孫嘉懌 郭曉磊 劉斌 張世慶*
由于增材制造技術(shù)在骨科器械的廣泛應(yīng)用,使得個(gè)性化骨植入醫(yī)療器械(以下簡(jiǎn)稱“個(gè)性化骨植入器械”)逐漸顯現(xiàn)了其市場(chǎng)應(yīng)用價(jià)值。個(gè)性化骨植入器械主要是為了滿足患者在骨、關(guān)節(jié)部位有特殊病損或特殊解剖結(jié)構(gòu)的臨床需求而由生產(chǎn)企業(yè)和醫(yī)療機(jī)構(gòu)共同研制的骨科植入器械,以達(dá)到提高指定患者診療效果的目的。個(gè)性化骨植入器械與設(shè)計(jì)定型的標(biāo)準(zhǔn)化醫(yī)療器械在設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程、生產(chǎn)工藝等方面都有所不同,其個(gè)性化特點(diǎn)導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)不能完全通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化器械的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、驗(yàn)證、確認(rèn)等環(huán)節(jié)得到確認(rèn),從而增加了其臨床使用的未知風(fēng)險(xiǎn)。
現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)化醫(yī)療器械質(zhì)量控制和技術(shù)評(píng)價(jià)在個(gè)性化植入器械適用性方面存在一定不足,本文基于標(biāo)準(zhǔn)化醫(yī)療器械質(zhì)量管理體系[1]經(jīng)驗(yàn)及個(gè)性化骨植入器械的技術(shù)發(fā)展,對(duì)個(gè)性化骨植入器械質(zhì)量控制和技術(shù)評(píng)價(jià)方面需關(guān)注內(nèi)容進(jìn)行了相關(guān)研究,以期為監(jiān)管機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)企業(yè)等相關(guān)人員提供指導(dǎo)和參考。
個(gè)性化骨植入器械可滿足患者的特殊需求,與標(biāo)準(zhǔn)化骨植入器械相比,兩者所應(yīng)滿足的安全、有效基本原則是相同的,但由于個(gè)性化骨植入器械不具備上市前產(chǎn)品設(shè)計(jì)定型、規(guī)?;慨a(chǎn)以及上市后可即刻使用等標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品的特點(diǎn),需在標(biāo)準(zhǔn)化骨植入器械的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)。
由標(biāo)準(zhǔn)化向個(gè)性化的轉(zhuǎn)變,對(duì)個(gè)性化骨植入器械的生產(chǎn)質(zhì)量管理及安全有效性評(píng)價(jià)方面提出了更多要求,在不同程度上增加了個(gè)性化骨植入器械全生命周期內(nèi)的風(fēng)險(xiǎn)。因此,相關(guān)人員應(yīng)強(qiáng)化風(fēng)險(xiǎn)防控意識(shí),結(jié)合個(gè)性化骨植入器械產(chǎn)品特點(diǎn),加強(qiáng)機(jī)構(gòu)和人員、設(shè)備、文件管理、設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)等環(huán)節(jié)的質(zhì)量管理,同時(shí),積極開(kāi)展性能評(píng)價(jià)、臨床評(píng)價(jià)等技術(shù)評(píng)價(jià)的研究。
個(gè)性化骨植入器械的產(chǎn)品設(shè)計(jì)是生產(chǎn)企業(yè)和醫(yī)療機(jī)構(gòu)的智慧和技術(shù)能力的有機(jī)結(jié)合,工程師和醫(yī)務(wù)人員的能力是產(chǎn)品質(zhì)量的保證,工程師的能力和經(jīng)驗(yàn)積累可用于判定臨床需求的合理性和可實(shí)現(xiàn)性,醫(yī)務(wù)人員對(duì)器械設(shè)計(jì)的基本認(rèn)知及工作水平可用于判定產(chǎn)品設(shè)計(jì)是否滿足患者需要。個(gè)性化醫(yī)療器械可參考《定制式醫(yī)療器械監(jiān)督管理規(guī)定(試行)》[2]中對(duì)生產(chǎn)企業(yè)和醫(yī)療機(jī)構(gòu)提出的相關(guān)要求,在參與設(shè)計(jì)的醫(yī)務(wù)人員和工程人員分工、職責(zé)界限和溝通機(jī)制明確的基礎(chǔ)上,對(duì)各人員工作內(nèi)容及工作過(guò)程提出質(zhì)量控制要求,如產(chǎn)品的設(shè)計(jì)輸入、設(shè)計(jì)輸出結(jié)果必須經(jīng)過(guò)醫(yī)務(wù)人員的確認(rèn),醫(yī)務(wù)人員和工程人員各自工作任務(wù)中需提供的信息應(yīng)明確,醫(yī)務(wù)人員和工程人員之間溝通的信息應(yīng)完整、準(zhǔn)確。
個(gè)性化骨植入器械因其設(shè)計(jì)的多變性,在生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)法形成統(tǒng)一的過(guò)程檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),需加強(qiáng)設(shè)備穩(wěn)定性控制,包括設(shè)備的軟硬件,如器械設(shè)計(jì)軟件、數(shù)據(jù)處理軟件、器械功能分析軟件、器械驗(yàn)證設(shè)備、性能檢驗(yàn)設(shè)備、器械生產(chǎn)設(shè)備等。即使這些軟硬件在事先已進(jìn)行充分的驗(yàn)證和確認(rèn),實(shí)際應(yīng)用時(shí)也可能出現(xiàn)問(wèn)題,如設(shè)計(jì)人員不同會(huì)使設(shè)計(jì)過(guò)程、數(shù)據(jù)處理過(guò)程及功能分析過(guò)程都與前期驗(yàn)證、確認(rèn)的內(nèi)容有所差異。因此,為避免這些差異引發(fā)新的風(fēng)險(xiǎn),過(guò)程監(jiān)測(cè)和控制就顯得尤為重要,除了在考慮設(shè)備誤差的前提下對(duì)設(shè)備進(jìn)行充分驗(yàn)證,還應(yīng)對(duì)設(shè)備的控制建立細(xì)致的、適宜的操作規(guī)程,包括相關(guān)的程序文件、作業(yè)指導(dǎo)書(shū)、工藝參數(shù)及精度控制等。
個(gè)性化骨植入器械的數(shù)據(jù)種類有很多。如設(shè)計(jì)輸入的數(shù)據(jù)信息,包括患者數(shù)據(jù)、根據(jù)醫(yī)務(wù)人員需求所確定的器械設(shè)計(jì)相關(guān)數(shù)據(jù)等;在器械設(shè)計(jì)生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的過(guò)程數(shù)據(jù)信息,包括圖像處理數(shù)據(jù)、測(cè)試分析數(shù)據(jù)、醫(yī)工交互數(shù)據(jù)等;最終應(yīng)用于臨床的器械數(shù)據(jù)信息,包括器械設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)設(shè)備參數(shù)、原材料信息等。個(gè)性化骨植入器械應(yīng)建立完整的、經(jīng)驗(yàn)證確認(rèn)的基本設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù),同時(shí)存儲(chǔ)患者的數(shù)據(jù)和基于患者數(shù)據(jù)的器械設(shè)計(jì)數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)是個(gè)性化骨植入器械的研究基礎(chǔ),也是對(duì)產(chǎn)品可追溯性的保證,在產(chǎn)品發(fā)生不良事件時(shí)可重現(xiàn)產(chǎn)品,用于對(duì)不良事件的分析。除常規(guī)的文件管理外,應(yīng)加強(qiáng)個(gè)性化骨植入器械數(shù)據(jù)文件管理,包括個(gè)性化骨植入器械的過(guò)程文件和結(jié)果文件管理,與標(biāo)準(zhǔn)化器械的文件管理有所區(qū)分。
個(gè)性化骨植入器械設(shè)計(jì)需求來(lái)源于臨床特定情況,且其設(shè)計(jì)人員組成發(fā)生變化,在個(gè)性化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)中形成了一種獨(dú)特的醫(yī)工交互過(guò)程[3],即醫(yī)務(wù)人員參與的過(guò)程。按照《YY/T 0287-2017 醫(yī)療器械質(zhì)量管理體系用于法規(guī)的要求》醫(yī)療器械生命周期的概念來(lái)說(shuō),醫(yī)工交互過(guò)程貫穿于產(chǎn)品的整個(gè)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)階段,并持續(xù)到產(chǎn)品的臨床使用,對(duì)醫(yī)工交互過(guò)程的良好控制是實(shí)現(xiàn)對(duì)個(gè)性化骨植入器械質(zhì)量的保證。
醫(yī)工交互過(guò)程的控制應(yīng)有助于提高管理效率。醫(yī)工交互過(guò)程應(yīng)建立流程圖和程序文件,明確各項(xiàng)工作的觸發(fā)條件、必經(jīng)步驟及結(jié)束條件,可通過(guò)醫(yī)工交互在器械的全生命周期中發(fā)生的階段,確定醫(yī)務(wù)人員和工程人員的工作任務(wù),從而確定醫(yī)工交互的內(nèi)容。醫(yī)工交互的兩個(gè)關(guān)鍵過(guò)程是從臨床需求到設(shè)計(jì)輸入、從設(shè)計(jì)輸出到設(shè)計(jì)確認(rèn)的過(guò)程,以及產(chǎn)品應(yīng)用后的隨訪結(jié)果用于下一次產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過(guò)程。例如,在設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中,臨床影像數(shù)據(jù)信息、解剖結(jié)構(gòu)三維模型重建、手術(shù)方案、器械組件及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)驗(yàn)證、設(shè)計(jì)評(píng)審、設(shè)計(jì)確認(rèn)及設(shè)計(jì)修改等內(nèi)容都需要工程師與醫(yī)務(wù)人員建立連接,由于產(chǎn)品設(shè)計(jì)在工程上的限制,需通過(guò)醫(yī)工交互實(shí)現(xiàn)臨床需求與器械設(shè)計(jì)之間的平衡。
醫(yī)工交互過(guò)程的控制應(yīng)有助于加強(qiáng)醫(yī)工溝通交流的有效性。在溝通過(guò)程中,醫(yī)務(wù)人員應(yīng)能讓工程師從手術(shù)角度充分理解個(gè)性化骨植入器械在手術(shù)上的可操作性及在患者體內(nèi)的可行性,工程師應(yīng)對(duì)器械設(shè)計(jì)過(guò)程中的操作和問(wèn)題進(jìn)行講解,最終雙方通過(guò)設(shè)計(jì)生產(chǎn)角度及醫(yī)學(xué)角度達(dá)成共識(shí)。
個(gè)性化骨植入器械技術(shù)評(píng)價(jià)的核心包括基本特征技術(shù)評(píng)價(jià)和實(shí)際應(yīng)用產(chǎn)品技術(shù)評(píng)價(jià)兩部分,為保證個(gè)性化骨植入器械的風(fēng)險(xiǎn)受益可接受,盡可能降低其風(fēng)險(xiǎn),生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)在產(chǎn)品上市前完成對(duì)個(gè)性化骨植入器械基本特征的技術(shù)評(píng)價(jià),確定產(chǎn)品基本設(shè)計(jì)特征,完成充分的性能評(píng)價(jià)和臨床評(píng)價(jià),盡可能識(shí)別風(fēng)險(xiǎn),做好風(fēng)險(xiǎn)防控。在產(chǎn)品上市后,再根據(jù)不同的患者需求,在基本特征設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上增加滿足特定患者病損的個(gè)性化設(shè)計(jì)特征,完成實(shí)際應(yīng)用產(chǎn)品的技術(shù)評(píng)價(jià)。
個(gè)性化骨植入器械基本特征是基于其預(yù)期用途確定的,一般包括以下幾個(gè)方面,如基本結(jié)構(gòu)單元、材料表征、生產(chǎn)工藝、機(jī)械性能、生物學(xué)性能等[4-6],在進(jìn)行充分的安全性和有效性評(píng)價(jià)之后,確定基本特征設(shè)計(jì),形成相應(yīng)的設(shè)計(jì)輸入、設(shè)計(jì)驗(yàn)證、設(shè)計(jì)確認(rèn)及設(shè)計(jì)輸出等文件。需要注意的是,雖然患者不同導(dǎo)致個(gè)性化骨植入器械產(chǎn)品設(shè)計(jì)不同,但產(chǎn)品預(yù)期的臨床適用范圍應(yīng)在產(chǎn)品上市之前確定,且需要進(jìn)行臨床評(píng)價(jià)。
以采用增材制造技術(shù)的多孔結(jié)構(gòu)的骨植入產(chǎn)品為例,產(chǎn)品基本結(jié)構(gòu)單元、產(chǎn)品材料、生產(chǎn)工藝、臨床適用范圍等無(wú)個(gè)性化差異的部分應(yīng)在產(chǎn)品上市前確定。其主要包括孔單元形態(tài)、孔徑大小及其分布、絲徑、孔隙率、平均孔隙截距、孔隙漸變梯度、內(nèi)部連通性、多孔結(jié)構(gòu)的厚度等特征參數(shù);增材制造用金屬粉末的理化性能參數(shù),如粉末的化學(xué)成分、粒徑分布等; 產(chǎn)品生產(chǎn)工藝操作規(guī)程,如增材制造工藝操作規(guī)程、產(chǎn)品后處理工藝的操作規(guī)程等; 根據(jù)產(chǎn)品的預(yù)期用途,如用于四肢骨填充,可考慮進(jìn)行機(jī)械性能評(píng)價(jià),如動(dòng)靜態(tài)壓縮、剪切、扭轉(zhuǎn)性能,動(dòng)態(tài)疲勞性能等。
對(duì)于個(gè)性化骨植入器械的臨床評(píng)價(jià),可通過(guò)與已上市產(chǎn)品對(duì)比完成評(píng)價(jià),也可通過(guò)臨床試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)臨床評(píng)價(jià)[7]。對(duì)于病源有限或標(biāo)準(zhǔn)化骨植入器械無(wú)法替代的情況,一般個(gè)性化骨植入器械無(wú)法開(kāi)展常規(guī)隨機(jī)對(duì)照臨床試驗(yàn),可考慮開(kāi)展不少于10 例的臨床觀察研究。研究方案中應(yīng)針對(duì)個(gè)性化骨植入器械特點(diǎn)確定安全性指標(biāo)和有效性指標(biāo),并對(duì)預(yù)期的臨床療效建立合理的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),臨床隨訪時(shí)間應(yīng)依據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)及臨床預(yù)期目的確定,考慮到器械初始穩(wěn)定性及長(zhǎng)期穩(wěn)定性,通常不少于3 個(gè)月。為后續(xù)產(chǎn)品研究提供充分的臨床證據(jù),更好地確認(rèn)產(chǎn)品的長(zhǎng)期有效性和安全性,臨床觀察研究中的病例應(yīng)持續(xù)跟蹤隨訪。
個(gè)性化骨植入器械基本特征的技術(shù)評(píng)價(jià)是保障產(chǎn)品安全有效的重要技術(shù)證據(jù)。產(chǎn)品基本特征的技術(shù)評(píng)價(jià)需綜合考慮實(shí)際應(yīng)用中可能出現(xiàn)的性能最差情形,進(jìn)行相應(yīng)的驗(yàn)證模型設(shè)計(jì),以盡可能保證實(shí)際應(yīng)用產(chǎn)品的臨床使用在已識(shí)別的風(fēng)險(xiǎn)防控范圍內(nèi),減少非預(yù)期風(fēng)險(xiǎn)的出現(xiàn)。
基于已驗(yàn)證的個(gè)性化骨植入器械的基本特征,再根據(jù)實(shí)際臨床需求,所設(shè)計(jì)的實(shí)際應(yīng)用產(chǎn)品在臨床使用前也應(yīng)進(jìn)行技術(shù)評(píng)價(jià),特別是產(chǎn)品功能性驗(yàn)證,如機(jī)械性能。實(shí)際應(yīng)用產(chǎn)品不能進(jìn)行破壞性的驗(yàn)證,其技術(shù)評(píng)價(jià)應(yīng)具有用時(shí)短、評(píng)價(jià)結(jié)果準(zhǔn)確度高的優(yōu)勢(shì),以降低實(shí)際臨床應(yīng)用過(guò)程中因產(chǎn)品各異所引發(fā)的未知風(fēng)險(xiǎn)。因此,除通過(guò)嚴(yán)格控制產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)審及工藝過(guò)程控制外,還應(yīng)關(guān)注如下內(nèi)容。
應(yīng)考慮建立個(gè)性化骨植入器械基本特征的設(shè)計(jì)輸入的判定準(zhǔn)則,評(píng)價(jià)實(shí)際應(yīng)用產(chǎn)品是否在經(jīng)驗(yàn)證確認(rèn)的基本特征范圍內(nèi); 確定非破壞性的性能評(píng)價(jià)項(xiàng)目,在進(jìn)行產(chǎn)品特征評(píng)價(jià)后即可用于臨床; 建立數(shù)字模擬方法,實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品功能性的模擬分析,該方法的可靠性驗(yàn)證應(yīng)與個(gè)性化骨植入器械基本特征技術(shù)評(píng)價(jià)同期進(jìn)行;產(chǎn)品植入人體以后并不是其生命周期的終結(jié),應(yīng)收集產(chǎn)品的臨床操作過(guò)程、使用效果及是否發(fā)生不良事件、并發(fā)癥等臨床隨訪信息,用于個(gè)性化骨植入器械設(shè)計(jì)的改進(jìn)。
目前,我國(guó)個(gè)性化骨植入器械的發(fā)展已處于和其他國(guó)家并跑的狀態(tài),《定制式醫(yī)療器械監(jiān)督管理規(guī)定(試行)》已經(jīng)對(duì)定制式醫(yī)療器械提出了基本要求,立足于我國(guó)對(duì)個(gè)性化骨植入器械的監(jiān)管現(xiàn)狀,放眼世界水平,可參考相關(guān)規(guī)定加強(qiáng)個(gè)性化骨植入器械的質(zhì)量控制和技術(shù)評(píng)價(jià)的研究,同時(shí)考慮在現(xiàn)有的監(jiān)管基礎(chǔ)上加強(qiáng)個(gè)性化骨植入器械質(zhì)量控制及技術(shù)評(píng)價(jià)的監(jiān)管科學(xué)性,制定相關(guān)指導(dǎo)文件,幫助生產(chǎn)企業(yè)運(yùn)用有效手段實(shí)現(xiàn)個(gè)性化骨植入器械質(zhì)量體系的良好運(yùn)行,兼顧技術(shù)能力提升,建立對(duì)個(gè)性化骨植入器械風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)精準(zhǔn)控制的保障措施。
在充分認(rèn)識(shí)個(gè)性化骨植入器械全生命周期特點(diǎn)之后,不難發(fā)現(xiàn),個(gè)性化骨植入器械實(shí)際包含了兩個(gè)設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和確認(rèn)的過(guò)程,即個(gè)性化骨植入器械基本特征的設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和確認(rèn),以及實(shí)際應(yīng)用產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和確認(rèn)過(guò)程。因此,在產(chǎn)品上市前,應(yīng)形成科學(xué)的個(gè)性化骨植入器械技術(shù)評(píng)價(jià)的思路,著眼于個(gè)性化骨植入器械基本特征設(shè)計(jì)和臨床預(yù)期用途,明確性能驗(yàn)證和確認(rèn)過(guò)程的研究方法,指導(dǎo)生產(chǎn)企業(yè)制定產(chǎn)品要求; 充分識(shí)別個(gè)性化骨植入器械的產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn),優(yōu)化個(gè)性化骨植入器械的風(fēng)險(xiǎn)管理體系,引導(dǎo)個(gè)性化骨植入器械的質(zhì)量體系建設(shè),準(zhǔn)確定位影響個(gè)性化骨植入器械的質(zhì)量控制要素,納入個(gè)性化骨植入器械的質(zhì)量管理體系中。
由于個(gè)性化骨植入器械的產(chǎn)品在實(shí)際臨床應(yīng)用過(guò)程的多樣性,需要醫(yī)工交互過(guò)程中完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)的確定和產(chǎn)品性能的確認(rèn),為保證個(gè)性化骨植入器械的安全有效性,應(yīng)加強(qiáng)產(chǎn)品上市后的監(jiān)管。個(gè)性化骨植入器械屬于高風(fēng)險(xiǎn)醫(yī)療器械,應(yīng)加強(qiáng)醫(yī)工交互過(guò)程的監(jiān)管,確保醫(yī)工交互程序有效、高效的執(zhí)行; 應(yīng)建立良好的產(chǎn)品可追溯制度,包括產(chǎn)品可追溯,以及產(chǎn)品在被植入前的信息可追溯,方便監(jiān)控個(gè)性化骨植入器械相關(guān)應(yīng)用數(shù)據(jù),提高生產(chǎn)企業(yè)抵御風(fēng)險(xiǎn)的能力,應(yīng)對(duì)不良事件的挑戰(zhàn)[8]; 應(yīng)重視對(duì)個(gè)性化骨植入器械上市后的臨床數(shù)據(jù)收集工作,建立個(gè)性化骨植入器械研究數(shù)據(jù)和應(yīng)用數(shù)據(jù)的連接,通過(guò)對(duì)臨床數(shù)據(jù)的隨訪和對(duì)不良數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè),完成個(gè)性化骨植入器械研究的閉環(huán);鞏固對(duì)個(gè)性化骨植入器械質(zhì)量管理體系運(yùn)行的監(jiān)管策略,確保其機(jī)構(gòu)和人員、設(shè)備、文件管理、設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、流通等方面所發(fā)生的變化在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程得到有效執(zhí)行。
個(gè)性化骨植入器械雖與標(biāo)準(zhǔn)化器械的特點(diǎn)略有不同,產(chǎn)品上市后還會(huì)進(jìn)行產(chǎn)品新設(shè)計(jì),但保證器械安全有效的原則和全生命周期的管理規(guī)律是一致的。目前,我國(guó)個(gè)性化骨植入器械監(jiān)管體系建設(shè)已逐步向國(guó)際領(lǐng)先水平靠攏,個(gè)性化骨植入器械的相關(guān)技術(shù)研究也在國(guó)家各項(xiàng)政策的鼓勵(lì)下得到迅速發(fā)展,同時(shí)個(gè)性化骨植入器械新工藝的應(yīng)用促使我國(guó)材料工藝技術(shù)水平提升,為我國(guó)材料工藝的發(fā)展提供了契機(jī),如金屬粉末、PEEK 線材等。個(gè)性化骨植入器械全生命周期的各個(gè)過(guò)程都具有整體性、密切性和不可分割性,為更好地鼓勵(lì)個(gè)性化骨植入器械創(chuàng)新,拓寬新型材料工藝、生產(chǎn)工藝在個(gè)性化骨植入器械領(lǐng)域的應(yīng)用,應(yīng)更多地關(guān)注指導(dǎo)性和規(guī)范性文件,精準(zhǔn)風(fēng)險(xiǎn)管理和穩(wěn)定質(zhì)量體系運(yùn)行策略,新技術(shù)和新方法等內(nèi)容的研究,以及新技術(shù)和新方法等內(nèi)容的研究。