灭菌验证结果不符合预期时的根本原因分析方法

灭菌验证是药品、医疗器械等无菌产品合规生产的核心环节，直接关系到产品安全性与法规符合性（如GMP、FDA 21 CFR Part 11）。当验证结果不符合预期（如生物指示剂阳性、物理参数不达标）时，若仅停留在“返工”或“调整参数”的表面处理，易导致问题重复发生——根本原因分析（RCA）的价值，正在于穿透表面现象，找到导致偏差的“根源”，从而制定针对性纠正与预防措施（CAPA）。本文结合灭菌验证的具体场景，拆解一套可落地的根本原因分析方法。

第一步：先确认数据与记录的真实性和完整性

数据是分析的基础，若数据本身有误，后续推理全成“空中楼阁”。首先需检查灭菌过程的关键参数记录：如湿热灭菌的温度曲线（是否有完整的升温、保温、降温阶段）、压力曲线（是否达到设定表压）、时间记录（保温时间是否满足F0值要求）；生物指示剂（BI）的培养记录（温度、时间是否合规）；以及传感器的校准记录（是否在有效期内，误差是否符合要求）。

举个例子：某药企干热灭菌验证中，BI培养结果阳性，但温度曲线显示全程达标。进一步核查发现，培养箱刚维修过未校准——实际温度仅150℃（要求160℃），导致BI未灭活。若未先查数据真实性，可能误判工艺失败，浪费大量资源。

还要确认记录的完整性：是否有操作人员签名、日期、批次号等关键信息，是否存在漏记、补记。比如灭菌过程因停电中断但记录未体现，可能掩盖“时间不足”的真实原因。

第二步：回溯灭菌工艺参数的执行一致性

灭菌工艺的核心是“参数一致性”——需对比验证时的“标称参数”与实际执行的“过程参数”。比如湿热灭菌标称121℃、15分钟、15psi，实际执行时温度是否在±1℃波动？保温时间是否精确？蒸汽饱和度是否≥97%（可通过冷凝水电导率、pH值判断）？

某医疗器械企业的蒸汽灭菌验证中，F0值仅10（要求≥12），查温度曲线发现升温阶段有5分钟停在118℃——原因是蒸汽管道冷凝水未排尽，导致蒸汽供应不足。这是典型的“参数执行不一致”，而非工艺设计问题。

还要注意“动态参数”：如灭菌器门密封是否老化（导致冷空气渗入）、报警系统是否正常（温度异常时是否报警）。若报警失效，操作人员可能无法及时发现偏差。

第三步：排查灭菌设备的性能与维护状态

灭菌设备是工艺执行的载体，性能下降会直接导致验证失败。需检查设备的“确认状态”（是否通过IQ/OQ/PQ）、最近一次预防性维护（PM）时间、是否有未解决的故障。

某干热灭菌器的PQ验证中，腔体温度差达5℃（要求≤2℃），拆开发现加热管积满灰尘——因PM计划遗漏“加热管清洁”，导致加热效率下降。还有设备的“温度分布验证”（TDT）结果：是否每一点都达到设定温度？若角落温度偏低，可能是气流循环不畅。

第四步：评估装载方式对灭菌效果的影响

装载方式是“隐形因素”——即使参数正确，装载不当也会导致灭菌不均匀。需对比验证时的“装载矩阵”（如密度≤70%、间隙≥2cm）与实际情况。

某瓶装输液灭菌中，操作人员将“直立摆放”改成“叠放两层”，结果叠放层中心温度低3℃，BI阳性——原因是叠放阻碍蒸汽对流，热穿透时间延长。还有装载的“对称性”：若一侧装太重、另一侧太轻，会导致气流不均，温度差异大。

第五步：核查生物指示剂（BI）的合规性与适用性

BI是灭菌效果的“金标准”，其本身问题会导致误判。需检查BI的“适用性”（是否与工艺匹配，如湿热用嗜热脂肪芽孢杆菌、干热用枯草芽孢杆菌）、D值是否符合工艺要求（如F0≥12对应D值1.5-3分钟）、保存条件（是否冷藏）、使用方法（是否避免污染）。

某企业用干热工艺却选了湿热BI，结果BI全部存活——以为灭菌失败，实际是BI选错了。还有BI保存不当：需冷藏的BI放在室温超过24小时，会导致芽孢活性下降，培养结果假阴性（以为成功，实际没成功）。

第六步：分析初始微生物负载（BML）的影响

初始微生物负载（BML）是灭菌前的微生物数量，其高低直接影响效果——灭菌是“对数递减”，若BML过高，即使工艺正确，也可能有微生物存活。

需检查BML监测记录：是否符合验证上限（如≤500CFU/件）、原材料BML是否超标、灭菌前存放时间是否超过规定（如≤24小时）。某批次原材料BML达1500CFU/件（验证时500CFU），结果灭菌后BI阳性——原因是初始负载超过工艺处理能力。

还要检查BML的“微生物种类”：是否有耐药性强的芽孢杆菌（D值比BI高），若有，即使工艺参数正确，也可能存活。

第七步：用工具化方法深挖根源——以鱼骨图与5Why法为例

当以上步骤完成后，需用工具整合零散原因，找到“最根本”的因素。常用的是“鱼骨图”（分类归因）和“5Why法”（问到底）。

鱼骨图将原因分为“人、机、料、法、环、测”六大类：“人”可能是培训不足、操作失误；“机”是设备故障、传感器未校准；“料”是BI过期、原材料BML超标；“法”是装载不当、参数错误；“环”是蒸汽质量差、环境超标；“测”是培养箱未校准、记录错误。

5Why法是连续问5个“为什么”：某企业灭菌失败案例，BI阳性→为什么？→产品中心温度没到121℃→为什么？→装载密度大→为什么？→操作人员想提高效率→为什么？→产量压力大→为什么？→企业未按产能增设备，也没培训“装载量与灭菌的关系”。根源是产能规划不足与培训缺失。

另一个真实案例：连续3批次BI阳性，用5Why法找到根源——设备管理员离职后，PM计划未交接，导致减压阀超期未维护，蒸汽压力不足。