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對增材制造個性化醫(yī)療器械監(jiān)管科學研究的建議

  • 2021-06-25 11:09
  • 作者:李滌塵 孫暢寧
  • 來源:中國食品藥品網(wǎng)

  增材制造(又稱“3D打印”)技術(shù)是20世紀90年代發(fā)展起來的先進制造技術(shù),它以三維數(shù)字化模型為基礎,將材料自動化地累加起來成為實體零件,能夠?qū)崿F(xiàn)多種材料、復雜結(jié)構(gòu)、單件小批量產(chǎn)品的快速制造,使得過去無法實現(xiàn)的復雜結(jié)構(gòu)的制造成為現(xiàn)實。增材制造技術(shù)“量體裁衣”的優(yōu)勢催生了個性化醫(yī)療器械的蓬勃發(fā)展,一方面能夠為罕見特殊病損提供可替代的定制式的醫(yī)療器械,另一方面也為患者提供適配性更高的器械產(chǎn)品。


  增材制造醫(yī)療器械技術(shù)發(fā)展的四個階段


  增材制造技術(shù)的優(yōu)勢給醫(yī)療器械的個性化和精準化發(fā)展帶來了革命性變革,美國、歐盟、日本和我國均將增材制造醫(yī)療器械相關(guān)技術(shù)列為先進制造技術(shù)的優(yōu)先發(fā)展方向之一,2019年全球增材制造醫(yī)療器械行業(yè)規(guī)模占增材制造行業(yè)的13.9%。


  增材制造醫(yī)療器械技術(shù)的發(fā)展可分為四個階段,第一階段是用于體外醫(yī)療模型、手術(shù)導航模板或體外使用的康復輔具等一類、二類醫(yī)療器械,已有部分產(chǎn)品獲得注冊;第二階段是用于骨科植入物、義齒等第三類醫(yī)療器械,與之相關(guān)的材料、設計、制造技術(shù)已較為成熟,在臨床研究中已有大量應用,典型的產(chǎn)品例如個體化下頜骨重建假體、個性化聚醚醚酮肋骨植入物等;第三階段則是用于誘導軟組織再生的可降解的軟組織支架,目前已取得臨床試驗突破;第四階段則是預期可用于類器官或器官重建的細胞打印技術(shù),尚處于基礎研究階段。


  我國在增材制造技術(shù)的醫(yī)學應用方面起步較早,處于世界先進行列。我國在2001即開展了國際首例增材制造下頜骨植入物的臨床應用,比國外臨床應用早了10年。2015年,我國藥監(jiān)部門批準了首個應用增材制造技術(shù)的骨植入物的注冊;2018年“個體化下頜骨重建假體”獲得我國首個個性化增材制造植入醫(yī)療器械的注冊證,成為我國增材制造醫(yī)療器械領(lǐng)域發(fā)展的里程碑??梢姡霾闹圃靷€性化醫(yī)療器械將是我國在國際高端醫(yī)療器械市場上彎道超車的重要機遇。


  增材制造醫(yī)療器械監(jiān)管難點及各國探索


  增材制造技術(shù)在為醫(yī)療器械行業(yè)帶來個性化革命的同時,也給醫(yī)療器械的審評、注冊和監(jiān)管等工作帶來了全新的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)醫(yī)療器械的審評、注冊和上市后監(jiān)管工作已形成了完備、可靠的體系,有效保障了醫(yī)療器械的安全有效。增材制造醫(yī)療器械突出的個性化特征對其監(jiān)管帶來了嚴峻的挑戰(zhàn):第一,“獨一無二”的特征使個性化器械難以具備統(tǒng)計學分析的基礎,其在臨床使用過程中也存在特異性,為監(jiān)管中的檢驗檢測、臨床風險評估和臨床效果評價等帶來了挑戰(zhàn);第二,有別于傳統(tǒng)的機械加工方法,增材制造醫(yī)療器械的材料、設計、制造和臨床應用的全流程都對器械的安全有效性有決定性影響,帶來了全生命周期的監(jiān)管難題;第三,增材制造醫(yī)療器械從無生命的體外模型、骨植入物等逐漸向可降解器械、組織工程、器官修復再造等方面發(fā)展,新技術(shù)的演化和應用對醫(yī)療器械的監(jiān)管工作提出了更高的要求。


  國際上與增材制造個性化醫(yī)療器械監(jiān)管工作密切相關(guān)的產(chǎn)品技術(shù)標準和質(zhì)量控制規(guī)范的缺乏制約了產(chǎn)業(yè)發(fā)展。我國藥監(jiān)部門對增材制造個性化醫(yī)療器械高度重視,自2018年起陸續(xù)發(fā)布了《定制式增材制造醫(yī)療器械注冊技術(shù)審查指導原則》等若干針對增材制造個性化醫(yī)療器械的指導原則,并于2019年7月正式發(fā)布了《定制式醫(yī)療器械監(jiān)督管理規(guī)定(試行)》。美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)于2017年12月正式發(fā)布了增材制造醫(yī)療器械的指導原則,歐盟也在2017年最新發(fā)布的醫(yī)療器械法規(guī)(MDR)中將增材制造醫(yī)療器械納入其監(jiān)管范圍,日本藥品與醫(yī)療器械管理局(PMDA)下屬的監(jiān)管科學研究中心在增材制造醫(yī)療器械方面與學術(shù)機構(gòu)共同擬定了大量的審批方法指南。可見,包括我國在內(nèi)的世界主要國家的藥品監(jiān)管部門均已認識到增材制造個性化醫(yī)療器械對原有監(jiān)管體系的沖擊,并已著手發(fā)展針對性的法規(guī)、指導原則和標準體系。


  增材制造個性化醫(yī)療器械監(jiān)管科學研究


  為適應增材制造個性化醫(yī)療器械的發(fā)展現(xiàn)狀和未來方向,建立合理、完善的監(jiān)管體系,建議從以下方面著手開展增材制造個性化醫(yī)療器械監(jiān)管科學研究。


  第一,針對增材制造個性化醫(yī)療器械的共性問題研究建立科學的監(jiān)管體系,包括法規(guī)、指導原則、技術(shù)標準等,推動行業(yè)規(guī)范發(fā)展。個性化是增材制造醫(yī)療器械的重要優(yōu)勢,但“個性化”不能與“無規(guī)則”劃等號,應深入研究個性化醫(yī)療器械的共性問題,首先建立具有廣泛普適性的通用監(jiān)管科學體系,再進一步針對細分產(chǎn)品類別建立細致的技術(shù)規(guī)范。以骨科植入物為例,增材制造個性化骨植入需要滿足的共性要求包括材料的生物安全性、結(jié)構(gòu)的力學強度和骨結(jié)合能力等,這些可在面向植入物的共性監(jiān)管體系中予以體現(xiàn);而具體到不同部位的植入物則有不同的功能需求,例如盆骨植入物需要能夠承載人體上肢重量、關(guān)節(jié)植入物需要保證關(guān)節(jié)運動功能、胸肋骨替代物需保護胸腔內(nèi)臟,均需要在針對性的技術(shù)規(guī)范中予以確立。


  第二,增材制造個性化醫(yī)療器械的監(jiān)管環(huán)節(jié)應當前移,滲透到器械設計開發(fā)的全流程中。增材制造個性化醫(yī)療器械的兩方面特點要求監(jiān)管環(huán)節(jié)必須貫穿器械的全生命周期:設計方面,個性化醫(yī)療器械的安全有效的核心環(huán)節(jié)是設計,監(jiān)管部門要對具有主觀色彩的設計過程進行規(guī)范和可量化的監(jiān)管,確保器械的安全有效;制造方面,增材制造有別于傳統(tǒng)的加工方法,在成形過程中材料會經(jīng)歷復雜的物理、化學變化,且有引入雜質(zhì)和缺陷的風險,因此從制造角度來看監(jiān)管必須涵蓋原材料、制造工藝、后處理和消毒滅菌的全過程;臨床應用方面,監(jiān)管科學需加強對臨床后的追蹤和不良事件監(jiān)管,形成對設計和制造環(huán)節(jié)的反饋。


  第三,監(jiān)管科學應與增材制造醫(yī)療器械相關(guān)的材料、力學、機械、生物醫(yī)學等學科緊密融合,做到與科學技術(shù)本身同步發(fā)展,從而實現(xiàn)監(jiān)管科學的前瞻性和引領(lǐng)作用。在增材制造醫(yī)療器械逐漸從無生命的植入物向可降解、細胞打印層面的過程中,技術(shù)發(fā)展牽涉多學科的交叉融合和前沿探索,監(jiān)管科學需要與技術(shù)發(fā)展相適應。例如對可降解植入物在體內(nèi)的降解過程、生物支架對組織的誘導生長作用、細胞打印制備的藥理模型與真實體內(nèi)環(huán)境的一致性等問題的評價中,都需要監(jiān)管科學結(jié)合其他學科的研究進展,制定科學、規(guī)范、可量化的監(jiān)管體系,反向助推技術(shù)的發(fā)展。


  增材制造技術(shù)是我國高端醫(yī)療器械趕超世界先進水平,占據(jù)國際高端醫(yī)療器械市場的歷史性機遇,推動增材制造個性化醫(yī)療器械的技術(shù)和應用發(fā)展將有助于我國醫(yī)療器械行業(yè)走向世界前列。要實現(xiàn)這一愿景,在監(jiān)管層面需大力推動增材制造個性化醫(yī)療器械相關(guān)規(guī)范、指導原則和標準的建立健全,通過監(jiān)管科學發(fā)展引領(lǐng)和推動新技術(shù)轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)進步。(作者單位:西安交通大學,國家藥監(jiān)局醫(yī)用增材制造器械研究與評價重點實驗室)


(責任編輯:宋佳薇)

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