Overview
Les progrès de l’impression 3D, également appelée fabrication additive, attirent l’attention dans le domaine des soins de santé en raison de leur potentiel d’amélioration du traitement de certaines conditions médicales. Un radiologue, par exemple, pourrait créer une réplique exacte de la colonne vertébrale d’un patient pour aider à planifier une intervention chirurgicale ; un dentiste pourrait scanner une dent cassée pour fabriquer une couronne qui s’adapte précisément à la bouche du patient. Dans les deux cas, les médecins peuvent utiliser l’impression 3D pour fabriquer des produits qui correspondent spécifiquement à l’anatomie du patient.
Et la technologie ne se limite pas à la planification d’opérations chirurgicales ou à la production de restaurations dentaires personnalisées telles que des couronnes ; l’impression 3D a permis la production de membres prothétiques personnalisés, d’implants crâniens ou d’implants orthopédiques tels que des hanches et des genoux. Dans le même temps, son potentiel à modifier la fabrication des produits médicaux – en particulier les dispositifs à haut risque tels que les implants – pourrait affecter la sécurité des patients, créant de nouveaux défis pour la surveillance de la Food and Drug Administration (FDA).
Ce dossier explique comment l’impression 3D médicale est utilisée dans les soins de santé, comment la FDA réglemente les produits qui sont fabriqués et quelles sont les questions réglementaires auxquelles l’agence est confrontée.
Qu’est-ce que l’impression 3D et comment est-elle utilisée dans les soins de santé ?
Contrairement aux méthodes traditionnelles, dans lesquelles les produits sont créés en façonnant la matière première en une forme finale par la sculpture, le meulage ou le moulage, l’impression 3D est une technique de fabrication additive qui crée des objets tridimensionnels en construisant des couches successives de matière première comme les métaux, les plastiques et les céramiques. Les objets sont produits à partir d’un fichier numérique, rendu à partir d’une image à résonance magnétique (IRM) ou d’un dessin de conception assistée par ordinateur (CAO), ce qui permet au fabricant d’apporter facilement des modifications ou d’adapter le produit comme il le souhaite.1 Les approches de l’impression 3D peuvent différer quant à la manière dont les couches sont déposées et au type de matériaux utilisés.2 Une variété d’imprimantes 3D sont disponibles sur le marché, allant de modèles peu coûteux destinés aux consommateurs et capables d’imprimer de petites pièces simples, à des imprimantes de qualité commerciale qui produisent des produits beaucoup plus grands et plus complexes.
À ce jour, la plupart des produits examinés par la FDA développés via l’impression 3D ont été des dispositifs médicaux tels que des implants orthopédiques ; plus de 100 ont été examinés.3 Une telle approche de fabrication offre plusieurs avantages cliniques. Par exemple, les fabricants ont utilisé les technologies d’impression 3D pour créer des dispositifs à géométrie complexe, comme des prothèses de genou à structure poreuse, ce qui peut faciliter la croissance et l’intégration des tissus4. L’impression 3D offre également la possibilité de créer un produit entier ou un composant de dispositif en une seule fois, alors que d’autres techniques de fabrication peuvent nécessiter que plusieurs pièces soient fabriquées séparément et vissées ou soudées ensemble.
Parce que ce type de fabrication ne repose pas sur des moules ou de multiples pièces d’équipement spécialisé et que les conceptions peuvent être rapidement modifiées, l’impression 3D peut également être utilisée pour créer des produits adaptés au patient en fonction de son anatomie. Il s’agit par exemple de prothèses articulaires, d’implants crâniens et de restaurations dentaires.5 Si certains fabricants à grande échelle créent et commercialisent ces produits, ce niveau de personnalisation est également utilisé sur le lieu de soins du patient dans ce que l’on appelle la fabrication au point de service. Cette création à la demande de produits médicaux imprimés en 3D est basée sur les données d’imagerie du patient. Les dispositifs médicaux imprimés sur le lieu de soins comprennent des modèles anatomiques adaptés au patient, des prothèses et des guides chirurgicaux, qui sont des outils permettant de guider les chirurgiens sur les endroits à couper pendant une opération. Le nombre d’hôpitaux américains disposant d’une installation d’impression 3D centralisée a augmenté rapidement au cours de la dernière décennie, passant de seulement trois en 2010 à plus de 100 en 2019.6 Au fur et à mesure que la technologie évolue, ce modèle de point de soins pourrait devenir encore plus répandu.
L’impression 3D a également des applications potentielles dans d’autres domaines de produits. Par exemple, des recherches sont en cours pour utiliser l’impression 3D afin de fabriquer des produits pharmaceutiques ayant le potentiel de formes de dosage ou de formulations uniques, y compris celles qui pourraient permettre une absorption plus lente ou plus rapide. La FDA a approuvé un tel médicament imprimé en 3D en 2015, un traitement contre l’épilepsie formulé pour délivrer une forte dose de l’ingrédient actif qui peut se désintégrer rapidement dans l’eau7. L’impression 3D pourrait également être utilisée un jour pour fabriquer des traitements personnalisés qui combinent plusieurs médicaments en une seule pilule, ou « polypill ».8 En outre, les chercheurs utilisent des bio-imprimantes pour créer des constructions cellulaires et tissulaires, telles que des greffes de peau9 et des organes,10 mais ces applications sont encore en phase expérimentale.11
Comment l’impression 3D est-elle réglementée ?
La FDA ne réglemente pas les imprimantes 3D elles-mêmes, mais les produits médicaux fabriqués par impression 3D. Le type d’examen réglementaire requis dépend du type de produit fabriqué, de l’utilisation prévue du produit et des risques potentiels posés aux patients. Les dispositifs – le type de produit le plus courant fabriqué par impression 3D à l’heure actuelle – sont réglementés par le Center for Devices and Radiological Health de la FDA et sont classés dans l’une des trois catégories réglementaires, ou classes. (L’agence peut également réglementer les dispositifs d’imagerie et les composants logiciels impliqués dans la production de ces dispositifs, mais ceux-ci sont examinés séparément.)
La FDA classe les dispositifs en fonction de leur niveau de risque et des contrôles réglementaires nécessaires pour fournir une assurance raisonnable de sécurité et d’efficacité.12 Les dispositifs de classe I présentent un faible risque et comprennent des produits tels que les bandages et les instruments chirurgicaux portatifs. Les dispositifs de classe II sont considérés comme présentant un risque modéré et comprennent des articles tels que les pompes à perfusion, tandis que les dispositifs de classe III, qui sont considérés comme présentant un risque élevé, comprennent des produits qui sont essentiels au maintien de la vie ou à la survie, qui jouent un rôle important dans la prévention de l’altération de la santé humaine ou qui présentent un risque déraisonnable de maladie ou de blessure. Un stimulateur cardiaque est un exemple de dispositif de classe III.13
L’examen réglementaire augmente avec chaque classe correspondante. La plupart des dispositifs de classe I et certains dispositifs de classe II sont exemptés de l’examen de la FDA avant leur mise sur le marché, connu sous le nom d’examen préalable à la mise sur le marché ; toutefois, ils doivent se conformer aux normes de fabrication et de contrôle de la qualité. La plupart des dispositifs de classe II sont soumis à ce que l’on appelle un examen 510(k) (du nom de la section correspondante de la loi fédérale sur les aliments, les médicaments et les cosmétiques), dans lequel un fabricant démontre que son dispositif est « substantiellement équivalent » à un dispositif existant sur le marché, ce qui réduit la nécessité d’une recherche clinique approfondie. Les dispositifs de classe III doivent soumettre une demande complète d’approbation préalable à la mise sur le marché qui inclut les données des essais cliniques.14 La FDA détermine ensuite si des preuves scientifiques suffisantes existent pour démontrer que le nouveau dispositif est sûr et efficace pour l’utilisation prévue.15
La FDA maintient également une exemption pour les dispositifs personnalisés. Un dispositif personnalisé peut être exempté des soumissions 510(k) ou d’approbation avant commercialisation s’il répond à certaines exigences articulées dans la section 520(b) de la loi fédérale sur les aliments, les médicaments et les cosmétiques. Ces exigences comprennent, par exemple, que le fabricant ne fabrique pas plus de cinq unités du dispositif par an et qu’il est conçu pour traiter une pathologie ou un état physiologique unique qu’aucun autre dispositif n’est disponible au niveau national pour traiter.16 En outre, la FDA a la possibilité de délivrer des autorisations d’utilisation d’urgence, comme elle l’a fait en réponse à la pandémie de COVID-19 pour certains dispositifs de ventilation imprimés en 3D17.
Tous les dispositifs, à moins qu’ils ne soient spécifiquement exemptés, sont censés par la FDA adhérer aux bonnes pratiques de fabrication actuelles, connues sous le nom de réglementations sur les systèmes de qualité qui visent à garantir qu’un dispositif fini répond aux spécifications requises et est produit à un niveau de qualité adéquat.18
En 2017, la FDA a publié des orientations sur le type d’informations qui devraient être incluses pour les soumissions de demandes de dispositifs imprimés en 3D, y compris pour les dispositifs adaptés aux patients tels que les remplacements d’articulations et les implants crâniens. Le document représente la réflexion initiale de la FDA et fournit des informations sur les considérations relatives aux dispositifs et aux processus de fabrication et de test.19 Cependant, les orientations ne traitent pas spécifiquement de la fabrication au point de service, ce qui constitue une lacune potentiellement importante étant donné l’adoption rapide des imprimantes 3D par les hôpitaux au cours des dernières années. La FDA a également autorisé des logiciels qui sont spécifiquement destinés à générer des modèles 3D de l’anatomie d’un patient20 ; cependant, il appartient à l’établissement médical réel d’utiliser ce logiciel dans le cadre de son utilisation prévue et de l’utiliser correctement.
Bien qu’il n’existe pas encore de directives spécifiques de la FDA pour l’impression 3D dans les domaines des médicaments ou des produits biologiques, ces produits sont soumis à une réglementation dans le cadre des voies existantes par le biais du Center for Drug Evaluation and Research (CDER) ou du Center for Biologics Evaluation and Research (CBER) de la FDA. Chaque type de produit est associé à des défis réglementaires uniques que les deux centres évaluent. L’Office of Pharmaceutical Quality du CDER mène ses propres recherches pour comprendre le rôle potentiel de l’impression 3D dans le développement de médicaments et a coordonné avec les fabricants de produits pharmaceutiques l’utilisation de cette technologie.21 Le CBER a également interagi avec des parties prenantes qui étudient l’utilisation de l’impression 3D pour les matériaux biologiques, tels que les tissus humains. En 2017, l’ancien commissaire de la FDA, Scott Gottlieb, a déclaré que la FDA prévoyait d’examiner les questions réglementaires associées à la bio-impression pour voir si des orientations supplémentaires seraient nécessaires en dehors du cadre réglementaire des produits de médecine régénérative.22 Cependant, aucune mise à jour ultérieure de cet examen n’a émergé.
Pour l’impression 3D médicale qui se produit en dehors du champ d’application de la réglementation de la FDA, peu de surveillance formelle existe. Les conseils médicaux des États peuvent être en mesure d’exercer une certaine surveillance si l’impression 3D par un fournisseur particulier met les patients en danger ; cependant, ces conseils réagissent généralement aux plaintes déposées, plutôt que de mener des enquêtes proactives. Au moins une organisation professionnelle médicale, la Radiological Society of North America, a publié des directives pour l’utilisation de l’impression 3D au point de service, qui comprennent des recommandations sur la façon de produire de manière cohérente et sûre des modèles anatomiques imprimés en 3D générés à partir de l’imagerie médicale, ainsi que des critères pour la pertinence clinique de l’utilisation de modèles anatomiques imprimés en 3D à des fins de diagnostic23. D’autres sociétés professionnelles pourraient suivre l’exemple au fur et à mesure que l’impression 3D devient plus fréquente dans les applications cliniques ; cependant, ces directives n’ont pas force de réglementation.
Défis pour la surveillance de la FDA
L’impression 3D présente des opportunités uniques pour la recherche biomédicale et le développement de produits médicaux, mais elle pose également de nouveaux risques et défis de surveillance car elle permet la fabrication décentralisée de produits hautement personnalisés – même des produits à haut risque tels que les dispositifs implantables – par des organisations ou des personnes qui peuvent avoir une expérience limitée des règlements de la FDA. L’agence est chargée de s’assurer que les fabricants respectent les bonnes pratiques de fabrication et que les produits qu’ils créent répondent aux exigences légales en matière de sécurité et d’efficacité. Lorsqu’elle est utilisée par des fabricants de médicaments, de produits biologiques ou de dispositifs enregistrés dans des installations centralisées soumises à l’inspection de la FDA, l’impression 3D n’est pas différente des autres techniques de fabrication. En ce qui concerne l’impression 3D de dispositifs médicaux en particulier, le personnel de la FDA a déclaré que « l’opinion générale est qu’il s’agit d’une technologie de fabrication, pas quelque chose d’exotique par rapport à ce que nous avons vu auparavant ».24
Cependant, lorsque l’impression 3D est utilisée pour fabriquer un produit médical au point de soins, la responsabilité de surveillance peut devenir moins claire. Il n’est pas encore évident de savoir comment l’agence doit adapter ses exigences réglementaires pour garantir que ces produits imprimés en 3D sont sûrs et efficaces pour l’utilisation prévue. La FDA ne réglemente pas directement la pratique de la médecine, qui est principalement supervisée par les conseils médicaux des États. La juridiction de l’agence couvre plutôt les produits médicaux. Dans certains scénarios cliniques où l’impression 3D pourrait être utilisée, comme l’impression d’un modèle anatomique utilisé pour planifier une intervention chirurgicale, ou peut-être un jour l’impression de tissus humains pour une transplantation, la distinction entre le produit et la pratique n’est pas toujours facile à discerner.
En reconnaissance de cette complexité, le Center for Devices and Radiological Health de la FDA développe un cadre basé sur les risques qui inclut cinq scénarios potentiels dans lesquels l’impression 3D peut être utilisée pour la fabrication de dispositifs médicaux au point de service. (Voir le tableau 1.)25
Tableau 1. Cadre conceptuel pour l’impression 3D au point de soins
| Scénario | Description |
|---|---|
| A) Risque minimal Impression 3D par un professionnel de la santé | Les dispositifs relevant de ce scénario présenteraient un risque minimal de préjudice pour les patients. Cette norme doit encore être définie par la FDA mais pourrait inclure des modèles utilisés pour l’éducation ou le conseil aux patients. |
| B) Dispositif conçu par le fabricant à l’aide d’un processus validé : système clé en main | Dans ce scénario, les fabricants vendraient un paquet ou un système prêt à l’emploi à un établissement de point de soins, comprenant très probablement le logiciel, le matériel et les paramètres du processus. Le fabricant devrait recevoir l’autorisation ou l’approbation de la FDA pour que son produit soit utilisé au point de soins, ce qui nécessiterait de démontrer que les spécifications du produit peuvent être respectées lorsqu’il est imprimé en 3D par l’utilisateur final. L’établissement de soins de santé serait responsable de l’impression du produit selon les spécifications autorisées ou approuvées du fabricant, et de l’utilisation du produit pour l’usage prévu autorisé ou approuvé. |
| C) Dispositif conçu par le fabricant à l’aide d’un processus validé : exigences supplémentaires en matière de capacités des professionnels de la santé | Ce scénario est similaire au précédent, sauf que le dispositif au point de service pourrait subir des processus de fabrication ou de post-impression plus complexes. Le dispositif autorisé ou approuvé aurait probablement un étiquetage comprenant des instructions supplémentaires pour l’utilisateur final, et le processus d’autorisation pourrait également inclure des exigences de test et de formation sur site de la part du fabricant pour faciliter l’impression 3D appropriée par l’établissement de soins de santé. L’établissement aurait également besoin d’un personnel formé et d’un équipement approprié. |
| D) Le fabricant est colocalisé au point de soins | Ce scénario se produirait lorsqu’un fabricant de dispositifs est situé dans le même établissement de point de soins ou aussi près que possible. Le fabricant serait responsable de la plupart ou de tous les aspects de l’impression 3D, y compris l’utilisation de son propre personnel et de son propre équipement. |
| E) L’établissement de soins de santé devient un fabricant | Un établissement de point de soins qui souhaite imprimer des dispositifs en dehors de la classification de risque minimal mais qui veut contrôler ses propres opérations relèverait de ce scénario. L’établissement de soins deviendrait un fabricant d’impression 3D, et serait donc probablement responsable de toutes les exigences réglementaires, ainsi que du développement, de la conception et des essais des dispositifs. |
Sources : U.S. Food and Drug Administration, Center for Devices and Radiological Health Additive Manufacturing Working Group ; The American Society of Mechanical Engineers
Balancing innovation and safety at the point of care
Des questions demeurent liées à chaque scénario réglementaire pour la fabrication au point de service. Par exemple, il n’est pas clair comment le « risque minimal » devrait être évalué ou déterminé. Est-ce que seuls les dispositifs de classe I devraient être considérés comme présentant un risque minimal ou est-ce que cette détermination est indépendante de la classification ? L’utilisation non indiquée sur l’étiquette est-elle considérée comme un risque minimal ? Dans les scénarios qui impliquent une collaboration étroite entre un fabricant de dispositifs et un établissement de soins de santé, comme les scénarios B et C, qui assume la responsabilité légale dans les cas où les patients peuvent être lésés ? Qui garantit la qualité du dispositif, étant donné qu’un dispositif spécifique imprimé en 3D dépend de nombreux facteurs qui varieront d’un établissement de soins de santé à l’autre (notamment le personnel, l’équipement et les matériaux) ? La cohabitation d’un fabricant avec un établissement de soins de santé soulève des questions sur la distinction entre le fabricant et l’établissement, en plus des problèmes de responsabilité. Enfin, de nombreux établissements de soins de santé peuvent être mal préparés à répondre à toutes les exigences réglementaires nécessaires aux fabricants de dispositifs, telles que les réglementations relatives aux systèmes de qualité.26
Plus largement, des défis apparaîtront pour déterminer comment la FDA doit déployer ses ressources limitées d’inspection et d’application, en particulier à mesure que ces technologies se répandent et que la fabrication de dispositifs imprimés en 3D devient plus décentralisée. En outre, à mesure que la technologie progresse et permet potentiellement le développement de traitements personnalisés, y compris des médicaments et des produits biologiques, les autres centres de la FDA devront se prononcer sur l’impression 3D. L’agence devra peut-être définir un nouveau cadre réglementaire qui garantisse la sécurité et l’efficacité de ces produits individualisés.
Conclusion
L’impression 3D est très prometteuse dans le domaine des soins de santé, notamment en raison de sa capacité à produire des produits hautement personnalisés sur le lieu de soins. Cependant, ce scénario présente également des défis pour une surveillance adéquate. Alors que l’impression 3D est adoptée plus largement, la surveillance réglementaire doit s’adapter afin de suivre le rythme et de garantir que les avantages de cette technologie l’emportent sur les risques potentiels.