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世界最小人工心脏的未来

2021

09/29

CCI心血管医生创新俱乐部

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从VAD巨头的战略可见世界最小的人工心脏的未来发展趋势——更小介入尺寸、更大流量、更全面的体外生命支持。

导读：Abiomed通过3次重要并购完成了历史上三个关键的战略转型，逐步成为千亿市值的器械巨头，这三步分别是——收购介入泵开拓心内科VAD的空白市场、收购折叠介入泵进一步突破介入VAD的市场空间瓶颈、收购ECMO向全平台式生命支持布局。从VAD巨头的战略可见世界最小的人工心脏的未来发展趋势——更小介入尺寸、更大流量、更全面的体外生命支持。

3次重要并购，3个战略转型节点

2004年以来， Abiomed成为增长最快美股医疗器械公司，过去10年中Abiomed在标普 500 指数中的所有股票中表现位居前三。在Abiomed发展历程中，一共有3次重要并购与战略转型，随着每次并购与公司优秀业绩的发展，铸就了公司目前市值为近千亿（149亿美元）的亮眼表现。

值得注意的是，Abiomed通过3次重要并购，完成了历史上三个关键的战略转型，逐步成为千亿市值的器械巨头，这三步分别是——收购介入泵开拓心内科VAD的空白市场、收购折叠介入泵进一步突破介入VAD的市场空间瓶颈、收购ECMO向全平台式生命支持布局出发。

Impella：从植入向体外VAD转型，拥抱更广阔的市场

Abiomed在公司成立的十几年中，一直聚焦在植入型VAD的研发与生产，拥有植入型心室辅助装置BVS5000、ABS5000等产品线，但营收平平。2005年，Abiomed从德国收购Impella后，逐步在美国开辟新的适应症领域，让原本在心外科领域的心室辅助装置走进心内科领域。

目前，Impella介入泵在FDA批准用于高危PCI循环保护及心源性休克治疗，并通过临床研究正在进一步拓展适应症至STEMI领域，现在impella产品线收入已经占据公司总营收的80%以上。

德意志银行今年6月发布的研报中指出，自从2015-2016年，impella在FDA获批高危PCI的适应症以来，在心内介入领域的渗透率与使用患者逐年高速增长。截止目前，所有PCI术中impella的渗透率达到19%（图1），高危PCI中渗透率达到34%（图2），美国医生访谈调研显示，无论心内、心外科，医生均认为impella会在未来2-3年内持续高速增长，渗透率将达到总PCI手术量的27%（图1）。目前，美国心内科医生高危PCI中使用循环支持器械时，impella在所有类型的循环支持器械中的使用比例达64%，其中单独使用impella达到57%，而传统手段IABP的使用比例已经萎缩至28%（图3）。

ECP：突破目标市场扩展的瓶颈——Size

虽然impella产品线在市场上表现亮眼，但是Abiomed依然在2014年有远见地收购了ECP，用以开发最新一代心脏泵——折叠式介入泵。

Impella ECP是目前世界上最小的心室辅助装置，介入尺寸只有 9 F（3 mm），如此之细与更简便的输送系统可大大减少血管并发症（上一代impella的输送系统直径为ECP的2-3倍）与医生操作的学习曲线，而流量可达到3.5 L/min以上。ECP在主动脉内可扩张到18 F直径，叶轮运转直径变大，与传统的非折叠impella相比，血液相容性明显提高，减少溶血等严重并发症风险。而上述两点会进一步增加impella ECP的目标市场空间与渗透率，这才是Abiomed在7年前收购ECP的野心所在。

ECP从去年开始启动美国临床试验，目前其IDE研究中21 例患者临床数据非常优秀。就在2周前，Impella ECP获FDA授予“突破性设备”有望加速在美国的上市。

ECMO：从循环到多器官支持，横向协同并购的开始

2020年，Abiomed收购体外膜肺氧合 (ECMO)公司 Breethe™完成第三次转型，将Abiomed的战略指向多器官支持的开始，而不仅仅在循环支持领域。收购后的ECMO系统OXY-1 ，可与impella循环辅助系统联用，形成新型ECMO系统——ECPella，已经开始在临床应用。恰逢2020年COVID疫情，Abiomed的战略布局开始显示成效，FDA在2020年快速审批Impella可以用于COVID危重症患者支持。

更小尺寸+更大流量=更大市场空间

机械辅助循环（MCS）市场空间巨大，目前仍然是低渗透率水平。保守估计，impella的美国目标市场空间为33.5万例手术量，每年约86亿美金市场空间，而目前美国目标市场的渗透率仅有9%。

技术创新将持续推进更高的渗透率——持续的器械小型化会驱动更高的使用率，不仅体现在现有的使用者中，还包括新兴适应症 ST 段抬高型心肌梗死（ S T EMI）。临床医生调研显示心外科医生和介入医生都同时支持impella的高增长预期，在现有的适应症人群中依然可保持两位数增长，新的小型化技术——ECP泵，会大大的刺激现有的市场渗透率，无论在介入医生，还是心外科医生中。

影响市场渗透率的关键因素：2/3与介入尺寸相关

最新的美国医生impella使用者调研显示（下图），会影响impella使用率（市场渗透率）的5个主要因素中，最重要的是介入尺寸、安全性（不要出现血管穿刺点与出血并发症）、临床循证医学证据（循环支持的流量相关），而这三点中的2/3直接和介入尺寸相关，1/3和尺寸/流量有关。

Unmet need——穿刺点size小、泵头size大

如果CP能够满足市场需求，为何Abiomed还要斥重金收购ECP？实际上，在impella上市多年后，大规模临床反馈的需要是：穿刺点位置的输送尺寸足够小，才能减少血管并发症；泵头位置的叶轮尺寸要足够大，才能提高有效安全的流量、降低溶血并发症。

但是，目前impella2.5和CP的血管与出血并发症比例达10%。如上述医生调研显示，血管并发症是严重影响impella进一步在市场中的渗透率的重要因素。而且，Impella 的峰值流量（如impella CP峰值流量为4L，impella 2.5为2.5L）不代表常规运转流量，由于CP和2.5泵的尺寸较小（＜14F），叶轮需要以超高转速维持相应的流量。

临床研究显示，在各并发症的多因素回归分析中impella CP的泵头尺寸与溶血成正相关，这与受尺寸限制的泵头叶轮转速有关。如impella CP的流量/压力图（下图）显示，在2L流量时impella CP的转速已达30000转/分钟，如果长时间维持此转速，溶血并发症的概率大大增加。所以在临床使用中，impella CP的峰值流量（4L，转速近50000转/分钟）通常仅维持5分钟，其后为了避免溶血只能下调转速，而流量也相应降低，大大限制了临床使用范围。

增长的主要驱动力：尺寸降低可扩展目标市场空间＞40%

尺寸的减低是接下来市场增长的主要驱动力，将在目前市场增长40%以上的使用率。为了解决眼前impella CP带来的血管并发症问题，Abiomed专门开发了可与CP匹配的9F大小的可扩张输送鞘来缩小血管穿刺点的介入尺寸。美国医生调研显示（下图左），9F XR 可扩展输送鞘会引起目前的impella使用的目标市场空间增长20%，尤其是外科会增加29%。而当真正的9F尺寸产品——impella ECP上市时，临床医生估计会带来目标市场空间增长22%，其中外科医生中会增加33%（下图右）。

从单品到平台化，全面覆盖临床需求

循环支持时间线延长+适应症扩展

Impella产品线正在从短期循环支持，向短中期循环支持(14d)的临床场景覆盖（下图）。目前共有6款Impella 心室辅助系统FDA获批用于高危PCI保护和心源性休克治疗。

其中，两款介入泵（Impella 2.5 和 Impella CP）主攻心内科介入的高危PCI保护与心源性休克短期预防性市场，3款外科泵（Impella 5.0、Impella LD和Impella 5.5）主攻心外科心源性休克短中期支持性市场，为危重患者提供更长持续时间的循环支持，给医生更长的时间来评估心功能恢复周期。

历史上Abiomed推动了多次临床研究，逐步以有力的循证医学依据推动了潜在市场空间的显著扩张（下图）。

最近的两个重要研究是：

①PROTECT IV：基于这个临床研究的证据，高危PCI的目标市场空间扩张＞3倍。
②STEMI-DTU RCT：正在进行的STEMI DTU研究，是一项前瞻性、多中心、双臂随机对照试验，试验计划招募 668 名接受 STEMI（ST 段抬高型心肌梗死）治疗的患者，之前的预实验显示，Impella 在冠脉再灌注前使用可减少梗塞面积。有望在未来获批STEMI循环支持适应症后进一步扩展市场，占据约25%的STEMI患者市场。

全面覆盖体外生命支持

作为介入机械辅助循环支持的先驱，abiomed并没有沉迷于impella的单品业绩成就。为了解决急性循环衰竭患者的全面需求，Abiomed至今依旧不断在技术创新（ECP小型化技术）与急症生命支持进行全场景布局。2020年，Abiomed收购ECMO产品线，以开发新的适应症ECPella——impella+ECMO，以解决循坏衰竭合并呼吸衰竭的患者需求。同年，FDA 授予Impella为 COVID-19患者提供循环支持。

参考文献：

1、Abiomed annual reports and investor presentation；

2、2021-06-18-ABMD.OQ-Deutsche Bank-Abiomed Size Matters；

3、Vela2020, Cardiovascular Revascularization Medicine, Volume 21, Issue 5, May 2020, Pages 629-637.

作者简介

陈阳

陈阳博士，CCI二期学员，CCI金牌导师。曾于北极光创投负责创新医疗器械投资，拥有十余年临床工作与医疗早期投资经验。在进入投资领域之前，陈阳博士曾于国家心血管病中心阜外心血管病医院及北京安贞医院的临床一线工作多年，拥有丰富临床经验及业内资源，曾参与若干个心血管领域的国际多中心学术研究与器械的大规模临床研究、多项创新器械的早期研发。并担任国内多个临床转化中心的创业导师，负责从零到一的赛道选择、战略指导与器械研发顾问，致力于临床需求驱动的中国本土器械创新。

陈阳博士拥有北京协和医学院医学博士学位。