autres sources et, d’autre part, de l’omission
de tout essai identifié par l’ISO 10993-1, mais non effectué. Au cours de l’étape d’identification d’un
phénomène dangereux d’une évaluation de la sécurité biologique, des informations suffisantes doivent
être obtenues pour permettre l’identification des phénomènes dangereux toxicologiques et du potentiel
d’effets sur les caractéristiques hématologiques concernées. Lorsqu’un phénomène dangereux identifié
a un potentiel d’effets cliniques significatifs, le risque toxicologique doit être caractérisé par une
évaluation de données, par exemple sur le mode d’action, le rapport dose-réponse, le niveau d’exposition,
les interactions biochimiques et la toxicocinétique.
Pour les prothèses valvulaires chirurgicales utilisant des tissus animaux ou leurs dérivés, le risque
associé à l’utilisation de ces matériaux doit être évalué conformément à la série ISO 22442-.
7.2.2.3 Essais relatifs aux matériaux et aux propriétés mécaniques
Les propriétés de tous les matériaux constitutifs composant la prothèse valvulaire chirurgicale
doivent être évaluées en fonction de la conception spécifique du dispositif. Des citations de documents
scientifiques ou des données de caractérisation antérieures émanant de dispositifs similaires peuvent
être référencées. Cependant, l’adéquation des données tirées de documents à la prothèse valvulaire
chirurgicale doit être justifiée.
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Les propriétés mécaniques doivent être caractérisées à divers stades de la fabrication, selon le cas. Les
conditions environnementales qui peuvent influencer la performance du dispositif ou du composant
ou bien sa durabilité doivent être évaluées et comprises dans les protocoles d’essai (par exemple, des
essais sur la durée de stockage). L’Annexe G de l’ISO 5840-1:2015 fournit les propriétés physiques,
mécaniques et chimiques potentiellement pertinentes par classe de matériau et composant. L’Annexe H
de l’ISO 5840-1:2015 fournit une liste des normes qui peuvent être applicables aux essais des matériaux
et des composants. L’Annexe I de l’ISO 5840-1:2015 fournit des préconisations pour la caractérisation
des propriétés mécaniques des matériaux bruts et conditionnés. L’Annexe J de l’ISO 5840-1:2015 fournit
des préconisations pour la caractérisation de la résistance à la corrosion.
7.2.3 Évaluation des performances hydrodynamiques
Des essais hydrodynamiques doivent être réalisés pour fournir des informations sur les performances
hydromécaniques de la prothèse valvulaire chirurgicale ainsi que des indicateurs des performances
des valves, en termes de charge pour le cœur et de potentiel de stase sanguine ou de lésion.
Des lignes directrices pour la réalisation d’essais hydrodynamiques et l’établissement du rapport des
résultats sont données dans l’Annexe F.
Les essais doivent être menés sur au moins trois prothèses valvulaires chirurgicales de chaque
taille et sur au moins une valve de référence de chaque taille (petite, moyenne ou grande). Une taille
d’échantillon plus grande peut être requise pour garantir une représentation adéquate de la variabilité
prévue lors de la fabrication des dispositifs.
Les résultats d’essais in vitro doivent au moins satisfaire aux exigences de performance minimale
fournies dans le Tableau 2, qui sont données en fonction de la taille de la valve. Les exigences
de performance minimale correspondent aux conditions de flux pulsatile suivantes: fréquence
cardiaque = 70 cycles/min, débit cardiaque simulé = 5,0 l/min et durée systolique = 35 % dans des
conditions normotensives. Les exigences de performance minimale sont fondées sur les valeurs
de la littérature scientifique publiée. Les valeurs des Tableau 1 et Tableau 2 de la présente partie de
l’ISO 5840 s’appliquent aux prothèses valvulaires nouvelles ou modifiées qui n’ont pas été cliniquement
approuvées ou évaluées en vertu d’une version précédente de l’ISO 5840:2005. Les formes d’ondes
hémodynamiques produites par le simulateur de pulsations doivent simuler de façon acceptable les
conditions physiologiques illustrées à la Figure 3 de l’ISO 5840-1:2015.
Tableau 1 — Exigences de performances minimales du dispositif, aortique
Taille de la valve (mm)
Paramètre
17 19 21 23 25 27 29 31
AEO (cm ) supérieur ou égal à 0,70 0,85 1,05 1,25 1,45 1,70 1,95 2,25
Fraction de régurgitation totale (% du
volume d’écoulement vers l’aval) infé- 10 10 10 10 15 15 20 20
rieur ou égal à
Tableau 2 — Exigences de performances minimales du dispositif, mitrale
Taille de la valve (mm)
Paramètre
23 25 27 29 31 33
AEO (cm ) supérieur ou égal à 1,05 1,25 1,45 1,65 1,90 2,15
Fraction de régurgitation totale (% du
volume d’écoulement vers l’aval) infé- 15 15 15 20 20 20
rieur ou égal à
La fraction de régurgitation totale doit comprendre le volume de fermeture, le volume de fuite
transvalvulaire et le volume de fuite paravalvulaire.
q
v
RMS
EOA=
Δp
51,6*
ρ
où
AEO est l’aire efficace de l’orifice (cm );
est le débit quadratique moyen vers l’aval (ml/s) pendant la période de pression différen-
q
v
RMS
tielle positive;
Δp est la différence de pression moyenne (mesurée lors de la période de pression différentielle
positive) (mmHg);
ρ est la masse volumique du fluide d’essai (g/cm ).
Note 1 Cette équation est obtenue à partir d’une version simplifiée de l’équation de Bernoulli et en tant
que telle présente des limites. La constante (51,6) n’est pas sans dimension, par conséquent cette équation est
seulement valable avec les unités présentées.
NOTE 2 Définir l’intervalle de temps pour la mesure du débit et de la pression comme période de pression
différentielle positive de l’intervalle d’écoulement vers l’aval pour le calcul de la valeur AEO donne des résultats
répétables et cohérents permettant la comparaison aux valeurs de référence du Tableau 1 et du Tableau 2. Il est
entendu que cette méthode peut être différente des méthodes de calcul de l’AEO utilisées au plan clinique. Voir
ISO 5840-1:2015, Figure 2.
NOTE 3 L’utilisation de q se justifie par le fait que la différence de pression instantanée est proportionnelle
v
RMS
au carré du débit instantané et que c’est la différence de pression moyenne qui est requise.
NOTE 4 Voir Références [20], [17] et [21].
7.2.4 Évaluation des performances structurelles
7.2.4.1 Généralités
Une évaluation de la capacité de la prothèse valvulaire chirurgicale à résister aux charges et/ou aux
déformations auxquelles elle sera soumise doit être réalisée afin d’évaluer les risques associés aux
modes de défaillance structurels potentiels.
7.2.4.2 Évaluation de la durabilité du dispositif
Une évaluation de la durabilité de la prothèse valvulaire chirurgicale doit être réalisée afin d’évaluer
le fonctionnement continu pendant une durée de vie raisonnable. Sauf si l’étiquetage d’un dispositif
particulier comporte une indication explicite sur la durée de vie attendue in vivo du dispositif, des
essais doivent être réalisés pour fournir une assurance raisonnable que les prothèses valvulaires
chirurgicales rigides fonctionneront pendant 400 millions de cycles et que les prothèses valvulaires
chirurgicales flexibles resteront opérationnelles pendant 200 millions de cycles. Pour les matériaux des
prothèses valvulaires chirurgicales flexibles sans historique clinique établi, par exemple le matériau
d’une ailette de valve, des durées d’essais supérieures à 200 millions de cycles doivent être envisagées
et le non-respect de ces durées d’essais doit être justifié sur le plan scientifique. Si l’étiquetage d’un
dispositif particulier comporte une indication explicite sur la durée de vie du dispositif attendue in vivo,
des essais doivent être réalisés pour venir à l’appui de la déclaration apposée sur l’étiquette. Les essais
doivent être réalisés sur au moins trois prothèses valvulaires chirurgicales de chaque taille (grande,
moyenne et petite). L’évaluation du risque peut conclure à la nécessité d’utiliser une taille d’échantillon
plus importante, selon des facteurs tels que la nouveauté des matériaux ou le caractère original de la
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conception. Une valve de référence de taille équivalente doit être soumise à essai dans des conditions
identiques pour chaque taille de valve soumise à essai.
Les essais doivent être effectués à une pression différentielle définie conforme aux conditions
normotensives spécifiées dans le Tableau 1 ou le Tableau 2 de l’ISO 5840-1:2015. Voir Annexe E de
l’ISO 5840-1:2015 pour connaître les lignes directrices concernant les conditions d’essai suggérées
pour la population pédiatrique. Chaque valve d’essai doit présenter la pression différentielle définie
de part et d’autre de la valve fermée pendant au moins 5 % de la durée de chaque cycle et 95 % des
cycles d’essai. Si des prothèses valvulaires chirurgicales de conception identique sont destinées à être
implantées dans des positions de valves multiples, les essais doivent comprendre les conditions de
pression différentielle définies pour le cas de position de valve le plus défavorable.
Les fréquences de cycles utilisées pour accélérer les essais doivent être justifiées. Le comportement des
matériaux dépendants de la fréquence doit être pris en compte lors du choix et de la justification des
fréquences de cycle.
Pendant les essais, les valves d’essai doivent être soumises à la plage complète de mouvement de
l’obturateur associée à des conditions de normotension (voir Tableaux 1 et 2 de l’ISO 5840-1:2015).
Les valves subissant les cycles dans des dispositifs d’essai de durabilité doivent être observées à des
intervalles réguliers et fréquents (quotidiens ou hebdomadaires par exemple). Les va
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