Establishing a Reasonable Regulatory Framework for Personalized Medical Devices in Korea: Integrating Global Best Practices for Custom-Made and Patient-Matched Medical Devices

Abstract

인공지능(AI) 및 3D 프린팅 등 첨단 기술의 발전은 의료기술 분야에 혁신적인 변화를 가져오고 있으며, 이는 환자에 대한 보다 정밀한 진단과 함께 개별 환자의 해부·생리적, 병리적 특성을 고려한 개인 맞춤형 의료기기(Personalized Medical Devices, PMDs)의 개발 및 정밀 치료를 가능하게 하고 있습니다. 특히 3D 프린팅 기술 등 의료기기 제조 기술의 급속한 발전은 PMDs를 환자에게 보다 신속하게 제조하여 공급할 수 있는 환경을 조성하였습니다. 그러나, 현재 한국의 허가 관리체계는 PMDs의 특성(환자 상태를 반영하여 제조 및 공급하는 제품)을 충분히 고려하지 못하고 있습니다. 이는 제조 및 공급 전에 미리 형상, 구조, 치수 등을 세밀하게 정하여 허가를 받도록 운영되는 방식이기 때문에 PMDs를 안전하고 유효하며 효율적으로 관리하는 데 한계가 있는 것입니다. 비록 국내에 대체 치료법이 없는 특정 환자를 위한 '주문 제작형 의료기기(Custom Made Device, CMD)' 관리 제도가 존재하지만, 그 적용이 매우 제한적입니다. 더욱이 한국 규정상 '특정 환자용 의료기기(Patient-Matched Medical Devices, PMMD)'와 같은 다양한 PMDs에 대한 명확한 정의가 부재한 실정입니다. 이러한 정의의 부재는 다양한 PMDs에 대한 허가 관리체계가 명확하게 구축되지 못하는 결과를 초래하며, PMMD로 분류되어야 할 제품들이 CMD로 관리되어 규제 경로를 모호하게 만들고 있습니다. 본 연구는 한국 식품의약품안전처(MFDS)의 PMDs 관리 규제 내용을 분석하고, 나아가 미국(FDA), 유럽(EU MDR), 그리고 국제 의료기기 규제당국자 포럼(IMDRF)의 PMDs(CMD 및 PMMD) 관련 규제를 비교 분석하여, 한국 PMDs에 대한 합리적인 규제 개선 방안 마련을 위한 시사점을 도출하고자 하였습니다. 연구 결과, PMDs 시장이 빠르게 성장하고 있음에도 불구하고, 현재 한국의 규제 프레임워크는 이러한 변화를 적절히 반영하지 못하고 있었습니다. 이에 본 연구는 국제 규제 조화를 촉진하고 국내 산업 발전을 도모하기 위해 '주문 제작형 의료기기(CMD)'와 '특정 환자용 의료기기(PMMD)'에 대한 명확한 정의를 확립하고, 각 유형의 특성을 반영한 차등화 된 허가 관리 시스템을 개발할 것을 제안합니다. 1. CMD 및 PMMD 정의 규정 명확화 IMDRF, EU, FDA 등 국제 정의를 벤치마킹하여 국내 상황에 적합한 CMD 및 PMMD의 명확한 정의를 확립할 것을 제안합니다. 이는 현재 CMD와 PMMD가 명확하게 구분되어 있지 않아 규제 적용의 모호성을 야기하는 문제가 있기 때문입니다. 제안된 CMD 정의는 설계에 있어 의료 전문가의 주도적인 역할과 책임, 특정 환자 전용 사용, 그리고 대체 수단이 없는 경우에만 사용한다는 핵심 특성을 반영하며, 개념 혼란 방지를 위해 PMMD를 명시적으로 배제합니다. PMMD 정의는 제조업체가 사전 설정하고 검증한 '설계 범위(Design Envelope)' 내에서 개인 맞춤화가 이루어지며, 제조업체가 설계 및 최종 제품 품질에 대한 전적인 책임을 진다는 IMDRF(International Medical Device Regulators Forum) 및 MDCG(Medical Device Coordination Group)의 지침과 권고사항을 반영합니다. 이러한 명확한 구분을 위한 정의 개념 도입은 개인 맞춤형 의료기기의 효과적인 관리를 위한 필수 조건입니다. 2. CMD 규제 프레임워크 제안 현재 변경 허가(인증)만 면제하는 관리 방식에서 벗어나, EU MDR의 Annex XIII 또는 FDA의 CDE 시스템과 유사하게 신규 및 변경 CMD 모두에 대해 표준적인 시판 전 허가, 제품 인증 또는 신고 의무를 면제하는 접근 방식을 제안합니다. 이러한 면제는 환자 안전, 기기 유효성, 그리고 시판 후 안전 관리를 보장하는 엄격한 조건 하에서 이루어져야 합니다. 이 조건에는 자격 있는 의료 전문가의 서면 요청 및 설계 책임, 특정 환자 전용 사용 입증, 대체 불가능성 및 필요성 입증, 그리고 제조업체의 일반 안전 및 성능 요구사항(General Safety and Performance Requirements, GSPR) 준수 선언이 포함됩니다. 또한, 사용자(환자 및 의료 전문가)가 해당 의료기기가 일반적인 허가 절차를 거치지 않은 특정 환자용 CMD임을 명확히 인식하도록 '이 제품은 주문 제작형 의료기기입니다(This product is a Custom Made Device)'라는 문구를 용기, 포장 또는 첨부 문서에 의무적으로 표시하도록 의료기기 표시 규정을 개정할 것을 제안합니다. 이 외에도 환자 식별 정보, 처방 의료 전문가 정보, 제조업체 정보, 제조/유효 기간, 멸균 여부, 보관 주의사항 등 안전하고 효과적인 사용에 필요한 정보가 포함되어야 합니다. CMD는 고유성과 극소량 생산 특성을 고려하여 일반 의료기기에 적용되는 표준화된 UDI 시스템(용기/포장 부착 및 정보 등록) 의무 적용에서 제외하되, UDI 면제로 인한 추적성 공백을 해소하기 위해 제조업체에 강력한 환자 추적 관리 시스템 구축 및 운영 의무를 부과할 것을 제안합니다. 여기에는 환자 식별 정보, 처방자, 설계 사양, 원재료 및 부품 정보, 제조/공급/사용 일자 등을 포함한 상세 기록 유지 및 안전 문제 발생 시 신속한 정보 제공 의무 등이 포함됩니다. 아울러, 반복적으로 CMD로 보고되는 제품에 대해 PMMD 관리로의 전환 필요성을 검토하는 시스템을 제안합니다. 이러한 제품이 있을 경우, 제조업체가 실제 데이터/증거 및 의무적인 CMD 기록을 기반으로 허가 또는 변경 허가(또는 재평가/품목 갱신 시스템을 활용한 허가 업데이트 등의 방식 고려)를 받도록 허가 관리 시스템을 운영해야 할 것입니다. 3. PMMD 규제 프레임워크 제안 PMMD는 제조업체의 책임 하에 사전 검증된 '설계 범위(Design Envelope)' 내에서 환자의 해부학적 구조에 맞춰 제조되는 제품군을 의미하며, 이는 의료 전문가의 특정 지시에 따라 일회성으로 제조되는 CMD와는 근본적으로 다릅니다. 따라서, PMMD의 특성을 고려한 합리적인 허가 및 관리 시스템을 구축해야 하며, 특히 '설계 범위' 관리가 핵심적입니다. 제조업체는 PMMD의 모든 관련 설계 변수와 허용 범위를 명확히 정의하고, 이에 대한 과학적 근거를 제시해야 합니다. 또한, 정의된 설계 범위 내에서 생산되는 모든 PMMD가 일관되게 안전하고 효과적임을 입증하는 검증 및 유효성 확인(Validation and Verification, V&V) 데이터를 제출해야 합니다. 이는 최악의 시나리오 테스트, 대표 샘플링 테스트, 컴퓨터 모델링 및 시뮬레이션, 제조 공정 유효성 확인 등을 포함합니다. 4. 의료기기 품목허가증 관리 체계 개선 제안(한국) PMMD와 같이 환자 조건에 따라 다양한 변경 가능성이 있는 의료기기의 합리적이고 효율적인 허가 관리를 위해, 현재 한국 의료기기 품목허가증 관리체계를 근본적으로 검토하고 개선해야 합니다. 현재 품목허가증에 형상 및 구조, 원재료 등 세부 정보를 나열하는 형식적 관리 방식에서 벗어나, 기기의 핵심 작용 메커니즘, 사용 목적, 그리고 필수 안전 및 성능 요구사항(예: FDA의 GSPR)과 같은 반드시 관리를 해야 할 필요가 있는 핵심적인 내용을 중심으로 관리하는 시스템으로 전환할 것을 제안합니다. 이러한 변화는 제조업체가 허가된 설계범위 내에서 다양한 환자 맞춤형 변형 제품을 별도의 추가 변경 허가 없이 생산하고 공급할 수 있도록 하여, 신속한 시장 진입을 촉진하고 행정 부담을 줄여 줄 것으로 생각됩니다. 이러한 규제 개선 방안들은 환자 안전 향상, 의료기기 산업 혁신 촉진, 그리고 국제 규제와의 조화를 통한 한국의 개인맞춤형 의료기기(PMDs) 규제 발전에도 크게 기여할 수 있을 것으로 판단됩니다.

Advancements in cutting-edge technologies, including Artificial Intelligence (AI) and 3D printing, are driving innovative transformations within the medical technology sector. These innovations facilitate more precise patient diagnoses and enable the development of Personalized Medical Devices (PMDs) tailored to individual patient anatomical, physiological, and pathological characteristics, thereby allowing for precision treatment. The rapid progress in medical device manufacturing technologies, such as 3D printing, has also created an environment conducive to the faster production and supply of PMDs to patients. However, Korea's current marketing authorization system faces limitations in adequately accommodating the unique characteristics of PMDs, which are products manufactured and supplied to reflect specific patient conditions. This is primarily due to its operational model, which mandates obtaining authorization with detailed specifications (e.g., form, structure, dimensions) prior to manufacture and supply. Although a 'Custom Made Device (CMD)' management system exists for specific patients in cases where no alternative treatment is available domestically, its application remains highly restrictive. A significant deficiency in current Korean regulations is the absence of clear definitions for various types of PMDs, such as Patient-Matched Medical Devices (PMMDs). This definitional gap results in an underdeveloped marketing authorization management system for diverse PMD types, often leading to products that should be classified as PMMDs being managed as CMDs, thereby obscuring the regulatory pathway. This study aimed to analyze the current PMD management system within the Korean Ministry of Food and Drug Safety (MFDS) and to derive implications for establishing a rational regulatory framework for PMDs in Korea. This was achieved through a comparative analysis of PMD-related regulations (CMDs and PMMDs) from the United States (FDA), Europe (EU MDR), and the International Medical Device Regulators Forum (IMDRF). The research findings indicate that despite the rapid growth of the PMDs market, Korea's current regulatory framework does not adequately reflect these changes. Consequently, to promote international regulatory harmonization and advance the domestic industry, this study proposes the establishment of clear definitions for Custom-Made Medical Devices (CMDs) and Patient-Matched Medical Devices (PMMDs), alongside the development of a differentiated marketing authorization management system that specifically reflects the characteristics of each type. 1. Clarification of CMD and PMMD Definition Regulations It is proposed to establish clear definitions for CMDs and PMMDs, benchmarking international definitions from organizations such as the IMDRF, EU, and FDA, adapted to the Korean context. This is essential because the current lack of clear distinction between CMDs and PMMDs in Korea leads to ambiguity in regulatory application. The proposed CMD definition reflects the core elements of IMDRF N49 and EU MDR Article 2(3), emphasizing the leading role and responsibility of medical professionals in design, exclusivity for specific patients, and use limited to cases where alternatives are not available. This explicitly excludes PMMDs to prevent conceptual confusion. The proposed PMMD definition fundamentally reflects the PMMD concept of IMDRF N49 and MDCG 2021-3. Its most important characteristics are that personalization is performed within a 'design envelope' pre-established and verified by the manufacturer, and that the manufacturer bears full responsibility for the design and quality of the final product. The introduction of this clear definitional concept is a prerequisite for the effective management of personalized medical devices. 2. Proposed CMD Regulatory Framework Instead of the current Korean management method, which only exempts variation marketing authorization (including certification), it is proposed to adopt an approach similar to the EU MDR's Annex XIII or the FDA's Custom Device Exemption (CDE) system, covering exemptions for both new and modified CMDs from standard pre-market marketing authorization, product certification, or notification requirements. This exemption would be contingent upon strict conditions that ensure patient safety, device effectiveness, and robust post-market safety management. These conditions include: a written request and design responsibility from a qualified medical professional for a specific patient, a demonstration of the device's irreplaceability and necessity, and the manufacturer's declaration of conformity with applicable General Safety and Performance Requirements (GSPRs). Furthermore, to ensure that users (patients and medical professionals) clearly recognize that the medical device is a CMD specifically manufactured for a particular patient and has not undergone the general marketing authorization process, it is proposed to amend the medical device labeling regulations to mandate the display of the statement 'This product is a Custom Made Device' on the container, packaging, or accompanying documents. In addition to this, CMD labeling must include patient identification information, the name and affiliated institution of the prescribing medical professional, the trade name and address of the manufacturer, manufacturing date or expiration date (if applicable), sterilization status (if applicable), precautions for storage or handling, and other information necessary for the safe and effective use of the CMD. Considering their uniqueness and extremely small production volume, CMDs are proposed to be excluded from the mandatory application of the standardized Unique Device Identification (UDI) system (affixing to containers / packaging and information registration) that applies to general medical devices. However, to address the potential traceability gap resulting from the UDI exemption, it is proposed to impose stringent obligations on manufacturers for establishing and operating a robust patient tracking management system. This includes maintaining detailed records (e.g., patient identification information, prescriber details, design specifications, raw materials, manufacturing/supply/use dates) and providing relevant information promptly upon request or in the event of safety concerns. Additionally, a system is proposed to review the necessity of transitioning products with repeated CMD reporting to PMMD management. If such products are identified, it is proposed that the marketing authorization management system be operated in a way that requires manufacturers to obtain authorization or variation authorization (or consider authorization updates using re-evaluation or product renewal systems) based on Real-World Data/Evidence and mandatory CMD records, thereby resolving potential risks arising from past regulatory ambiguities. 3. Proposed PMMD Regulatory Framework PMMDs refer to a group of products manufactured under the manufacturer's responsibility within a pre-verified 'design envelope' to match the anatomical structure of individual patients, which is fundamentally different from CMDs manufactured on a one-off basis according to specific medical professional instructions. Therefore, it is necessary to establish rational marketing authorization and management systems that consider the characteristics of PMMDs, with 'design envelope' management being crucial. Manufacturers are required to clearly define all relevant design variables for the PMMD and their allowable ranges, and provide a robust scientific rationale for the establishment of this design envelope. Crucially, manufacturers must submit verification and validation (V&V) data demonstrating that all PMMDs produced within the defined design envelope are consistently safe and effective. This typically involves methodologies such as worst-case scenario testing, representative sampling testing, computer modeling and simulation, and manufacturing process validation. 4. Proposed Reorganization of the Medical Device Product License Management System (in Korea) For the rational and efficient marketing authorization management of medical devices with various potential modifications depending on the patient's condition, such as PMMDs among PMDs, a fundamental review and reorganization of the current Korean medical device product marketing authorization certificate management system is necessary. The current management method, which focuses on listing detailed physical specifications like shape, structure, and raw materials on the marketing authorization certificate, is proposed to transition to a system that manages based on essential elements such as the device's core mechanism of action, intended use, and the essential safety and performance requirements to be achieved (e.g., FDA's GSPRs). This change would enable manufacturers to produce and supply various patient-specific variations within an authorized design envelope without requiring separate additional change authorizations, thereby facilitating rapid market entry and reducing administrative burden. These proposed regulatory improvements are anticipated to significantly contribute to enhancing patient safety, promoting innovation within the medical device industry, and advancing Korean PMD-related regulations through harmonization with international standards.