增长最快的人工心脏赛道,谁能挑战强生和雅

李从悠 https://disease.39.net/bjzkbdfyy/170519/5387160.html

人工心脏是介入心脏病学增长最快的市场。

围绕这一赛道,国内外都诞生了多笔相关融资。

年来,核心医疗今年来完成了两轮数亿元融资。在海外,去年强生亿美元巨额收购了介入式人工心脏企业Abiomed。强生的入局并不意味着这个赛道进入终局,近期,奥博资本在海外又新近投资了一家介入式人工心脏企业:MagentaMedical。

人工心脏领域技术处于不断迭代中,发展数十年来不断有企业被淘汰出局。美敦力曾终止销售其左心室辅助装置heartwear;雅培也曾研发介入式心脏泵heartmatePHP失败;即使是强生收购的Abiomed也曾因为研发全人工心脏濒临破产。

人工心脏领域的风云变化决定了这一赛道的无限可能性。随着全球范围内新的企业加入,人工心脏领域又将被如何改写?动脉网进行了梳理。

人工心脏领域的故事还在继续,近期多个重磅产品持续亮相。

介入式人工心脏研发三大难点

人工心脏分类按照植入方式可以分为外科植入式和介入式。人工心脏领域经过数年的发展,目前的主导者是强生和雅培。雅培主导着左心室辅助装置领域,而强生通过收购Abiomed的Impella系列主导着介入式心室辅助装置(pVAD)领域。

左:强生Abiomedimpella介入心脏泵产品;右:雅培heartmate3产品

雅培的heartmate3用于终末期心衰,通过长期植入与体外电池链接的心脏泵,增强左心室泵血能力。Impella系列则是适用于高危性PCI和心源性休克,通过折叠叶轮和微小电机,直接从左心室泵血。

这两大产品朝着什么样的方向发展?

对于介入式人工心脏,医生对于介入式心脏总是有三大要求:一是更长的临床支持时间(说明溶血效果更好),时间能不能超过30天,甚至达到一年以上;二是更小的尺寸,尺寸能不能降到IABP(7.5Fr-8Fr)一样,甚至更小;三是更好的血流动力学,每分钟能不能提供超过5升的血液流量。

而这三点往往很难同时平衡,尺寸更小后难以实现更大的流量支持,更长的支持时间带来更大的溶血事件发生风险。如何完美同时解决这三大问题成为介入心脏泵发展趋势

而这三大要求,也为其他进入者设置了壁垒。体现在产品设计研发方面,则是如何设计电机、叶轮和控制产品整体表现。

电机的设计影响着介入式心脏泵整体的尺寸。介入人工心脏泵结构微型化,产品整体的直径只有几毫米。底部微型化的电机直径只有3毫米。

但是最难的并非做出微型的电机,而是设计出医用植入级的电机。

一位业内人士表示:“微型电机的技术并不复杂,我们日常生活中熟悉的电动牙刷、无人机的电机都只有6毫米。但是这些电机不能直接应用于植入心脏中。电机磨损微粒脱落将带来极大的风险。此外,电机运行发热将导致血栓问题。植入级产品需要轴承密封以减少血栓形成。得强调的是,介入心脏泵电机也是impella专利保护极强的技术,其他参与者还需要掌握原创技术。”

除了电机,叶轮的设计也并非简单模仿可以获得临床认可。叶轮设计影响着血液相容性的表现。Impella系列提供的心输出量支持达到2.5-5L/min,电机转速最高可达转/分钟。高转速轴流泵将产生血流的高速运行,如果叶片结构和角度设计不合理或转速太高,就会造成血液在流经人工心脏时,受到比较大的剪切力,血细胞被切碎,容易造成溶血。

叶轮的设计并非简单模仿和复制转速和机构以及角度,其中涉及到流体动力学的设计,流场的设计。仅仅是模仿impella的叶轮形状并不能临床效果。叶轮的设计需要考虑产品内部流场,需要大量的模拟仿真试验,需要大量的计算机仿真和流场设计等核心理论基础。

由于技术路线的限制,大部分企业进入者选择从impella的大流量的产品进入市场,大流量产品的尺寸更大,对于电机的要求相对较低。

更多适应症成为介入式心脏泵发展方向

围绕着以上难点,从产品层面来看,介入式心脏泵领域有哪些新产品?

第一大方向是朝着更小尺寸更大流量方向研发产品。

●impellaECP:有望成为最小人工心脏

ImpellaECP的最大亮点是更小的尺寸,这款产品有望成为全球最小的人工心脏。尺寸只有9Fr(3毫米),提供大于3.5L/min的流量。更小的尺寸带来更小的穿刺点,降低并发症发生,同时覆盖更多血管直径较小的患者。

ImpellaECP实现更小尺寸的创新技术是通过电机外置和折叠叶轮的设计。ImpellaECP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。ECP目前已经获得FDA突破先设备认证,在美国开展临床试验。

电机外置的技术路线极具挑战性。电机外置相应需要的柔性传动轴传动距离长,对于传动的稳定性要求更高,也有较高的溶血和组织损伤风险。

雅培的介入心脏泵heartmatePHP正是失败于柔性传动轴技术,heartmatePHP在造成患者死亡后在年被雅培终止研发。

目前,体内电机设计仍是主流。目前,电机内置和外置哪一路线更好,还需要ImpellaECP更多临床试验数据。

有投资人认为:“内置电机是相对比较成熟的技术,而外置电机可能希望在流量支持、时间、尺寸,甚至包括成本上再做进一步的突破,是值得


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