隨著3D打印在醫療領域的應用逐漸深化，這項技術也得到了FDA的充分重視。2016年5月，美國FDA首次發布3D打印醫療器材指引草案，為應對不斷創新且日新月異的3D打印技術發展，美國FDA于2017年12月5日公告了增材制造醫療器材的技術考慮規范。該規范包含設備設計、功能、產品耐久性測試及品質要求等三維打印醫療產品制造技術指導。
為確保法規的監管方式適合此種獨特且創新技術，該規范的建構基于美國食品和藥物管理局對100多項使用3D打印的醫療產品進行審查的經驗基礎，包含有膝蓋置換物、植入物、重建顱骨及第一種通過3D打印生產的癲癇藥物，該藥物比起傳統藥物具有多孔基質，可加速藥物溶解。
FDA注意到，3D打印以其獨特的優勢適合不同特點的醫療器材的制造：
通用醫療器材設計
增材制造可以實現其他制造方式所無法實現的制造靈活性，然而制造過程中的可靠性還需要嚴格的追蹤，包括測量方式和數據備份。表面處理等其他后處理方式也需要考慮進來，以形成全套的可追蹤的質量管理方法。
個性化醫療產品
根據患者自身情況而量身定制的醫療器械可以通過很多中方式制造出來，傳統方式也可以實現，3D打印方式也可以實現。然而，3D打印方式具備了明顯的制造速度和成本優勢。
FDA的指導規范分為兩大部分：設計與制造的考慮、醫療器械測試的考慮。關于設計與制造的考慮，主要分為技術考慮，尤其是針對質量體系要求方面的需求點，并且包含了制造過程中的考慮。醫療器械測試的考慮方面重點描述了在進入到510（k)，PMA，IDE這些過程中需要考慮的因素。
圖像的處理是至關重要的：
- 圖像的影響
用于匹配的最小圖像特征質量和分辨率
the minumum image feature quality and resolution used for matching
任何平滑或圖像處理算法，當與參考解剖結構相比時，這些算法可以改變最終裝置的尺寸。
any smoothing or image processing algorithms that may alter the dimensions of the final device when compared to the reference anatomy.
正在成像的解剖結構的剛性，以及
the rigidity of the anatomic structures being imaged, and
用于將裝置與患者解剖結構相匹配的解剖學標志的清晰度。
the clarity of anatomic landmarks used to match the device to the patient’s anatomy.
如果掃描的影像結構不夠精確，那么由此生成的三維建模結構就有可能不適合患者，而這些小的變化通常很難覺察到，只有當患者的使用過程中才會發現錯位的情況。所以這個過程中，過程驗證-Process Validation是十分必要和重要的。FDA也在其增材制造醫療器械規范中有重點介紹。
- 對三維模型的修改
當前市場上有不同的服務于三維影像建模的軟件，其建模結果也根據軟件的不同而存在差異。FDA建議用于將掃描圖像轉換為三維建模設計的軟件需要對每個修改過程執行確認過程，并且確定設計人員手動進行設計改變的迭代過程。
-復雜的設計文件
人體的解剖結構是十分復雜的，包括那些曲線都在幾何形狀和數學記錄方法上存在著極大的復雜性，這就為文件的每一次格式轉換帶來了挑戰。為了被3D打印設備所讀取，文件格式每被轉化一次，就存在這一定的失真可能性。FDA在其增材制造醫療器械規范中重點介紹如何在文件轉換過程中維護數據的一致性。
關于用于3D打印的數據資料需要被存檔，并且需要參照通用的標準來進行識別。例如，一種方式是參考ISO/ASTM 52915在關于增材制造文件格式的標準規范-Standard specification for additive manufacturing file format (AMF)中關于文件格式的規范。而對于文件格式和文檔控制系統來說，還需要增加材料和加工參數的表述，以使文件的完整性達到一致。
-網絡安全和個人人體特征信息
對于患者的人體特征信息(PII-personally identifiable information)和保護健康信息（PHI-protected healthe information)需要依照HHS關于隱私規則重要方面的指導(HHS Guidance on Significant Aspects of the Privacy Rule).
從三維模型到3D打印設備
當完成建模后，經過處理的數據被發送到3D打印機進行制造過程。這個過程還包括很多環節，例如建構方向、支撐結構、切片、掃描策略等。
FDA的規范中指出在最終進行3D打印的醫療器械測試時，需要分析不同的步驟在3D打印過程中有哪些影響，若未對每個步驟有足夠的理解，要找出是哪項制造缺失造成產品失敗的根本原因就非常困難，因此建議在生產中應善用生產流程圖，并在每個關鍵制造步驟中建立具建設性的提示與結論。
另外，即使以相同型號的3D打印設備，并以相同的制造參數、制造步驟和材料來生產相同的醫療器材或零件時，其生產產品的品質也有所不同。因此FDA也建議，制造商應清楚個輸入參數和加工步驟的可變性，會如何影響終產品或零件的產生，這對于零件品質把關非常重要。若某步驟的結果無法通過后續檢查和測試驗證，則該過程必須執行嚴格的驗證過程，并按既定的程序進行批準。
這些與加工有關的參數都需要被一一精確的記錄下來，例如在鋪粉的過程中，所選擇的粉末層厚度也需要被記錄下來，以分析其對產品性能、精度、質量和打印速度的影響。
而關于設備的硬件參數也需要被一一記錄下來。在自動化和軟件控制方面，還需要參考FDA的關于軟件驗證的一般原則（General Principle of Software Validation)的規范（資料下載，請加入3D科學谷3D產業鏈QQ群：529965687）。
FDA的指導規范還對原材料表征、原材料生物相容性、醫療器械的質量監測方法（包括超聲、CT、xx射線、共聚焦顯微鏡、高光譜成像等）、后處理（熱等靜壓等）進行了詳細的規范要求。
規范中也建議，通過3D打印制造的醫療器材在提交上市前審查時，應準備符合FDA要求的設備描述、機械測試、尺寸測量、材料表征、去除制造材料的殘留物、殺菌和生物相容性等的文件。
美國FDA為了能夠理解3D打印的技術本質，更以最先進的3D打印裝置進行研究，以推動建立3D打印產品品質和安全的管理框架，推動法規科學的發展，如CDER藥物評估及研究中心）關心3D打印如何影響藥物非活性成分和其他藥物成分，及制造過程的質量控制; CDRH（Centre for Devices and Radiological Health）則使用3D打印裝置，研究醫療器材的制造方式變更是否對器材安全性和性能造成影響，以及每次產品的制造或儀器經迭代更新后，是否會改變產品的安全性和功效，例如義肢的適用性和舒適性是否因此改變。
FDA頒布這項規范，不僅為廠商指出更明確的監管架構，更有利于3D打印在醫療應用的發展，能夠在確定的法律框架下進行開發，有助于醫療器材實現定制化、高品質開發。此外，美國FDA還計劃審查與生物、細胞和組織產品相關的3D生物打印監管問題，以確定是否需要在于11月發布與再生醫學產品相關之法規規范。這將為3D打印在傷口治療，甚至替代器官等軟體組織的發展方面給予更明確的方向。
參考資料：
- 科技新報
- Technical considerations for addtive manufactured medical devices- Guidance for industry and food and drug administration staff
浙公網安備: 33028102000314號