政策干貨：3D打印醫(yī)療器械產品的標準和質量控制

在中國,，3D打印醫(yī)療應用相關的政策，醫(yī)生和3D打印界人士呼聲強烈,，缺乏相關的審批認證制度方案,，導致先進的技術，醫(yī)生想用,、患者想用,，卻由于政策法規(guī)原因而不能使用。


中國的醫(yī)療法律法規(guī),，大大落后于技術的進步發(fā)展,，南極熊，也嘗試與醫(yī)療有關部門溝通,，針對3D打印醫(yī)療應用審批認證問題進行探討,。最近，中國食品藥品檢定研究院生物材料室王春仁,，在2017血管創(chuàng)新論壇上（專注于醫(yī)療3D影像的北京即刻叁,，是本次論壇的贊助商之一），發(fā)表了一篇《3D打印醫(yī)療器械產品的標準和質量控制》引起了南極熊注意,。

內容如下：

一.3D打印醫(yī)療技術簡介

1 材料
金屬材料,、高分子材料、陶瓷材料,、細胞等,。
來源于動物和植物組織的天然生物材料，主要有膠原蛋白,、糖氨聚糖,、殼聚糖、海藻酸鹽,、纖維蛋白等,。
可降解材料是合成的生物材料,，主要有聚α-羥基酸包括聚乳酸、聚羥基乙酸,、聚ε-已內酯聚酸酐,、聚偶磷氮、聚氨基酸等

2 應用
手術器械,、植入器械,、活細胞組織器官等,。

3. 3D打印特點
實體結構,、多孔結構和實體結構加多孔結構。
多孔結構的空隙尺寸,、空隙率和多孔的強度可根據(jù)設計制造,。特別是穿通性多孔結構。

4.3D打印醫(yī)療器械現(xiàn)狀

二.相關標準和檢測技術

GB/T 13810-2007 外科植入物用鈦及鈦合金加工材
YY0117.1-2005 外科植入物 骨關節(jié)假體鍛,、鑄件 TC4 鈦合金鍛件
YY0118-2010關節(jié)置換植入物 髖關節(jié)假體
YY/T 0651.2外科植入物 全髖關節(jié)假體的磨損(第2部分): 測量方法

1 ASTM,，增材制造標準化（設計、軟件,、原料,、工藝、產品）,，ASTM WK 38342,，F(xiàn)2971，F(xiàn)3049 ,，F(xiàn)2924 ,，F(xiàn)3122 ，WK49229,。
2 ISO增材制造標準化（通用原則）ISO 52900 , ISO 52921 , ISO 17296,。
3全國醫(yī)用增材制造標準化技術委員會，增材制造（3D打�,。�標��,，增材制造技術 術語
（南極熊備注：美國FDA發(fā)布3D打印醫(yī)療設備指導草案，美國有專門的醫(yī)療3D打印相關標準http://93item.com/thread-65824-1-1.html 美國FDA醫(yī)療3D打印指導草案.pdf (967.42 KB, 下載次數(shù): 337)

2017-4-5 12:24 上傳

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）

主要技術指標要求
化學成分,、顯微組織,、孔隙形態(tài)、動靜態(tài)力學性能,、摩擦性能,。表面粗糙度、微裂紋,、內部探傷,。金屬耐腐蝕性,。
粉末污染：清洗
力學性能：和傳統(tǒng)產品比較應等效。
結合強度,、剪切強度,、剪切疲勞、抗壓強度,、拉伸強度,、耐磨性能、四點彎曲疲勞,、旋轉疲勞,。
多孔結構分析：內部貫通空間結構、空隙尺寸,、空隙率,、連接筋直徑、平均涂層厚度,、多孔結構與實體結構的過度結構,、表面粗糙度、金相結構,。


生物性能：材料的比表面積,，可濾出物、降解等,。
細胞毒性,、致敏、刺激,、全身急性毒性,、亞慢性毒性、遺傳毒性,、植入實驗,、血液相容性。
動物有效性：骨科為例
動物骨植入實驗：大型動物,，時間半年以上,。
（1）圖像分析
（2）力學分析
（3）病理分析
（4）安全性指標：生化、血液學等,。

三.3D打印醫(yī)療器械產品風險性分析

原料性能分析

可打印性要求
1 不同材料（金屬,、陶瓷、高分子等）
2 材料的添加物,，可濾出物
3 打印過程變化（揮發(fā),、熱變性等）
4 含活性成份或活細胞。
5 后期處理對各向異性的影響（拋光,、熱處理,、機械加工等）
6 對生物相容性的影響（交聯(lián)劑,、UV吸收）

3D打印重復性和驗證
1 不同的打印機
2 采用相同條件在不同的打印地點
3 不同的打印時間和批次。

清洗和滅菌
1 清洗：方法和方法驗證（殘留的油脂或微生物）,，殘留顆粒大小和數(shù)量的可接受范圍,？
2 滅菌：采用的方法以及對器械是否有影響？特別是多孔結構器械,。

四.關鍵技術要求

原料性能技術要點
1 固體原料：粒徑和粒徑分布（粉末）,，直徑和均一度（絲材）等。
2 液體材料：粘度和粘彈性,，酸堿度,，固化時間等。
3 高分子材料：組成,、純度,、含水量,、化學結構,、分子量及分布，玻璃化轉變溫度,，熔點,，結晶點等。
4 金屬或陶瓷材料：化學成分,、純度,。

物理性能評價
主要是指產品的結構表征、尺寸精確度,，表面粗糙度評價以及缺陷分析,。這里需強調的是產品的缺陷分析。增材制造產品的缺陷包括夾雜（原料污染和加工過程中引入雜質）,、孔隙（凝固/固化不完全）,、微裂紋（熱應力殘留）、結構變形和開裂（殘留熱應力或不恰當?shù)暮筇幚砉に嚕�,。應結合破壞性試驗,、顯微鏡、無損探傷,、顯微斷層成像等技術,，對終產品進行全面分析。

材料基本性能
主要指產品的化學成分和夾雜鑒別,，材料的顯微結構如晶粒結構,、相結構，織構,、結晶度等（金屬和陶瓷材料）,，交聯(lián)程度和固化度（高分子材料）,，含水量以及膨脹系數(shù)（凝膠材料），降解性能（可吸收材料）等,。

機械性能
對增材制造醫(yī)療器械的機械性能評價至關重要,。應在充分考慮產品各向異性以及加工設備、參數(shù),、過程等重要指標的基礎上,，對其靜態(tài)和動態(tài)力學性能進行全面評價。在樣品的選擇上,，可結合終產品以及同批制備標準樣品,，并進行疲勞性試驗。生產商還應綜合考慮原料重復利用,、同一加工批次不同空間位置以及不同批次產品,，其理化性能均勻程度以及產品各項性能的穩(wěn)定性。

產品的清潔及滅菌
增材制造醫(yī)療器械通常包含如多孔結構在內的復雜結構特征,，這些結構的存在為產品的清潔和滅菌帶來了額外的挑戰(zhàn),。在滅菌效果的驗證上應充分考慮這些復雜結構的影響并選擇適宜的位置進行試驗。增材制造技術多為由粉末,、絲材或是液體的逐層加工一次成型,，且因產品結構的復雜性，存在原材料未被徹底清潔的風險,。而這些殘留材料可能會影響產品的安全有效性,，因而必須使用終產品對清潔工藝進行徹底的驗證。必要時可通過破壞性試驗證明清潔的有效性,。應依據(jù)GB/T 16886全面評價增材制造醫(yī)療器械的生物相容性進行全面評價


聚乳酸3D打印血管支架要求
材料鑒別和化學性能：成型前后材料成分差異,；并對成型后產品的溶劑殘留進行分析。
使用性能：尺寸,、機械性能以及軸向收縮率,，徑向收縮率，柔順性,。產品性能穩(wěn)定性,。
體外降解性能：設計并驗證合理的體外降解實驗方法，對產品的降解性能進行科學評價,。
藥物涂層性：藥物涂層的及其降解性能的綜合評價,。
生物相容性：生物相容性和體內降解性能。

3D打印醫(yī)療器械的管理
3D打印醫(yī)療器械產品形式：
(1) 批量定型產品
(2) 個性化定制產品: 建議參照定制式義齒的管理模式進行注冊,。

作者：王春仁（生物材料室, 中國食品藥品檢定研究院 ）

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