文|動脈網(wǎng)
人工心臟是介入心臟病學增長最快的市場。
圍繞這一賽道，國內(nèi)外都誕生了多筆相關融資。
2023年來，核心醫(yī)療今年來完成了兩輪數(shù)億元融資。在海外，去年強生166億美元巨額收購了介入式人工心臟企業(yè)Abiomed。強生的入局并不意味著這個賽道進入終局，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。
人工心臟領域技術處于不斷迭代中，發(fā)展數(shù)十年來不斷有企業(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?。患词故菑娚召彽腁biomed也曾因為研發(fā)全人工心臟瀕臨破產(chǎn)。
人工心臟領域的風云變化決定了這一賽道的無限可能性。隨著全球范圍內(nèi)新的企業(yè)加入，人工心臟領域又將被如何改寫？動脈網(wǎng)進行了梳理。
人工心臟領域的故事還在繼續(xù)，近期多個重磅產(chǎn)品持續(xù)亮相。
介入式人工心臟研發(fā)三大難點
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。人工心臟領域經(jīng)過數(shù)年的發(fā)展，目前的主導者是強生和雅培。雅培主導著左心室輔助裝置領域，而強生通過收購Abiomed的Impella系列主導著介入式心室輔助裝置（pVAD）領域。
左：強生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，通過長期植入與體外電池鏈接的心臟泵，增強左心室泵血能力。Impella系列則是適用于高危性PCI和心源性休克，通過折疊葉輪和微小電機，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？
對于介入式人工心臟，醫(yī)生對于介入式心臟總是有三大要求：一是更長的臨床支持時間（說明溶血效果更好），時間能不能超過30天，甚至達到一年以上；二是更小的尺寸，尺寸能不能降到IABP（7.5Fr-8Fr）一樣，甚至更??；三是更好的血流動力學，每分鐘能不能提供超過5升的血液流量。
而這三點往往很難同時平衡，尺寸更小后難以實現(xiàn)更大的流量支持，更長的支持時間帶來更大的溶血事件發(fā)生風險。如何完美同時解決這三大問題成為介入心臟泵發(fā)展趨勢。
而這三大要求，也為其他進入者設置了壁壘。體現(xiàn)在產(chǎn)品設計研發(fā)方面，則是如何設計電機、葉輪和控制產(chǎn)品整體表現(xiàn)。
電機的設計影響著介入式心臟泵整體的尺寸。介入人工心臟泵結構微型化，產(chǎn)品整體的直徑只有幾毫米。底部微型化的電機直徑只有3毫米。
但是最難的并非做出微型的電機，而是設計出醫(yī)用植入級的電機。
一位業(yè)內(nèi)人士表示：“微型電機的技術并不復雜，我們?nèi)粘Ｉ钪惺煜さ碾妱友浪ⅰo人機的電機都只有6毫米。但是這些電機不能直接應用于植入心臟中。電機磨損微粒脫落將帶來極大的風險。此外，電機運行發(fā)熱將導致血栓問題。植入級產(chǎn)品需要軸承密封以減少血栓形成。得強調(diào)的是，介入心臟泵電機也是impella專利保護極強的技術，其他參與者還需要掌握原創(chuàng)技術?！?/p>
除了電機，葉輪的設計也并非簡單模仿可以獲得臨床認可。葉輪設計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到2.5-5L/min，電機轉(zhuǎn)速最高可達51000轉(zhuǎn)/分鐘。高轉(zhuǎn)速軸流泵將產(chǎn)生血流的高速運行，如果葉片結構和角度設計不合理或轉(zhuǎn)速太高，就會造成血液在流經(jīng)人工心臟時，受到比較大的剪切力，血細胞被切碎，容易造成溶血。
葉輪的設計并非簡單模仿和復制轉(zhuǎn)速和機構以及角度，其中涉及到流體動力學的設計，流場的設計。僅僅是模仿impella的葉輪形狀并不能臨床效果。葉輪的設計需要考慮產(chǎn)品內(nèi)部流場，需要大量的模擬仿真試驗，需要大量的計算機仿真和流場設計等核心理論基礎。
由于技術路線的限制，大部分企業(yè)進入者選擇從impella的大流量的產(chǎn)品進入市場，大流量產(chǎn)品的尺寸更大，對于電機的要求相對較低。
更多適應癥成為介入式心臟泵發(fā)展方向
圍繞著以上難點，從產(chǎn)品層面來看，介入式心臟泵領域有哪些新產(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。更小的尺寸帶來更小的穿刺點，降低并發(fā)癥發(fā)生，同時覆蓋更多血管直徑較小的患者。
Impella ECP實現(xiàn)更小尺寸的創(chuàng)新技術是通過電機外置和折疊葉輪的設計。Impella ECP將葉輪置入左心室，電機放置于股動脈之外（體外），通過柔性傳動軸連接動力裝置及葉輪。設備工作時，導管將左心室血液抽吸至主動脈，增加心輸出量。ECP目前已經(jīng)獲得FDA突破先設備認證，在美國開展臨床試驗。
電機外置的技術路線極具挑戰(zhàn)性。電機外置相應需要的柔性傳動軸傳動距離長，對于傳動的穩(wěn)定性要求更高，也有較高的溶血和組織損傷風險。
雅培的介入心臟泵heartmate PHP正是失敗于柔性傳動軸技術，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)電機設計仍是主流。目前，電機內(nèi)置和外置哪一路線更好，還需要Impella ECP更多臨床試驗數(shù)據(jù)。
有投資人認為：“內(nèi)置電機是相對比較成熟的技術，而外置電機可能希望在流量支持、時間、尺寸，甚至包括成本上再做進一步的突破，是值得關注的技術方向?！?/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)新點則是在相對較小的尺寸下實現(xiàn)強大的流量支持。
Magenta Medical的產(chǎn)品Elevate和Impella系列類似，同樣是折疊的動脈泵。Elevate的主要亮點在于，用相對更小的尺寸實現(xiàn)了更大的流量。Magenta Medical的產(chǎn)品可以提供超過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，因為沒有其他設備提供極低直徑和高流量的獨特而強大的組合。Impella 5.0 的管徑達到了21F，Impella2.5的管徑達到了12F，均比elevate更粗，而提供的流量僅有2-5L。
● Procyrion：開發(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癥，在海外有公司將介入泵放置于降主動脈橫膈膜水平，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重要器官，它們之間的病理、生理機制是復雜的和雙向的，這兩個器官的相互依賴可能導致一個惡性循環(huán)，其中任何一個器官的惡化會導致另外一個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為是由于心輸出量減少導致的腎前灌注不足所致。
Procyrion的主動脈泵通過經(jīng)皮導管手術放置在降胸主動脈中。該公司表示，它有助于直接增強腎臟灌注，同時降低心臟能量需求。
介入式心臟有望治療心衰
第三大發(fā)展方向則是更長植入時間，為需要進行心臟移植的患者提供短期過渡性療法，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：拓展適應癥至心衰過渡治療
Impella BTR產(chǎn)品的創(chuàng)新方向則是實現(xiàn)更長的植入時間，過去的impella產(chǎn)品植入時間通常為幾天到數(shù)周。BTR的植入時間則是長達28天。Impella BTR倘若獲批上市有望將Impella系列適應癥拓展至終末期心衰的移植過渡治療。
患者等待心臟供體移植之前可以先植入左心室機械循環(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期的微創(chuàng)心臟泵。Impella BTR已經(jīng)完成首例患者植入。
從未來的商業(yè)前景來看，為心衰患者提供移植過渡無疑是最具商業(yè)前景的適應癥之一。
心衰是一種嚴重且不可逆的疾病，全球6000多萬患者深受心衰疾病影響。在國內(nèi)，根據(jù)《2022年全國心血管疾病報告》中的數(shù)據(jù)推算，國內(nèi)的心力衰竭患者人數(shù)為890萬。未來如果能有微創(chuàng)的產(chǎn)品代替LVAD產(chǎn)品對于心衰產(chǎn)品的應用，將在心衰市場中占據(jù)一席之地。目前終末期心衰患者只能選擇手術移植或者通過外科手術植入左心室輔助裝置（LVAD）
GlobalData預測，到2030年，LVAD市場規(guī)模將達到22億美元。雅培目前憑借其獲得fda批準的HeartMate 3設備在LVAD領域占據(jù)主導地位。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，讓無論是中美心力衰竭患者都急需短期以及長期的循環(huán)支持。全球多種新療法都受到關注。這也是全球企業(yè)關注的重點賽道。
未來心衰領域什么樣的產(chǎn)品才是終極大殺器？
心衰作為心血管病最后的戰(zhàn)場，單一產(chǎn)品無法滿足不同病人各類需求。未來心衰領域產(chǎn)品的發(fā)展格局可能是多種產(chǎn)品并存，針對不同臨床需求將會有不同產(chǎn)品上市。
從現(xiàn)有的產(chǎn)品趨勢來看，短期內(nèi)難有產(chǎn)品可以覆蓋所有的場景或者適應癥，多種產(chǎn)品將共存滿足不同流量需求和支持時間需求。
在這一發(fā)展趨勢下，國內(nèi)人工心臟企業(yè)也紛紛開始布局多種產(chǎn)品。
磁懸浮左心室輔助系統(tǒng)獲批的同心醫(yī)療通過合作方式布局介入心臟泵，同心醫(yī)療與開發(fā)經(jīng)皮心臟泵的企業(yè)VADovations達成協(xié)議，許可兩件關于介入心臟泵的專利?？梢灶A見未來同心醫(yī)療也將提供多種產(chǎn)品。
開啟IPO進行的核心醫(yī)療同時在介入式人工心臟（pVAD，介入式心室輔助裝置）領域?qū)崿F(xiàn)多產(chǎn)品管線布局，為不同流量需求、不同支持時間需求的臨床高?；颊?，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。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)取得型式檢驗報告且即將于近期開展正式臨床試驗。首例國產(chǎn)高分子外科瓣膜也已經(jīng)完成動物實驗。
生命盾則同樣深耕生命支持平臺，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)品的開發(fā)，且ECMO系統(tǒng)正在進入人體臨床階段。
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)運平臺。
人工心臟領域的創(chuàng)新實踐證明，什么是最好的心室輔助裝置，這個問題的答案或許永遠是下一代產(chǎn)品。當然，對于企業(yè)來說，也考驗著企業(yè)的創(chuàng)新迭代能力。