导 读

 

和义广业【行业研究】之心力衰竭器械行业研究。本篇主要对辅助心脏自身收缩的设备，包括经导管机械循环辅助（mechanical circulatory support，MCS）装置、起搏治疗、左心室重塑装置和心脏收缩力调节（cardiac contractility modulation，CCM）装置进行详细介绍。

 

本篇共 5216 字，阅读时间预计 10 分钟

 

心脏起搏设备

 

心脏正常收缩功能很大程度上依赖于心室肌各部分协调同步的激动和收缩；心脏电冲动通过希浦系统快速扩布，产生心室顺序除极，通过心肌细胞兴奋收缩耦联机制产生协调同步收缩¹。左束支传导阻滞（left bundle branch block，LBBB）、右束支传导阻滞（right bundle branch block，RBBB）、异位起搏等情况，可破坏心脏正常激动顺序，导致心室收缩不同步；另外，左心室内收缩不同步将影响乳头肌收缩的协调性，导致或加重收缩期二尖瓣反流。

 

心衰患者中心脏传导障碍和不同步的现象较为常见。一项欧洲的调查发现，在 LVEF≤35%的患者中，体表心电图 QRS 时间（QRS duration，QRSd）≥120 ms 占 41%，QRSd≥150 ms 约占 17%，合并RBBB占7%，合并 LBBB 或其他室内传导延迟占34%²。心室不同步在心衰的发生、发展过程中起到重要作用，应用心脏再同步化治疗（CRT）纠正心室不同步性成为心衰治疗中一项重要内容。

 

双心室起搏（BVP）是最早提出并广泛投入到临床应用的 CRT 治疗策略。其通过右心室导线和经冠状窦左心室导线对左、右心室进行同步起搏，一定程度上恢复心室电-机械同步性。许多研究均提示 BVP-CRT 能通过增加心室收缩同步性，改善患者心衰症状、生活质量和预后。

 

然而，BVP-CRT仍存在局限性，研究表明约有30%~40%患者对 BVP-CRT 无反³；并且冠状窦左心室导线植入难度大，受冠状静脉解剖结构变异影响，有时无法放置于理想的位置；另外，BioPace 研究指出BVP直接起搏心肌仍会导致一定程度的心室不同步，不能使希浦系统完整的窄 QRS 波群患者获益。

 

图. 心脏再同步治疗起搏器（CRT-P）和心脏再同步治疗除颤器（CRT-D）示意图

 

希氏⁃浦肯野系统起搏（HBP）是生理性的心室起搏方式，相比传统的双心室起搏，希氏⁃浦肯野系统起搏患者可以获得更好的电机械同步性和心脏功能恢复。HBP 是指将主动固定型导线头端植入到希氏束区域，发放电脉冲直接刺激希氏束纤维使其发生除极并沿传导系统下传，产生心肌激动和收缩⁴。

 

近年来提出左束支起搏（LBBP）的概念和技术，通过将导线头端穿经室间隔到达左心室间隔心内膜下的左束支区域，发放电脉冲以夺获左束支，使左心室心肌快速、同步除极。LBBP作为一种新型的HBP方式，陆续有研究探索其在心衰治疗中的价值。

 

心衰起搏治疗未来的发展方向可能是更加细化，选择不同的起搏策略以适应于不同的心衰亚组人群，通过更大规模的前瞻性研究探索不同起搏策略的最佳适应证人群⁵。

 

机械循环辅助装置

 

MCS是一种生命支持技术，目前主要应用于慢性心衰的急性发作阶段及终末期心衰的过渡，主要的器械有主动脉内球囊反搏（IABP）、体外膜肺氧合（ECMO）、Impella、TandemHeart、HeartMate 及心室辅助装置（VAD）。主动脉内球囊反搏、体外膜肺氧合、Impella、TandemHeart 等置管有创操作多属于临时应用于急性心衰或慢性心衰急性发作，作为一种临时设备。VAD作为终末期心衰患者进行心脏移植前的辅助治疗手段。此处不做过多讲解，详见请点击跳转至文章“一文浅析短期PVAD和盘点10家长期VAD产品”。

 

左心室重塑

 

左室重构是一个复杂的动态过程，是缺血性和非缺血性心肌病（ICM）的标志。心脏损伤导致负荷条件的改变，导致心肌细胞伸长和左室扩张。这导致了左心室容积的增加，这在最初是适应性的，但根据Laplace’s定律，最终导致室壁张力的增加，左室功能恶化。左心室功能下降是由于压力-容积关系右移和左心室收缩能力下降所致。

 

外科手术：左室成形术主要应用于缺血性心脏病合并左室室壁瘤的心衰患者。手术指征: 患者有心绞痛、心衰、反复发作室性心律失常及体循环栓塞的症状，即使室壁瘤占左室 50% 也可实施。早期手术或室壁瘤小多采用线性缝合; Dor 法左室重建手术具有良好的塑形，可减少心律失常，但评估残余心室功能非常重要⁶。左心室重塑装置可以通过物理手段改善扩大的心肌。

 

• AccuCinch

 

AccuCinch心室修复系统⁷：包括导管为基础的系统通过股动脉和逆行主动脉入路进入左室。在不缠绕二尖瓣下装置的情况下，预先设计的跟踪导管环绕左室基底部，形成束带，最终固定在二尖瓣环下1 ~ 2cm的左室基底部心肌上。拉力作用在被束紧的电缆上，从而减小了LV的基础管壁直径，从而减小了LV的容积。左心室半径的减小减小了壁应力和二尖瓣环的尺寸，这可能使乳头肌重新排列。这可能会导致左室收缩性能和继发性二尖瓣反流（SMR）的改善。该装置最初用于有功能性二尖瓣反流（MR）患者，初步数据显示左室容积减小，MR降低，生活质量改善。

 

图. AccuCinch产品治疗示意图

 

该产品尚未获批，临床试验取得较好结果。对51名接受AccuCinch系统治疗的HFrEF症状性心力衰竭患者进行的完整12个月的临床结果分析。纳入分析的患者符合目前正在招募的CORCINCH-HF关键纳入标准（LVEF 20-40％，MR≤2+）主要结果如下：

• 与基线相比，12个月时左心室舒张末期容积（LVEDV）显著且渐进性改善（-33.6 ± 34.8毫升，p<0.001）；
• 与基线相比，12个月时总体生活质量评分（KCCQ-OS）显著且持续改善（16.4 ± 18.7分，p<0.001）；
• 与基线相比，12个月时功能能力（6MWT距离）显著且持续改善（45.9 ± 83.9米，p<0.001）；
• 与基线相比，12个月时纽约心脏协会（NYHA）分级显著且持续改善（p<0.001）（改善≥1级：65%；改善或不变：94%）；
• 与基线相比，12个月时射血分数（EF）显著且渐进性改善（3.1 ± 6.9，p<0.001）。

 

• BioVentrix revvent TC系统

 

BioVentrix revvent TC系统提供了一种微创策略，用于心衰患者伴有左室顶端前瘢痕和/或动脉瘤的左室重建。手术的概念类似于外科心室反向重构或重建，不同的是它在跳动的心脏上使用钛锚对。

 

这一系统的核心在于多个配对的微型锚点和聚醚醚酮（PEEK）牵引绳。通过将这些微型锚点植入心室间隔的右侧，并结合左侧的微创手术进行外部锚点的放置，无创心室强化（LIVE）手术程序能够有效地排除瘢痕心肌，从而实现对左心室形态的重塑和功能的恢复。左室腔半径的减小降低了心肌壁应力，从而使远端肌节的收缩功能更有效。心室容积可以立即降低多达30%至40%。

 

这种混合导管手术是在全身麻醉下，在x线透视和超声心动图引导下，在无泵状态下通过小型开胸手术（4cm）进行的。一项包含86例患者的II期研究数据显示LVEF、LV容积、生活质量和功能状态均有改善⁸。

 

自2015年首次在临床前模型中植入Revivent TC系统，直到2023年1月，美国食品和药物管理局（FDA）批准该系统的扩展访问计划（Expanded Access），这一计划使一些严重或立即危及生命的疾病或状况的患者可以获得研究性医疗产品，进行临床试验之外治疗。

 

在此基础上，BioVentrix正在积极准备Revivent TC系统的上市前批准（PMA）。而FDA审批之外，Revivent TC系统早在2016年已获得欧盟CE标志，批准其在整个欧盟成员国销售，开启商业化之路。2020年再次宣布CE标志延期至2024年。

 

• V-sling

 

V-sling是一款通过全新方式治疗左心衰，由以色列公司Cardiac Success设计开发。V-sling治疗方式与传统方式存在很大区别，Cardiac Success认为左心室扩张、乳头肌错位是造成左心室主要原因之一，如果能够通过同时缩小左心室并且纠正乳头肌错位，是能够明显改善患者生活质量，并有可能让患者恢复正常生活。

 

图.正常人左心室乳头肌与心衰患者乳头肌对比示意图（左图）和经V-sling治疗后的心衰患者乳头肌示意图

 

它被植入二尖瓣乳头肌周围，并收紧在一起，从而缓解二尖瓣小叶幕，减小心室尺寸。通过经主动脉逆行通道插入左心室的可操作鞘。该概念申请了临床试验NCT04475315。一种完全专用的经导管设备预计将于2022年晚些时候在欧盟和以色列进行首次人体早期可行性评估。但是该临床试验目前已经撤回。

 

• Algisyl-LVR

 

Algisyl-LVR是一种海藻酸盐聚合物，注射到左心室心肌中可以提供支架，减少壁应力和左心室直径，从而减小左心室容积。AUGMENT-HF试验是一项前瞻性的、纳入78例LVEF≤ 35%，VO2峰值为9.0-14.5 mL/min/kg，左室舒张末期直径指数30-40mm /m2的稳定药物治疗的患者。患者被随机分为Algisyl+药物治疗组和单独药物治疗组。Algisyl通过左前开胸术从室内前沟到室内后沟注射。12个月时，与对照组相比，Algisyl治疗与改善VO2峰值、6分钟步行试验和纽约心脏协会（NYHA）功能等级有关。目前正在开发一种完全经导管输送系统，该系统将提供独特的能力来治疗HFrEF患者的局部心肌，并允许与其他设备进行混合左心室成形术。术前和术周影像学检查将是可靠地确定和治疗LV靶区策略规划的关键。

 

目前获得欧洲CE认证。Algisyl-LVR的Ⅰ期和II期临床试验证实了水凝胶植入材料的安全性和有效性，心衰患者的左心室射血分数（LVEF）明显提升，生活质量得到了明显改善。

 

图.水凝胶治疗心衰示意图⁹

 

中国生物材料学会副理事长、四川大学王云兵教授团队与德柯医疗邵南博士团队突破了特定结构海藻酸盐基水凝胶材料、重组人源化胶原基水凝胶材料、经导管微创介入水凝胶输送系统的设计与制备等关键技术，研发出系列全球首款经导管微创介入心衰治疗可注射水凝胶材料及输送系统，并开展全球首批临床植入。

 

德柯医疗的经导管心内膜水凝胶注射系统包括植入性海藻酸盐水凝胶和经导管心内膜注射系统¹⁰。

 

• 植入性海藻酸盐水凝胶：通过增厚心肌壁，为室壁提供力学支撑，降低室壁应力，维持心脏相对良好的形态、尺寸和力学性质（如左室功能）等，最终减缓甚至逆转心室扩张，改善心脏生理功能。另外，海藻酸盐水凝胶具有良好的生物相容性和生物惰性，能够在人体内长期存在，维持治疗作用。

 

• 经导管心内膜注射系统：心内膜注射系统可保证海藻酸盐水凝胶被顺利植入心脏，发挥治疗作用。其经股动脉入路，通过DSA（数字减影血管造影）与TEE（经食道超声心动图）双重导航定位，确保水凝胶安全且有效地递送。

 

心脏收缩力调节(CCM)装置¹¹

 

2001年美国脉冲动力公司基于上述理论研发的第一代 CCM 产品（Optimizer I）获得 San Raffaele 医院伦理委员会批准，于同年4月完成全球首例 CCM 植入。随后 Pappone 等率先开展了CCM治疗慢性心衰可行性的临床研，CCM 的有效性和安全性陆续被 FIX-HF 系列临床研究所验证。随着制造工艺和程序算法不断改进，性能不断提升的CCM迭代产品获欧洲CE认证和美国FDA 批准上市。截至2023年5月，全球接受 CCM 治疗的患者已超过9,000例。2014年12月，我国首例CCM植入由中国医学科学院阜外心血管病医院完成。自2021年第五代CCM产品（Optimizer Smart）获国家药品监督管理局批准上市以来,我国CCM植入量已突破350例。 

 

图.美国脉冲动力公司CCM产品

 

CCM 系统包括刺激发生器、刺激导线和体外程控仪，两条植入右室间隔的电极实时监测患者的心室电活动，按程控模式以特定强度和时段向心肌发放直流电刺激，增强心肌收缩力。

 

• CCM 刺激器：高能量高密度固体可无线充电的锂电池、超大规模微功耗集成电路、电极连接插孔和全密封钛合金外壳组成 CCM 刺激器，是 CCM 系统的核心部件。外壳材质的组织相容性好, 不被组织液腐蚀、有足够物理强度。锂电池具有能量密度高、自放电小和不产生气体等优点，内置线圈与体外充电手柄内线圈偶联可反复无线充电，为 CCM 补充能源。CCM 刺激器具有感知心电活动、自动计时、程序电刺激、抗干扰、事件存储、故障报警、参数分析、数据无线传输和遥控遥测等多项功能,使用专用磁铁或程控仪随时可从体外关闭CCM。

 

• CCM 刺激导线：双极主动固定心室刺激导线满足刺激和感知双重需求，氮化钛或氧化铱涂层和电极顶端缓慢释放的甾体激素有利于减轻局部心肌纤维化、降低极化效应，确保起搏阈值低而稳定、获取清晰的腔内心电图（EGM）。螺旋电极表面积>3. 6 mm2，导线长度 60 cm，导线外径≤8F，双极输出,极间距 8 mm，IS-1国际标准插头,导线发送电刺激的阻抗≤1 kΩ，多款已上市普通心室起搏导线均满足上述性能。必要时 CCM 系统的刺激导线改接普通起搏器即能用于抗心动过缓起搏。

 

• CCM 程控仪：Optimizer Smart 系列CCM专用程控仪可实现体外无线程控、遥测 CCM 工作参数、访问 CCM 运行事件且自动分析故障，优化CCM的刺激模式、刺激频率、脉冲电压、感知灵敏度、感知窗口、刺激发放延迟时间和刺激发放时段等重要参数,还可读取电极阻抗等。

 

• CCM充电系统：体外无线充电系统由交流 适配器、连接线、体外充电器和充电手柄组成。向CCM充电前先要对体外充电器充电，将连接充电器的充电手柄贴近患者胸壁埋藏的 CCM 刺激器并保持稳定状态，长按充电器启动开关后，充电器显示与 CCM 无线通信的信号质量、充电器电量和 CCM 电量,信号质量满意则借助交变磁场传输电能对 CCM 实施充电，信号质量不满意则自动断开，充电完成也会自动断开。开机和关机还有报警音提示。如每天工作 7 h、一周工作 7 d 只消耗 CCM 储存电量的 10%，只需1 h 就可将 CCM 的内部电池充满。患者或家属接受简单培训后可在医院外自行完成 CCM 充电。

 

图.CCM的系统组成及信号发放

 

CCM感知功能活动：因心室激动在近/远场电极处出现的时间存在差异,近场电极感知到心电活动后，CCM自动开启约 30 ms 的远场电极感知警戒窗口，窗口期内远场电极也感知到波形满意的 1 次心电活动，CCM 才自动判为发生 1 次正常的心室除极，自动延迟约 30 ms 输出单部位和(或)双部位电刺激并开启约 250 ms 的绝对不应期，然后CCM自动进入新的感知周期。

 

刺激功能：CCM可选单/双部位电刺激,刺激信号由两正两负脉宽各 5 ms、共历时 20 ms 的 4 个直流方波电脉冲组成，刺激强度在 4 ~ 7. 5 V 间可调，每个治疗时段 1 h，相邻两个治疗时段的间隔可调。为减轻患者不适、节省耗电，CCM 治疗通常安排在白天,比如每天早上 8 点开始发放刺激1 h，然后暂停刺激 1 h，重复这个过程 7 轮后晚上 9 点进入夜间休息，完成全天治疗。刺激强度和治疗时段数均可程控优化。

 

安全保障：CCM 借助两个感知系统实现 “双认证”，如果 CCM 不能排除感知到的心电活动是室性期前收缩/室性心动过速/心室颤动/ P波/ T波或噪音干扰，CCM将放弃本次电刺激从而避免误刺激的不良后果,确保患者安全。总时长 20 ms 的双相直流方波电刺激只在感知到规律出现的 QRS 波后 30 ms 左右、心室肌绝对不应期内发放，不干扰患者自身心律和心率。

 

参考文献：

[1]Anderson Robert H, Yanni Joseph, Boyett Mark R, et al. The anatomy of the cardiac conduction system[J]. Clin Anat, 2009, 22 (1)∶99-113.

[2]Khan Nasrin K , Goode Kevin M , Cleland John GF , et al . Prevalence of ECG abnormalities in an international survey of patients with suspected or confirmed heart failure at death or discharge[J]. Eur J Heart Fail, 2007, 9(5)∶491-501. 

[3]Cleland John G, et al. An individual patient meta-analysis of five randomized trials assessing the effects of cardiac resynchronization therapy on morbidity and mortality in patients with symptomatic heart failure[J]. Eur Heart J 2013, 34(46)∶3547-3556.

[4]卢文钊,陈柯萍.心力衰竭器械治疗：希氏-浦肯野系统起搏[J].心电与循环,2021,40(02):109-115+138.

[5]董震宇,穆耶赛尔·玉苏普,芦颜美等.介入器械治疗慢性心力衰竭的研究进展[J].心血管病学进展,2023,44(12):1061-1064+1073.

[6]王辉山.心力衰竭外科治疗[J].临床军医杂志,2021,49(08):841-843.DOI:10.16680/j.1671-3826.2021.08.01.

[7]资料来源：公开资料及公司官网

[8]资料来源：公开资料及动脉网

[9]资料来源：微信公众号MedTF

[10]资料来源：公众号思宇器械

[11]郭涛.心肌收缩力调节的发展历史、应用现状和未来展望[J].中国心血管杂志,2023,28(01):1-5.

 

作者声明：感谢本文参考资料作者，文中观点仅供参考，不恰当之处还望包涵指正，资料内容侵删。

作者：DU

排版：壹万

 

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