國産空白剛被突破,這個醫療器械領域風雲將起?

國産空白剛被突破,這個醫療器械領域風雲將起?

近日,ECMO市場動作頻頻。

先有醫療器械巨頭微創醫療以9.23億的收購Hemovent公司,將ECMO系統納入囊中,再有西安交通大學第一附屬醫院聯合研發的國産ECMO設備進入臨床階段,成功突破國産空白。

新冠疫情爆發之前,ECMO領域一直處於“無名”狀態,産業鏈上的企業少,資本市場也少有人碰,多數參與者也僅停留在生産ECMO零部件的階段。我國一直在著力突破高精尖技術難題,為何始終無法解決這個領域的卡脖子現狀?首款國産ECMO設備進臨床,是否為這個行業的國産化開了一個好頭?

動脈網將從ECMO的技術難點、國內外市場參與者、未來發展方向出發,揭開ECMO的“神秘面紗”。

ECMO一天費用上萬,生死邊緣救人

一場新冠肺炎疫情,將“救命神器”ECMO帶入了普通人的視線。

2020年1月,武漢大學中南醫院首次運用ECMO,成功救治一位重症新冠肺炎患者。在2020年8月,一位使用ECMO輔助支援長達111天的新冠肺炎患者康復出院,這是全球使用ECMO時間最長的新冠肺炎患者。2020年,我國ECMO輔助例數為6937例,較2019年的6526例增加了6.3%。

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我國ECMO輔助例數  數據來源:《2020年中國體外生命支援發展現狀》

作為ICU病房“起死回生”的代表,ECMO真有這麼神奇?ECMO,體外膜肺氧合,又稱“人工心肺”,是一種維持人體臟器組織氧合血供的新型心肺支援技術。

ECMO能暫時替代患者的心臟和肺部,其原理是把靜脈血引出體外,讓血液和氧氣充分氧合後,再泵回體內,可在患者呼吸衰竭、心臟驟停等情況下減輕其心肺負擔。

依據管路的回流,ECMO可分為兩種模式,即靜脈-動脈VA-ECMO和靜脈-靜脈VV-ECMO。其中,VV-ECMO是將血液從中心靜脈引出氧合後,再由中心靜脈輸入,僅有氣體交換的功能,適用於ARDS(急性呼吸窘迫綜合徵)、病毒性肺炎等引起的嚴重呼吸衰竭。而VA-EMCO是將血液從中心靜脈引出氧合後,從動脈泵入,同時提供呼吸和迴圈支援,適用於心肌炎引起的心源性休克等。

雖然ECMO此前一直“籍籍無名”,但該技術出現的時間並不短,早在1953年Gibbon就曾自製人工心肺機,將體外迴圈技術首次用於臨床心臟瓣膜手術並取得成功。在重症醫學領域流傳著一句話:ECMO一響,黃金萬兩。粗略估計,ECMO整機成本在一百萬左右,開機費6萬元,每天的運作成本在1萬元起步。

ECMO運作,貴在耗材。一整套耗材包括離心泵頭、管道和膜肺等,價格在4萬到6萬元不等,而且一旦發生血栓或血漿滲漏,就需要整套更換。

由於治療費用高、治療難度大,ECMO市場一直髮展較緩慢,應用率並不高。2018年,全球ECMO市場規模約為2.7億美元。截至2018年底,我國ECMO數量僅有400余臺。

心擎醫療的陳陽博士介紹:“2020年我國有500家ECMO中心,但ECMO運作需要一個有資質的團隊,而且需要病例的經驗累積。因此,一些中心可能一年開展的ECMO例數也不足20例。如果發生如新冠肺炎一般的重大公共衛生事件,大量患者的治療還是高度依賴經驗豐富的大中心。”

在疫情爆發時,我國僅有400多臺ECMO設備,全省各地馳援武漢的醫療隊都自帶ECMO設備。在近80台ECMO設備在武漢投入使用後,該市危重症患者病亡率出現明顯下降趨勢。

其實,ECMO只是用來救命,並不能針對疾病本身提供治療。對於急性心肌梗死、急性肺栓塞、重症肺炎伴呼吸衰竭和術後急性心肺功能不全和器官移植術後等多種急危重症患者而言,ECMO只是暫時“續命”的手段。ECMO設備可暫時替代人體的心肺功能,讓心肺得到充分的休息,在這過程中醫生會對患者給予全身的支援治療。等到患者心肺功能恢復到能滿足機體正常需求時,再撤掉ECMO。

但目前為止,救命的需求在我國都沒有得到很好的滿足。各種原發性疾病引發的嚴重性呼吸衰竭病人是使用ECMO設備的主要群體。我國約有3.3億心血管疾病患者,而且我國是吸煙大國,慢性阻塞性肺病(COPD)患者群體基數大。與潛在的呼吸衰竭患者相比,我國ECMO的儲備量遠遠不足,特別是在一些基層地區。

康旸恒泰CEO林恒毅提出:“急救觀念未普及,ECMO技術不成熟,手術量少,醫保政策沒跟上,這是環環相扣的。”從企業角度來講,先發展ECMO技術、宣傳急救知識,才能推動整個鏈條的運轉。

ECMO站在急救領域的技術制高點,全套系統的協調和穩定是根本

ECMO為何發展緩慢,拋開社會因素,與其自身的技術難點是分不開的。

ECMO包括一整套的系統,主要有動力泵、管路系統、監測系統、恒溫器四個部分,其中動力泵和膜肺是系統的核心,分別被稱為人工心臟和人工肺。

動力泵是ECMO設備迴圈動力的來源,目前多數ECMO設備均採用新一代的離心泵,其核心是磁懸浮技術和高效葉輪的設計,需要在提高泵血效率的同時保持較好的血液相容性。

膜肺在ECMO設備中承擔最核心的血液氧合功能,其內部由中空微孔纖維膜絲構成。當設備運作時,患者血液在中空纖維膜外表面流動,氧氣則注入膜絲內部,血液中的二氧化碳和膜絲中的氧氣通過壓差的方式進行置換,以實現肺部氣體交換功能。

這就要求膜肺的材料既要有良好的透氣能力,又能實現長效疏水。膜肺的原材料經歷了第一代固體硅膠膜和第二代微孔中空纖維膜,目前國際上公認效果較好的是第三代PMP(聚4-甲基1-戊烯)中空纖維膜,延長了ECMO的臨床使用時間。在全球範圍內,只有3M旗下的Membrana公司能獨家供應PMP纖維膜。

此前,外界關注的重點都放在膜肺原材料壟斷上。誠然,材料的壟斷會在一定程度上限制下游企業的研發和生産,但這並不是“當務之急”。

林恒毅提出,國內企業應該把著力點放在ECMO設備的功能和穩定性上。國産替代除了在價格上製造優勢之外,還必須在臨床效果上做出差異。比如一些患者在接受ECMO治療後可能出現腦損傷,企業可以嘗試改進ECMO設備以避免這種情況。生産膜肺材料需要巨大的投資,從市場的角度看,國內企業並不需要花費如此高的成本來取得材料的控制權。

陳陽同樣認為,國內企業應該分步走,先把下游技術攻克,再往上游原材料走。“全世界ECMO廠家都面臨材料壟斷。我國ECMO技術並沒有發展成熟,相關團隊也還需要長時間磨合。目前的重點仍然是以提高膜肺氣體交換率、血液相容性等核心性能,實現泵肺一體化、升級系統便攜性為終極目標等方面的技術研發。”

而且,近年來我國一直非常重視上游原材料的創新。在《“高端功能與智慧材料”重點專項2021年度項目申報指南》中提出,面向高端醫療器械及醫療防護需求,開發‘人工肺’聚 4-甲基 1-戊烯的單體及其中空纖維膜材料。

此外,由於ECMO是一整套的流體控制系統,底層技術之間的配合非常重要,並不是説把離心泵、膜肺、管道等模組拼湊起來就可以用。其實ECMO設備的製造工藝並不複雜,但它軟硬一體的整合及系統的長期穩定性都需要嚴格的品質管理。

在研發初期,企業就需要整體策劃模組設計和系統整合,如動力泵轉速、膜肺流量控制、感測器反饋等都是在底層的系統控制層面。血液流道優化是ECMO核心的技術。在ECMO上機期間,如果出現血栓、溶血,會大大降低患者的存活率。

技術是根本,而從臨床應用的角度出發,在我國醫療資源緊缺的情況下,ECMO的運作缺乏相關的人員儲備。

在ECMO的背後,是一整支醫療團隊,通常包括外科醫生、護士、灌注師,大概需要4-6人的團隊。在ECMO的運作過程中,專家需要24小時陪護。在國家衛健委發佈的《體外膜肺氧合(ECMO)技術臨床應用管理規範》中,對醫療機構、人員、技術方面做出明確的規定。

重症醫學病情複雜,需要醫生憑藉多年的經驗和不斷學習,才能保證治療的水準。這種認知能力很難通過傳承、學習去大規模複製。如果我國要大規模發展ECMO,一方面國家要加強體系培訓,另一方面企業需要盡可能實現ECMO設備的智慧化,通過智慧監測功能串聯整個疾病流程,縮短醫生的學習曲線,降低患者的管理難度。

我國ECMO市場長期被三巨頭壟斷,剛剛突破國産空白

全球ECMO市場長期被三巨頭——邁柯唯、美敦力、LivaNova所壟斷,多數參與者都只是生産零部件,並沒有開發ECMO整機的能力。

邁柯唯是全球最大的手術室、ICU醫療工程和設備供應商之一,該公司的ECMO産品Cardiohelp系統是一款小型、輕量級的心肺輔助系統,最大的特點是便攜。Cardiohelp系統膜肺表面涂有Bioline涂層,具有較好的生物相容性,而且配有全套的監測系統,降低了血栓和氣體阻塞的風險。該系統可持續使用達30天,在運作過程中很少或不需要更換套包,降低了治療成本。

全球第一的醫療器械公司美敦力的ECMO系統擁有全新可移動LCD觸控顯示屏,2個帶有報警限值的壓力監視器。該設備配有新式的持續充電式電池,即使在待機狀態下也能保持充電。同時,美敦力新一代的Nautilus Smart ECMO氧合器是全球唯一整合監測功能的長效氧合器,患者無需再連接外界監測設備。

LivaNova是全球第一大體外迴圈企業,公司的ECMO系統專為便於使用而設計,系統控制臺功能豐富且操作簡單。LivaNova同樣關注ECMO設備的便攜性,ECMO系統可在幾分鐘內準備好,方便在醫院場景下轉運。

2020年4月,FDA發佈指南,批准美敦力、LivaNova的體外心肺支援産品在美國用於超6小時的ECMO治療,以應對COVID-19流行病問題。

三家巨頭的産品研發各有側重,但綜合來看,ECMO耗材的生物相容性、設備的便攜、智慧化監測等都是重點發展方向。

一直以來,我國ECMO市場都處於“人少物稀”的狀態,長期被三巨頭所壟斷。

我國涉及人工心肺機相關的企業包括天津匯康醫用設備有限公司、西安西京醫療用品有限公司、西安通標醫療器械有限公司、上海祥盛醫療器械廠、寧波菲拉爾醫療用品有限公司、深圳漢諾醫療集團等企業,但它們中並沒有能生産ECMO整機的。其中,天津匯康是第一批進入我國《新冠肺炎疫情防治急需醫學裝備目錄》中ECMO部分的國內企業。

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《新冠肺炎疫情防治急需醫學裝備目錄》入選企業

可見,在所有的入選企業中,僅天津匯康一家國內企業,而且該公司主要是生産ECMO輔助設備,並不涉及核心的離心泵和膜肺。

我國的一片ECMO藍海中,醫院、高校、企業蓄勢待發。在ECMO創新領域,臨床和高校的存在感越來越強,醫工結合路徑是雙贏的手段。

2020年3月,山東大學劉淑琴團隊成功開發出採用全磁懸浮技術心臟泵的ECMO樣機,具有溶血性小、流量調節方便、體積小等特點。2020年10月,該團隊與青島宇雲健康管理有限公司簽署協議,邁出了ECMO進入市場的第一步。

同年,西安交通大學第一附屬醫院聯合高校、企業研製出首臺具有長效穩定抗凝涂層的國産ECMO設備。最終成型的産品重量僅6公斤左右,電池續航能力達15個小時,而且價格僅為進口設備的三分之一。

他們針對ECMO設備的全血液接觸面抗凝涂層、磁懸浮離心泵、超聲流量探頭、程式控制監測系統及膜肺,進行了深入設計和研發。在西安交大一附院的閆煬團隊看來,對各器械表面的血液接觸部位進行有效的抗凝涂層包覆,是提升ECMO經濟性和推廣性最為直接的方法。2021年11月,西安交大一附院的ECMO設備率先進入臨床,成功救治兩名危重心血管疾病患者。

再來看企業端,自研或收購是永恒不變的“基調”。

結合臨床需求,為救治合併呼吸衰竭或有急救轉運需求的患者,心擎醫療在其已獲成功臨床檢驗的國內首款體外磁懸浮人工心臟技術基礎上,開發出一款高便攜性、利於一線救治場景以及轉運便攜的ECMO系統。其體外人工心臟磁懸浮泵的成功研發為整個ECMO系統帶來更好的血液相容性。該ECMO産品在蘇州市科學技術局公佈的《2020年度冠狀病毒感染應急防治科技專項應急專項》中獲批入庫,目前正處於臨床前研發階段。

位於珠海的康旸恒泰已經研發出整套ECMO系統“生磯-1000”,具有較好的耗材相容性、穩定性,配有神經保護模組,能夠在ECMO運作時針對腦部受損問題提供保護性的搶救。目前,康旸恒泰正在推進生磯-1000 ECMO的FDA認證工作。

此外,收購是企業快速進入市場的方式。微創醫療以9.2億元收購Hemovent,該公司旗下的主要産品MOBYBOX System是全球首個將血泵及膜肺整合一體的ECMO系統,此前已獲得CE認證。由於實現了高度整合,該系統的重量不足2公斤,僅靠氣體動力驅動,既無電機也無需外接電源,能放在雙肩包中自由攜帶。

我國ECMO市場動作頻頻,前路何如?

>>>>功能差異化是當前的重點,便攜是未來的發展趨勢

邁柯唯的Cardiohelp強調便攜,可在多種場景下使用;Hemovent的ECMO系統不足2公斤;心擎醫療同樣在打造一款攜帶型的ECMO設備。

便攜的意義在於應用場景的拓展,把ECMO帶出ICU病房。ECMO設備面向的群體是一些急症和重症患者,他們需要儘快接受機器治療,上機的時間在一定程度上決定了患者的生存率。而且,我國ECMO資源分佈不均,涉及到大量醫院間轉運的場景,ECMO需要滿足轉運條件,比如保證在長時間顛簸的情況下不出現溶血。

從跨國巨頭的産品研發趨勢和攜帶型ECMO設備的實際應用場景來看,攜帶型、一體化應該會是未來國産ECMO設備的發展方向。

為什麼談到未來?這與我國ECMO市場的發展階段相關。攜帶型ECMO設備由於干預時間提前,對於急性心臟驟停患者的搶救已經處於一線ECPR(體外心肺復蘇)的搶救流程,但是研發過程需要更高難度的整合。對於起步階段的企業來講,目前能開發出國産ECMO設備,保證較優的性能和穩定性才最重要。當然,這之中也不乏先行者,從一開始就把攜帶型ECMO設備作為研發重點。

綜上,國內廠家聚焦在哪個性能上的提升並不重要,大家都從不同的角度發力,重要的是有人把性能穩定、滿足患者需求的國産ECMO設備做出來。

>>>>國家大力投入重症醫學,清醒ECMO推動行業發展

重症醫學在全國醫療體系內下沉,是一個必然趨勢。

20世紀70年代末,我國重症醫學逐漸建立起來。尤其是自20世紀90年代以來,全國各地重症醫學迅速發展。2017年,重症醫學科成為國家財政150億“疑難病症診治能力提升工程”四個重點支援方向之一。目前,各大城市的中心醫院、縣級醫院,甚至部分鄉鎮醫院,都有了自己獨立的重症醫學科。國家大力投入重症醫學,為ECMO的運作儲備人才。

ECMO的發展在一定程度上取決於醫院的重症醫學團隊以及跨科室協作的成熟度。而重症醫學有一個天然屬性,從誕生初始就是一整個醫學團隊打配合。

同時,近年來臨床提倡清醒ECMO,強調在患者有自主意識、能進行自主呼吸時,越早上ECMO越好。ICU病房的診斷風格與常規科室不同,如呼吸內科、心內科等科室的醫生是針對患者的某個症狀去診斷,但送到ICU的患者病情已經比較嚴重,需要快速採取治療。因此醫生需要預判病情,儘早上ECMO。

清醒ECMO能避免與鎮靜、氣管插管和機械通氣相關的副作用,可提高患者的生存品質,可推動臨床上ECMO的應用。

>>>>ECMO臨時納入醫保基金支付範圍,國産設備有望降低治療費用

在我國,ECMO相關費用並不在醫保報銷範圍內。

2020年1月,國家財政部和醫保局聯合印發《關於做好新型冠狀病毒感染的肺炎疫情醫療保障的緊急通知》,提出“患者使用的符合衛生健康部門制定的新型冠狀病毒感染肺炎診療方案的藥品和醫療服務項目,可臨時性納入醫保基金支付範圍”。

而就在這條規定發佈的前一天,一名來自湖北黃岡的孕婦因ECMO上機費用高昂,選擇了放棄治療。一週上10萬的治療費用,仍然是橫亙在多數患者面前的一道難關。

同時,在商保層面,部分保險明確將ECMO費用納入到住院醫療費用報銷範圍內。一些醫療保險把人工器官納入賠付範圍,但關於ECMO是否屬於人工器官的爭論一直沒有停止。

在費用層面上,國産企業通過降低生産成本,降低耗材損耗量,可降低ECMO的整體治療費用。如本次進入臨床的西安交大一附院ECMO設備,價格僅為進口設備的三分之一。

正如前文所述,ECMO技術普及、國産品牌出現、人才培養、醫保覆蓋是一條閉環,隨著前面三個環節打通,我國對重症醫學、急救事業的關注加強,醫保可能也會逐漸覆蓋ECMO相關支出。

疫情常態化下,我國ECMO市場的增長逐漸放緩,但臨床和企業對ECMO的熱情並沒有散去。這是重症醫學的根本,防範于未然。非典之後,新冠肺炎疫情再次點明瞭ECMO設備的重要性。在疫情高峰期,醫療資源緊缺,沒有額外的資源去支援ECMO的研發與臨床應用,現在正是發展ECMO的好時機。

我們只需給足耐心,等待更多的國産器械企業開出創新果實。

參考資料:《中國ECMO産業被卡脖子的背後》——全球技術地圖

《重症醫學的歷史和現狀》——安慶市科學技術協會

《2020年中國體外生命支援發展現狀》——中國醫師協會體外生命支援專業委員會

《“ECMO”緊急大馳援——一切為了重症患者的救治》——新華社

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