3D打印髋臼杯非临床评价关注问题探讨.doc

PAGE

PAGE1

3D打印髋臼杯非临床评价关注问题探讨

（中国器审2024-04-03）

一、前言

我国人口不断增长和老龄化趋势与日俱增，需要进行人工髋关节置换术的患者逐年增加，根据估算，我国髋关节置换年手术量已由2011年的168040例次增长至2019年的577153例次，年均增长率达到16.67%[1]。随着人工关节置换技术的进步和假体设计及工艺的改进，全髋关节置换术(totalhiparthroplasty，THA)已成为治疗髋关节终末期疾病最有效的治疗方法之一，其对于减轻患者疼痛，恢复髋关节活动度，提高髋关节功能，改善患者生存质量疗效显著[2]。即便如此，全髋关节置换术后仍有部分患者因各种原因导致感染、假体松动、假体周围骨溶解而需行翻修手术[3]，包括清除感染灶，更换假体等，尤其在髋臼侧，患者的骨盆往往存在较大的骨缺损，甚至骨盆不连续，难以应用常规的翻修手段进行治疗，常需要多孔金属外杯结合打压植骨或结构性植骨[4,5]，部分病例还需要采用多孔垫块来填补缺损[6]。

二、增材制造髋臼重建植入器械发展现状

随着增材制造（AdditiveManufacturing，亦称3D打印）技术的出现，使用该技术制造的金属髋臼外杯，可实现髋臼杯内侧实体结构与外表面三维多孔结构的一体化成型，其外表面具有利于骨长入的三维多孔结构[7]，这种粗糙表面提供了良好的初始稳定性的同时，也有利于髋臼侧的骨长入，在术后可以满足长期固定的需求[8]。

2007年意大利的AdlerOrtho公司推出了采用增材制造技术的FixaTIPORE多孔髋臼杯，2008年意大利Lima公司上市了DeltaTT(trabeculartitanium)多孔髋臼杯，如图1所示[9]。2011年美国ExacTech出品了InteGrip髋臼杯，成为第一个获美国食品和药物管理局(foodanddrugadministration，FDA)批准的增材制造多孔髋臼杯[10]。2015年7月，国内爱康宜诚公司取得我国国家药品监督管理局批准的增材制造技术制造的多孔髋臼杯[11]。随着增材制造产品在髋臼缺损重建的临床使用中取得良好的疗效[12]，国内外出现多款采用增材制造技术制造的多孔髋臼杯和多孔垫块产品也在积极研发和进入临床应用[13]。

同时，基于增材制造技术的定制化的3D打印髋关节假体，还为复杂髋臼骨缺损翻修全髋关节置换术提供精准重建、稳定固定和功能恢复，对于髋关节发育不良及全髋关节置换术后出现骨盆缺损的患者，开辟了一条个体化医疗，精准医疗的全新道路[14]。

图1钛合金增材制造髋臼杯

Fig1.AcetabularcupoftitaniumalloybyAdditiveManufacturing

三、3D打印髋臼杯技术审评关注点

增材制造技术，是以数字模型为基础，将材料逐层堆积制造出实体物品的新兴制造技术，作为个性化、精准治疗的重要技术近年来已逐步应用于骨科临床。在实现产品实体结构与三维多孔结构的一体化成型，植入器械在保持较高力学强度的同时，还可以保持较高的孔隙率和通孔率，促进细胞粘附及增殖，有利于骨组织长入[15]。

（一）粉末原材料质控及回收验证

增材制造用医用金属粉末是该类产品的核心原材料，对产品制造的质量和工艺稳定性具有重要影响。金属粉末的化学成分、粒度、粒径分布、球形度、松装密度、振实密度、流动性等需符合相关行业标准的要求，如已发布的YY/T1701-2020《用于增材制造的医用Ti-6Al-4V、Ti-6Al-4VELI粉末》标准。同时，申请人还需对粉末可回收次数、筛分方法、新旧粉末混合比例等进行规定，并提供粉末回收情况对打印过程和产品相关性能影响的验证资料。

（二）关于多孔部分最小单元拓扑结构的选取和控制

增材制造技术打破了传统工艺在制造多孔材料方面的限制，能够根据设计人员的思路实现各种形状的仿骨小梁多孔结构，其内部结构与人体骨小梁结构类似程度主要取决三维模型设计，申请人可依据目标多孔结构的孔隙率、孔径的要求，创建满足要求的最小结构单元，如立方形、菱形十二面体、金刚石形等进行重复并构建多孔结构。注册人需明确多孔结构相关参数，如孔单元形态、孔径大小及其分布、丝径、孔隙率、孔隙梯度、内部连通性、多孔结构的厚度等的质控范围和确定依据[16]，并采用合适的方法验证多孔部分设计和产品实现的一致性[17]。

（三）产品打印工艺验证及缺陷控制

增材制造设备选型和工艺稳定性对产品质量的影响至关重要，注册人需根据产品特点选择适用的设备，同时对加工设备的工艺参数进行验证，研究相关因素对产品性能的影响，包括热源类型（激光、电子束）、光束特征（束斑大小、能