器械概述
(1)临床应用
人工心脏瓣膜(heart valve prothesis)是植入心脏内代替原有心脏瓣膜,使血 液单向流动的人工器官。心脏包含主动脉瓣、二尖瓣、三尖瓣和肺动脉瓣 4 个瓣膜 (图 1),正常的瓣膜可促进血液定向流动。由于先天性发育异常或其他各种病变, 引起心脏瓣膜及其附属结构发生解剖或功能异常,造成单个或多个瓣膜狭窄或关 闭不全时,正常的血流就会被扰乱(图 2),导致心脏血流动力学的显著变化,并 出现一系列症状,即发生心脏瓣膜病。
心脏瓣膜病的手术治疗方法可分为瓣膜修复(成形)术和瓣膜置换术。瓣膜 成形术用于对病变轻微的瓣膜进行修理,多使用瓣膜夹或成形环。当心脏瓣膜病 变严重而不能用分离手术或修补手术改善时,则须采用人工心脏瓣膜置换术。当 前人工心脏瓣膜,根据放置路径,分为外科瓣膜和介入瓣膜;根据瓣膜材料,分 为机械瓣膜和生物瓣膜。
(2)器械构成
1)主动脉瓣介入瓣膜:
主动脉瓣介入瓣膜是经导管主动脉瓣置换术(TAVR)的核心器械,一般由支架、心包、裙边组成,用于治疗主动脉瓣狭窄(AS)。介入 瓣膜相当于一个“大型支架”+ 生物瓣膜,“大型支架”主要起固定和支撑作用, 生物瓣膜缝于其上,掌管血流的出入。根据打开方式,可以分为球囊扩张介入瓣膜、自扩(自膨)介入瓣膜及机械扩张瓣膜,前两者目前应用最多(图 4)。球囊扩张介入瓣膜先在体外被机械性压缩在输送系统上,送到预定位置后使用高压的非顺应球囊将之撑开并固定。自扩介入瓣膜支架的主要材质为记忆合金,与球囊扩张式工作原理不同,自扩式支架在低温下会卷缩为动脉直径大小,当被血液加热到人体温度时即松开。这使得自扩介入瓣膜的径向支持力一般小于球囊扩张介入瓣膜,故自扩介入瓣膜支架长度大多长于球囊扩张介入瓣膜。主动脉瓣置换术 是获得性瓣膜疾病的推荐治疗方法,而TAVR作为新型的微创治疗术式,由于安全 性高,适应证逐步扩大,已成为主动脉瓣置换领域的关注热点。
TAVR 装置有多种传送途径,包括经股动脉(TF)、经心尖(TA)、经颈动脉 (TC)、经主动脉(TAo)、经锁骨下(TS)及经下腔静脉(TCv)。TF因其死亡率和血管并发症发生率优于其他途径而受到国际临床指南的青睐。
2)二尖瓣介入治疗装置:
经导管二尖瓣夹 MitraClip 是经导管缘对缘二尖瓣修复术(TEER)的代表器械(图 5),TEER 属于经导管二尖瓣修复术(TMVR)中的 一种,用于治疗二尖瓣反流(MR)。整体系统包括二尖瓣夹及输送导管、可操控导引导管(扩张器)两部分。其中,二尖瓣夹及输送导管包括三个主要组件:输 送导管、可扭控套管和二尖瓣夹。MR占全部二尖瓣疾病患病率的65%,因二尖瓣 的结构特征复杂,目前只有 TEER 器械受到指南推荐,在美国 ACC、AHA 联合发布 的《2020 版的瓣膜管理指南》中,TEER 推荐级别为Ⅱ a。
3)三尖瓣介入治疗装置:
三尖瓣介入治疗装置按作用原理可分为介入成形装 置、异位置换装置及原位置换装置,用于治疗三尖瓣反流(TR),介入成形装置的 开发较为广泛。根据作用原理,介入成形装置可以分为环缩、瓣叶对合及阻挡反 流三种(图 6)。TR 占全部三尖瓣疾病的 60%,外科三尖瓣手术院内病死风险高, 经导管三尖瓣治疗成为最有希望满足临床需求的热门方向,但产品大部分未获批 上市。
环缩:
通过缩小三尖瓣瓣口面积来消除 TR。TriCinch(4Tech Cardio Ltd., Galway, Ireland)由穿刺螺母,腔静脉支架以及连接两者的涤纶带组成。TriCinch 经 股静脉置入,定位穿刺螺母至前 - 后瓣交界瓣环处并穿刺固定,通过牵拉链接穿刺 螺母的涤纶带缩小瓣环,待反流量改善满意后于下腔静脉释放固定支架以提供持 续牵拉力。Cardioband(ValtechCardio, OrYehuda, Israel)也是一种通过介入植入的 涤纶三尖瓣成形环。
瓣叶对合:
通过夹闭三尖瓣特定瓣叶,使三尖瓣呈二瓣化以纠正 TR。TriClip (Abbott, Chicago, IL, USA) 构造类似 MiltraClip,夹闭前瓣与隔瓣,专用于三尖瓣介 入修复。
阻挡反流:
缩小反流口面积以及为瓣叶提供附着点而消除TR。FORMA (Edwards Lifesciences, Irvine, California,USA)包括气囊、连接于气囊心室面的锚定 器以及心房面的固定导管,通过在三尖瓣瓣口处植入泡沫聚合物填充气囊来阻挡 反流。经左侧腋静脉植入导管,右心室造影后送入锚定器及气囊,锚定器定位于 右心室心尖部,气囊定位于三尖瓣瓣环中央。固定锚定器,心房面的固定导管远 端于穿刺处埋入皮下锚定。
除修复装置外,一些介入三尖瓣置换装置也在研发中。LuX-Valve(图 7)是宁波健世研发的经右心房植入的介入三尖瓣自膨胀生物瓣膜,采用非径向力支撑锚 定。与径向力锚定装置相比,其不影响TR 消除后的瓣环回缩以及右心室结构重构, 同时其对瓣环无径向力压迫,植入后无引起冠状动脉损伤、房室传导阻滞的风险。
(3)技术发展历程
人工心脏瓣膜的应用始于 20 世纪 50 年代末,在此之前,中重度瓣膜疾病患 者几乎没有救治希望。
从术式发展角度来看,从 20 世纪 50 年代至 70 年代高风险的开胸瓣膜修复和瓣 膜置换手术,到 20 世纪 90 年代微创心脏瓣膜手术,再到 21 世纪后经导管瓣膜介入 (TVT)术式,瓣膜手术治疗逐步微创化,TVT 为越来越多医生所接受(图 8)
从瓣膜器械演变角度,大致经历了三个阶段。
1)2000 年以前机械瓣膜占据人工瓣膜主流市场:
从第一个球笼瓣膜开始,早 期临床应用的都是机械瓣膜,其中著名的还有球蝶阀瓣膜、单叶机械瓣膜、双叶 机械瓣膜等。2000 年以前,美敦力和圣犹达的机械瓣膜产品曾占据全球人工瓣膜80%以上的市场。
2)2000 年后生物瓣膜逐渐替代机械瓣成为主流:
使用机械瓣膜患者需终身抗凝,且术后抗凝相关并发症未能解决,外科医生提出用猪主动脉瓣或牛的心包组 织改性处理后制作生物瓣膜,既能把抗凝治疗时间缩短到 3~6 个月,又可避免凝血风险。2000年后,大量循证医学数据开始支持生物瓣膜,生物瓣膜逐渐替代机械 瓣膜成为主流。据佰仁医疗招股说明书,2010 年左右,全球生物瓣膜占比超过机 械瓣膜,特别是在欧美发达国家,生物瓣膜使用率已经达到 70% 以上;但在我国, 机械瓣膜仍占多数。
3)2007年后介入瓣膜开始取代外科瓣膜:
2007 年是介入瓣膜发展的里程碑, 随着爱德华经导管心脏瓣膜 Edwards SAPIEN 及美敦力的 Corevalve 上市,主动脉瓣 膜置换进入微创时代。未来,心脏瓣膜介入治疗发展方向包括:①提高生物瓣膜的寿命,使得 TAVR 及其他瓣膜置换手术能向低龄患者推广应用;②进一步探索更好的二尖瓣介入治疗 技术,如其他瓣膜修复技术,经股静脉二尖瓣置换术;③进一步验证目前器械在三尖瓣反流中的治疗效果,研发新一代相关器械;④探索多种瓣膜技术联用的可行性;⑤进一步扩大病人适应证,包括对那些不能外科手术,或者需早期干预的病症。
4.2.2.5.2 市场现状及趋势
2020 年,中国心脏瓣膜市场规模约为 20 亿人民币,其中 TAVR 占 6 亿,外科 瓣膜仍是中国瓣膜置换市场的“基本盘”。国内 TAVR 市场尚处于早期,有 5 款产 品上市,分别为杰成医疗的 J-Valve、启明医疗的 VenusA-Valve、爱德华的 Sapien 3 瓣膜系统(进口)、微创心通 VitaFlow 和苏州沛嘉的 Tarus One。由于主动脉瓣处 于心脏主体之外,而二尖瓣、三尖瓣涉及心肌运动问题,相对复杂。因此主动脉 瓣膜置换术是四类瓣膜手术中相对简单的术式,也是发展较快的一类。
2019 年全球心脏瓣膜市场接近 60 亿美元,其中 TAVR(经导管主动脉置换) 超 40 亿美元,外科瓣约 18 亿美元。全球的 TAVR 市场呈寡头垄断格局,爱德华占 比约 60%,美敦力占比约 30%,雅培、波士顿科学等占剩余 10% 份额。
对于外科瓣膜,国产生物瓣增长空间将来自对机械瓣膜的替代以及进口替代。对于介入瓣膜,目前国内 TAVR 基数极低,随着产品的不断上市和学术推广,主动 脉介入瓣膜将成为最大增长点。二尖瓣病变患者人群是 TAVR 的 5~10 倍,但接受 手术治疗的不足 1%,潜在市场空间巨大。
产业介绍
(1)主动脉瓣介入瓣膜
从 2007—2019 年间,共有 17 款 TAVR 瓣膜获得欧洲 CE 认证,新型瓣膜使得TAVR 手术越来越安全有效。国际上新一代 TAVR 瓣膜的特点介绍见表1。
随着 TAVR 技术在心脏瓣膜领域的崛起,中国本土企业也迎来新的机遇,沛嘉 医疗、微创心通、纽脉医疗、捍宇医疗、科凯生命、金仕生物等也逐渐成为市场 的主流参与者。
(2)二尖瓣介入治疗装置
国际上TMVR 介入产品按技术原理分为三类。①缘对缘二尖瓣修复产品:MitraClip(雅培),唯一获 FDA 批准的 TMVR 产品,已在全球广泛应用,也是目前 唯一国内上市的 TMVR 产品;PASCAL,2019 年获得 CE 认证,目前正在美国做上 市前临床试验。②二尖瓣环成形术产品,由于术后风险较高,均未被进一步推广:Cardioband(爱德华),2015年获得CE认证;Carillon,2009获CE认证,;Mitralign, 2015年获得CE认证。③二尖瓣人工腱索产品:NeoChord,2013年获得CE认证。除此之外,经导管二尖瓣置换器械Tendyne 和Intrepid显示出较好的初期临床效果,正 在进行大规模的临床试验验证,其中 Tendyne 已在 2020 年获得 CE 认证。已上市的 二尖瓣反流介入产品
国产二尖瓣反流介入治疗处于初始阶段,产品均未商业化。TMVR 介入产品分 两类:①缘对缘二尖瓣修复产品:ValveClamp(捍宇医疗),我国原创的经心尖缘 对缘修复系统,在全国多中心 NMPA 注册研究中,受试者入组已结束,初步结果证实其安全、有效;DargonFly-M(德晋医疗),已进入上市前临床研究。②二尖瓣人 工腱索:MitralStich(德晋医疗),可完成缘修复,在全国多中心 NMPA 注册研究入 组阶段。此外,经导管二尖瓣置换系统 Mithos(纽脉医疗)的初步临床研究结果已 显示其可行性;MitraFix(以心医疗)也完成数例的探索性研究。国内进入临床研 究的二尖瓣反流介入产品
(3)三尖瓣介入治疗装置
三尖瓣介入治疗装置沿用与二尖瓣类似的治疗路径。
修复方面,TriClip于2020年4月在欧洲获批上市,成为首款上市的介入TR修复 产品;缘对缘修复器械PASCAL也于2020年5月获得三尖瓣介入的CE认证;Dragonfly 于2021年4完成了首例三尖瓣患者成功植入,初步显示其治疗TR的可行性。
置换方面,NaviGate 是一种经右心房或经静脉途径介入的三尖瓣自膨胀生物瓣 膜,依靠径向支撑力及倒刺固定。介入二尖瓣置换装置 EVOQUE system(爱德华) 被报道用于治疗重度 TR 患者,早期临床结果令人满意。
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