RealHeart:瑞典全人工心脏如何闯关心衰最后一公里?

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本文来自微信公众号 “动脉网”(ID:vcbeat),作者:李汶芸,36氪经授权发布。

他不会再有脉搏了。

眼前的这个银发稀疏,戴着细腿大镜片眼镜,蓝色眼睛的男人,虽还在与旁人说笑,但如若你能环住他的手腕,只能感受到皮肤散发的温热,却感受不到手腕内侧薄薄肌肤覆盖下脉搏的跳动。

这并非灵异事件,而是真实发生在太阳之下的事。

这个眼神犀利、没有脉搏的耄耋老人,是美国第46任副总统——迪克·切尼。

不过我们今天要讲述的,并非这位老人叱咤风云的峥嵘过往,而是导致他没有脉搏的原因——他胸腔中昼夜不息努力泵血的机械心脏。

全球市场:世界人工心脏领域仍是蓝海

心脏是我们身体的引擎,这个如人类拳头般大小的脏器,每分钟会跳动60~100次,每天会跳动约10万次。一次跳动可以泵出70ml左右(当于一瓶听装可乐的五分之一不到)的血液流过全身。

如此勤劳不息的器官很容易消耗过度导致衰竭。

心力衰竭被称为“心脏病里的癌症”。据Realheart 2020年年度报告显示,在全球范围内,有6400万充血性心力衰竭患者,而且这个数字还在稳步上升。预计所有新诊断的患者中有一半将在接受诊断后的5年内死亡。

器官移植是最好的治疗方法,但全球每年只有7000颗捐赠的心脏可用于移植。悬殊的供需差异让患者只能望“心”兴叹。

并且患者频繁地住院不仅费时费力浪费金钱,也导致了巨大的社会医疗保健成本和其他社会成本。据Realheart 2020年年度报告预计,2030年美国将会因此花费700亿美元。 

由此看来,人工心脏成为改善心衰最可行的选择。

人工心脏,优雅而复杂,是最精密的医疗器械之一,因其产品开发的技术难度大,素有“医疗器械皇冠上的宝石”之称。毫不夸张地说,人工心脏的研发能力在一定程度上代表了一个国家的高端医疗器械科技水平。 

人工心脏目前已成为国际指南推荐的心衰标准化治疗方式之一。它是以机械泵的方式将血液输送到人体的循环系统中来辅助或代替自然心脏的泵血功能。

心衰患者大多数表现为左心室功能的衰竭,所以很多患者只需要进行左心室的辅助治疗,就能够有效度过心脏移植手术的等待期或携带人工心脏长期生存。部分患者经过一段时间人工心脏辅助后,自身心脏的功能可以完全恢复,从而可将人工心脏摘除。

高筑的技术 壁垒 、精尖的专利发明、巨大的研发投入、较难展开的临床试验既成为已入局者的护城河,同时也是亟待破局的行业难题,加之伦理道德的挑战,使得人工心脏行业保持着谨慎的发展速度。 

目前,人工心脏产品主要集中在北美、澳大利亚、欧洲及日本等工业发达国家,大多数产品仍处于在研以及临床试验阶段,仅有少数头部企业产品已在欧美等地区上市。

纵观全球人工心脏市场,主要由美敦力和雅培两大巨头主导。但美敦力于今年6月3日宣布全球范围停止销售其心室辅助装置HVAD。美敦力的退市意味数年心血付诸东流,拱手将人工心脏市场让与雅培。 

虽然雅培看似独占鳌头,但目前唯一获得 FDA 批准的人工心脏装置是SynCardia的TAH-t。看似固定的市场格局也并非终局,人工心脏全球市场的竞争角逐才刚刚拉开 幕布 。 

由于此前的文章 《美敦力11亿美元收购大失败 ,国内资本依然重押,人工心脏路在何方》 已有详细的介绍,在此处就不赘述。 

一言蔽之,国外企业的跃跃欲试、中美技术差距的不断缩小、国内企业的不甘示弱后来居上,给人工心脏的未来带来无限畅想。 

典型案例:瑞典心Realheart

瑞典的创新力量不仅为世界带来了心肺机、心脏起搏器和透析机等先进的医疗技术,也为世界带来了另一项瑞典专利——Real Heart,帮助心力衰竭患者生存的全人工心脏。

Scandinavian Real Hearts,是一家于2014 年在聚焦股票市场(Swedish Spotlight StockMarket)上市的瑞典医疗技术公司。

1999 年,Azad Najar医生开始绘制完全模仿生物的人造心脏草图,为公司奠定了基础。2007 年,Azad 与两位合伙人共同创立了Scandinavian Real Heart。

Azad Najar医生的手稿,图片来源:Realheart 2020 年年度报告

Scandinavian Real Hearts目标只有一个长期替代天然心脏,因此其正在开发一种模仿天然心脏功能的人造心脏,即所谓的全人工心脏 (TAH)---Realheart TAH。

(一)产品介绍

据Realheart官网介绍,Realheart TAH是第一个全人工心脏 (TAH),旨在完全取代患病的自然心脏,为诊断为终末期的心衰患者提供长期解决方案的可能性。

该设备模仿天然心脏的功能和形式,通过其独特的心脏房室设计,使血液通过心房和心室循环。

图片来源:Realheart 2020 年年度报告

该产品由四部分组成——两个相同的心脏泵、智能控制单元、两个电池和一个传动系统组成。将被植入的部件采用生物相容性材料制成,以实现与身体的最佳相容性。

1. 可个性化定制的泵

两个泵各由一个心房和一个腔室以及两个机械阀组成。它们以与人类心脏完全相同的方式泵血。该设计的目的是降低中风、出血和贫血等由人工心脏带来的并发症。

由于Realheart的系统由两个独立的泵组成,因此可以根据患者胸部的大小和外观来定制。泵具有压力传感器,可将有关患者活动水平的信息发送到智能控制单元。

2. 电池

该系统包含两块电池,与控制单元安装在同一皮带上,最长续航可达12小时。同时控制单元中有一个应急电池,以防患者意外将两条电缆同时拔出电池导致死亡。

3. 智能控制单元

智能控制单元是系统的大脑,分别调节两个泵的血流,以保持身体和肺循环之间的正确平衡。智能控制系统接收来自压力传感器的信息,并根据患者的活动水平调整需要泵送的血液量。

智能控制单元与两块电池 一起 安装在皮带上,也可以放在包里携带。智能控制单元和电池带的总重量为2.5 kg。 

4. 传动系统

将泵连接到智能控制单元的传动系统由柔软、灵活的材料制成,以带给使用者舒适的佩戴感。Realheart的传动系统可以最大限度地降低感染的风险,这是心脏泵治疗的常见并发症。

除了Realheart TAH, Realheart还有胸骨假体、PulsePump(用于心肺机的脉动流)、RealVAD (脉动左心室辅助)等产品 。 

(二)设计原理

Realheart TAH模拟真实人体心脏的工作状态,让心房压力自动调整血流量,通过右心室和左心室泵出不同的血容量来保持自然心脏中的左右平衡。这样的设计旨在最大程度地降低人造心脏中最常见的中风、出血和贫血等风险。

并且Realheart TAH 会模仿自然血流,以最大限度地减少现有人工心脏常见的血液损伤和血液相关副作用。为此,该设计使用多种方法进行了彻底的测试,包括计算机模拟、台架测试和动物研究。

Realheart TAH特点:

• 提供生理血流,压力和氧合

• 使用两个心房和两个心室来模拟自然血流

• 根据心房压力自动调节血流量

• 可以从左右心室泵出不同的血量,以保持左右平衡,就像在自然心脏中一样

Realheart官网展示的产品示意图

Realheart TAH的系统设计中考虑到了医疗程序,以使手术植入尽可能简单。其人造心脏将与其他必要的设备——控制器、电池带、电池、充电器和电缆搭配出售。

同时Realheart还将为医院的护理人员提供设备、设备服务、医疗保健人员培训和24x7全天候的支持。

多年来,Realheart不断精进、试验,使该产品的开发取得了长足的进步。目前血液循环、泵功能、压力和脉冲生成已在伦理批准的动物实验中得到验证。 

值得注意的是,感染问题与血液副作用是人工心脏在应用阶段难以解决的两个问题。在植入人工心脏的治疗过程中,传动系统穿过皮肤的地方可能会发生感染。

Realheart通过使用由生物相容性材料制成的纤薄传动系统,最大限度地降低产品可能带来的感染风险。

关于血液的副作用,现有连续流泵的两个特征是高剪切应力和无脉冲,这被认为是许多血液相关副作用的危险因素。高剪切应力还会损坏血细胞本身,导致进一步的并发症。Realheart TAH表示其目前的设计能够一定程度上降低剪切应力。

(三)专利保护

Realheart很注意保护自己的专利。其在美国、英国、瑞典、德国、中国、印度、澳大利亚等国都有专利以保护最新版本的Realheart TAH。

除了上述专利保护,Realheart 还为未来的产品提交了专利申请:Realheart VAD、Realheart PulsePump 和 Realheart Sternalprotes。

国内市场:方兴未艾,新赛道大市场

我国是世界人口第一的大国,随着人口老龄化和人口增长,终末期心脏病患者数量不断增加。

根据《中国心血管健康与疾病报告2019》显示,中国心血管病患病率处于持续上升阶段,2019年推算我国心力衰竭患者有890万。

但当前中国人工心脏技术研发仍处于初期阶段,其研发和应用远不及欧美日本。面对大基数的心脏病人群,国产替代的利好,人工心脏的研发方兴未艾,前景广阔。

无论是短期辅助心脏机能恢复治疗,还是心脏移植前的过渡治疗,还是作为长期替代心脏的人工心脏,每个细分领域都有“一厘米的宽度,一万米的深度”。

但另一方面,国内人工心脏面临的挑战同样也很大。

人工心脏在美国之所以发展迅速、商业化落地可观,不仅是因为美国有完善的支付体系支撑,还有对人工心脏的市场教育做得很好。放眼国内,肿瘤患者或许会花费几十万来延长寿命,心衰患者就未必会,并且没有机构花钱来教育市场,单靠企业自身是无法承担这昂贵的推广。

动脉网对“中国心”稍作梳理, 如果您也在深耕人工心脏却未被动脉网报道,或者您需要资本的助力,都欢迎添加文末作者微信,为世界注入“心”能量。

永仁心,是重庆利龙科技产业(集团)有限公司与日本HI-LEX集团公司联手于2014年6月成立的生产世界尖端医疗器械的合资公司,主要从事研发、生产、销售植入式左心室辅助系统、人工血管和人工导管等产品。也是国内目前唯一获批上市的植入式左心室辅助系统研发生产企业。 

同心医疗,于2008年由海外科技专家团队归国创立,总部位于中国苏州,全资子公司CH Biomedical USA, Inc. 位于美国洛杉矶。同心医疗专注于研究开发国际领先的心室辅助装置(人工心脏),推动人工心脏在全球范围实现商业化与销售,造福广大的终末期心衰患者。在融资方面,同心医疗已于近日完成数亿人民币D轮融资,本轮融资由红杉中国领投,清池资本、领道资本、苏州隆门创投等共同参与,现有股东百洋医药集团、厚新健投等持续加持。 

核心医疗,成立于2016年,是一家从事有源植入医疗设备研发的高科技企业,旨在研发、生产、推广新一代高端有源植入医疗器械,提升人类生命健康水平。在融资方面,核心医疗于2020年10月获得近亿元A轮融资,领投方为联新资本,普华资本和倚锋资本跟投。 (推荐阅读:《【首发】核心医疗获近亿元投资,深圳“中国心”技术再获突破》)

心擎医疗,成立于2017年5月。心擎医疗以心衰领域为起点,致力于构建多器官衰竭生命支持平台。在融资方面,心擎医疗于今年10月完成近5亿元C轮融资,由红杉中国领投,鼎晖VGC(“鼎晖创新与成长基金”)及千骥资本跟投。历史机构股东包括国仟创投、北极光创投、幂方资本、泰煜投资、华泰大健康基金、苏高新创投等。 (推荐阅读《【首发】心衰赛道心擎医疗完成近5亿元C轮融资,红杉鼎晖千骥共同押注多器官急重症生命支持平台》)

航天泰心,成立于2016年,隶属于中国航天科技集团有限公司。航天泰心主要基于五十多年来航天伺服技术的经验研发出HeartCon磁液双悬浮的人工心脏,并于2018年进入医疗器械创新审批通道。 

爱,死亡,机械心

在现阶段,植入人工心脏的患者所遇到的最大问题,除了潜在的并发症,莫过于在日常生活中为人工心脏充电问题。为了充电,患者需要从身体里牵一根“充电线”出来,连接外部设备为机械心提供能量。

我们大胆地畅想,未来的人工心脏会更小巧、更安全、充电更便捷、不会在人体造成创口……

或者能否像无线快充一样,患者只需要躺在“充电床”上,就能在休息时感应充电……

虽然人工心脏由冰冷的金属制成,散发着机械凛冽的寒光,但其代表着人类能攀登到的生命科学的最高峰,凝练着人类最先进的智慧,聚结着人类对生命的热爱与向往。

在热血的沐浴下,人工心脏将带给我们直面死亡的勇气与对生命的敬畏之心。

它将会一直温暖而坚实地泵下去。那绽放于心中的金属之花,是科技对生命无言的赞歌。

参考资料:

1. realheart官网

2. cision<Realheart prepares listing on Nasdaq First North Growth Market break>

3. ROSEMARY BLACK<Former vice president Dick Cheney now has no pulse; Heart pump like artificial heart>

4. 动脉网《同心医疗:替代心脏移植,人工心脏还要走多远?》

5. 思宇器械《盘点 | 五家领先海外的人工心脏企业》

6. 杨雪《美敦力11亿美元收购大失败 ,国内资本依然重押,人工心脏路在何方》