文|動脈網(wǎng)

人工心臟是介入心臟病學(xué)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(guān)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(qiáng)生166億美元巨額收購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??；即使是強(qiáng)生收購的Abiomed也曾因為研發(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？動脈網(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(lǐng)域經(jīng)過數(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)生通過收購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，通過長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(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鲃恿W(xué)，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(fēng)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(jìn)入者設(shè)置了壁壘。體現(xiàn)在產(chǎn)品設(shè)計研發(fā)方面，則是如何設(shè)計電機(jī)、葉輪和控制產(chǎn)品整體表現(xiàn)。

電機(jī)的設(shè)計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)計出醫(yī)用植入級的電機(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钪惺煜さ碾妱友浪ⅰo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極大的風(fēng)險。此外，電機(jī)運行發(fā)熱將導(dǎo)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(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)。”

除了電機(jī)，葉輪的設(shè)計也并非簡單模仿可以獲得臨床認(rèn)可。葉輪設(shè)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(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)生血流的高速運行，如果葉片結(jié)構(gòu)和角度設(shè)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(xì)胞被切碎，容易造成溶血。

葉輪的設(shè)計并非簡單模仿和復(fù)制轉(zhuǎn)速和機(jī)構(gòu)以及角度，其中涉及到流體動力學(xué)的設(shè)計，流場的設(shè)計。僅僅是模仿impella的葉輪形狀并不能臨床效果。葉輪的設(shè)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(jī)仿真和流場設(shè)計等核心理論基礎(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，大流量產(chǎn)品的尺寸更大，對于電機(jī)的要求相對較低。

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，從產(chǎn)品層面來看，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(shù)是通過電機(jī)外置和折疊葉輪的設(shè)計。Impella ECP將葉輪置入左心室，電機(jī)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(shè)備工作時，導(dǎo)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(shè)備認(rèn)證，在美國開展臨床試驗。

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(fēng)險。

雅培的介入心臟泵heartmate PHP正是失敗于柔性傳動軸技術(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更多臨床試驗數(shù)據(jù)。

有投資人認(rèn)為：“內(nèi)置電機(jī)是相對比較成熟的技術(shù)，而外置電機(jī)可能希望在流量支持、時間、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)新點則是在相對較小的尺寸下實現(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(shè)備提供極低直徑和高流量的獨特而強(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(yīng)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(jī)制是復(fù)雜的和雙向的，這兩個器官的相互依賴可能導(dǎo)致一個惡性循環(huán)，其中任何一個器官的惡化會導(dǎo)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(rèn)為是由于心輸出量減少導(dǎo)致的腎前灌注不足所致。

Procyrion的主動脈泵通過經(jīng)皮導(dǎo)管手術(shù)放置在降胸主動脈中。該公司表示，它有助于直接增強(qiáng)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(jìn)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(yīng)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(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(yīng)癥之一。

心衰是一種嚴(yán)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(yīng)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(shù)移植或者通過外科手術(shù)植入左心室輔助裝置（LVAD）

GlobalData預(yù)測，到2030年，LVAD市場規(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(guān)注。這也是全球企業(yè)關(guān)注的重點賽道。

未來心衰領(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，單一產(chǎn)品無法滿足不同病人各類需求。未來心衰領(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(yīng)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(dá)成協(xié)議，許可兩件關(guān)于介入心臟泵的專利。可以預(yù)見未來同心醫(yī)療也將提供多種產(chǎn)品。

開啟IPO進(jìn)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(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(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)運平臺。

人工心臟領(lǐng)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(yuǎn)是下一代產(chǎn)品。當(dāng)然，對于企業(yè)來說，也考驗著企業(yè)的創(chuàng)新迭代能力。