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把控血液的阀门:心脏瓣膜

瓣膜性心脏病(valvular heart disease,VHD)是由于四个心脏瓣膜(主动脉瓣、肺动脉瓣、二尖瓣及三尖瓣)中其中一个瓣膜出现损伤或缺陷引起的疾病。正常的瓣膜可控制血液按照右心房-右心室-肺动脉、左心房-左心室-主动脉的方向顺利流通,当瓣膜变得太窄及硬化(狭窄)或者无法完全闭合(返流)时,会扰乱正常的血液流动。

瓣膜性心脏病可依据结构异常分为三类: 瓣膜狭窄、瓣膜关闭不全、瓣膜狭窄合并关闭不全。

 瓣膜狭窄:瓣膜张开的幅度不够大,造成血液流动受阻,从而进入下一个心腔或血管的血液减少。

 瓣膜关闭不全:瓣膜关闭不严,造成部分血液返流。

根据病变位置划分,心脏瓣膜病主要分为二尖瓣病、主动脉瓣病、肺动脉瓣病和三尖瓣病四类。

形成瓣膜性心脏病的病因很多,大致可分为先天性、风湿性、退行性、感染性和其他可累及瓣膜的病因

 先天性瓣膜性心脏病:先天性瓣膜狭窄或闭锁不全,常在婴幼儿时期即可发现。症状表现为心脏杂音或生长迟缓、发绀等。

 风湿性瓣膜性心脏病:年幼时感染风湿热常常反复发作,导致心脏瓣膜变形,引起瓣膜的狭窄或关闭不全,从而演变为风湿性瓣膜性心脏病。女性居多,常于20-40 岁发病,多累及二尖瓣,其次是主动脉瓣,也可同时累及二尖瓣、主动脉瓣和三尖瓣,累及肺动脉瓣的很少见。

 退行性瓣膜性心脏病:而随着年龄的增加,心脏瓣膜退行性改变成为瓣膜病的主要原因,表现为瓣膜的增厚、钙化、融合,出现不同程度的狭窄和关闭不全。多数患者首先累及主动脉瓣,也可于二尖瓣发生退行性关闭不全或狭窄。

 感染性疾病:如感染性心内膜炎可破坏瓣膜结构,造成血液返流,导致瓣膜性心脏病。

 其他疾病:如冠心病、外伤性腱索断裂等疾病也可导致瓣膜性心脏病。冠心病是心脏瓣膜病一个重要的原因,当冠心病导致心脏扩大、移位或乳头肌的缺血可造成二尖瓣相对关闭不全;外伤造成的腱索断裂,可造成急性重度二尖瓣返流。

美国流行病学研究表明,任何类型的心脏瓣膜病患病率都会随年龄增长而上升。我国老年瓣膜性心脏病住院患者队列研究(China-DVD)显示,66%的患者为单瓣膜病,34%的患者为复合瓣膜病,其中二尖瓣反流最常见,其次是三尖瓣关闭不全、主动脉瓣关闭不全、主动脉瓣狭窄。

美国瓣膜病整体、二尖瓣、主动脉瓣疾病患病率

资料来源:Burden of valvular heart diseases: a population-based study

60岁以上中度以上瓣膜性心脏病分类

资料来源:China-DVD

心脏瓣膜疾病可以选择以药物及接受手术治疗。药物治疗只能暂时舒缓症状无法持续解除症状。目前,心脏瓣膜手术分为三类:传统的开胸手术、微创瓣膜手术及经导管瓣膜治疗。

心脏瓣膜手术术式从 1950-1970s 高风险的开胸瓣膜修复和瓣膜置换手术,到 1990s 微创心脏瓣膜手术,进入 2000s 后经导管瓣膜介入治疗术开始发展,手术术式逐步微创化。经导管瓣膜介入治疗术由于创伤性小、术后恢复快、再狭窄后可重复操作的特点,为越来越多医生患者所接受。

早期临床应用的都是机械瓣膜,机械瓣膜患者需终身抗凝并会发生术后抗凝相关并发症。

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,大大缩短抗凝治疗时间到 3-6 个月,降低了凝血导致的风险。

2007 年后,随着爱德华的经导管心脏瓣膜 Edwards SAPIEN及美敦力的 Corevalve 上市,主动脉瓣膜置换进入微创时代。介入瓣膜只需在病人的其中一处血管(如大腿)开一个小口,把导管由该处伸延至心脏合适位置后,再将介入瓣膜释放后固定在原有瓣膜位置,达到替代原有瓣膜功能的目的。

人工心脏瓣膜可分机械瓣、 生物瓣及介入瓣


主动脉瓣疾病

人主动脉疾病主要包括主动脉瓣狭窄及主动脉瓣返流,两者均与人口老龄化密切相关。2018年受主动脉瓣疾病影响的全球患者人口达到4530万,预计2025年达到5190万,主要由风湿性热、先天性主动脉瓣结构异常及老年性主动脉瓣钙化的患病率上升所致。

中国主动脉狭窄患者人数由2014年的390万增加至2018年的420万,预计2025年达到490万。中国主动脉返流患者人数由2014年的350万增加至2018年的380万,预计2025年达到440万。

中国主动脉狭窄患者人数

资料来源:启明医疗招股书

中国主动脉返流患者人数

资料来源:启明医疗招股书

据海通证券研究所估计,假设国内经导管主动脉瓣膜系统终端价格8万元,医保部分报销,渗透率以10%计,每年TAVR患者30万例,因为部分患者已手术,患者池降到300万人,市场空间240亿元

国内经导管主动脉瓣置换术(Transcatheter Aortic Valve Replacement,简称 TAVR)领域起步2017 年,启明医疗经导管主动脉瓣膜产品 Venus A-Valve与苏州杰成J-Valve介入人工生物瓣膜系统先后获批上市。2019年7月,上海微创旗下企业自主研发的 VitaFlow 经导管主动脉瓣膜系统也获批上市。沛嘉医疗Taurus One也正在临床试验中。目前,国内仅有上述三款经导管主动脉瓣膜产品上市,是由于国内患者主动脉瓣二瓣化比例较高、 钙化重、 反流患者较多,美国爱德华和美敦力产品在中国临床试验效果不好乃至退审。

国内经导管主动脉瓣膜产品竞争情况

国际上,爱德华生命科技(EdwardsLifesciences)、美敦力(Medtronic)、波士顿科学(BostonScientific)这三家医疗器械公司占据了90%以上的TAVR市场。

2007年,爱德华推出全球第一个商业化TAVR产品——经导管心脏瓣膜Edwards SAPIEN。此后,相继推出经导管心脏瓣膜SAPIEN XT(肺动脉瓣) 、SAPIEN 3(主动脉瓣)和SAPIEN 3 Ultra(主动脉瓣),并将TAVR疗法逐步拓展到中危重度主动脉瓣狭窄患者。2018年初,爱德华具备重新定位和可回收功能的自膨式经导管主动脉瓣Centera获得CE认证,目前仍在美国开展关键性的临床试验。

2009年,美敦力以8.5亿美元收购主动脉瓣膜独角兽CoreValve,开始布局TAVR业务。2014年,美敦力主动脉瓣膜系统CoreValve获得FDA批准,正式进入市场。此后几年,美敦力相继推出了CoreValve Evolut R,CoreValve Evolut PRO和Evolut PRO 三款治疗方案,三款产品皆为自膨式,带有回收功能,可再次定位,提高容错率和定位精度。

2019年4月,波士顿科学LOTUS Edge™经导管主动脉瓣膜被美国FDA批准可用于外科手术高危风险的重度主动脉瓣狭窄患者。此外,2017年波科以4.35亿美元收购了瑞士心脏瓣膜公司Symetis。Symetis 产品组合包括在欧洲销售的ACURATE TA™(经心尖入路)和 ACURATE TF™(经股动脉入路)瓣膜系统,ACURATE neo™是其下一代瓣膜产品,目前正处于临床试验阶段。


二尖瓣疾病

二尖瓣疾病主要包括二尖瓣返流(MR)、二尖瓣狭窄及二尖瓣脱垂,MR占所有二尖瓣疾病患者的65%左右。MR是二尖瓣无法完全闭合导致心室收缩时血液从左心室流入左心房。

据弗若斯特沙利文分析中国MR患者人数由2014年940万增加到2018年1030万,预期2025年增加至1210万人。

目前,抗凝血剂可用于治疗心房颤动的患者。对于严重的MR,外科手术的方法进行二尖瓣置换或者修复是标准的治疗方法。然而,并不是所有的病人都适合做开胸手术:年龄较大的病人或有其他重大疾病的病人可能面临更高的手术风险。

雅培公司MitraClip是目前唯一获得FDA批准(2013年)的经导管二尖瓣修复产品。全球并无经导管二尖瓣置换术(Transcatheter Mitral Valve Repair ,TMVR)产品上市。目前为止共有四代MitraClip产品获得FDA批准。二尖瓣装置是一个连接到二尖瓣的小夹子。它通过让二尖瓣更完全地关闭来治疗二尖瓣返流,帮助恢复心脏的正常血流。MitraClip设计核心是采用了可Clip Arm Gripper的设计,Clip Arm可以做0-120°左右的运动进行瓣叶抓捕,Gripper为带有倒刺的金属丝,用以稳定瓣叶。

在国内,捍宇医疗核心产品是二尖瓣介入器械ValveClamp,用于对二尖瓣返流疾病进行微创介入治疗。ValveClamp技术原理与MitraClip相同,是根据外科“缘对缘缝合”技术设计的。但相对MitraClip,ValveClamp,输送系统型号更小(14F,MitraClip 为24F),此外平均导管操作时间为36分钟,明显短于MitraClip(157分钟)、Mitralign(124分钟)、Cardioband(186分钟)及Neochord(120分钟)等几个国际上最成熟的二尖瓣修复器械。


三尖瓣疾病

三尖瓣疾病主要包括三尖瓣返流(TR)及三尖瓣狭窄。TR占所有三尖瓣疾病的60%左右。TR是三尖瓣无法完全闭合,导致心室收缩时血液从右心室流入右心房,最常见的疾病成因是右心房扩大。TR一般无症状,但部分患者由于头静脉压升高出现颈部搏动的情况。严重的TR症状包括疲劳、腹胀及厌食。

轻度TR无需医学治疗,严重的TR患者需要手术治疗,包括通过开胸手术进行环状成形术、瓣膜修复及瓣膜置换。当TR的成因为主要瓣膜异常或当环状成形术技术上不可用时,建议进行半膜修复或置换。目前,全球并无临床试验阶段TTVR产品。


肺动脉瓣疾病

肺动脉瓣疾病主要包括肺动脉瓣返流及肺动脉瓣狭窄。肺动脉瓣返流(PR)是肺动脉瓣无法完全闭合,导致心脏舒张时血液从肺动脉流入右心室。肺动脉瓣疾病最常见及主要成因是医源性相关因素,包括因进行手术为法洛四联症(Tetralogy of Fallot,TOF,先天性的心脏血管畸形,包括肺动脉口狭窄、心室间隔缺损、主动脉右位、右心室肥大等四种情况)及其他先天性心脏病患者提供治疗而引起的右心室流出道(right ventricular outflowtract,RVOT)功能衰退。

在国内,这类肺动脉瓣膜功能修复通常需要进行开胸手术,这可能导致严重创伤和恢复缓慢。在美国,通常采用相对风险较低、创伤小的经导管肺动脉瓣置换术(Transcatheter Pulmonary Valve Repair ,TPVR)。目前,只有三种FDA或CE批准的TPVR产品,包括来自Edwards Lifesciences的Sapien及Sapien XT以及来自Medtronic的Melody。


小结

钙化程度高及二瓣化病变高的中国瓣膜病特点大大降低了进口经导管瓣膜产品对国产产品的竞争压力。

我国老年瓣膜性心脏病中二尖瓣反流最常见,约占27%,雅培公司MitraClip是目前唯一获得FDA批准的经导管二尖瓣修复产品,由于TMV手术难度高,还存在生物学问题未解决,全球并无TMVR产品上市。

目前国内心脏瓣膜手术仍以外科手术为主,随着经导管瓣膜置换术在医院的普及,合格医院范围扩大及医保报销的纳入,经导管瓣膜置换术的手术量将显著提高。

参考文献:

[1] 国内 TAVR 市场潜能有待开发,中国医药报

[2] 经导管心脏瓣膜深度——小瓣膜,大时代,海通证券

[3] 启明医疗招股书 

[4] 经导管介入心脏瓣膜市场(TAVR)——百亿黄金赛道,试看谁已抢占先机?,思宇器械观察

[5] Cardiac Rehabilitation for Transcatheter Aortic Valve Replacement

(完)

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