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종희 상
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1 의료기기심사부구강소화기기과 - I -

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3 제 개정이력 - III -

4 Ⅰ. 일반사항 1. 목적 D 프린팅개요 D 프린터로제조되는의료기기의품질관리를위한고려사항 5 Ⅱ. 기술문서심사및허가절차 1. 기술문서심사및허가절차 8 Ⅲ. 허가심사의뢰서작성시고려사항 1. 명칭 9 2. 모양및구조 모양및구조 - 작용원리 모양및구조 - 외형 모양및구조 - 치수및중량 사용목적 사용방법 사용기간 시험규격 18 - IV -

5 Ⅳ. 첨부자료제출및심사시주요고려사항 1. 사용목적에관한자료 작용원리에관한자료 생물학적안전에관한자료 성능에관한자료 시료의선정 물리 화학적특성에관한자료 미세구조분석자료 내부결함및기공도평가자료 표면거칠기평가자료 표면경도평가자료 밀도평가자료 치수유효성분석자료 성분분석자료 생분해성분석자료 잔류물분석자료 48 Ⅴ. 국내 외가이드라인소개 1. 국내 국외 국제규격현황 53 Ⅵ. 참고문헌 1. 참고문헌 55 붙임 1 치과용임플란트고정체시험규격설정사례 57 - V -

6 Ⅰ 일반사항 목적 프린터로제조되는의료기기는기존의제조방식과달리원재료를층층히적층하여쌓아나가는방식이기때문에제품의외형뿐아니라내부도원하는형상으로제작할수있어복잡한 차원구조를비교적간단하게제작할수 있다는특성이있다 또한 주형없이개개제품마다형상을다르게제작할 수있기때문에자동차등의시제품개발단계등에서유용하게사용된다 이러한 프린팅기술의특성은의료분야에서환자맞춤형의료기기를제조할수있다는장점으로작용하여환자치료효과를높일수있으며 현재 프린터를이용하여환자맞춤형으로제작된두개골성형재료등정형용품과의료용가이드등이개발되고있다 치과용임플란트분야에서는아직개발된제품은없으나, 정형용품과유사한기술이적용될것으로예상된다. 또한, 치과용임플란트고정체의형태는기존의절삭가공제품과유사한형상의제품뿐아니라환자의치근형태와동일하게제작되어골융합을높일수있다는장점이있는맞춤형치과용임플란트고정체의개발도가능할것으로예상된다. 이에 본가이드라인에서는티타늄등금속분말에전자빔등고에너지를적용하여원재료를용해하는방식의 프린터기술로환자맞춤형치과용임플란트고정체를개발하거나허가받고자하는업체들을대상으로허가심사작성시고려사항 기술문서심사항목의시험방법및심사시고려사항을제시하여업체의새로운기술로제조된의료기기의허가심사에대한의견을공유하고허가심사업무의투명성을제고하고자한다 또한, 본가이드라인은기술문서심사에해당하는치과용임플란트고정체에적용하도록개발되었으며, 임상시험자료심사가필요한경우별도의임상적안전성및유효성을입증하는자료를제출하여야한다

7 프린팅개요 프린팅이란 차원모델데이터를이용하여소재를적층하여 차원물체를제조하는프로세스 로정의되며 재료를자르거나깎아생산하는절삭가공과대비되는개념으로 의공식명칭은 이다 프린터를이용한제품생산분야는항공 우주및의료분야로부터일반 공산품에이르기까지다양하게개발되고있으나 의료기기인두개골성형재료등정형용임플란트분야에서는레이저나전자빔의고에너지원을이용하여금속분말을용융하고적층하는 프린팅방식이주로이용되고있다 프린터제조방식은제조하고자하는제품특성및이에따른 프린팅기술 사용되는재료등에따라다양할수있으나 일반적인제조방식은모델링 프린팅 후가공등의공정으로나눌수있다 모델링과정에서는환자 환부의입체영상을이용하여의료기기적용부분의영상으로전환하는등의작업이이루어지며 프린팅과정에서는특정에너지원을이용하여재료를 차원으로적층하게되며 최종제품의임상적용을위한후가공 세척 멸균등이후처리공정에서이루어진다 - 2 -

8 프린팅기술은적층방식및원재료에따라다양하게개발되고있다 사용되는원재료로는금속 고분자 세라믹분말등다양하게사용될수있 으며 사용되는재료에따라분말베드용융방식 직접 에너지증착방식 재료압출방식 재료분사방식 접착제분사방식 시트적합방식 액체광중합방식 등다양한방법이있다 이중의료분야에서는 등이사용될수있는데사용되는에 너지원등에따라 에는 기술 에는 기술 에는 기술등으로 프린터가개발되고있다 그림 프린터를이용한단계별제조공정흐름도예시 - 3 -

9 표 적층방식및원재료별 프린팅기술적용사례 - 4 -

10 프린터로제조되는의료기기의품질관리를위한고려사항 프린터를이용하여환자맞춤형으로제조된의료기기의균일한품질관리를위해서고려해야할항목들은기존의절삭가공된제품들과상이할 수있다 이번항목에서는 프린터를이용하여제조된환자맞춤형치과 용임플란트고정체의안전성및유효성을확보및품질관리를위해고려해야할사항을설명할것이다 이고려사항은제품의허가및심사를위해필요한자료가아닐수있으며제조원의품질관리과정에서고려해야할사항들을설명한것이다 프린팅제품의환자맞춤형특성상사용자인의료인에의해해당제품을사용할환자의주문제작요청이있을수있으며 사용자가의도하는제품의모양및크기등이환자영상과함께제공될것이다 환자영상은 등의료기기를통해촬영된것이며 최종 프린터의설계값으로입력될것이다 이과정에서환자영상의특정부위 뼈 근육등 를 의료기기제품형태로구현하기위한영상및데이터처리과정이전문인 력과소프트웨어 이하 라함 에의해이루어지는데 환자영상데이터의적절성 환자영상을설계파일로변환하는과정에서사용되는 적절성 처리인력의전문성등이확보되어야할것이며 프린터에 설계파일을입력하기이전에사용자의확인과정이추가될수있다 사용자는당해제품의허가사항을확인한후주문제작요청을하게되는데당해제품의허가신청과정에서는환자맞춤형특성을반영하여기존제조방식의설정된스펙이아닌제품치수의범위별로설정할수있다 제품치수의범위별설정은제품의치수를설정함에있어해당치수를일정한범위로하여허가받는것을의미하며 제조자는제품치수의범위별허가를위해제품치수항목의설정타당성을확보하여야한다 - 5 -

11 최종적으로 제품치수의범위내에서주문제작요청이들어온경우제조 가가능하며 주문제작요청에따라 프린터를이용하여제조된제품이 주문제작요청한제품과서로일치하는지에대한확인이필요하다 이경우제조자는주문제작제품치수와함께치수별허용오차를확인하여야하는데사용자인의료인이요구하는특별요구사항을반영하여치수허용오차를설정할수있다 사용자의주문제작요구에따른 설계입력파일이설정되면제조자는 검증된공정에따라 프린터로의적층제조과정을거치게된다 이러한제조공정에서사용되는 프린팅기술은다양하게개발되고있으며 금속분말을사용하는경우 분말베드용융법 과직접에너지증착법 등레이저나전자빔에너지를적용하여금속분말을층층히용융 증착하는방식이적용될수있다 또한 분말베드용융법에는 기술등이있으며 직접에너지증착법에는 등이있다 기존제조방식과는달리 프린터를이용하여제조된환자맞춤형치과용임플란트고정체의제조공정은금속분말의원재료를가열하여용해시킨후원하는형상으로고형화시키므로공정전후의원재료의원소별조성비등이동일하다고단정할수없다 따라서프린팅공정중의원재료의원소 별조성비의변화유무를확인할필요가있다 특히 한번사용되었으나용 융 고형화되지않고남은원재료를재사용하는경우재사용한원재료로제조한제품에대한안전성및성능관련재사용근거가확보되어야한다 또한프린팅과정에서사용되는파우더베드의변형등은제품치수등성능에영향을미칠수있어파우더베드의교체설정주기를적절히선택 하여야하며 적층제품의형성을용이하게하기위한지지체의사용 적층 되는방향 파우더베드위의제품위치등도제품또는제품별성능에영향 - 6 -

12 을미칠수있으므로적절한검증과정을거쳐야한다 후처리공정의경우 프린팅환자맞춤형제품의경우열처리 표면 처리공정등이필요할수있으며 적층방식으로제작되어제품내부에다공성구조로인해세척이어려울수있어세척후의잔류물을확인할필 요가있다 또한 세척공정을마친제품을멸균처리함에있어사용자환경 에서의멸균처리가가능한지를검증하여야하나제조시에멸균검증을거친멸균처리후제품이공급되는것이바람직하다 최종제조공정을마친제품은공정별품질검사의적절성등을확인한후에출하되어사용자에게공급되는데사용자가임상에적용하기전에환자적용가능여부를확인하는것이바람직하며 임상적용환자의질환진행여부등을확인하는것이필요하다 이때제조자는제공제품의식별을위한표시기재를제공하는것이바람직하다 아래그림은 프린터로제조되는치과용임플란트고정체의일반적인제조공정흐름도의예이며 본장에서언급된제품의안전성과유효성확보를위한주요특성등은최초의공정검증및지속적인공정검증확인절차를거치면서유지되어야할것이다 그림 프린터로제조되는치과용임플란트고정체제조공정흐름도 - 7 -

13 Ⅱ 기술문서심사및허가절차 치과용임플란트고정체는 3등급의료기기이므로식품의약품안전처의허가 심사대상이다. 허가처리흐름도 동일제품 : 이미인증받은품목과동일한제조원 ( 제조국가, 제조회사및제조소동일 ) 의동일제품 동등공고제품 : 2등급의료기기중동등제품으로 3회이상인증받은제품에대하여사용목적, 작용원리, 원재료, 성능, 시험규격및사용방법등을식품의약품안전처홈페이지를통해공고한제품 체외진단의료기기 : 인체에서유래한시료를검체로하여검체중의물질을검사하여질병진단, 예후관찰, 혈액또는조직적합성판단등의정보제공을목적으로체외에서사용되는시약 - 8 -

14 Ⅲ 허가심사의뢰서작성시고려사항 허가심사의뢰서작성시 의료기기허가신고심사등에관한규정 이 하 규정 에따라 프린터를이용하여제조되는환자맞춤형의료기기 허가심사가이드라인 을참조하여아래와같이작성할수있다 명칭 환자맞춤형특성을반영하기위하여제품치수를범위별로허가를받고자하는경우제품별로각부분의치수가변경되어 프린터로제조될수있음을확인할수있게모델명을기재한다 품목명과등급은기존의치과용임플란트고정체의품목명과등급을동일하게적용한다. 모델명은개별환자별로구분이가능하여야하며, 이를위해제품의대표치수 ( 모양및구조참조 ) 등을사용하여모델명을기재할수있다. 예시는다음과같다. 1) 제품명을기재하는경우 ( 주 ) 오송 ABCD, 치과용임플란트고정체, MFDS(A, B, C, T) 2) 제품명을기재하지않는경우 ( 주 ) 오송 치과용임플란트고정체, MFDS(A, B, C, T) - 9 -

15 모양및구조 모양및구조 작용원리 작용원리에는 프린터를이용하여제조된환자맞춤형치과용임플란트고정체의사용목적을달성하기위하여적용한과학적원리와해당제품에적용된 3D 프린터관련기술을기재한다. 또한, 사용목적 이외의임상적효능 효과및이와관련된용어가표방되지않아야한다. 환자맞춤형제품특성과더불어추가되는성능등에대해서는별도로작용원리를추가하여기재한다 예시는다음과같다 본제품은분말을이용한 방식의 프린 터를이용하여제조된환자맞춤형치과용임플란트고정체로서저작기능회복을위해사용하는인공차이와같은보철물을지지하기위하여삽입되는하부구조물이다 제품은환자의결손부모양에따라환자영상정보를이용하여허가받은범위에서환자맞춤형으로제조되며 해당환자영상정보의환자에게적용한다

16 모양및구조 외형 제품의구체적인형상을확인할수있는선명한외관사진에대표치수를표시하고, 대표치수에대해외관사진의각부분을지적하며설명을기재한다. 외관사진은 3차원형태의외형을확인할수있는대표사진또는그림을사용하며, 다공성특성을설명하기위해필요한경우확대사진등을통해설명할수있다. 추가구성품 ( 플랜지등 3D 프린팅공정에포함되어있지않은요소 ) 이있는경우각각에대한외관사진및설명등을기재한다. 예시는다음과같다

< 내부연결형 (internal connection type) 의경우 > (1) 지대주체결부 (2)

나사 표면처리 가늘어지는 몸체 외부나사형태로몸체의나사보다좁은피치로되어있어고정체삽입시실링효과를낸다

17 < 내부연결형 (internal connection type) 의경우 > (1) 지대주체결부 (2) 나사 (3) 표면처리 (5) 셀프태핑 (4) 가늘어지는몸체 번호명칭기능 지대주체결부지대주와결합한다 나사 표면처리 가늘어지는 몸체 외부나사형태로몸체의나사보다좁은피치로되어있어고정체삽입시실링효과를낸다 표면성분은원재료와동일하며표면의거칠기는 가 이다 상단부비교해하단부의외경이점차적으로감소하는테이퍼형태로나사가형성되어있다 셀프태핑삽입과동시에태핑기능을할수있는구조이다 환자의저작기능회복을위해사용하는인공치아와같은보철물을지지하 기위하여삽입하는임플란트로서인체에삽입되는하부구조물로환자의 치근형태와동일한형태로제작된다

모양및구조 치수및중량 프린터를이용하여제조된환자맞춤형치과용임플란트고정체의대표치수및중량은변경되어제조될수있음을확인할수있도록최소값과최대값으로기재하여야한다 대표치수및중량 치수공차를설정할때에는적용대상환자환부의해 부학적특성과제품의물리 화학적특성 사용자의요구사항 후처리공정등 을고려할수있으며

18 모양및구조 치수및중량 프린터를이용하여제조된환자맞춤형치과용임플란트고정체의대표치수및중량은변경되어제조될수있음을확인할수있도록최소값과최대값으로기재하여야한다 대표치수및중량 치수공차를설정할때에는적용대상환자환부의해 부학적특성과제품의물리 화학적특성 사용자의요구사항 후처리공정등 을고려할수있으며 균질의제품치수가확보되도록정량화한값으로표시할수있다 이경우치수및공차측정에대한방법등이시험규격에제시되어야하는데 제품특성및사용자요구사항을반영하여설정할수있다 예시는다음과같다 외부연결형 의경우 번호 모델명 치수 ( mm ) 직경길이피치헤드부 A E D B F C G 1 IMP(A,B,E) 치수기재방법은치과용임플란트고정체의허가및기술문서작성을위한가이드라인참조

19 사용목적 해당의료기기의사용목적에 프린터에관한사항을추가로기재한다 예시는다음과같다. 본제품은환자의저작기능회복을위해사용하는인공치아와같은보 철물을지지하기위하여삽입하는임플란트로서 프린터를이용하여제조 된환자맞춤형치과용임플란트고정체이다

20 사용방법 사용전의준비사항 으로해당의료기기사용에필요한의사의처방 환자 맞춤형디자인및제품수정확인등이필요하고시술전에환자의환부에대한해부학적변화가있을수있으므로제품주문을위한환자영상촬영일자, 제조일자등을참조하여예비검사를받도록권장할수있다. 사용전멸균제품인경우, 사용전멸균방법에적절한검증과정을거쳤음을 기재하여야한다. 다만, 사용전멸균방법에대한확립된검증과정이없는경 우라면, 멸균의료기기로제품을공급하기를권고한다. 멸균제품에대한예시는다음과같다. 1 사용전에의사처방유무를확인하고, 처방과제품에적용된환자병변데이터일치여부등을확인한다. 2 해당제품의포장용기가파손된곳은없는지점검한다. 3 제품의구성품중누락부분이있는지확인한다. 4 본제품은멸균된상태로공급되므로포장재질의파손이없는지확인하여멸균된제품만을사용하여야한다. 5 치과의사는본제품의수술기구를이용한수술방법과임상적응증, 금기사항등에대하여완벽하게숙지하고있어야한다. 6 수술결과를저해할수있는생물학적생체역학적요소가없는지확인한다. 7 사용설명서를잘읽은후사용한다

21 또한, 비멸균제품일경우는아래사항을고려하여위사항을수정해야한다. 당해제품은비멸균상태로공급되므로시술전에반드시고압증기로 (Autoclave) 에서멸균하여사용하여야한다. 고압증기로멸균에필요한조건 : - 멸균온도 : 000 ~ 압력 : 00 kg/ cm3 - 멸균시간 : 00 분 - 건조시간 : 00 분 - 멸균의상태를확인하기위해반드시멸균인디케이터와함께사용한다

22 사용기간 3D 프린팅환자맞춤형치과용임플란트고정체의사용시질병부위의진 행상태를고려하여야하는경우라면별도의정보 ( 제품제조를위한환자영 상촬영일자 ) 를추가로기재할수있다. 예시는다음과같다. 사용기간 : 제조일로부터 년

23 시험규격 3D 프린터를이용하여제조된환자맞춤형치과용임플란트고정체의성능시험규격설정시고려하여야할사항은다음과같다. 1. 시험규격은해당제품의안전성및성능을검증하기위하여필요한시험을설정하며, 절삭가공된치과용임플란트고정체와임상적으로동등하게적용되는경우기존제조방법으로제조된기기에적용된시험항목을동일하게적용할수있다. 다만, 3D 프린팅기술적용에따른성능특성등이있는경우별도의시험항목을설정, 삭제하여적용하거나시험항목을변경할수있다. 2. 시험방법을결정할때에는제조공정등의특성및영향에따라제품이갖고있는취약구조를반영하고환자맞춤형특성에따라제조가능한형태와크기의제품들을대표할수있도록설정해야한다.(Ⅳ.4.1 시료선정을참조 ) 붙임 1 의성능시험규격예시를 참조할수있으며, 제품특성등에맞게 시험규격을수정, 변경하여야한다

24 Ⅳ 첨부자료제출및심사시고려사항 허가신청시작성해야하는첨부자료의종류및요건은의료기기허 가 신고 심사등에관한규정 료를제출해야한다 제 조및제 조의항목을적용하여첨부자 다만 프린팅의료기기허가심사신청시 제품특성에따라해당항목 이적용되는경우다음자료가추가적으로요구될수있다 사용목적에관한자료 프린터를이용하여제조되는환자맞춤형의료기기임을확인할수 있는자료로서기성품적용이힘든병변등에최적화된의료기기를적용 하고자하는사용목적등에관한자료등이있다

25 작용원리에관한자료 해당제품에적용된 프린터를이용하여제조되는의료기기기술분류및설명등을확인할수있는자료로서 프린터를이용하여제조되는의료기기공정에대한세부사항이명시된제조원의자료등이있다 이경우전체제조공정흐름도를사용할수있으며 영상처리과정 원재료사용과정 제조과정 후처리과정등을간략히설명한다

26 생물학적안전에관한자료 프린팅의료기기허가시제출해야하는생물학적안전에관한자료는일반적인의료기기의허가시와동일하게인체에접촉 삽입되거나인체에주입하는혈액 체액또는약물등과접촉하는의료기기또는부분품의경우제출해야하며 기준및시험방법은의료기기의생물학적안전에관 한공통기준규격 식약처고시 또는이와동등이상의국제규격 등 에 따라야한다 치과용임플란트고정체의경우조직 뼈에이식되는의료기기로조직 뼈에 일이상접촉되므로세포독성시험 감작시험 자극또는피내반응시험 전신독성 급성 시험 아만성독성 아급성독성 시험 유전독성시험 이식시험자료가초기평가시험자료로필요하며 만성독성시험 발암성시험자료가 추가시험자료로필요할수있다 표 2. 접촉부위및시간에따른초기평가시험자료 의료기기분류 생물학적영향 신체접촉의특성 접촉지속기간 분류 접촉부위 A- 제한적 (24 시간이하 ) B- 연장 (24 시간초과 30 일까지 ) C- 영구적 (30 일초과 ) 세포독성시험 감작시험 자극또는피내반응시험 전신독성 ( 급성 ) 시험 아만성독성 ( 아급성독성 ) 시험 유전독성시험 이식시험 혈액적합성시험 이식의료기기 조직, 뼈 A O O O B O O O O O O O C O O O O O O O = ISO 규격에서지정한시험 = 지정된시험외에추가로적용될수있는시험

27 한편 의료기기허가신고심사등에관한규정 이하 규정 제 조제 호에따라식품의약품안전처장이인정하는원재료또는완제품에대한규격 에적합한원재료를사용하는치과용임플란트고정체의경우생물학적안전성시험자료가면제될수있다 다만 수산화인회석코팅 산부식처리 수산화인회석 산화알루미늄분말을이용한블라스팅등표 면처리를한제품의경우생물학적안전성시험자료를제출할수있다 표 3. 추가적생물학적평가시험자료 의료기기분류 생물학적영향 신체접촉의특성 접촉지속기간 분류 접촉부위 A- 제한적 (24 시간이하 ) B- 연장 (24 시간초과 30 일까지 ) C- 영구적 (30 일초과 ) 만성독성시험 발암성시험 생식독성시험 생분해성시험 독성동태시험 면역독성시험 이식의료기기 조직, 뼈 A B C O O = ISO 규격에서지정한시험 = 지정된시험외에추가로적용될수있는시험 또한 프린터를이용하여제조된환자맞춤형치과용임플란트고정체 중기존의절삭가공된치과용임플란트고정체와비교하여표면이거칠고 해당표면이연조직과접촉하는경우에는조직에대한자극성평가가필요하다 따라서 의원재료로제작된 프린터를이용하여제조된 환자맞춤형치과용임플란트고정체가완제품의원재료조성등이 과동일하다고판단되는경우생물학적안전성시험자료를제출할필요는없지만표면이절삭가공된임플란트에비해거칠며 거친표면이연조직에접촉하는경우에는자극성에대한생물학적안전성평가자료를제출해야한다

28 표 4. 치과용임플란트고정체의생물학적안전성평가항목 생물학적안전성평가항목 절삭가공제조치과용임플란트고정체 3D 프린팅환자맞춤형치과용임플란트고정체 세포독성시험 감작성시험 자극성시험 전신독성-급성시험 전신독성-아급성 / 아만성시험 유전독성시험 이식시험시험 : 절삭가공제조치과용임플란트고정체보다표면이거칠며거친표면이연조직과접촉하는경우에수행함 : ASTM F67, ASTM F136 등식약처장이인정하는원재료또는완제품에관한규격 (KS, ISO, ASTM) 에적합한경우면제가능함. 단, 3D 프린터로제작된완제품의원재료조성이국제규격에적합함을증명하는자료를제출해야함 당해제품이상기에서설명하고있지않은생분해성특성등의료기기의생 물학적안전에관한공통기준규격 식약처고시 또는이와동등이상의국제규격 에서정하고있는평가항목을적용하여야하는경우해당규격 을적용하여야한다

29 4. 성능에관한자료 프린터를이용하여제조된환자맞춤형치과용임플란트고정체의성능평가항목은해당제품의안전성및성능을검증하기위해필요한항목을선정한다 절삭가공등의기존제조방식의치과용임플란트고정체와임상적으로동등하게적용하는경우기존제조방식의치과용임플란트고정체에적용되는성능평가항목을준용할수있으며 3D 프린팅기술적용에따른성능특성등이있는경우별도의시험항목을설정, 삭제하여적용하거나시험항목을변경하여적용할수있다. 프린팅의료기기허가심사신청시제출해야하는성능에관한자료는신청제품의다양한형태중대표성을갖는가장취약한모델을선정하여시 험한자료를제출할수있다 다만 이경우시험시료가완제품과동일한 제조공정을통해제조되었고 대표성을갖고있는시료를선정하였음을입증하는자료를제출하여야한다

30 4.1 시료의선정 프린터를이용하여제조되는제품의경우완제품의형상이치수의차이등으로차이가있을수있으므로제작이가능한완제품의범위내에서적층방향및다공성분포에따라완제품의취약특성을분석하고 제조방법및공정조건 열 압력등 에따른기계적취약점 물리 화학적취약점등을분석하여열악한조건의완제품을제작하여시험해야한다 이와관련해신청제품중가장열악한조건또는신청제품보다더열악한조건으로제작한제품을사용할수있으며 이경우가장취약한모델을분석한근거자료등을제출하여야한다 평가자료에서의시험시료는후처리공정 세척 멸균등을거친최종제품에대하여실시하되 최종제품과동일한공정을거친대체시료 를 사용할수있으며 이때의시험시료는제조공정밸리데이션을통해동일 품질의제품이제조되는제조공정에서제조된시료이어야한다 또한 시 험시료가완제품과동일한제조공정을통해제조되었음을입증하여야하 며 제조공정의재현성을고려하여시험시료를선정해야한다 만일 원재 료를재사용하는경우제조원에서자사의품질관리시스템으로관리하는것이원칙이나 대표성을갖는가장취약한모델시료를선정함에있어재사용원재료를사용하는것을고려할수있다 또한, 차원유한요소해석법등상용화된소프트웨어를사용하여가장취약한모델선정을위한분석을하는경우에는소프트웨어의적용타당성과최종완제품미세구조를고려한적용타당성 지지체에따른표면요철 등 프린팅제조환경등을고려하여야한다

31 5. 물리 화학적특성에관한자료 의료기기의물리 화학적특성평가는인체에접촉하거나인체에주입하 는혈액 체액또는약물등과접촉하는의료기기의경우 해당하는부분에대한화학구조 적외선흡수 자외선흡수 원자흡광도 융점 비점 내구성 경도 색조 용출물 표면특성등이평가되어야한다 따라서일반의료기기에적용되는 의료기기의물리 화학적특성에관한자료심사지침 을기본적으 로적용하여야한다 다만 프린터로제조되는제품의경우해당원재료와 프린팅기술특성으로인하여물리 화학적특성이추가고려되어야하고 추가평가항 목들로고려될수있는항목은다음에서설명하고있다 따라서본장에서제시하는평가항목및시험방법은제품의특성등에대한근거자료타당성여 부에따라가감 수정될수있다

32 5.1 미세구조분석자료 프린터를이용하여제조하는경우사용되는적층방식 적층방향등에 따라제품의미세구조가변화될수있고완제품의강도등성능에영향을줄수있다 또한 세라믹코팅 금속코팅 블라스팅등표면처리를한경우에는당해 제품의표면특성에관한다음의자료를제출해야하며 각자료는표면특성에따라가감될수있다

33 내부결함및기공도평가자료 프린터를이용하여제조하는경우적층시에기공등이생길수있 다 이러한경우에는제품의강도 물리적특성에영향을미칠수있으며 이식되는제품의경우세포성장환경등생체친화성에영향을미칠수있다 다음은기공도평가시험을위한예시이며 제품의특성에따라다른시 험방법을적용할수있다 가 시험목적 금속분말을이용한 프린터를이용하여환자맞춤형치과용임플란트고정체를 제작하는경우임플란트내부에결함및기공들이생성될수있으며 예상하지못하는결함은임플란트의물성에크게영향을줄수있으므로표면뿐아니라시료전체에대한분석이필요할것으로보인다 프린터를이용하여환자맞춤형치과용임플란트고정체를통하여 얻는장점인임플란트시료의기공도를변화시켜다공성임플란트를 제작하여특정한기계적특성을획득하려고하는데 이경우 의분포도와기공률 에대한정보는매우유용하며 를 이용한단층촬영 분석을이용하여시료의결함과기공도를평가할수있다

34 나 관련규격 세라믹용사층의기공률측정방법 다 참고논문 라 적용범위 프린터를이용하여제조되는환자맞춤형치과용임플란트고정체를 대상으로시료내부에숨겨진결함 을평가하기위하여 분석시험을시행한다 마 시험장비

35 그림 3. 3D 프린팅치과용임플란트고정체의기공도실험장비예시 바. 결과판정 시료내부에결함이없어야하고, 제조사가제시한기공도와비교한다

36 표면거칠기평가자료 프린터를이용하여제조되는제품은사용목적 부위 에따라표면거칠기 정도를다르게처리할수있다 이식되는제품의거칠기는세포성장환경등생체친화성에영향을미칠수있다 다음은표면거칠기평가시험을위한예시이며 제품의특성에따라다른 시험방법을적용할수있다 가. 시험목적치과용임플란트고정체의경우식립후골과의결합을향상시키기위하여기계가공한티타늄표면을추가로처리하는경우가대부분이다. 따라서 3D 프린팅으로제작한 프린터를이용하여제조되는환자맞춤형치과용임플란트고정체를대상으로표면거칠기분석시험이필요하다. 나. 관련규격 1) KS B 0506:1975 광파간섭식표면거칠기측정기 (Instruments for the measurement of surface roughness by the interferometric method) 2) KS B 0501:2001 촉침식표면거칠기측정기 (Instruments for the measurement of urface roughness by the stylus method)

37 다. 관련참고문헌 1) Zingler S, Sommer A, Sen S, Saure D, Langer J, Guillon O, Lux CJ. Efficiency of powered systems for interproximal enamel reduction (IER) and enamel roughness before and after polishing-an in vitro study. Clin Oral Investig. 2016;20(5): ) Park JB, Yang SM, Ko Y. Evaluation of the surface characteristics of various implant abutment materials using confocal microscopy and white light interferometry. Implant Dent. 2015;24(6): ) 위의관련규격과논문을검토한결과, confocal laser microscopy 를이용하여시료표면의 2차원과 3차원거칠기를측정할수있어 confocal laser microscopy를표면거칠기분석에적용하기로함. 라. 적용범위 프린터를이용하여제조되는환자맞춤형치과용임플란트고정체를 대상으로표면거칠기분석시험을시행한다. 마. 시험장비 1) 접촉식표면거칠기측정장치, contact stylus-type profiler 2) 비접촉식표면거칠기측정장치, confocal laser microscope 등. 바. 시험방법시료의표면거칠기를평가하기위하여 3 가지 parameter 를측정할수있다. - Ra (Roughness average, 중심선평균거칠기 ): Ra는가장많이사용하는표면거칠기측정값으로중심선평균또는산술평균이라고도한다

38 주로가공된표면의거칠기를표시할때사용하며안정적이고쉽게적용될수있는변수이다. 그러나 Ra 값은가끔씩발생되는높은꼭짓점이나가는골을나타내어주지못하는단점이있어복잡한표면의정보를대변하지못하는문제가있다. 중심선 (m) Ra 평가길이 그림 4. 중심선평균거칠기 - Rmax ( 최대높이 ): 단면곡선기준길이만큼채취한부분을끼울때, 이두직선의간격을단면곡선의세로배율방향으로측정한값을μm로표시한것을말한다. 가끔씩 Ra 보다유용할수있다. 이것은촉감으로취급하여평가하는부품에잘부합되는데 Rt로도나타낸다 (Rt = 평가구간내에서거칠기곡선의최고점과최저점의수직높이 ). 아래그림은단순히측정구간에서산과골의최대높이인 Rmax 값을나타내고있다. Rmax Rmax Rmax Rt L L L 평가길이 그림 5. 측정구간에서의 Rmax 값

39 - max-min: 산과골의최저점과최고점 - 각시료당 5 회측정하여평균값과표준편차를구한다. - 표면거칠기평가에주로사용되고있는 2차원표면거칠기를나타내는 Ra와 3차원표면거칠기를의미하는 Sa 값을표면거칠기평가에사용한다. 사. 결과판정 시료의표면거칠기값 Ra 또는 Sa 값을제시한다

40 표면경도평가자료 프린터를이용하여제조되는제품은적층후표면가공처리가제품의 특성에영향을미칠수있다 표면경도평가자료는완제품의물리 화학적 기 계적특성평가를위한자료로활용될수있다 다음은표면경도평가시험을위한예시이며 제품의특성에따라다른 시험방법을적용할수있다 가. 시험목적 프린터를이용하여제조되는환자맞춤형치과용임플란트고정체의표면경도를측정하여기계적특성을예측할수있으므로표면경도시험법이필요하다. 나. 관련규격 ISO 4498 소결금속재료들, 초경합금제외 - 겉보기경도의결정 - (Sintered metal materials, excluding hard metals - Determination of apparent hardness). 다. 적용범위 프린터를이용하여제조되는환자맞춤형치과용임플란트고정체를 대상으로표면경도시험을시행한다

41 라. 시험장비 비커스경도시험기 마. 시험방법 1) 시료표면을깨끗하고, 매끄럽고, 평탄하도록시료표면을연마한다. 2) 시료를비커스경도시험기에장착하고 N의하중을 10 초간가하여압흔을형성한후압흔의크기를 40 배현미경으로측정하여비커스경도값을계산한다. 3) 5개이상의시료를대상으로시험을실시한다

42 밀도평가자료 금속등을이용한 프린팅제품의밀도는강도등제품의특성에영향을 미칠수있다 또한 내부결함으로인한성능의저하를확인하기위한 평가자료로활용될수있다 다음은밀도평가시험을위한예시이며 제품의특성에따라다른시험방 법을적용할수있다 가. 시험목적 3D 프린터를이용하는제작과정에서시료에형성된폐쇄기공 (closed pore) 들은임플란트의밀도를감소시킬수있으며기계적특성에도영향을줄수있으므로임플란트의물성을예측하기위한밀도평가법이필요하다. 나. 관련규격 1) ISO 3369:2006 Impermeable sintered metal materials and hard metals Determination of density. 2) ISO 2738:1999 Sintered metal materials, excluding hard metals - Permeable sintered metal materials - Determination of density, oil content and open porosity. 3) KS D 0033:2001 금속소결체의소결밀도시험방법 (Method for determination of density of metal powder sintered materials)

43 다. 적용범위 프린터를이용하여제조되는환자맞춤형치과용임플란트고정체를 대상으로밀도시험을시행한다. 라. 시험장비 1) 분석저울 : 충분한용량과 0.01 mg의정확도 2) 시료질량의측정장치 : 공기와액체속에서측정가능 3) 용기 : 시료의질량측정장치를포함할수있는크기, 0.05 % 에서 0.1 % 까지젖음촉진제의첨가와탈이온, 탈기한물을포함 4) 온도계 : ±0.5 의정확도 공기중에서질량측정 (m a ) 액체속에서질량측정 (m w ) 그림 6. 밀도시험측정장치모식도 그림 7. 밀도시험에사용한장치예시

44 마. 시험방법 1) 시험검사품표면의오염물질을제거한다. 2) 시험검사품의질량이 10 g 이하인경우에는질량이 10 g에근접하게되도록여러개를한꺼번에측정한다. 3) 시료의건조질량 (m 1 ) 을공기중에서측정한다. 4) 시료를물속에넣고시료와지지장치의표면에서모든기포가제거되었음을확인하고물속에서의질량 (m w ) 을측정한다 ( 필요한경우물속에 0.05% 에서 0.10% 까지의젖음촉진제를첨가한다 ). 5) 측정과정동안시료와물은동일한온도에있어야한다. 보통측정온도는 18 에서 22 사이이고, 이경우순수한물의밀도 (ρ w ) 는 g/ cm3이다. 이온도범위이외에서물의밀도는표 5와같다. 표 5. 공기가제거된물의밀도 온도 ( ) 밀도 (g/ cm3 ) 온도 ( ) 밀도 (g/ cm3 ) 온도 ( ) 밀도 (g/ cm3 ) 밀도계산 : 건조밀도 (D d ) = (m 1 ρ w )/(m 1 - m w ) - 5 개이상의시료를측정하여평균을계산하며, 소수점이하셋째자리까지산출하고이를소수점이하둘째자리에서끝맺음하여밀도로한다. 바. 결과판정 기계가공한임플란트의밀도및제조사가제시한기공도를참고하여 밀도값의적정성을판단한다

45 5.6 치수유효성분석자료 스캐너를이용하여모델링한제품과실제 프린터를이용하여제조 된제품이서로일치하는지확인이필요하다 다음은치수유효성분석시험을위한예시이며 제품의특성에따라다 른시험방법을적용할수있다 가. 형태가정형화되어있는경우 1) 시험목적 3D 프린터를이용하여제조하는공정중수축등의변형이있을수있어제작한제품의치수 (dimension) 정밀도는매우중요한평가항목이될수있으므로 3D 프린터를이용하여제조되는환자맞춤형치과용임플란트고정체를대상으로치수정확도시험을시행한다. 2) 관련규격가 ) ISO :1989 General tolerances Part 1: Tolerances for linear and angular dimensions without individual tolerance indications 나 ) ISO :1989 General tolerances Part 2: Geometrical tolerances for features without individual tolerance indications 다 ) KS B 0417:2014 금속소결품보통허용차 (Permissible deviations in dimensions without tolerance indication for metallic sintered products)

46 3) 적용범위가 ) 3D 프린터를이용하여제조되는환자맞춤형치과용임플란트고정체를대상으로치수정밀도시험을시행한다. 나 ) 금속소결품특유의가공법이외의가공, 예를들어절삭가공등에의한가공제품은제외한다. 4) 시험장비가 ) 기계적고정장치나 ) 버니어캘리퍼스다 ) 마이크로미터라 ) 실체현미경마 ) 광학적투영기 (Profile projector) : 10 배의확대경과마이크로미터측정기가부착됨등 0.01 mm이하의정밀도를가지고있는적절한기구를사용한다. 표 6. 금속소결품나비의보통공차 (mm) 등급 ( 치수의구분 ) 정밀급중급보통급 6 이하 ±0.05 ±0.1 ±0.2 6 초과 30 이하 ±0.1 ±0.2 ± 초과 120 이하 ±0.15 ±0.3 ± 초과 315 이하 ±0.2 ±0.5 ±1.2 비고 : 정밀급, 중급및보통급의수치는각각 KS B 0146, KS B ISO 에따름

47 표 7. 금속소결품높이의보통공차 (mm) 등급 ( 치수의구분 ) 정밀급중급보통급 6 이하 ±0.1 ±0.2 ±0.6 6 초과 30 이하 ±0.2 ±0.5 ±1 30 초과 120 이하 ±0.3 ±0.8 ±1.8 5) 시험방법가 ) 측정시가해지는측정력은 1.5 N을초과해서는안된다. 나 ) 시료를고정장치에확실하게고정한다. 다 ) 측정할시료에관련된그림설명, 치수표, 측정점표등을참고하고필요한부분의치수를측정한다. 라 ) 5 회측정하여평균값을계산한다. 6) 결과의판정 3D 프린터를이용하여제조되는환자맞춤형치과용임플란트고정체의 경우측정오차는제조사가제시한치수값의 이내이어야한다 나. 형태가정형화되어있지않은경우 1) 시험목적 3D 프린터를이용하여제조하는공정중수축등의변형이있을수있어제작한제품의치수정밀도는매우중요한평가항목이될수있으므로 3D 프린터를이용하여제조되는환자맞춤형치과용임플란트고정체를대상으로치수정확도시험을시행한다

48 2) 관련규격 없음 3) 적용범위가 ) 3D 프린터를이용하여제조되는환자맞춤형치과용임플란트고정체를대상으로치수정밀도시험을시행한다. 나 ) 금속소결품특유의가공법이외의가공, 예를들어절삭가공등에의한가공제품은제외한다. 4) 시험장비 가 ) 광학식 3 차원스캐너 (Rexcan CS plus) 나 ) 검사용소프트웨어 (Geomagic Control) 5) 시험방법가 ) 측정하고자하는시료를 3차원스캐너의플랫폼에고정한다. 나 ) 렌즈의초점을조절하고스캔범위를설정하여스캔을시작한다. 다 ) 스캔이완료되면제품을뒤집어고정한후, 스캔이되지않은반대면을스캔한다. 라 ) 두번의스캔파일을일치하여병합한다. 마 ) 기존설계파일과스캔파일을일치시키고치수를확인한다

49 6) 결과의판정 3D 프린터를이용하여제조되는환자맞춤형치과용임플란트고정체의 경우측정오차는제조사가제시한치수와오차범위이내이어야한다. 그림 8. 정형화되지않은의료기기의 3 차원스캐너를이용한치수정확도측정예시

50 5.7 성분분석자료 프린트과정에서제품에가해지는열 레이저등의에너지원과습도 등의작업환경등이제품의조성비에영향을미칠수있으며 제조공정중불순물이불가피하게함입되는경우제조원이설정한기준내에서관리되고있는지에대한평가가필요하다 다음은성분분석시험을위한예시이며 제품의특성에따라다른시험 방법을적용할수있다 가. 시험목적 프린터를이용하여제조되는환자맞춤형치과용임플란트고정체의표면형상을확인하고제조공정중에불순물함입등을평가하기위하여조성비분석시험법이필요하다. 나. 적용범위 프린터를이용하여제조되는환자맞춤형치과용임플란트고정체를 대상으로표면형상과조성분석시험을시행한다. 다. 시험장비 1) EDS (energy-dispersed x-ray spectroscopy) 가연결된주사전자현미경 2) EDXA (energy-dispersed x-ray analyzer)

51 라. 시험방법 프린터를이용하여제조되는환자맞춤형치과용임플란트고정체를 치과용임플란트의성능및안전성평가시험해설서 의조성비시험에 따라평가한다 추가적으로표면을관찰하고성분분석을실시한다 표면에존재하는 모든성분의정성적평가를실시해야한다 개이상의시료를대상으로시험을실시한다 마. 결과판정 제조사가사용한합금성분이외의성분이검출되지않아야하고, 각 조성비의오차는 ± % 이어야한다

52 5.8 생분해성분석자료 인체에이식 삽입되는의료기기의경우 인체내에서의생분해여부 생분해기간 분해기간동안의형태 지지기능 유지여부 생분해후성분분석등이필 요하다

53 5.9 잔류물분석자료 프린터를이용하여제조된의료기기의표면등에잔류하는금속분말이나 이물질의잔류여부 잔류물성분 잔류물의양등에관한자료가필요하다 다음은잔류물분석시험을위한예시이며 제품의특성에따라다른시험 방법을적용할수있다 가. 시험목적 프린터를이용하여제조된환자맞춤형치과용임플란트고정체의세척공정이후의표면에잔류하는이물질에대하여잔류물의잔류여부, 성분등을평가한다. 나. 관련규격 1) 식품의약품안전처고시제 호의료기기의생물학적안전에관한공통기준규격 2) ISO series. Biological evaluation of medical devices 3) 의료기기의물리 화학적특성에관한자료심사지침 (2014) 4) 의료기기세척공정밸리데이션가이드라인 (2011)

54 다. 적용범위 프린터를이용하여제조된환자맞춤형치과용임플란트고정체를대상으 로잔류물분석시험을시행한다. 라. 시험장비 NMR 또는 X-ray diffraction(xrd), 적외선분광기 (FTIR) 또는원소분석기 (Element analyzer) 등 마. 시험방법 1) 용출용기에적절한용출용매를사용하여용출조건에따라추출한다. 2) NMR, X-ray diffraction(xrd), FTIR 및 Element analyzer(ea) 등을이용하여각분석장비에맞는표준화된시험방법에따라시험을수행한다

55 Ⅴ 국내외가이드라인및국제규격현황 우리나라뿐만아니라미국 일본등의규제기관에서 프린터로제조된의료기기 에대한가이드라인을발간하고있다 본가이드라인에서는현재까지의미국및 일본등국내외가이드라인및연구사업 전문가의견등을수렴하였으나 프 린팅의료기기분야의기술개발속도및국제규격개발동향등이매우신속하게구축되고있음에따라이를고려한가이드라인을지속적으로개정해나갈계획이다 국내가이드라인 프린터를이용하여제조되는맞춤형의료기기허가심사가이드라인 프린터는다양한형태로소량생산되는의료기기의특성에부합 해개인맞춤형제품이필요한의료분야에서활발히연구되고있다 따라서 프린터로제작된의료기기에대한관리방안 프린터를 이용하여제조되는맞춤형의료기기의기술문서작성및첨부자료작성방법등 프린터로제작된맞춤형의료기기에공통적으로적용될수있는사항을안내하고있다

56 국외가이드라인 프린팅기법등적층제조 기법방식을 사용해만들어진의료기기에대해 가도출한기술적고려사항 크게 디자인및제조고려사항 장 과 기기테스트고려사항 장 으로구성되어있으며 디자인및제조고려사항 에서는해당기기의 품질시스템에서관리되어야하는기술적고려사항을기술하였다 기기테스트고려사항 에서는 기기에대한시판전통지 시판전허가 희소의료기기 신기술제품신청및 의료기기임상시험 에서제출해야하는자료에대해서설명한다 각기기에요구되는시판전제출의종류는해당기기의규제상분류에의해서결정된다

57 일본후생성 차원적층기술을활용한정형외과용임플란트에관한 평가지표 안 향후개발될것으로예상되는 차원적층기술에의한신규정형외과용임플란트 골관절임플란트및수술지원가이드 의신속한시장출시에기여 하도록해당기술에관한평가지표를작성함 품질관리상의유의점 최종제품의비임상평가에서의유의점 물리 화학적특성 생물학적안전성 기계적안전성 안전성및내구성 적층기술유래의내부구조 표면구조를부여한구조의평가 개별 차원적층기술의평 가및유의사항에대한사항이포함되어있음

58 국제규격현황 설계 적층제조파일포맷 표준사양 재료및공정 적층제조분말베드용융에사용되는 의표준사양 적층제조분말베드용융에사용되는 의표준사양 적층제조공정에사용되는금속분말의물성특성에대한표준가이드 적층제조분말베드용융에사용되는니켈합금 의표준사양 적층제조분말베드용융에사용되는니켈합금 의표준사양 플라스틱재료의분말베드용융에대한표준사양 용어 적층제조표준용어 일반원칙 용어 시험법 적층제조방법으로준비된시험시료의보고데이터에대한표준관행 적층제조공정을통해제조된금속재료의기계적성능평가에대한표준지침 적층제조표준용어 좌표계및시험방법

59 적층제조 일반원칙 부 공정분류및공급원료 공정분류및분류별원재료특성 적층제조 일반원칙 부 주요특성별시험방법 공급원료및제품품질특성및적정시험절차와시험과공급자계약에대한관점및내용 적층제조 일반원칙 부 데이터처리 적층제조 일반원칙 적층제조제품구매요구시필요한정의및정보 적층제조 플라스틱을압출방식으로적층제조하는경우의표준사양 부 공급원료

60 Ⅵ 참고문헌 의료기기법 의료기기허가신고심사등에관한규정 식약처고시 의료기기품목및품목별등급에관한규정 식약처고시 의료기기허가신고심사등에관한규정해설서 치과용임플란트고정체기술문서작성을위한가이드라인 식품의약품 안전평가원 차원적층기술을활용한정형외과용임플란트에관한평가지표 안 일본후생성 금속소결체의소결밀도시험방법 세라믹용사층의기공률측정방법 용사층의단면디지털영상분석

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62 붙임 치과용임플란트고정체의성능시험규격설정사례 본항목은시험규격설정사례로모든제품의특성을반영하지못하므로, 개별제품의 안전성및성능을검증하기위한시험을설정하여야합니다. 번 호 시험항목시험기준시험방법 정밀적합도시험 회전각은 이하 유격은 μm이하이어야한다 고정체와지대주를연결한후 구조물의정밀적합도를회전각과유격으로측정한다 일반만능시험기에서 각도를 전단압축하중시험 이상이어야한다 시험방법에따라시험할때 하중속도를 로응력변형곡선을얻은후 탄성변형시의전단압축항복하중을측정한다 전단피도로시험 이상에서제품의파손 균열 변형 등이발생하지않아야하며 나사 의풀림이없는등정밀적합도가적합하여야한다 에따른다 치과용임플란트의성능및안전성평가시험해설서참조

63 발행처식품의약품안전처식품의약품안전평가원 발행일 2016 년 10 월 발행인손여원 편집위원장정희교 편집위원박인숙, 박창원, 이성희, 박해대, 유시형, 백성인, 양승하, 김희정, 유흥일, 조은정 충북청주시흥덕구오송읍오송생명 5 로 303 국도푸르미르빌딩 5 층 ( 식품의약품안전처별관 ) 문의처 식품의약품안전평가원구강소화기기과 전화 : ~0585 팩스 :

64 충북청주시흥덕구오송읍오송생명5로 303 국도푸르미르빌딩 5층 ( 식품의약품안전처별관 ) 식품의약품안전평가원의료기기심사부구강소화기기과 TEL : 043) ~0585 FAX : 043)

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- II - 의료기기심사부구강소화기기과 - I - - II - 제 개정이력 - III - Ⅰ. 일반사항 1. 목적 1 2. 3D 프린팅개요 2 3. 3D 프린터로제조되는의료기기의품질관리를위한고려사항 5 Ⅱ. 기술문서심사및허가절차 1. 기술문서심사및허가절차 8 Ⅲ. 허가심사의뢰서작성시고려사항 1. 명칭 9 2. 모양및구조 10 2.1 모양및구조 - 작용원리 10 2.2 모양및구조