介入耗材前景无限——迷你、智能,心脏起搏器的未来

2020
12/22

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文章来源:思宇医械观察

作者:张纯雨

正文字数:4610字

预计阅读时间:13分钟(建议先收藏再看~)


心脏起搏器(Cardiac pacemaker)最初用于治疗心率过缓,随着制造技术的日趋成熟,起搏器的应用范围也不再局限于此,材料的革新、现代科技的进步都在推动着这个小小的仪器不断向着更安全、更迷你、更便捷、更智能的方向发展,目前已经更广泛地应用于心律失常等各种相关疾病。

基本分类

心脏的跳动是依靠位于右心房上部的窦房结(SA)自动且有节律的产生电信号并传导至心脏其他部位来维持的。如果这个过程出现问题,心脏活动就会出现异常。心律失常就是指心脏搏动发生异常,不再按照原有节律和频率工作。

 

(图片来源:doctorlib.info)

 传统的心脏病起搏器是由脉冲发生器和电极导线共同组成的能够植入体内的电子治疗仪器。起搏器除了起搏功能,还具有感知功能。感知功能由连接到心房或心室的电极导线实现,可以对植入者自身的心脏电信号进行检测和识别。当导线感知到心脏收缩频率低于设定值,起搏器就会给心脏一个刺激,然后继续检测。

 
(图片来源:   美敦力官网)   

不同厂家不同型号的起搏器编码各不相同,1981年之前都采用3位编码法,1981年之后国际心脏病学会将代码增补为5位,但都遵循下述规则:

 

(作者根据文献材料整理)

心脏起搏器的分类方式多种多样。按照电极线植入的部分,起搏器可以分为:单腔、双腔、三腔和四腔起搏器。


单腔起搏器主要有:


(1)VVI起搏器,电极导线与右心室相连,能感知和起搏右心室的活动;


(2)AAI起搏器,电极导线与右心耳(右心房)连接,能感知和起搏右心房的活动。单腔起搏器功能简单,主要用于永久性房颤、心房静止的患者。

 

(图片来源:美敦力官网)

双腔起搏器则通常是将电极导线与右心耳和右心室连接。适用于病窦综合征、房室传导阻滞、阵发性房颤、肥厚梗阻型心肌病及血管迷走性晕厥(心脏抑制型)患者。

 

(图片来源:美敦力官网)

三腔和四腔目前在临床中的应用较少。

 

 除此之外,按照放置的部位,起搏器可以分为:埋藏式和体外佩戴经皮式。根据使用时间,可以分为临时和永久的起搏器。


历史发展


心脏起搏器的出现,是很久以前就埋下的种子。经过千年的沉淀,上个世纪的一次偶然事件开启了它飞速发展的时代。最早,古罗马的医生用带电射线和带电的海洋生物来治疗患有疼痛和急性痛风的病人。17世纪时,William Harvey发现通过简单的按压能使鸽子的心脏重新恢复跳动,激动的他用手绘图记录了这个发现。


 

(图:手绘心脏复苏原理)

(图片来源:PubMed William Harvey)

 18世纪末期,心脏外部电刺激的治疗方式首次被记录在伦敦皇家人类学会。19世纪末期,Hugo Von Ziemssen切除了前来就诊的女病人的胸部肿瘤,从而使心脏暴露。他发现电流能产生心室活动,通过改变电流还能改变心律。

 

 

(图:电流实验图)

(图片来源:PubMed Hugo Von Ziemssen)

1928年的澳大利亚麻醉师Mark Lidwell,1932年的美国心脏病学家Albert S. Hyman都各自根据前人的经验,发明了世界上最早的体外心脏起搏器。从此,心脏起搏器这个概念开始普及,这种治疗方式开始被广泛应用并得以不断的发展。

 

 
 

(图片来源:PubMed Hyman的发明和流程图)

 1958年,第一代植入式心脏起搏器在瑞典问世,它被成功植入一个每天受20-30次Stokes-Adam心脏刺激的男性病人体内(Arne Larsson)。起搏器每分钟固定传输70-80次搏动,以维持心脏的正常跳动。可充电的镍镉电池,通过线圈感和硅二极管感应完成充电,每周充电一次,每次持续12个小时。尺寸和厚度大约为55和16毫米。在心脏起搏器的帮助下,Arne直到2001年才因恶性肿瘤去世(经证明,恶性肿瘤与起搏系统无关)。

 

 

(图:第一代植入式心脏起搏器)

(图片来源:PubMed)

 上世纪60年代,静脉导联代替心外膜导联。起搏器和电极导线可以在不开胸和全身麻醉的情况下植入。“需求”起搏的概念开始出现,起搏器能感知潜在的心脏活动并仅在需要时提供起搏。但此时房、室的感知和起搏是不同步的。70年代起,起搏器采用锂碘电池,这大大延长了使用寿命。70年代末期,双腔起搏器问世。心房和心室可以同时被感知和起搏。80年代初期,类固醇洗脱导线开始慢慢取代传统铅尖端的导线,从而降低了炎症反应,安全性的到了提升。


1981年,波士顿的心脏病专家Paul Zoll发明了一种经皮式起搏器。这种起搏器,有40 ms的较长脉冲宽度和80 cm2的较大电极表面积。这种设计减少了捕获心脏活动所需的电流,也提高了患者的舒适度。90年代,微处理器驱动的起搏器出现了。这时的起搏器能够利用几种算法来检测和存储事件,可以根据患者不断变化的需求进行治疗,并修改内部起搏参数。速率反应模式还可以自动调整以适应患者自身的活动水平。进入21世纪后,双心室起搏器开始被引入市场,用于治疗心力衰竭。

 

 

(图:90年代的心脏起搏器)

(图片来源:PubMed)


 心脏起搏器是偶然的发明却也是必然的结果。1984年美国职业工程师协会将心脏起搏器与半导体、激光等并列为上半世纪最杰出的十大发明。2001年因特网和起搏器分获美国工程最高奖。

 

随着科技的进步,心脏起搏器的自动化程度也不断提高。现代的起搏器,还可以通过互联网将数据上传到中央服务器。今年进博会上亮相的新产品Micra AV(美敦力)是世界上最小的心脏起搏器,只有1.75克重,0.8立方厘米,与维生素胶囊大小类似,仅仅是常规起搏器的1/10。还值得一提的是,它无需导线,可以通过微创方法直接被植入右心室。这样大大减少了并发症和感染的机率。


 

(作者根据文献资料整理)


国际主要厂商及产品亮点

 

美敦力


作为心脏领域的巨头,美敦力(Medtronic)旗下有7个系列的心脏起搏器在售,涵盖了永久植入式起搏器、临时体外起搏器和最新的全世界最小的无导线心脏起搏器Micra。

 


 Azure,采用蓝牙技术,允许基于程序的远程监控,患者可以通过手机app实现数据的自动传输。这项技术将远程监控和患者的日常生活相结合,让患者对于自己的健康情况更有参与感。提高了患者的依从性的同时,小程序还可以给患者提供一些指导,减少门诊随访时间。这款起搏器还有专门的算法用于房颤管理,准确率高达96%。

 

 

 

Advisa系列是兼容核磁共振起搏器,解决了核磁共振磁场干扰起搏器工作的问题,可以用于1.5T和3T的全身MR扫描。现有单腔(SR)和双腔(DR)两种型号。

 

 

 

Adapta系列是讲生理起搏与自动起搏相结合,可将不必要的右心室起搏减少99%。该DR型号的产品是首个采用可控心室(MVP)技术的起搏器。

 

雅培


雅培收购圣犹达医疗后(St. Jude Medical/Abbott),在心脏节律管理领域也有着不可小觑的实力。雅培的起搏器以小为特点,体积都在10 cm3左右。

 

Assurity,这是世界上最小的MRI(兼容磁共振)起搏器。它的使用寿命可长达10年,降低了因更换设备的感染和并发症风险。它是市场上最薄的设备之一,设计尺寸和生理形状符合医生也更符合偏好,可以使手术切口更小。


波士顿科学

 

介入领域的领导者波士顿科学旗下的ACCOLADE系列起搏器,是有最多MRI可编程选项的全系列起搏器,对于核磁扫描时间没有限制。同时,它还没有适用病人的限制,使用寿命也可以长达13年。术后检测系统通过全自动的仪器和导线的检测,便于患者的术后随访。

 

国内市场现状


2018年2月7日,为贯彻落实《国务院办公厅关于进一步深化基本医疗保险支付方式改革的指导意见》(国办发〔2017〕55号)要求,重点推行要针对不同医疗服务特点,推进医保支付方式分类改革,经专家论证制定了《医疗保险按病种付费病种推荐目录》,其中明确列入了经皮冠状动脉内支架植入术、双腔永久起搏器置入术等治疗方式。随着医保报销比率的逐渐提升,植入起搏器的报销比例已经从50%提升至70%以上,因此该产品具备极大的增长潜力。


国产起搏器的不断涌现也是国内起搏器市场需求巨大的体现。近几十年来,心脏起搏的年植入量连年攀高,增速维持在10%左右。2020年有望完成约10万个起搏器的植入,市场规模将有40亿元。

 

 

(图:中国心脏起搏器年植入量(1995-2018年))

(图片来源:《中国心血管病报告(2018)》、国盛证券研究所、思宇医械观察整理)


国内起搏器市场仍然是由外企主导。四大外企占比95%,其中美敦力43%,雅培(圣犹达)29%,百多力14%,波士顿科学9%;产品覆盖单腔起搏器、双腔起搏器、三腔起搏器和体内自动除颤复律器。三家国内企业占比5%:3家国企(乐普医疗、微创、先健科技),其中只有乐谱医学获得双腔起搏器(DDD)批准,其余业务均为单腔起搏器(VVI以及AAI)

 

(图:我国心脏起搏器市场仍以进口为主)

(图片来源:渤海证券研究所、思宇医械观察整理)


乐普医电(秦明医学)


乐普医电原名陕西秦明医学仪器股份有限公司,是我国最早专业从事心脏起搏器业务的企业,是我国创业板第一批上市公司,在我国心脏起搏器历史上画下了浓墨重彩的一笔。


2009年乐普医学(原秦明医学)Qinming植入式心脏起搏器的上市,打破了外资垄断的局面。随后出现的微创医疗旗下心悦™ Rega,心韵™ Trefle,心兰™ Orchidee三个系列也凭借小体积(仅8立方厘米)、高性价比给中国患者带来了更多选择。其中,心悦™ Rega系列产品可持续使用12年,可为患者提供独特的睡眠呼吸暂停检测,放置因睡眠呼吸暂停和低通气导致的心血管疾病。另外,SafeR生理性起搏功能能最小化右室起搏。

 

 

(图:Qinming 2312M植入式心脏起搏器)

(图片来源:官网)


目前,预算投入1.65亿元的乐普医电心脏起搏器研发基地也正在建设中, 19年年报显示完成进度为99.31%,预计建成后可以帮助公司继续覆盖更多产业链。乐普医电还在研发全自动起搏器,以及兼容核磁同步化治疗、同步化除颤等多款多功能的起搏器产品,有望在心脏介入医疗器械方向持续发力。

 

先健科技:国内介入耗材明珠


先健科技是主动脉介入市场的领导者,支架植入量国内排名前三, 2021年起先健科技将有多个重磅产品上市,产品管线将覆盖主动脉全域。新产品的陆续上市将支撑先健的增长,形成先健、心脉和美敦力三分天下的局面。


早先先健科技借助美敦力的技术和渠道优势快速攻城略地,起搏器有望快速放量。先健科技于2014年8月份与美敦力(NYSE:MDT)签署关于心脏起博器技术转移.在先健生产自主品牌,并面向中国市场销售心脏起博器的协议。经过近一年的悉心筹备,先健科技心脏起搏器洁净室生产车间项目在2015年5月获得港交所批准后全面启动。今年7月28日,美敦力和先健科技正式宣布扩大双方的战略合作。


2017年12月18日,先健科技(深圳)有限公司生产的芯彤HeartTone™系列植入式心脏起搏器正式获得国家食品药品监督管理总局(CFDA)的上市批准,使得先健科技(深圳)有限公司成为国内第一家拥有达到国际先进技术水平和品质的植入式心脏起搏器系统完整产品线的生产厂家。

 

(图:核心产品为HeartTone™芯彤系列植入式心脏起搏器)

(图片来源:官网)


目前先健科技的临时起搏器已获欧盟上市批准(CE认证),并已完成在中国的临床入组。

 

小结


未来,心脏起搏器会不断向着迷你且智能化的方向发展,甚至还会有生物起搏器、飞秒激光起搏器。研究人员们在不断的把新技术运用到这一块小小的起搏器上来,给全世界的患者们带来更安全、更舒适、更方便的体验。同时国产起搏器从无到有,正在不断突破并逐渐扩大市场占有率,希望未来能给国内患者带来更多福音。


编辑|戚万琪

排版|Mia

本文由作者自行上传,并且作者对本文图文涉及知识产权负全部责任。如有侵权请及时联系(邮箱:nanxingjun@hmkx.cn
关键词:
起搏器,美敦力,耗材,智能,心脏,单腔

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