Vizualizare generală
Progresele în domeniul imprimării 3D, denumită și fabricație aditivă, captează atenția în domeniul sănătății datorită potențialului lor de a îmbunătăți tratamentul anumitor afecțiuni medicale. Un radiolog, de exemplu, ar putea crea o replică exactă a coloanei vertebrale a unui pacient pentru a ajuta la planificarea unei intervenții chirurgicale; un dentist ar putea scana un dinte rupt pentru a realiza o coroană care să se potrivească cu precizie în gura pacientului. În ambele cazuri, medicii pot folosi imprimarea 3D pentru a realiza produse care se potrivesc în mod specific cu anatomia pacientului.
Și tehnologia nu se limitează la planificarea intervențiilor chirurgicale sau la producerea de restaurări dentare personalizate, cum ar fi coroanele; imprimarea 3D a permis producerea de membre protetice personalizate, implanturi craniene sau implanturi ortopedice, cum ar fi șoldurile și genunchii. În același timp, potențialul său de a schimba fabricarea produselor medicale – în special a dispozitivelor cu risc ridicat, cum ar fi implanturile – ar putea afecta siguranța pacienților, creând noi provocări pentru supravegherea Administrației pentru Alimente și Medicamente (FDA).
Acest rezumat tematic explică modul în care imprimarea 3D medicală este utilizată în domeniul sănătății, cum reglementează FDA produsele care sunt fabricate și cu ce întrebări de reglementare se confruntă agenția.
Ce este imprimarea 3D și cum este utilizată în domeniul sănătății?
Spre deosebire de metodele tradiționale, în care produsele sunt create prin modelarea materiei prime într-o formă finală prin cioplire, șlefuire sau turnare, imprimarea 3D este o tehnică de fabricație aditivă care creează obiecte tridimensionale prin construirea de straturi succesive de materie primă, cum ar fi metale, materiale plastice și ceramice. Obiectele sunt produse pornind de la un fișier digital, realizat pornind de la o imagine prin rezonanță magnetică (RMN) sau de la un desen de proiectare asistată de calculator (CAD), ceea ce permite producătorului să facă cu ușurință modificări sau să adapteze produsul după cum dorește.1 Abordările de imprimare 3D pot diferi în ceea ce privește modul în care sunt depuse straturile și tipul de materiale utilizate.2 O varietate de imprimante 3D sunt disponibile pe piață, de la modele ieftine destinate consumatorilor și capabile să imprime piese mici și simple, până la imprimante de calitate comercială care produc produse semnificativ mai mari și mai complexe.
Până în prezent, cele mai multe produse revizuite de FDA, dezvoltate prin intermediul imprimării 3D, au fost dispozitive medicale, cum ar fi implanturile ortopedice; au fost revizuite peste 100.3 O astfel de abordare de fabricație oferă mai multe avantaje clinice. De exemplu, producătorii au utilizat tehnologiile de imprimare 3D pentru a crea dispozitive cu geometrii complexe, cum ar fi protezele de genunchi cu o structură poroasă, care poate facilita creșterea și integrarea țesuturilor.4 Imprimarea 3D oferă, de asemenea, capacitatea de a crea un întreg produs sau o componentă de dispozitiv dintr-o dată, în timp ce alte tehnici de fabricație pot necesita ca mai multe piese să fie fabricate separat și înșurubate sau sudate împreună.
Pentru că acest tip de fabricație nu se bazează pe matrițe sau pe mai multe piese de echipament specializat și pentru că modelele pot fi modificate rapid, imprimarea 3D poate fi utilizată, de asemenea, pentru crearea de produse adaptate pacientului pe baza anatomiei acestuia. Printre exemple se numără înlocuirile de articulații, implanturile craniene și restaurările dentare.5 În timp ce unii producători la scară largă creează și comercializează aceste produse, acest nivel de personalizare este, de asemenea, utilizat la locul de îngrijire a pacientului în ceea ce se numește „point-of-care manufacturing”. Această creare la cerere de produse medicale tipărite 3D se bazează pe datele imagistice ale pacientului. Printre dispozitivele medicale care sunt tipărite la punctul de îngrijire se numără modele anatomice adaptate la pacient, proteze și ghiduri chirurgicale, care sunt instrumente care ajută chirurgii să se orienteze cu privire la locul unde trebuie să taie în timpul unei operații. Numărul de spitale din SUA care dispun de o instalație centralizată de imprimare 3D a crescut rapid în ultimul deceniu, de la doar trei în 2010 la peste 100 până în 2019.6 Pe măsură ce tehnologia evoluează, acest model la punctul de îngrijire ar putea deveni și mai răspândit.
Imprimarea 3D are, de asemenea, aplicații potențiale în alte domenii de produse. De exemplu, sunt în curs de desfășurare cercetări pentru a utiliza imprimarea 3D pentru a fabrica produse farmaceutice cu potențial pentru forme de dozare sau formulări unice, inclusiv cele care ar putea permite o absorbție mai lentă sau mai rapidă. FDA a aprobat un astfel de medicament imprimat 3D în 2015, un tratament pentru epilepsie formulat pentru a furniza o doză mare de ingredient activ care se poate dezintegra rapid în apă.7 De asemenea, imprimarea 3D ar putea fi folosită într-o zi pentru a realiza tratamente personalizate care combină mai multe medicamente într-o singură pastilă, sau o „polipilulă”.8 În plus, cercetătorii folosesc bioimprimantele pentru a crea construcții celulare și tisulare, cum ar fi grefele de piele9 și organele10 , dar aceste aplicații sunt încă în faze experimentale.11
Cum este reglementată imprimarea 3D?
FDA nu reglementează imprimantele 3D în sine; în schimb, FDA reglementează produsele medicale realizate prin imprimare 3D. Tipul de analiză de reglementare necesară depinde de tipul de produs fabricat, de utilizarea preconizată a produsului și de riscurile potențiale pentru pacienți. Dispozitivele – cel mai răspândit tip de produs fabricat cu ajutorul imprimării 3D în acest moment – sunt reglementate de Centrul pentru dispozitive și sănătate radiologică al FDA și sunt clasificate în una dintre cele trei categorii de reglementare, sau clase. (Agenția poate reglementa, de asemenea, dispozitivele de imagistică și componentele software implicate în producția acestor dispozitive, dar acestea sunt analizate separat.)
FDA clasifică dispozitivele în funcție de nivelul lor de risc și de controalele de reglementare necesare pentru a oferi o asigurare rezonabilă a siguranței și eficacității.12 Dispozitivele din clasa I prezintă un risc scăzut și includ produse precum bandajele și instrumentele chirurgicale portabile. Dispozitivele din clasa II sunt considerate de risc moderat și includ articole precum pompele de perfuzie, în timp ce dispozitivele din clasa III, care sunt considerate de risc ridicat, includ produse care susțin sau mențin viața, sunt substanțial importante în prevenirea afectării sănătății umane sau prezintă un risc nerezonabil de îmbolnăvire sau rănire. Un stimulator cardiac este un exemplu de dispozitiv din clasa III.13
Scrutarea reglementară crește cu fiecare clasă corespunzătoare. Majoritatea dispozitivelor din clasa I și unele dispozitive din clasa II sunt scutite de a fi supuse examinării FDA înainte de a intra pe piață, cunoscută sub numele de examinare înainte de introducerea pe piață; cu toate acestea, ele trebuie să respecte standardele de fabricație și de control al calității. Majoritatea dispozitivelor din clasa II sunt supuse la ceea ce este cunoscut sub numele de revizuire 510(k) (denumită după secțiunea relevantă din Legea federală privind alimentele, medicamentele și produsele cosmetice), în cadrul căreia un producător demonstrează că dispozitivul său este „substanțial echivalent” cu un dispozitiv existent pe piață, reducând astfel necesitatea unei cercetări clinice extinse. Dispozitivele din clasa III trebuie să depună o cerere completă de aprobare înainte de introducerea pe piață, care să includă date din studiile clinice.14 FDA determină apoi dacă există suficiente dovezi științifice pentru a demonstra că noul dispozitiv este sigur și eficient pentru utilizarea prevăzută.15
FDA menține, de asemenea, o excepție pentru dispozitivele personalizate. Un dispozitiv personalizat poate fi scutit de 510(k) sau de cererile de aprobare înainte de introducerea pe piață dacă îndeplinește anumite cerințe articulate în conformitate cu secțiunea 520(b) din Federal Food, Drug, and Cosmetic Act. Aceste cerințe includ, de exemplu, ca producătorul să nu fabrice mai mult de cinci unități ale dispozitivului pe an și ca acesta să fie conceput pentru a trata o patologie sau o stare fiziologică unică pentru care nu există niciun alt dispozitiv disponibil la nivel național.16 În plus, FDA are opțiunea de a emite autorizații de utilizare de urgență, așa cum a făcut ca răspuns la pandemia COVID-19 pentru anumite dispozitive de ventilație tipărite în 3D.17
Toate dispozitivele, cu excepția cazului în care sunt exceptate în mod specific, sunt așteptate de FDA să adere la bunele practici actuale de fabricație, cunoscute sub numele de reglementări privind sistemul de calitate, care au scopul de a se asigura că un dispozitiv finit îndeplinește specificațiile necesare și este produs la un nivel adecvat de calitate.18
În 2017, FDA a publicat orientări privind tipul de informații care ar trebui incluse pentru cererile de solicitare a dispozitivelor imprimate 3D, inclusiv pentru dispozitive adaptate la pacient, cum ar fi înlocuirile articulare și implanturile craniene. Documentul reprezintă gândirea inițială a FDA și oferă informații cu privire la considerente legate de dispozitive și procese de fabricație și de testare.19 Cu toate acestea, ghidul nu abordează în mod specific fabricarea la punctul de îngrijire, ceea ce reprezintă o lacună potențial semnificativă, având în vedere adoptarea rapidă a imprimantelor 3D de către spitale în ultimii ani. FDA a autorizat, de asemenea, programe software care sunt destinate în mod specific generării de modele 3D ale anatomiei unui pacient20 ; cu toate acestea, depinde de unitatea medicală propriu-zisă să utilizeze acest software în cadrul domeniului de utilizare prevăzut – și să îl utilizeze în mod corect.
Deși nu există încă îndrumări specifice din partea FDA pentru imprimarea 3D în domeniul medicamentelor sau al produselor biologice, aceste produse fac obiectul reglementării în cadrul căilor existente prin intermediul Centrului pentru evaluarea și cercetarea medicamentelor (CDER) al FDA sau al Centrului pentru evaluarea și cercetarea produselor biologice (CBER) al FDA. Fiecare tip de produs este asociat cu provocări de reglementare unice pe care ambele centre le evaluează. Biroul de calitate farmaceutică al CDER își desfășoară propriile cercetări pentru a înțelege rolul potențial al imprimării 3D în dezvoltarea de medicamente și a coordonat cu producătorii farmaceutici pentru a utiliza această tehnologie.21 CBER a interacționat, de asemenea, cu părțile interesate care cercetează utilizarea imprimării 3D pentru materiale biologice, cum ar fi țesutul uman. În 2017, fostul comisar al FDA, Scott Gottlieb, a declarat că FDA plănuia să revizuiască aspectele de reglementare asociate cu bioimprimarea pentru a vedea dacă ar fi necesare orientări suplimentare în afara cadrului de reglementare pentru produsele de medicină regenerativă.22 Cu toate acestea, nu au apărut actualizări ulterioare cu privire la această revizuire.
Pentru imprimarea 3D medicală care are loc în afara domeniului de aplicare a reglementării FDA, există puțină supraveghere formală. Consiliile medicale de stat pot fi în măsură să exercite o anumită supraveghere dacă imprimarea 3D de către un anumit furnizor pune pacienții în pericol; cu toate acestea, aceste consilii reacționează de obicei la plângerile depuse, mai degrabă decât să efectueze investigații proactive. Cel puțin o organizație profesională medicală, Radiological Society of North America, a publicat orientări pentru utilizarea imprimării 3D la punctul de îngrijire, care include recomandări privind modul în care se pot produce în mod consecvent și sigur modele anatomice tipărite 3D generate din imagistică medicală, precum și criterii pentru adecvarea clinică a utilizării modelelor anatomice tipărite 3D pentru diagnosticare.23 Este posibil ca și alte societăți profesionale să le urmeze exemplul pe măsură ce imprimarea 3D devine tot mai frecventă în aplicațiile clinice; cu toate acestea, astfel de orientări nu au forță de reglementare.
Provocări pentru supravegherea FDA
Imprimarea 3D prezintă oportunități unice pentru cercetarea biomedicală și dezvoltarea de produse medicale, dar prezintă, de asemenea, noi riscuri și provocări în materie de supraveghere, deoarece permite fabricarea descentralizată a produselor foarte personalizate – chiar și a produselor cu risc ridicat, cum ar fi dispozitivele implantabile – de către organizații sau persoane care pot avea o experiență limitată în ceea ce privește reglementările FDA. Agenția este responsabilă pentru a se asigura că producătorii respectă bunele practici de fabricație și că produsele pe care le creează îndeplinesc cerințele legale de siguranță și eficacitate. Atunci când este utilizată de producătorii înregistrați de medicamente, produse biologice sau dispozitive în instalații centralizate supuse inspecției FDA, imprimarea 3D nu este diferită de alte tehnici de fabricație. În ceea ce privește imprimarea 3D a dispozitivelor medicale în special, personalul FDA a declarat că „punctul de vedere general este că este o tehnologie de fabricație, nu ceva exotic față de ceea ce am mai văzut până acum. „24
Cu toate acestea, atunci când imprimarea 3D este utilizată pentru a fabrica un produs medical la punctul de îngrijire, responsabilitatea de supraveghere poate deveni mai puțin clară. Nu este încă evident modul în care agenția ar trebui să își adapteze cerințele de reglementare pentru a se asigura că aceste produse tipărite 3D sunt sigure și eficiente pentru utilizarea lor preconizată. FDA nu reglementează în mod direct practica medicală, care este supravegheată în principal de consiliile medicale de stat. Mai degrabă, jurisdicția agenției acoperă produsele medicale. În unele scenarii clinice în care ar putea fi utilizată imprimarea 3D, cum ar fi imprimarea unui model anatomic care este utilizat pentru a planifica o intervenție chirurgicală sau, poate, într-o zi, imprimarea de țesut uman pentru transplant, distincția dintre produs și practică nu este întotdeauna ușor de discernut.
În recunoașterea acestei complexități, Centrul pentru dispozitive și sănătate radiologică al FDA elaborează un cadru bazat pe riscuri care include cinci scenarii potențiale în care imprimarea 3D poate fi utilizată pentru fabricarea de dispozitive medicale la punctul de îngrijire. (A se vedea tabelul 1.)25
Tabelul 1. Cadrul conceptual pentru imprimarea 3D la punctul de îngrijire
| Scenariu | Descriere |
|---|---|
| A) Risc minim de imprimare 3D de către un profesionist din domeniul sănătății | Dispozitivele care se încadrează în acest scenariu ar prezenta un risc minim de vătămare pentru pacienți. Acest standard trebuie încă să fie definit de FDA, dar ar putea include modelele utilizate pentru educarea sau consilierea pacienților. |
| B) Dispozitiv conceput de producător prin utilizarea unui proces validat: sistem la cheie | În cadrul acestui scenariu, producătorii ar vinde un pachet sau un sistem gata de utilizare unei unități point-of-care, cel mai probabil incluzând software, hardware și parametri de proces. Producătorul ar trebui să primească autorizația sau aprobarea de la FDA pentru ca produsul său să fie utilizat la punctul de îngrijire, ceea ce ar necesita o demonstrație că specificațiile produsului pot fi îndeplinite atunci când este imprimat 3D de către utilizatorul final. Unitatea de îngrijire a sănătății ar fi responsabilă pentru imprimarea produsului în conformitate cu specificațiile autorizate sau aprobate de producător și pentru utilizarea produsului în scopul autorizat sau aprobat. |
| C) Dispozitiv conceput de producător prin utilizarea unui proces validat: cerințe suplimentare privind capacitatea profesioniștilor din domeniul sănătății | Acest scenariu este similar scenariului anterior, cu excepția faptului că unitatea de la punctul de îngrijire ar putea fi supusă unor procese mai complexe de fabricație sau de post-imprimare. Dispozitivul autorizat sau aprobat ar avea probabil o etichetare care ar include instrucțiuni suplimentare pentru utilizatorul final, iar procesul de autorizare poate include, de asemenea, cerințe de testare și formare la fața locului din partea producătorului pentru a facilita imprimarea 3D adecvată de către unitatea de îngrijire a sănătății. Instituția ar avea nevoie, de asemenea, de personal calificat și de echipamente adecvate. |
| D) Producătorul este colocat la punctul de îngrijire | Acest scenariu ar avea loc atunci când un producător de dispozitive este localizat în aceeași unitate de îngrijire la punctul de îngrijire sau cât mai aproape posibil. Producătorul ar fi responsabil de majoritatea sau de toate aspectele imprimării 3D, inclusiv de utilizarea personalului și echipamentelor proprii. |
| E) Unitatea de asistență medicală devine producător | O unitate point-of-care care dorește să tipărească dispozitive în afara clasificării de risc minim, dar care dorește să dețină controlul asupra propriilor operațiuni, s-ar încadra în acest scenariu. Unitatea de îngrijire a sănătății ar deveni un producător de imprimare 3D și, astfel, ar fi probabil responsabilă pentru toate cerințele de reglementare și pentru dezvoltarea, proiectarea și testarea dispozitivelor. |
Surse: U.S. Food and Drug Administration, Center for Devices and Radiological Health Additive Manufacturing Working Group; The American Society of Mechanical Engineers
Balansarea inovării și a siguranței la punctul de îngrijire
Rămân întrebări legate de fiecare scenariu de reglementare pentru fabricarea la punctul de îngrijire. De exemplu, nu este clar cum ar trebui evaluat sau determinat „riscul minim”. Ar trebui ca numai dispozitivele din clasa I să fie considerate cu risc minim sau această determinare este independentă de clasificare? Este considerată risc minim utilizarea off-label? În cadrul scenariilor care implică o colaborare strânsă între un producător de dispozitive și o unitate de îngrijire a sănătății, cum ar fi scenariile B și C, cine își asumă răspunderea juridică în cazurile în care pacienții ar putea fi prejudiciați? Cine asigură calitatea dispozitivului, având în vedere că un anumit dispozitiv tipărit 3D depinde de mulți factori care vor varia de la o unitate sanitară la alta (inclusiv personalul, echipamentele și materialele)? Amplasarea unui producător în același loc cu o unitate de îngrijire a sănătății ridică întrebări cu privire la distincția dintre producător și unitate, pe lângă preocupările legate de răspundere. În cele din urmă, este posibil ca multe unități de îngrijire a sănătății să nu fie bine pregătite pentru a îndeplini toate cerințele de reglementare necesare pentru producătorii de dispozitive, cum ar fi reglementările privind sistemele de calitate.26
În general, vor apărea provocări în ceea ce privește determinarea modului în care FDA ar trebui să își desfășoare resursele limitate de inspecție și de aplicare a legii, în special pe măsură ce aceste tehnologii devin mai răspândite și fabricarea dispozitivelor tipărite 3D devine mai descentralizată. Mai mult, pe măsură ce tehnologia avansează și permite, potențial, dezvoltarea de tratamente personalizate, inclusiv medicamente și produse biologice, celelalte centre ale FDA vor trebui să intervină în ceea ce privește imprimarea 3D. Este posibil ca agenția să fie nevoită să definească un nou cadru de reglementare care să asigure siguranța și eficacitatea acestor produse individualizate.
Concluzie
Imprimarea 3D oferă o promisiune semnificativă în domeniul asistenței medicale, în special datorită capacității sale de a produce produse foarte personalizate la punctul de îngrijire. Cu toate acestea, acest scenariu prezintă, de asemenea, provocări pentru o supraveghere adecvată. Pe măsură ce imprimarea 3D este adoptată pe scară mai largă, supravegherea de reglementare trebuie să se adapteze pentru a ține pasul și a se asigura că beneficiile acestei tehnologii depășesc riscurile potențiale.
Note finale
Note finale
.