文|動(dòng)脈網(wǎng)
人工心臟是介入心臟病學(xué)增長(zhǎng)最快的市場(chǎng)。
圍繞這一賽道，國(guó)內(nèi)外都誕生了多筆相關(guān)融資。
2023年來(lái)，核心醫(yī)療今年來(lái)完成了兩輪數(shù)億元融資。在海外，去年強(qiáng)生166億美元巨額收購(gòu)了介入式人工心臟企業(yè)Abiomed。強(qiáng)生的入局并不意味著這個(gè)賽道進(jìn)入終局，近期，奧博資本在海外又新近投資了一家介入式人工心臟企業(yè)：Magenta Medical。
人工心臟領(lǐng)域技術(shù)處于不斷迭代中，發(fā)展數(shù)十年來(lái)不斷有企業(yè)被淘汰出局。美敦力曾終止銷售其左心室輔助裝置heartwear；雅培也曾研發(fā)介入式心臟泵heartmate PHP失敗；即使是強(qiáng)生收購(gòu)的Abiomed也曾因?yàn)檠邪l(fā)全人工心臟瀕臨破產(chǎn)。
人工心臟領(lǐng)域的風(fēng)云變化決定了這一賽道的無(wú)限可能性。隨著全球范圍內(nèi)新的企業(yè)加入，人工心臟領(lǐng)域又將被如何改寫(xiě)？動(dòng)脈網(wǎng)進(jìn)行了梳理。
人工心臟領(lǐng)域的故事還在繼續(xù)，近期多個(gè)重磅產(chǎn)品持續(xù)亮相。
介入式人工心臟研發(fā)三大難點(diǎn)
人工心臟分類按照植入方式可以分為外科植入式和介入式。人工心臟領(lǐng)域經(jīng)過(guò)數(shù)年的發(fā)展，目前的主導(dǎo)者是強(qiáng)生和雅培。雅培主導(dǎo)著左心室輔助裝置領(lǐng)域，而強(qiáng)生通過(guò)收購(gòu)Abiomed的Impella系列主導(dǎo)著介入式心室輔助裝置（pVAD）領(lǐng)域。
左：強(qiáng)生Abiomed impella介入心臟泵產(chǎn)品；右：雅培 heartmate 3產(chǎn)品
雅培的heartmate 3用于終末期心衰，通過(guò)長(zhǎng)期植入與體外電池鏈接的心臟泵，增強(qiáng)左心室泵血能力。Impella系列則是適用于高危性PCI和心源性休克，通過(guò)折疊葉輪和微小電機(jī)，直接從左心室泵血。
這兩大產(chǎn)品朝著什么樣的方向發(fā)展？
對(duì)于介入式人工心臟，醫(yī)生對(duì)于介入式心臟總是有三大要求：一是更長(zhǎng)的臨床支持時(shí)間（說(shuō)明溶血效果更好），時(shí)間能不能超過(guò)30天，甚至達(dá)到一年以上；二是更小的尺寸，尺寸能不能降到IABP（7.5Fr-8Fr）一樣，甚至更?。蝗歉玫难鲃?dòng)力學(xué)，每分鐘能不能提供超過(guò)5升的血液流量。
而這三點(diǎn)往往很難同時(shí)平衡，尺寸更小后難以實(shí)現(xiàn)更大的流量支持，更長(zhǎng)的支持時(shí)間帶來(lái)更大的溶血事件發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。如何完美同時(shí)解決這三大問(wèn)題成為介入心臟泵發(fā)展趨勢(shì)。
而這三大要求，也為其他進(jìn)入者設(shè)置了壁壘。體現(xiàn)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)方面，則是如何設(shè)計(jì)電機(jī)、葉輪和控制產(chǎn)品整體表現(xiàn)。
電機(jī)的設(shè)計(jì)影響著介入式心臟泵整體的尺寸。介入人工心臟泵結(jié)構(gòu)微型化，產(chǎn)品整體的直徑只有幾毫米。底部微型化的電機(jī)直徑只有3毫米。
但是最難的并非做出微型的電機(jī)，而是設(shè)計(jì)出醫(yī)用植入級(jí)的電機(jī)。
一位業(yè)內(nèi)人士表示：“微型電機(jī)的技術(shù)并不復(fù)雜，我們?nèi)粘Ｉ钪惺煜さ碾妱?dòng)牙刷、無(wú)人機(jī)的電機(jī)都只有6毫米。但是這些電機(jī)不能直接應(yīng)用于植入心臟中。電機(jī)磨損微粒脫落將帶來(lái)極大的風(fēng)險(xiǎn)。此外，電機(jī)運(yùn)行發(fā)熱將導(dǎo)致血栓問(wèn)題。植入級(jí)產(chǎn)品需要軸承密封以減少血栓形成。得強(qiáng)調(diào)的是，介入心臟泵電機(jī)也是impella專利保護(hù)極強(qiáng)的技術(shù)，其他參與者還需要掌握原創(chuàng)技術(shù)?！?/p>
除了電機(jī)，葉輪的設(shè)計(jì)也并非簡(jiǎn)單模仿可以獲得臨床認(rèn)可。葉輪設(shè)計(jì)影響著血液相容性的表現(xiàn)。Impella系列提供的心輸出量支持達(dá)到2.5-5L/min，電機(jī)轉(zhuǎn)速最高可達(dá)51000轉(zhuǎn)/分鐘。高轉(zhuǎn)速軸流泵將產(chǎn)生血流的高速運(yùn)行，如果葉片結(jié)構(gòu)和角度設(shè)計(jì)不合理或轉(zhuǎn)速太高，就會(huì)造成血液在流經(jīng)人工心臟時(shí)，受到比較大的剪切力，血細(xì)胞被切碎，容易造成溶血。
葉輪的設(shè)計(jì)并非簡(jiǎn)單模仿和復(fù)制轉(zhuǎn)速和機(jī)構(gòu)以及角度，其中涉及到流體動(dòng)力學(xué)的設(shè)計(jì)，流場(chǎng)的設(shè)計(jì)。僅僅是模仿impella的葉輪形狀并不能臨床效果。葉輪的設(shè)計(jì)需要考慮產(chǎn)品內(nèi)部流場(chǎng)，需要大量的模擬仿真試驗(yàn)，需要大量的計(jì)算機(jī)仿真和流場(chǎng)設(shè)計(jì)等核心理論基礎(chǔ)。
由于技術(shù)路線的限制，大部分企業(yè)進(jìn)入者選擇從impella的大流量的產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)，大流量產(chǎn)品的尺寸更大，對(duì)于電機(jī)的要求相對(duì)較低。
更多適應(yīng)癥成為介入式心臟泵發(fā)展方向
圍繞著以上難點(diǎn)，從產(chǎn)品層面來(lái)看，介入式心臟泵領(lǐng)域有哪些新產(chǎn)品？
第一大方向是朝著更小尺寸更大流量方向研發(fā)產(chǎn)品。
● impella ECP：有望成為最小人工心臟
Impella ECP的最大亮點(diǎn)是更小的尺寸，這款產(chǎn)品有望成為全球最小的人工心臟。尺寸只有9Fr（3毫米），提供大于 3.5 L/min 的流量。更小的尺寸帶來(lái)更小的穿刺點(diǎn)，降低并發(fā)癥發(fā)生，同時(shí)覆蓋更多血管直徑較小的患者。
Impella ECP實(shí)現(xiàn)更小尺寸的創(chuàng)新技術(shù)是通過(guò)電機(jī)外置和折疊葉輪的設(shè)計(jì)。Impella ECP將葉輪置入左心室，電機(jī)放置于股動(dòng)脈之外（體外），通過(guò)柔性傳動(dòng)軸連接動(dòng)力裝置及葉輪。設(shè)備工作時(shí)，導(dǎo)管將左心室血液抽吸至主動(dòng)脈，增加心輸出量。ECP目前已經(jīng)獲得FDA突破先設(shè)備認(rèn)證，在美國(guó)開(kāi)展臨床試驗(yàn)。
電機(jī)外置的技術(shù)路線極具挑戰(zhàn)性。電機(jī)外置相應(yīng)需要的柔性傳動(dòng)軸傳動(dòng)距離長(zhǎng)，對(duì)于傳動(dòng)的穩(wěn)定性要求更高，也有較高的溶血和組織損傷風(fēng)險(xiǎn)。
雅培的介入心臟泵heartmate PHP正是失敗于柔性傳動(dòng)軸技術(shù)，heartmate PHP在造成患者死亡后在2021年被雅培終止研發(fā)。
目前，體內(nèi)電機(jī)設(shè)計(jì)仍是主流。目前，電機(jī)內(nèi)置和外置哪一路線更好，還需要Impella ECP更多臨床試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
有投資人認(rèn)為：“內(nèi)置電機(jī)是相對(duì)比較成熟的技術(shù)，而外置電機(jī)可能希望在流量支持、時(shí)間、尺寸，甚至包括成本上再做進(jìn)一步的突破，是值得關(guān)注的技術(shù)方向?！?/p>
● Magenta Medical：奧博投資的更小尺寸更大流量介入泵
另一家獲得融資的Magenta Medical產(chǎn)品創(chuàng)新點(diǎn)則是在相對(duì)較小的尺寸下實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的流量支持。
Magenta Medical的產(chǎn)品Elevate和Impella系列類似，同樣是折疊的動(dòng)脈泵。Elevate的主要亮點(diǎn)在于，用相對(duì)更小的尺寸實(shí)現(xiàn)了更大的流量。Magenta Medical的產(chǎn)品可以提供超過(guò)5L/min的流量支持，其直徑大小只有10Fr（約等于3.3mm）。Magenta Medical的產(chǎn)品可以泵送超過(guò)它5 L/min（大約成人的正常心輸出量），峰值流量為 7 L/min，這是目前能夠提供最大流量的介入式心臟泵。
Elevate泵很有可能將脫穎而出，因?yàn)闆](méi)有其他設(shè)備提供極低直徑和高流量的獨(dú)特而強(qiáng)大的組合。Impella 5.0 的管徑達(dá)到了21F，Impella2.5的管徑達(dá)到了12F，均比elevate更粗，而提供的流量?jī)H有2-5L。
● Procyrion：開(kāi)發(fā)用于治療心腎綜合征（CRS）的介入泵
第二大路線則是拓展更多適應(yīng)癥，在海外有公司將介入泵放置于降主動(dòng)脈橫膈膜水平，旨在直接增加腎灌注。海外有公司Procyrion將介入泵放置于胸降主動(dòng)脈中，用于治療心腎綜合征（CRS）。
心腎綜合征（Cardiorenal syndrome，CRS）是一種常見(jiàn)的器官－器官相互作用、損傷和衰竭綜合征。心與腎臟是人體的兩個(gè)重要器官，它們之間的病理、生理機(jī)制是復(fù)雜的和雙向的，這兩個(gè)器官的相互依賴可能導(dǎo)致一個(gè)惡性循環(huán)，其中任何一個(gè)器官的惡化會(huì)導(dǎo)致另外一個(gè)器官急性或慢性的功能障礙。CRS患者往往最難治療。繼發(fā)于急性心力衰竭的腎功能不全曾被認(rèn)為是由于心輸出量減少導(dǎo)致的腎前灌注不足所致。
Procyrion的主動(dòng)脈泵通過(guò)經(jīng)皮導(dǎo)管手術(shù)放置在降胸主動(dòng)脈中。該公司表示，它有助于直接增強(qiáng)腎臟灌注，同時(shí)降低心臟能量需求。
介入式心臟有望治療心衰
第三大發(fā)展方向則是更長(zhǎng)植入時(shí)間，為需要進(jìn)行心臟移植的患者提供短期過(guò)渡性療法，減少溶血事件發(fā)生。這一方向的代表產(chǎn)品是Abiomed的impella BTR。
● impella BTR：拓展適應(yīng)癥至心衰過(guò)渡治療
Impella BTR產(chǎn)品的創(chuàng)新方向則是實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的植入時(shí)間，過(guò)去的impella產(chǎn)品植入時(shí)間通常為幾天到數(shù)周。BTR的植入時(shí)間則是長(zhǎng)達(dá)28天。Impella BTR倘若獲批上市有望將Impella系列適應(yīng)癥拓展至終末期心衰的移植過(guò)渡治療。
患者等待心臟供體移植之前可以先植入左心室機(jī)械循環(huán)支持裝備，之后再植入移植心臟。BTR的全稱是bridge to recovery，Bridge正是指為心臟移植前提供過(guò)渡治療。它比目前的LVAD更小，侵入性更小，允許慢性心力衰竭患者選擇長(zhǎng)期的微創(chuàng)心臟泵。Impella BTR已經(jīng)完成首例患者植入。
從未來(lái)的商業(yè)前景來(lái)看，為心衰患者提供移植過(guò)渡無(wú)疑是最具商業(yè)前景的適應(yīng)癥之一。
心衰是一種嚴(yán)重且不可逆的疾病，全球6000多萬(wàn)患者深受心衰疾病影響。在國(guó)內(nèi)，根據(jù)《2022年全國(guó)心血管疾病報(bào)告》中的數(shù)據(jù)推算，國(guó)內(nèi)的心力衰竭患者人數(shù)為890萬(wàn)。未來(lái)如果能有微創(chuàng)的產(chǎn)品代替LVAD產(chǎn)品對(duì)于心衰產(chǎn)品的應(yīng)用，將在心衰市場(chǎng)中占據(jù)一席之地。目前終末期心衰患者只能選擇手術(shù)移植或者通過(guò)外科手術(shù)植入左心室輔助裝置（LVAD）
GlobalData預(yù)測(cè)，到2030年，LVAD市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到22億美元。雅培目前憑借其獲得fda批準(zhǔn)的HeartMate 3設(shè)備在LVAD領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。HeartMate 3 LVAD適用于患有晚期心力衰竭不符合條件或正在等待心臟移植的患者。
國(guó)內(nèi)主要參與者包括同心醫(yī)療、永仁心、航天泰心、核心醫(yī)療等企業(yè)。
發(fā)病率、死亡率逐年上升的心力衰竭，人工心臟供體的稀缺，讓無(wú)論是中美心力衰竭患者都急需短期以及長(zhǎng)期的循環(huán)支持。全球多種新療法都受到關(guān)注。這也是全球企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)賽道。
未來(lái)心衰領(lǐng)域什么樣的產(chǎn)品才是終極大殺器？
心衰作為心血管病最后的戰(zhàn)場(chǎng)，單一產(chǎn)品無(wú)法滿足不同病人各類需求。未來(lái)心衰領(lǐng)域產(chǎn)品的發(fā)展格局可能是多種產(chǎn)品并存，針對(duì)不同臨床需求將會(huì)有不同產(chǎn)品上市。
從現(xiàn)有的產(chǎn)品趨勢(shì)來(lái)看，短期內(nèi)難有產(chǎn)品可以覆蓋所有的場(chǎng)景或者適應(yīng)癥，多種產(chǎn)品將共存滿足不同流量需求和支持時(shí)間需求。
在這一發(fā)展趨勢(shì)下，國(guó)內(nèi)人工心臟企業(yè)也紛紛開(kāi)始布局多種產(chǎn)品。
磁懸浮左心室輔助系統(tǒng)獲批的同心醫(yī)療通過(guò)合作方式布局介入心臟泵，同心醫(yī)療與開(kāi)發(fā)經(jīng)皮心臟泵的企業(yè)VADovations達(dá)成協(xié)議，許可兩件關(guān)于介入心臟泵的專利。可以預(yù)見(jiàn)未來(lái)同心醫(yī)療也將提供多種產(chǎn)品。
開(kāi)啟IPO進(jìn)行的核心醫(yī)療同時(shí)在介入式人工心臟（pVAD，介入式心室輔助裝置）領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)多產(chǎn)品管線布局，為不同流量需求、不同支持時(shí)間需求的臨床高危患者，提供滿足中短期循環(huán)衰竭的全方位治療解決方案。
也有企業(yè)從生命支持平臺(tái)出發(fā)布局人工心臟。
心嶺邁德打造以生命支持為核心的心血管創(chuàng)新平臺(tái)。截止目前，其自主研發(fā)的3款經(jīng)皮心室輔助裝置（pVAD）均已經(jīng)取得型式檢驗(yàn)報(bào)告且即將于近期開(kāi)展正式臨床試驗(yàn)。首例國(guó)產(chǎn)高分子外科瓣膜也已經(jīng)完成動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。
生命盾則同樣深耕生命支持平臺(tái)，已完成pVAD（介入式心室輔助裝置）、ECMO系統(tǒng)、ECCO2R（體外二氧化碳清除系統(tǒng)）等創(chuàng)新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，且ECMO系統(tǒng)正在進(jìn)入人體臨床階段。
心擎醫(yī)療旗下則是布局了四條管線——體外磁懸浮人工心臟、微創(chuàng)介入式人工心臟、ECMO（新一代體外膜肺氧合系統(tǒng)）、溫血器官轉(zhuǎn)運(yùn)平臺(tái)。
人工心臟領(lǐng)域的創(chuàng)新實(shí)踐證明，什么是最好的心室輔助裝置，這個(gè)問(wèn)題的答案或許永遠(yuǎn)是下一代產(chǎn)品。當(dāng)然，對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)，也考驗(yàn)著企業(yè)的創(chuàng)新迭代能力。