Тематические исследования в области отказа медицинских устройств и извлеченных уроков регулирования

Неисправности медицинских устройств представляют собой одну из самых важных проблем в современном здравоохранении, с потенциалом причинения серьезного вреда пациентам, вызывают массовые отзывы и коренным образом меняют нормативный надзор.Понимание коренных причин этих сбоев, изучение реальных тематических исследований и извлечение значимых уроков из нормативных ответов имеет важное значение для производителей, поставщиков медицинских услуг и регулирующих органов, работающих над повышением безопасности пациентов и надежности устройств.

Индустрия медицинских устройств работает под пристальным вниманием, и на то есть веские причины. Когда устройства выходят из строя, последствия выходят далеко за рамки финансовых потерь или нормативных штрафов. Пациенты могут испытывать опасные для жизни осложнения, потерю функциональности устройства в критические моменты или необходимость дополнительных инвазивных процедур для замены или ремонта неисправных устройств. Неисправности и неисправности медицинских устройств неизменно наносят вред благополучию людей из-за того, что они часто развертываются на переднем крае ухода за пациентами и в домах пользователей.

Понимание сферы применения медицинских устройств напоминает

Управление по контролю за продуктами и лекарствами США поддерживает всеобъемлющую систему классификации отзывов медицинских устройств с тремя различными уровнями, основанными на тяжести потенциального вреда. FDA имеет три уровня классификации отзывов - самый серьезный и неотложный из которых - класс I, в результате чего рассматриваемый продукт представляет значительную и непосредственную опасность смерти или серьезной травмы. Эти классы я напоминаю требуют немедленных действий по удалению пострадавших устройств с рынка и от пациентов, которые уже получили их.

FDA ежегодно получает сотни тысяч отчетов, связанных с безопасностью, от производителей, больниц, клиницистов, пациентов и других лиц, касающихся неисправностей, травм, смерти и других нежелательных явлений, связанных с медицинскими устройствами.Эта обширная система отчетности служит механизмом раннего предупреждения, помогая выявлять закономерности отказа, которые в противном случае могли бы остаться незамеченными до тех пор, пока не будет нанесен значительный вред.

Исследования, изучающие отзывы класса I, выявили важные закономерности. Три главные причины отзыва: «упаковка» (47,4%), «компонентные» проблемы (14%) и «дизайн» (13,3%). Около 40% событий отзыва неправильно характеризуют или неоднозначно называют «FDA-определяемую причину». Эта двусмысленность в классификации причин представляет проблемы как для производителей, стремящихся предотвратить будущие сбои, так и для регуляторов, работающих над выявлением системных проблем в отрасли.

Общие причины сбоев медицинских устройств

Неисправности медицинских устройств редко возникают из-за одной изолированной проблемы. Вместо этого они обычно являются результатом сложного взаимодействия между проектными решениями, производственными процессами, системами контроля качества и механизмами наблюдения после выхода на рынок. Понимание этих коренных причин имеет важное значение для разработки эффективных стратегий профилактики.

Недостатки проектирования и инженерные недостатки

Недостатки проектирования и производственные ошибки являются двумя наиболее распространенными причинами отзывов. Сбои, связанные с дизайном, часто возникают из-за недостаточной оценки риска на этапе разработки, недостаточного тестирования в реальных условиях или неспособности учесть крайние случаи использования устройства. Эти проблемы могут не стать очевидными, пока устройства не будут имплантированы тысячам пациентов и использоваться в различных клинических условиях.

Неудачи в проектировании могут проявляться несколькими способами. Ошибки выбора материала могут привести к преждевременному износу, перелому или деградации. Программные ошибки во все более сложных цифровых медицинских устройствах могут вызвать неожиданные сбои в поведении или коммуникации. Неадекватное рассмотрение человеческих факторов может привести к устройствам, склонным к ошибкам пользователя или неправильному применению в клинических условиях.

Дефекты производства и нарушения контроля качества

Даже хорошо спроектированные устройства могут выйти из строя, если производственные процессы непоследовательны или системы контроля качества неадекватны. Производственные дефекты могут включать загрязнение во время производства, ошибки сборки, изменения компонентов, которые выходят за рамки приемлемых допусков, или сбои стерилизации, которые создают риски заражения.

Из проблем качества отзывов лекарств наиболее частой проблемой является отсутствие стерильности (139/166, 83,7%). Хотя эта статистика касается отзывов лекарств, проблемы стерильности затрагивают также медицинские устройства, особенно хирургические инструменты и имплантируемые устройства, где риск заражения имеет первостепенное значение.

Последовательность производства становится особенно сложной по мере того, как цепочки поставок становятся все более глобальными и сложными. Компоненты могут поступать от нескольких поставщиков в разных странах, каждый из которых имеет различные стандарты качества и механизмы надзора. Эта сложность увеличивает риск того, что дефектные компоненты войдут в производственный поток незамеченными.

Неадекватное тестирование и валидация

Предварительное тестирование служит критическим предохранителем от сбоев в работе устройств, но протоколы тестирования не всегда могут охватывать весь спектр условий, с которыми устройства столкнутся в клинической практике. Ускоренные тесты на старение могут не точно прогнозировать долгосрочную производительность. Сравнительное тестирование может не воспроизводить сложную биологическую среду человеческого организма. Клинические испытания могут не включать достаточное разнообразие пациентов или продолжительность наблюдения для выявления редких, но серьезных режимов отказа.

Регуляторный путь, по которому устройство достигает рынка, значительно влияет на уровень требуемого тестирования. Приблизительно три четверти отзывов были сделаны для устройств, очищенных через путь 510(k). Путь 510(k) позволяет устройствам выйти на рынок, демонстрируя существенную эквивалентность существующим устройствам, а не требуя более строгого клинического тестирования, требуемого процессом предварительного одобрения рынка (PMA).

Пробелы в надзоре за рынком

Неисправности устройств могут не проявляться до тех пор, пока не будут распределены и имплантированы тысячи устройств. Эффективные системы пострыночного наблюдения необходимы для выявления возникающих моделей отказа, но эти системы сталкиваются со значительными проблемами. Неблагоприятные события могут быть занижены, особенно когда симптомы являются незначительными или задерживаются. Данные из разных источников могут быть эффективно не интегрированы. Производители могут быть медленными, чтобы распознать или признать закономерности, предполагающие системные проблемы.

Основные тематические исследования по отказу медицинского устройства

Изучение конкретных случаев отказа устройства дает бесценное представление о том, как развиваются проблемы, как они обнаруживаются и какие регуляторные реакции оказываются наиболее эффективными. Следующие тематические исследования представляют собой некоторые из наиболее значительных и поучительных сбоев устройства в последние годы.

Неудачи аккумулятора Pacemaker: повторяющаяся проблема

Кардиостимуляторы представляют собой жизнеобеспечивающую технологию для миллионов пациентов во всем мире, что делает надежность батареи абсолютно критической. К сожалению, сбои, связанные с батареями, вызвали многочисленные крупные отзывы у разных производителей, выявляя системные проблемы в прогнозировании и предотвращении преждевременного истощения батареи.

Бостонская научная академия Pacemaker

Одним из наиболее значительных недавних отзывов было семейство кардиостимуляторов Boston Scientific Accolade. FDA определило отзыв в декабре 2024 года для подмножества кардиостимуляторов Accolade с повышенным риском постоянного ввода режима безопасности в качестве отзыва класса I, самого серьезного типа отзыва.

Повышенный риск постоянного входа в режим безопасности в этом подмножестве кардиостимуляторов Accolade связан с тем, что батарея не обеспечивает питание системы из-за производственной проблемы. Производственный дефект повлиял на катод батареи, вызывая высокие уровни импеданса, которые не позволяли батарее доставлять достаточную мощность устройству.

Масштаб этого отзыва был существенным. Количество пострадавших устройств составляет около 203 000, в то время как количество подтвержденных неисправностей составляет 697, - говорится в сообщении Boston Scientific. - Еще более тревожным является то, что FDA подтвердило, что дефектные кардиостимуляторы из Boston Scientific уже причинили 832 серьезные травмы и способствовали по меньшей мере двум смертям.

Когда кардиостимулятор Accolade входит в режим безопасности, он обеспечивает только ограниченную функциональность и может быть не в состоянии должным образом регулировать сердечный ритм и частоту сердечных сокращений пациента. Пейсмейкеры, которые входят в режим безопасности, требуют замены, потому что режим безопасности предлагает ограниченное функционирование кардиостимулятора и связан с тем, что кардиостимулятор не может должным образом регулировать ритм и скорость сердца у некоторых пациентов. Для пациентов, зависящих от кардиостимулятора, это представляет собой немедленную ситуацию, угрожающую жизни.

Компания заявила, что подмножество устройств, на которые повлиял отзыв, было построено до сентября 2018 года, поэтому здесь нет оставшихся устройств, доступных для имплантации. Эта временная шкала показывает, что производственный дефект сохранялся в течение длительного периода, прежде чем был идентифицирован и исправлен, что позволило имплантировать тысячи потенциально дефектных устройств пациентам.

St. Jude (Abbott) - Исчерпание аккумуляторной батареи

В 2021 году Управление по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) выпустило 3 отзыва класса I с участием подмножества кардиостимуляторов St Jude (Abbott), кардиостимуляторов Boston Scientific и дефибрилляторов Medtronic. Отзыв кардиостимулятора St. Jude Assurity / Endurity подчеркнул проблемы обнаружения и управления преждевременным истощением батареи.

У одного пациента в январе 2021 года был срок службы батареи около 10 лет, а в апреле 2021 года было обнаружено «мертвое» время работы батареи. Это быстрое, неожиданное истощение батареи произошло, несмотря на системы дистанционного мониторинга, которые должны были обеспечить раннее предупреждение о проблемах с батареей. К счастью, у этого пациента с полной блокадой сердца была скорость стыковочного выхода 40 ударов в минуту, и, следовательно, катастрофических последствий удалось избежать. Без этого резервного ритма пациент мог бы испытать внезапную сердечную смерть.

Второй пациент испытал аналогичное быстрое истощение батареи. Второй пациент имел срок службы батареи >10 лет в июне 2021 года. В июле 2021 года кардиостимулятор вернулся в режим VVI без очевидной причины. Устройство было сброшено в режим DDD и в то время срок службы батареи составлял примерно 6 лет. Десять дней спустя у пациента была симптоматическая брадикардия, требующая эмерджентного переключения батареи.

Эти случаи демонстрируют, как быстро аккумуляторы кардиостимулятора могут выйти из строя после начала деградации, оставляя мало времени для запланированных процедур замены. Они также выявляют ограничения в рекомендованных производителем системах удаленного мониторинга, которые не смогли обеспечить адекватное предупреждение до того, как произошло критическое истощение батареи.

Проблемы с батареями Medtronic Defibrillator

Medtronic отзывает семь своих имплантируемых кардиовертер-дефибрилляторов и устройств для кардиоресинхронизации из-за неожиданного и быстрого снижения срока службы батареи.В число пострадавших устройств вошли модели Evera, Viva, Brava, Claria, Amplia, Compia и Visia.

Согласно уведомлению FDA об отзыве, существует риск того, что эти устройства могут иметь неожиданное и быстрое снижение срока службы батареи, вызванное коротким замыканием, и заставят некоторые устройства выдавать предупреждение о низком времени замены батареи (RRT) раньше, чем ожидалось. FDA сообщило, что было 444 жалобы на устройства и 264 сообщения, с 18 травмами, включая людей, испытывающих сердечный ритм или симптомы сердечной недостаточности.

Аллерган текстурированные имплантаты молочной железы и риск рака

Отзыв грудного имплантата Аллергана представляет собой другую категорию отказа устройства, когда устройство выполняется как механически, но создает неожиданные долгосрочные риски для здоровья, которые стали очевидными только благодаря послепродажному надзору и эпидемиологическому анализу.

В июле 2019 года американский гигант фармацевтики и медицинского оборудования Allergan срочно отозвал ряд своих текстурированных грудных имплантатов Natrelle BIOCELL. Эти продукты обычно используются в хирургии увеличения груди и в процедурах реконструкции молочной железы для замены ткани, удаленной из-за рака или травмы. Анализ FDA показал, что продукты имплантата привели к повышенному риску анапластической крупноклеточной лимфомы (BIA-ALCL) - рака иммунной системы - впервые сообщив о возможной связи между ними в 2011 году.

Было показано, что продукты Natrelle BIOCELL компании Allergan в шесть раз чаще вызывают BIA-ALCL по сравнению с другими текстурированными имплантатами на рынке. Этот повышенный риск побудил FDA определить, что дальнейшее распространение будет представлять неприемлемую опасность. Allergan был вынужден отозвать 246 381 из этих устройств.

Этот случай иллюстрирует важность долгосрочного пострыночного наблюдения. Связь между текстурированными грудными имплантатами и BIA-ALCL постепенно появлялась в течение многих лет, когда накапливались случаи и исследователи идентифицировали закономерности. Исследования показали, что из 573 уникальных случаев анапластической крупноклеточной лимфомы, связанной с грудным имплантатом, в 2019 году 481 были отнесены к имплантатам Аллергана. Устройство было одобрено через путь PMA в 2006 году и после утверждения прошло 10-летний период после утверждения исследования до отзыва в 2019 году.

Медтронный инсулиновый насос Уязвимость кибербезопасности

По мере того, как медицинские устройства становятся все более связанными и зависимыми от программного обеспечения, уязвимости кибербезопасности представляют собой новую категорию сбоев в работе устройств. В отзыве инсулиновой помпы Medtronic MiniMed эти риски были выделены.

В августе 2018 года американская компания по производству медицинских устройств была вынуждена отозвать более 1000 таких устройств из-за потенциального риска кибербезопасности, при котором хакеры могли получить контроль над пультом дистанционного управления насоса. Несанкционированный человек мог затем проинструктировать насос либо перегрузить инсулин пациенту, что привело к низкому уровню сахара в крови (гипогликемия), либо остановить доставку инсулина, что привело к высокому уровню сахара в крови, диабетическому кетоацидозу и даже смерти.

Этот отзыв продемонстрировал, что сбои в работе устройств не обязательно связаны с механическим поломкой или производственными дефектами. Уязвимости программного обеспечения и недостаточная защита кибербезопасности могут создавать не менее серьезные риски для безопасности пациентов, особенно по мере того, как устройства становятся более взаимосвязанными и дистанционно управляемыми.

Хирургические инструменты сбои

В то время как имплантируемые устройства получают значительное внимание из-за их прямого и постоянного контакта с пациентом, хирургические инструменты также испытывают сбои с серьезными последствиями. Переломы инструментов во время процедур могут оставлять фрагменты внутри пациентов, требуют длительного хирургического времени для извлечения сломанных частей или скомпрометировать успех хирургических вмешательств.

Материальная усталость представляет собой общую причину хирургического сбоя инструмента. Приборы, подвергающиеся повторяющимся циклам стерилизации, механическому напряжению и воздействию жидкостей организма, могут развить микроскопические трещины, которые распространяются с течением времени до катастрофического сбоя. Неадекватный контроль качества во время изготовления может позволить инструментам с дефектами материала или неправильной термической обработкой достичь клинического использования.

Нормативно-правовая база и механизмы надзора

Понимание сбоев в работе медицинских устройств требует изучения нормативной базы, предназначенной для их предотвращения. Система регулирования медицинских устройств FDA уравновешивает необходимость доступа пациентов к инновационным технологиям с необходимостью обеспечения безопасности и эффективности.

Предрыночные пути утверждения

Медицинские устройства попадают на рынок США по нескольким регуляторным каналам, каждый из которых имеет различные требования и уровни контроля. Выбор пути значительно влияет на объем тестирования и клинических данных, необходимых до того, как устройство может быть продано.

Путь 510(k), также известный как предпродажное уведомление, позволяет производителям продавать устройства, демонстрируя существенную эквивалентность легально продаваемому предикатному устройству. В США устройства общей и пластической хирургии в подавляющем большинстве одобрены с использованием процесса 510(k), который дешевле, быстрее и менее строгий. Этот путь обеспечивает более быстрый доступ к рынку, но был подвергнут критике за то, что позволяет устройствам достигать пациентов без тщательного клинического тестирования.

Путь предварительного одобрения (PMA) требует более обширных клинических данных и предназначен для устройств с высоким риском.Устройства, одобренные через PMA, проходят более тщательный обзор, но этот процесс является более трудоемким и дорогостоящим для производителей.

В то время как большинство отозванных устройств вышли на рынок через путь 510(k), это частично отражает тот факт, что большинство устройств в целом используют этот путь. Более актуальным является вопрос о том, сталкиваются ли устройства 510(k) с более высокими показателями отзыва, чем устройства PMA, и исследования показывают, что они могут.

Системы пострыночного наблюдения

С помощью поправки FDA о медицинских устройствах FDA централизовало процесс отзыва, обязав пост-рыночную отчетность о неблагоприятных событиях и наблюдение. В результате в 1993 году была создана база данных «Опыт устройства производителя и пользователя» (MAUDE). Эта база данных служит центральным хранилищем отчетов о неблагоприятных событиях от производителей, медицинских учреждений и пациентов.

Постмаркетинговое наблюдение осуществляется посредством отчетности о неблагоприятных событиях через системы отслеживания, и в первую очередь через постмаркетинговые исследования, проводимые производителем.Однако эффективность постмаркетингового наблюдения зависит от последовательной отчетности, своевременного анализа накопленных данных и готовности принять меры при появлении моделей беспокойства.

Вспомнить классификацию и управление

Когда проблемы с устройством выявляются, FDA работает с производителями, чтобы определить соответствующие корректирующие действия.Ключевая цель, стоящая за классом, который я помню, состоит в том, чтобы удалить устройство с коммерческого рынка, а также удалить любые копии уже в больницах или домах пользователей, как можно быстрее.

Завершение необходимых действий для прекращения отзыва занимает значительное количество времени, что создает серьезные проблемы безопасности для пациентов в течение более длительного периода. Учитывая увеличение частоты отзывов, количество пострадавших единиц на отзыв и широкое распространение затронутых медицинских устройств, необходимы дополнительные усилия для облегчения своевременной и точной идентификации пострадавших устройств для минимизации вреда для пациента.

Критические уроки, извлеченные из сбоев в работе устройств

Анализ моделей, характеризующих многочисленные сбои в работе устройств, позволяет выявить повторяющиеся темы и возможности для улучшения. Эти уроки применимы к производителям, регулирующим органам, поставщикам медицинских услуг и пациентам.

Важность строгих дизайнерских контролей

Многие сбои в работе устройств связаны с неадекватным контролем за проектированием в процессе разработки. Всесторонняя оценка рисков должна проводиться на протяжении всего процесса проектирования, а не только в качестве окончательной проверки перед представлением на рынок. Команды разработчиков должны учитывать не только типичные случаи использования, но и крайние случаи, сценарии неправильного использования и долгосрочные механизмы деградации.

Более строгие правила проектирования и производственных процессов могут быть полезны. Это включает в себя необходимость более обширного тестирования валидации дизайна, особенно для устройств, которые будут имплантированы в долгосрочной перспективе или использоваться в жизнеобеспечивающих приложениях.

Анализ режима отказа и эффектов (FMEA) должен проводиться систематически для выявления потенциальных механизмов отказа до их возникновения в клинической практике. Этот анализ должен учитывать взаимодействие между компонентами, факторами окружающей среды и человеческими факторами, которые могут способствовать отказу устройства.

Системы согласованности и качества производства

Даже хорошо спроектированные устройства потерпят неудачу, если производственные процессы будут непоследовательными или контроль качества будет недостаточным. Воспоминание Boston Scientific демонстрирует, как производственные дефекты могут сохраняться в течение многих лет, затрагивая тысячи устройств до обнаружения.

Производители должны внедрять надежные системы управления качеством, которые выходят за рамки минимальных нормативных требований. Статистический контроль процесса должен использоваться для обнаружения тонких сдвигов в производственных параметрах, прежде чем они приведут к дефектным устройствам. Управление качеством поставщиков становится все более важным, поскольку цепочки поставок становятся все более сложными и глобальными.

Регулярные проверки производственных мощностей, как внутренних, так и третьих лиц, помогают выявить недостатки системы качества, прежде чем они приведут к сбоям в работе приборов.Когда происходят отклонения от стандартных процессов, их необходимо тщательно исследовать и исправлять, а не просто документировать и увольнять.

Усиление пострыночного наблюдения

Многие сбои в работе устройств становятся очевидными только после того, как тысячи единиц были распределены и использованы в различных клинических условиях. Укрепление систем наблюдения после выхода на рынок имеет важное значение для раннего выявления возникающих проблем.

В этой системе важную роль играют медицинские работники. Когда речь идет о выявлении проблем с имплантируемыми в сердце электронными устройствами, ответственность лежит не только на производителе устройств и FDA, но и на врачах. Последние находятся на переднем крае и часто первыми сталкиваются с проблемами с этими устройствами. Сообщение об этих потенциальных неисправностях поможет регулирующим органам и производителям устройств определить, следуют ли эти проблемы более широким шаблонам.

Производители должны внедрять программы проактивного наблюдения, которые выходят за рамки пассивного сообщения о неблагоприятных событиях. Это включает систематический анализ данных о производительности устройства, особенно для подключенных устройств, которые могут передавать показатели производительности удаленно. Модели, предполагающие возникающие проблемы, должны вызывать немедленное расследование, даже если отдельные события кажутся незначительными.

Прозрачность и коммуникация

При выявлении проблем с устройствами необходимо быстрое и прозрачное общение со всеми заинтересованными сторонами. Медицинским работникам необходима четкая, действенная информация о том, какие устройства затронуты, какие риски они представляют и какие шаги следует предпринять. Пациенты заслуживают честного общения о рисках и доступных вариантах.

Случаи отказа аккумулятора кардиостимулятора демонстрируют важность четкой коммуникации. Пациенты и поставщики должны понимать не только то, что был выпущен отзыв, но и то, какие конкретные мониторинговые или вмешательств рекомендуется проводить на основе индивидуальных факторов риска пациента и характеристик устройства.

Риск-ориентированный подход к управлению отзывами

Сердечные имплантируемые электронные устройства были и всегда будут подвержены отзывам. Проблема возникает в их управлении. Тип отзыва и характеристики пациента часто диктуют стратегии управления. Хотя для большинства пациентов достаточно консервативного подхода тщательного мониторинга и безопасно, существуют подгруппы пациентов, которые могут потребовать более агрессивной стратегии управления, такой как замена батареи или пересмотр свинца (в случае отзыва свинца). Эти вмешательства не являются безрисковыми и связаны с риском 2,5% серьезных осложнений.

Этот подход, основанный на оценке риска, признает, что упреждающая замена устройства несет в себе собственные риски. Для некоторых пациентов, особенно тех, кто зависит от кардиостимулятора или имеет условия высокого риска, риск отказа устройства может перевешивать риски операции по замене. Для других тщательный мониторинг может быть более безопасным подходом.

Улучшение качества и доступности данных

Другие исследователи сообщили, что примерно 40% отзывов имеют неверные или расплывчатые причины, определяемые FDA. Эта двусмысленность затрудняет выявление закономерностей в отзывах или разработку целевых стратегий профилактики.

В уведомлениях об этих отзывах должны быть указаны конкретные партии и даты изготовления, что позволит идентифицировать и оценивать устройства. Включение UDI в уведомлениях об отзыве облегчит этот процесс. Уникальные идентификаторы устройств (UDI) обеспечивают стандартизированный способ идентификации конкретных устройств, облегчая определение того, подлежит ли конкретное устройство отзыву, и отслеживание производительности устройства с течением времени.

510(k) Проблемы с дорожным покрытием

Большая доля отозванных устройств, которые вышли на рынок через путь 510(k), вызвала призывы к реформе. Мы предлагаем призыв к действию для устранения недостатков процесса 510(k) устройства. Хотя отозванные устройства неизбежны, более строгий процесс утверждения устройства, особенно в устройствах 510(k), одобренных с помощью устройств перед внесением поправок, уменьшит вероятность недостатков устройства.

Потенциальные реформы включают в себя необходимость получения большего количества клинических данных для определенных категорий устройств, усиление существенного процесса определения эквивалентности и внедрение более надежных требований к послепродажному наблюдению для устройств 510(k). Цель состоит не в том, чтобы устранить путь 510(k), который играет важную роль в обеспечении доступа к устройствам с более низким риском, а в том, чтобы устройства, достигающие пациентов через этот путь, были надлежащим образом протестированы и контролировались.

Лучшие практики для предотвращения сбоев устройств

Опираясь на уроки, извлеченные из прошлых сбоев, производители и регулирующие органы могут применять конкретные методы для снижения вероятности и воздействия будущих сбоев в работе устройств.

Комплексная оценка рисков на протяжении всего жизненного цикла устройства

Оценка риска не должна быть одноразовой деятельностью во время разработки устройства. Вместо этого она должна продолжаться на протяжении всего жизненного цикла устройства, включая новую информацию о клиническом использовании, сообщения о неблагоприятных событиях и развивающееся понимание механизмов отказа.

Первоначальная оценка риска при проектировании должна учитывать все возможные режимы отказа, в том числе те, которые могут показаться маловероятными. По мере того, как устройства вступают в клиническое использование, оценки риска должны обновляться на основе фактических данных о производительности. Когда аналогичные устройства испытывают сбои, производители должны оценить, могут ли их устройства быть уязвимыми для аналогичных проблем.

Надежные программы предрыночного тестирования

Программы тестирования должны выходить за рамки минимальных нормативных требований, чтобы включать в себя наихудшие сценарии, ускоренные исследования старения и тестирование в условиях, которые повторяют реальное использование. Для имплантируемых устройств это включает тестирование в смоделированных биологических средах, которые учитывают коррозионные и механически требовательные условия внутри человеческого тела.

Программно-зависимые устройства требуют специализированных подходов к тестированию, включая оценку кибербезопасности, тестирование проверки программного обеспечения и оценку того, как обновления программного обеспечения будут управляться в течение срока службы устройства.Уязвимость кибербезопасности инсулиновой помпы Medtronic демонстрирует важность рассмотрения угроз безопасности во время проектирования устройства.

Производственное превосходство и контроль процессов

Производственные процессы должны быть разработаны со встроенными средствами контроля качества, которые обнаруживают отклонения до того, как будут произведены дефектные устройства. Статистические методы управления процессами могут идентифицировать тенденции, предполагающие дрейф процесса до возникновения дефектов.

При внесении изменений в производство — будь то процессы, материалы или поставщики — влияние на производительность устройства должно быть тщательно оценено.Провалы аккумуляторов Boston Scientific возникли из-за производственных проблем, которые, по-видимому, сохранялись в течение многих лет, что свидетельствует о недостаточном контроле процесса и управлении изменениями.

Проактивный пострыночный надзор

Вместо того, чтобы ждать, пока будут накапливаться отчеты о неблагоприятных событиях, производители должны внедрять программы проактивного наблюдения. Для подключенных устройств это может включать автоматизированный мониторинг показателей производительности устройств, которые могут указывать на возникающие проблемы. Для не подключенных устройств это может включать систематические последующие исследования и реестры, которые отслеживают долгосрочные результаты.

Анализ данных и методы машинного обучения могут помочь выявить тонкие закономерности в данных о производительности устройства, которые могут быть не очевидны через традиционные сообщения о неблагоприятных событиях. Раннее обнаружение возникающих проблем позволяет корректировать действия до того, как произойдет широко распространенный вред.

Культура безопасности и постоянного совершенствования

Организации должны развивать культуру, в которой проблемы безопасности могут быть подняты без страха возмездия, где проблемы, близкие к упущенным, расследуются так же тщательно, как и фактические неудачи, и где постоянное улучшение ценится за защиту прошлых решений.

При выявлении проблем с устройствами основное внимание следует уделять пониманию коренных причин и внедрению системных исправлений, а не просто решению непосредственной проблемы.Уроки, извлеченные из одного устройства, следует применять во всем портфеле продукции производителя для предотвращения аналогичных сбоев в других устройствах.

Роль поставщиков медицинских услуг в безопасности устройств

Медицинские работники выступают в качестве передовой линии в выявлении проблем с устройствами и защите пациентов от вреда, связанного с устройствами. Их роль выходит за рамки простого использования устройств в соответствии с инструкциями.

Бдительный мониторинг и неблагоприятные сообщения о событиях

Провайдеры должны поддерживать высокий показатель подозрения на проблемы, связанные с устройством, особенно когда пациенты проявляют неожиданные симптомы или когда устройства ведут себя необычным образом.Все подозрительные сбои в работе устройства должны сообщаться в FDA и производителю, даже если связь между устройством и неблагоприятным событием неопределенна.

Многие проблемы с устройствами впервые обнаруживаются проницательными врачами, которые замечают закономерности у нескольких пациентов или признают, что устройство не работает так, как ожидалось. Эти наблюдения, когда они сообщаются и агрегируются, могут выявить проблемы, которые в противном случае могли бы остаться незамеченными, пока многие другие пациенты не пострадают.

Быть в курсе отзывов и сообщений о безопасности

Поставщики должны иметь системы для приема и обработки отзывов устройств и сообщений о безопасности, включая ведение точных записей о том, какие устройства были имплантированы пациентам, чтобы пострадавшие пациенты могли быть быстро идентифицированы при отзывах.

Для имплантированных устройств поставщики должны обсуждать информацию о отзыве с пациентами, объясняя риски, доступные варианты и рекомендуемые стратегии мониторинга или вмешательства. Этот общий подход к принятию решений признает, что у пациентов есть различные допуски к риску и предпочтения в отношении замены устройства по сравнению с постоянным мониторингом.

Информированный выбор устройства

«Хирурги, которые имплантируют медицинские устройства ... должны полагаться на свои знания рецензируемой литературы, чтобы информировать свои решения о рисках и преимуществах использования этих продуктов.» Обучение хирургов процессу утверждения устройства поможет им понять преимущества и риски устройства и позволит им принять обоснованное решение о том, какие устройства использовать на пациентах.

Понимание того, как были одобрены устройства - будь то строгий обзор PMA или менее строгий путь 510(k) - может информировать о решениях по выбору устройства.Поставщики также должны учитывать послужной список производителя, доступность долгосрочных данных о производительности и представляет ли устройство значительное изменение дизайна по сравнению с предыдущими версиями.

Перспективы пациентов и расширение прав и возможностей

Пациенты, которым имплантированы медицинские устройства или которые зависят от аппаратной терапии, имеют жизненно важную роль в безопасности устройств. Расширение возможностей пациентов с информацией и вовлечение их в процесс принятия решений улучшает результаты и помогает выявлять проблемы раньше.

Понимание рисков и преимуществ устройств

Перед получением имплантируемого устройства пациенты должны понимать не только преимущества, но и потенциальные риски, включая возможность отказа устройства или отзыва. Эта информация должна включать путь утверждения устройства, доступные долгосрочные данные о производительности и историю отзыва производителя.

При возникновении отзывов пациентам необходима четкая, понятная информация о том, что именно для них означает отзыв. Не все отзываемые устройства требуют немедленной замены, но пациенты должны понимать, какие симптомы могут указывать на неисправность устройства и когда обращаться за немедленной медицинской помощью.

Участие в мониторинге и отчетности

Пациентов следует поощрять сообщать о любых необычных симптомах или опасениях по поводу их устройств, как своим поставщикам медицинских услуг, так и непосредственно FDA через программу MedWatch. Отчеты пациентов предоставляют ценные реальные перспективы, которые дополняют клинические оценки.

Для устройств с возможностями удаленного мониторинга пациенты должны понимать, как работает мониторинг, какие данные собираются и как они будут уведомлены, если будут обнаружены проблемы. Случаи отказа аккумулятора кардиостимулятора выявили ограничения в системах удаленного мониторинга, подчеркнув, что пациенты не должны полагаться исключительно на удаленный мониторинг, но также должны посещать запланированные последующие встречи и сообщать о симптомах быстро.

Глобальные перспективы регулирования устройств

Регулирование медицинских устройств значительно варьируется в разных странах и регионах, создавая как проблемы, так и возможности для повышения безопасности устройств во всем мире.

Усилия по гармонизации

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) определила необходимость гармонизации процессов утверждения и основала «Глобальную целевую группу по гармонизации». В настоящее время существуют две основные номенклатурные системы, которые используются во всем мире для облегчения информации о медицинских устройствах в различных региональных органах власти.

Усилия по гармонизации направлены на сокращение дублирования усилий при сохранении высоких стандартов безопасности. Когда регулирующие органы обмениваются информацией о сбоях и отзывах устройств, проблемы, обнаруженные в одной стране, могут способствовать расследованию в других, потенциально предотвращая вред пациентам во всем мире.

Создание нормативного потенциала

Примерно в 30% стран разработаны нормативные рамки для медицинских изделий. Этот разрыв в нормативном потенциале означает, что многие пациенты во всем мире не имеют защиты, которую обеспечивают надежные системы регулирования. Создание нормативного потенциала в странах, в которых в настоящее время отсутствует всеобъемлющий надзор за устройствами, имеет важное значение для защиты глобальной безопасности пациентов.

Новые вызовы в безопасности устройств

По мере развития технологий медицинского оборудования возникают новые категории проблем безопасности, которые требуют обновленных подходов к регулированию и бдительности.

Программное обеспечение и риски кибербезопасности

Все чаще медицинские устройства зависят от программного обеспечения или включают в себя алгоритмы искусственного интеллекта и машинного обучения.Эти технологии вводят новые режимы отказа, включая программные ошибки, уязвимости кибербезопасности и неожиданное поведение, когда алгоритмы сталкиваются с данными за пределами своих наборов обучения.

Отзыв о кибербезопасности инсулиновой помпы Medtronic предвещал растущую категорию рисков для устройств. По мере того, как устройства становятся более подключенными и дистанционно управляемыми, кибербезопасность становится столь же важной для безопасности пациентов, как и механическая надежность. Производители должны внедрять надежные средства защиты от кибербезопасности, планировать, как обновления безопасности будут развертываться в течение срока службы устройств, и учитывать, как устройства будут функционировать, если сетевое подключение потеряно или скомпрометировано.

Искусственный интеллект и машинное обучение

Устройства, включающие ИИ и машинное обучение, представляют уникальные проблемы регулирования. Эти алгоритмы могут со временем изменять свое поведение, когда они учатся на новых данных, что затрудняет проверку производительности с помощью традиционного предварительного тестирования. Регуляторы разрабатывают новые рамки для оценки и мониторинга устройств с поддержкой ИИ, но это остается развивающейся областью.

3D-печатные и персонализированные устройства

Аддитивное производство и 3D-печать позволяют создавать устройства для конкретных пациентов, адаптированные к индивидуальной анатомии. Хотя эта настройка предлагает значительные преимущества, она также создает проблемы для контроля качества и нормативного надзора. Каждое устройство уникально, что делает традиционные подходы к тестированию пакетов непрактичными. Новые подходы к обеспечению качества необходимы для обеспечения того, чтобы индивидуальные устройства соответствовали стандартам безопасности и производительности.

Комбинированные продукты

Устройства, которые включают в себя лекарственные средства, биологические препараты или и то, и другое, создают нормативную сложность и потенциальные новые режимы отказа.Взаимодействие между компонентами устройства и лекарственного средства должно быть тщательно оценено, а производственные процессы должны обеспечивать согласованную производительность обоих элементов.

Будущие направления по повышению безопасности устройств

Опираясь на уроки, извлеченные из прошлых отказов устройств, несколько инициатив показывают перспективы для повышения безопасности устройств в будущем.

Реальные мировые системы доказательств и реестров

Систематический сбор данных о реальных показателях эффективности с помощью реестров устройств может обеспечить более раннее выявление проблем, чем традиционные сообщения о неблагоприятных событиях. Реестры, отслеживающие долгосрочные результаты для конкретных категорий устройств, позволяют сравнивать различные устройства и выявлять выбросы в производительности.

Связывание реестров устройств с электронными медицинскими картами может обеспечить еще более полный мониторинг, автоматически обнаруживая связи между устройствами и неблагоприятными исходами, о которых не может быть сообщено по традиционным каналам.

Продвинутая аналитика и обнаружение сигналов

Машинное обучение и расширенная аналитика, применяемые к базам данных о неблагоприятных событиях, данным реестра и другим источникам информации, могут идентифицировать тонкие шаблоны, предполагающие возникающие проблемы с устройством. Эти методы могут обнаруживать сигналы раньше, чем традиционное ручное рассмотрение, потенциально предотвращая вред для дополнительных пациентов.

Усовершенствованная идентификация уникального устройства

Расширение использования уникальных идентификаторов устройств (UDI) во всей системе здравоохранения позволит более точно отслеживать производительность устройств и быстрее идентифицировать затронутые устройства при отзывах. Интеграция UDI в электронные медицинские записи, базы данных претензий и системы реестра создаст всеобъемлющую инфраструктуру отслеживания устройств.

Расширенное международное сотрудничество

Укрепление обмена информацией между регулирующими органами во всем мире может помочь выявить проблемы с устройствами на более раннем этапе и предотвратить ущерб в нескольких странах. Когда одна страна выявляет проблему с устройствами, быстрая связь с другими регулирующими органами позволяет им расследовать, возникают ли аналогичные проблемы в их юрисдикциях.

Вовлечение пациентов и совместное принятие решений

Более активное участие пациентов в мониторинге безопасности устройств и принятии решений может улучшить результаты. Результаты, о которых сообщают пациенты, и предпочтения пациентов должны информировать как о нормативных решениях, так и о клинической практике. Когда происходят воспоминания, совместное принятие решений между пациентами и поставщиками должно направлять решения о замене устройства по сравнению с непрерывным мониторингом.

Реализация извлеченных уроков: рамки действий

Для перевода уроков, извлеченных из сбоев в работе устройств, в конкретные улучшения требуются скоординированные действия с участием нескольких заинтересованных сторон. В нижеследующей рамочной программе излагаются ключевые действия для каждой группы заинтересованных сторон.

Для производителей

Для регулирующих органов

Для поставщиков медицинских услуг

Для пациентов

Вывод: создание более безопасного будущего для медицинских устройств

Неисправности медицинских устройств никогда не будут полностью устранены — сложность современных устройств, изменчивость биологии человека и присущие им неопределенности в прогнозировании долгосрочной производительности гарантируют, что некоторые сбои будут возникать, несмотря на все усилия.

Тематические исследования, рассмотренные в этой статье, - от отказов аккумуляторов кардиостимуляторов, затрагивающих сотни тысяч пациентов, до грудных имплантатов, связанных с повышенным риском рака, до уязвимостей кибербезопасности в инсулиновых насосах - раскрывают общие темы. Многие сбои восходят к неадекватному контролю конструкции, производственным несоответствиям или недостаточному послепродажному надзору. Многие из них могли быть обнаружены ранее с более надежными системами мониторинга. Многие нанесли вред, который можно было предотвратить или свести к минимуму с помощью более быстрой, более прозрачной связи.

Для повышения безопасности устройств требуется приверженность всех заинтересованных сторон. Производители должны уделять приоритетное внимание безопасности, а не скорости выхода на рынок, инвестировать в системы качества, которые превышают минимальные требования, и прозрачно общаться, когда возникают проблемы. Регуляторы должны обеспечить, чтобы процессы утверждения были надлежащим образом строгими, укреплять системы наблюдения после выхода на рынок и предоставлять четкие рекомендации, когда происходят отзывы. Поставщики медицинских услуг должны сохранять бдительность в отношении проблем с устройствами, сообщать о предполагаемых неисправностях и привлекать пациентов к принятию обоснованных решений. Пациенты должны быть наделены информацией и участвовать в качестве партнеров в мониторинге производительности устройств и принятии решений об их уходе.

По мере того, как технологии медицинского оборудования будут продолжать развиваться, включая искусственный интеллект, все более и более связанные и предлагая беспрецедентную персонализацию, возникнут новые проблемы безопасности. Для решения этих проблем потребуются нормативные рамки, которые могут адаптироваться к быстрым технологическим изменениям, системы наблюдения, которые могут обнаруживать тонкие сигналы в массивных наборах данных, и постоянная приверженность обучению на ошибках и внедрению улучшений.

Конечная цель не в совершенстве, а в постоянном улучшении. Каждый отказ устройства, когда он тщательно исследован и открыто распространен, дает возможность укрепить всю экосистему медицинского устройства. Систематично применяя извлеченные уроки, мы можем снизить частоту отказов устройства, обнаружить проблемы раньше, когда они происходят, и минимизировать вред для пациентов, которые зависят от этих технологий, поддерживающих жизнь и улучшающих жизнь.

Для получения дополнительной информации о безопасности медицинских устройств и отзывов посетите веб-страницу FDA по безопасности медицинских устройств . Поставщики медицинских услуг и пациенты могут сообщать о неблагоприятных событиях через FDA MedWatch программа . Дополнительные ресурсы по регулированию и безопасности устройств можно найти через ресурсы медицинских устройств Всемирной организации здравоохранения .