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文 | vb动脉网
(资料图片仅供参考)
冠脉支架、心脏瓣膜之后，又一个百亿级风口来了。
20世纪80年代，我国引进冠脉介入技术。经过专家、企业、政策等方面的大力推广和普及，PCI手术飞速增长，如今已达到每年超百万例。基于庞大的手术量，冠脉支架市场被评估为百亿级市场，且冠脉支架行业的高速发展推动了多个国内企业上市。
2002年，法国介入心脏病学专家Alain Cribier教授完成了全球首例TAVR（经导管主动脉瓣膜置换）手术，由此拉开了瓣膜介入治疗加速发展的序幕。根据《中国心血管报告2019》，2019年，中国主动脉瓣反流患者约390万，二尖瓣反流患者约1060万，三尖瓣反流患者约910万。基于庞大的患者数，瓣膜介入治疗市场被认为市场空间超百亿元，且目前已有多个相关企业成功IPO。
随着PCI手术、瓣膜介入手术的发展，国内心血管病患者的寿命明显延长。不过，随着时间推移，高血压、冠心病等心血管病患者正走向心血管病最后的战场——心力衰竭阶段。临床专家、创新企业、投资机构、咨询机构等均认为：未来十年是心衰器械发展的黄金十年，心衰器械市场也将成为心血管病催生的下一个百亿级风口。
其中，市场研究机构ReportLinker认为：全球心衰创新治疗器械市场预计将于2025年达到140亿美元（约941亿元人民币）。
诸多机构均看好心衰器械市场，一方面是因为心衰患者数量大、持续增长，且心衰的危害性强，患者需求迫切；另一方面是因为心衰器械正迅速发展，即将规模化应用。
人工心脏、ECMO、介入式心脏导管泵是心衰器械的三大核心
心衰，被公认为心血管病最后的战场。
根据《中国心血管健康与疾病报告2021》发布的数据，我国心血管病患者约3.3亿，心衰患者约890万。预计随着老龄化程度加深，我国心衰的发病率将持续增长。
目前，心脏移植手术是公认的治疗终末期心衰患者的唯一有效手段。不过，心脏供体严重缺乏，全球每年仅开展约5000台心脏移植手术，难以满足大量患者的需求。同时，心衰患者中，少部分是终末期心衰患者，绝大部分为急性心衰患者。
对此，一部分企业研发出永久植入性心室辅助装置，即人工心脏，可满足终末期心衰患者无法进行心脏移植或心脏供体不足时的治疗需求。临床研究数据显示，人工心脏的临床效果接近心脏移植的长期生存率。
另一部分企业则创新出临时介入式心室辅助装置，可通过微创介入的方式在短期内帮助急性心衰患者增强心脏泵血功能。资料显示，临时介入式心室辅助装置主要包含主动脉内球囊反搏系统（IABP）、体外膜肺氧合设备（ECMO）、介入式心脏导管泵（pVAD）等创新产品。
其中，主动脉内球囊反搏系统是一种搏动泵辅助装置，适用于急性心肌梗死（AMI）合并严重心衰或心源性休克、AMI机械并发症、难治性心绞痛、高危PCI围术期支持、心脏移植前过渡等。
其工作原理是：将球囊置于主动脉，在心脏舒张或收缩时充气或放气，使心脏在舒张时提高舒张压，增加血流灌注；在收缩时降低心脏压力负荷，减少心肌氧耗。不过，主动脉内球囊反搏系统仅能增加10%-20%的心输出量，且其工作必须依赖心脏自身收缩及稳定的节律，不能主动辅助心脏做功。
体外膜肺氧合设备（ECMO）适用于心衰合并呼吸衰竭、心脏骤停，还可应用于心脏术后低心排综合征、难治性恶性心律失常、围生期心肌病、高危PCI、急性右心衰、心脏移植前过渡等。
ECMO治疗心衰的原理是：将引血端静脉插管置入股静脉，回血端插管置入同侧或对侧的股动脉。通过离心泵将静脉血从体内引出，在体外经膜式氧合器进行气体交换成为动脉血后回输入股动脉，从而达到心脏辅助的功能。
ECMO引出静脉血，可降低左心室、右心室前负荷；将血回输至动脉，可提高平均动脉压，维持外周循环。不过，动脉侧回流是平流，存在增加左心室负荷、增加心肌氧耗的风险。同时，ECMO耗材昂贵，一次开机约5万元，治疗一天费用超1万元。
介入式心脏导管泵（pVAD）是一种通过微创介入方式治疗心衰疾病的创新器械，适用于常规治疗效果欠佳的急性心肌炎、合并休克的心肌病、顽固性心衰、AMI所致的心源性休克、高危PCI围术期支持等。
据介绍，介入式心脏导管泵通过不同方式来增加血液流量，增强血液灌注，减少心肌氧耗，实现心脏辅助。
相比于动脉内球囊反搏系统，ECMO可提供4.5升以上流量支持，介入式心脏导管泵可提供2.5升、3.5升、5升等更大流量支持。因此，预计ECMO与介入式心脏导管泵的应用将更为广泛。
总的来看，人工心脏、ECMO、介入式心脏导管泵是心衰器械领域的三大核心细分领域，未来将有更大的市场空间及更快的普及速度。
技术路线之争：电机内置已应用，电机外置待验证
相比于曾经爆火的人工心脏和疫情期间大放异彩的ECMO，介入式心脏导管泵还处于发展初期，且全球范围内仅有Abiomed公司的Impella系列产品获批。
不过，目前已有多家企业布局研发介入式心脏导管泵，且选择了不同的技术路线。按照动力装置的位置不同，介入式心脏导管泵被分为电机内置和电机外置两种。
电机内置路线规模化应用已获认可
据介绍，Abiomed公司推出的Impella 2.5、Impella CP、Impella 5.0等型号的经典Impella系统采用的是电机内置路线。此类经典Impella系统的工作原理是：将叶轮和微型电机经股动脉送至升主动脉；将导管送至左心室，导管的流入口位于左心室流出道，流出口位于升主动脉。导管头端的微型轴流泵运转时，导管将血液从左心室抽吸出，输送至升主动脉。
图片来源于Abiomed公司官网
在临床效果上，经典Impella系统通过提供主动前向血流增加心输出量；通过抽吸左心室血液直接降低左心室压力和负荷，减少心室做功，降低心肌氧耗。同时，心输出量增加及心室壁张力降低，使冠脉血流增加，并改善心肌灌注。
据介绍，经典Impella系统的安全性和有效性已得到临床验证，目前已累计应用超23万例，且产品获得了临床与患者的认可。也因此，推出Impella系统的Abiomed公司，市值已超百亿美元。
全球最小介入式心脏导管泵有待临床验证
2014年，Abiomed公司开始研发采用电机外置路线的Impella ECP系统。该产品被设计为全球最小的介入式心脏导管泵，护套和泵仅约3毫米，峰值流量大于每分钟3.5升。同时，Impella ECP系统采用体外电机及自膨式泵头设计减小创伤和出血风险。
据介绍，Impella ECP系统的工作原理是：将叶轮置入左心室，电机放置于股动脉之外（体外），通过柔性传动轴连接动力装置及叶轮。设备工作时，导管将左心室血液抽吸至主动脉，增加心输出量。
经过八年研发，采用电机外置路线的Impella ECP系统被FDA授予了“突破性设备”称号。不过，其目前还处于研发阶段，具体效果有待临床验证。另外，雅培曾研发出电机外置路线的产品HeartMate PHP。2021年，雅培中止了该产品的试验注册，原因是：由于程序结束时叶轮速度降低，产品无法满足其预期服务的患者的需求。因此，在电机外置路线下，全球暂无一款成熟的介入式心脏导管泵。
由此可见，电机外置路线的介入式心脏导管泵存在极高的技术难点。例如，此类产品对柔性传动轴的要求极高，需要其在距离远、有弯曲段的情况下确保能量传输；此类产品需要采用可折叠叶轮，以确保叶轮在低转速情况下提供高流量支持。而柔性传动轴、可折叠叶轮等技术均存在极高的技术壁垒。
第三种技术：TandemHeart系统
除了上述产品外，CardiacAssist Inc公司研发出了短时体外心室辅助泵：TandemHeart系统。
与Impella产品不同，TandemHeart系统是通过房间隔穿刺术，将导管放置于左心房，通过离心泵将血液从左心房抽吸出，再回输至主动脉。在临床表现上，TandemHeart系统通过抽吸左心房血液减轻左心室的负荷；通过血液回输到动脉达到循环辅助作用。
事实上，TandemHeart系统与ECMO类似，不过ECMO抽吸的是静脉血，需在体外进行氧合才能将血液回输至动脉；TandemHeart系统抽吸的是左心房的动脉血，可直接将血液回输至动脉。因此，可以在一定程度上说，TandemHeart系统是简化版的ECMO。
相比于经典Impella产品，TandemHeart系统需要通过房间隔穿刺术应用，操作难度更大，术后管理要求及抗凝要求均更高，且并发症及溶血风险也更高。
总的来看，IABP的操作难度及风险低，但每分钟增加的流量较少；ECMO提供每分钟超4.5升的流量支持，且其在患者体内的留置时间为数天或数周；Impella产品可提供每分钟2.5-5升的流量，留置时间为数天，且术后管理要求、抗凝要求、并发症风险均更低；TandemHeart系统可提供3-5升流量，但术后管理要求、抗凝要求、并发症风险等均更高。（Impella ECP系统由于缺乏相关数据，未作讨论。）
根据公开资料整理
亿元级资金支持，多款国产介入式心脏导管泵成功完成动物实验
介入式心脏导管泵作为微创介入治疗心衰的创新器械，市场空间约千亿元。
庞大的市场，不仅吸引了通灵仿生、心岭迈德、心擎医疗、迪远医疗（晟视科技）、丰凯利医疗、心恒睿医疗等多家创新企业布局，还吸引了红杉中国、君联资本、鼎晖VGC、千骥资本、雅惠投资、泰福资本、元生创投、辰德资本、礼来亚洲基金等知名投资机构押注。
目前，介入式心脏导管泵领域企业还处于发展初期，融资轮次主要为A轮、B轮。不过，领域内企业的融资额普遍较高，如心擎医疗C轮融资近5亿元，通灵仿生B轮融资数亿元。
之所以如此，是因为介入式心脏导管泵是技术密集型产业，需要投入大量研发资金。同时，国内各企业大多还处于研发阶段，需要加大研发投入，才能突破技术难点，掌握核心技术。
幸运的是，资本市场十分看好介入式心脏导管泵领域，给业内企业提供了真金白银进行支持。而通灵仿生、心岭迈德、心擎医疗、迪远医疗、丰凯利医疗、心恒睿医疗等国产企业也通过加大研发投入，推动国产介入式心脏导管泵的进展。
根据公开资料，国内介入式心脏导管泵企业中，通灵仿生、心岭迈德等企业采用的是经典的、经过验证的电机内置路线；心擎医疗、丰凯利医疗等企业采用的是创新的、有待临床验证的电机外置路线。
尽管技术路线不同，但各企业的进展均极为迅速。例如，通灵仿生已完成动物实验和型式检验，即将开展临床试验；心岭迈德、心擎医疗、迪远医疗均已成功开展动物实验；丰凯利医疗自主研发的SynFlow3.0已于2022年8月25完成首例植入，成功辅助高危复杂 PCI手术；心恒睿医疗自主研发的D-OmniHeart已于2022年8月19日完成全国首例植入，成功救治一名危重终末期心衰患者。
基于各企业的迅速进展，预计国产介入式心脏导管泵将在三年内获批应用。
阻碍行业前进的最大壁垒：技术
在介入式心脏导管泵领域，无论是电机内置路线还是电机外置路线，阻碍行业发展的最大困难均是技术壁垒。
例如，电机内置技术路线的介入式心脏导管泵，最需解决的是微型电机技术。微型电机需要植入患者体内，对尺寸、功率、材料选择等有极高要求。
电机外置技术路线的介入式心脏导管泵，对电机无特殊要求，不过其需要解决柔性传动轴、可折叠叶轮等技术难题。
柔性传动轴需要在远距离、有弯曲段的情况下，确保能量传输的效率；可折叠叶轮则需在一定尺寸的情况下，确保其能够在体内展开，并稳定地进行工作。
除此外，各企业还需考虑产品结构设计、凝血和溶血风险、并发症风险、术后管理要求等问题。
医疗器械的研发步步风险，需要企业小心谨慎。尤其是介入式心脏导管泵作为三类医疗器械，其安全性、可靠性的要求更高。
尽管行业内企业的产品推进速度极快，研发进度极为顺利，但介入式心脏导管泵从理论到实践，从样机到产品，从动物实验到临床应用，期间还有许多工作需要完成，还有许多困难需要克服。
