重癥心力衰竭被稱為“心臟病里的癌癥”，唯一有效的救治方法就是心臟移植。但因為心臟供體極其有限，因此心臟移植不能成為惠及大眾的醫(yī)療手段。正是基于這樣的剛性需求，科學家們在過去幾十年里，一直在努力研發(fā)“人工心臟”。

BiVACOR，被認為是除了Syncardia及Carmat之外又一家極具潛力的人工心臟設(shè)備公司。公司研發(fā)了首款“磁懸浮”全人工心臟。其產(chǎn)品相比于傳統(tǒng)的人工心臟，擁有多項首次技術(shù)，例如首個不包括氣動、機械泵和一系列促進血液流動的腔室的人工心臟。

5月20日，BiVACOR宣布完成了由Cormorant Asset Management和One Ventures牽頭的1900萬美元B輪融資。此外，BiVACOR還獲得了美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）的300萬美元小型企業(yè)創(chuàng)新研究（SBIR）資助。公司表示，這些投資將為公司的臨床前驗證活動以及主要團隊成員的補充提供資金，以支持其研究。

人工心臟的藍海

心力衰竭是一種可怕的疾病，因為沒有有效的治療技術(shù)，一旦確診心衰即意味著死亡。即使能夠通過現(xiàn)有治療技術(shù)可能緩解病情惡化，但是也無力避免心力衰竭引發(fā)的死亡。對于重癥心力衰竭的患者而言，他們能夠活下來的唯一方法就是心臟移植。

但全球心衰患者數(shù)以千萬計，其中僅在美國和歐洲有1100萬人，每年新發(fā)病例110萬；我國心力衰竭患者數(shù)量每年也在以新發(fā)病例50萬例的速度增加。根據(jù)預(yù)測，到2030年，心衰的發(fā)病率將增加25％。

而全球的心臟供體極其有限，據(jù)了解，全球每年只有4000個心臟供體，而終末期心衰患者卻越來越多，心臟移植遠遠不能成為惠及大眾的醫(yī)療手段�；�于這樣的剛性需求，在過去幾十年里，人類一直在努力研發(fā)“人工心臟”。

事實上，人工心臟的起點可能比我們預(yù)想中要早不少。1982 年 12 月，一位名叫克拉克的心臟病患者就被植入了歷史上第一顆人工心臟 Jarvik 7，并成功生存了 112 天。這意味著依靠完全人造的機器來模擬心臟機能成為可能。這對于人類來說是一個巨大醫(yī)療進步。

40年后的今天，已經(jīng)有上千例心力衰竭晚期患者，在依靠人工心臟維持生命。數(shù)據(jù)顯示，2006年6月至今，北美地區(qū)已有近3萬例患者接受人工心臟植入。自2013年起，當?shù)孛磕曛踩肴斯ば呐K的患者超過2500名，已超過心臟移植患者數(shù)量。在患者生存時間方面，人工心臟植入不輸心臟移植。國際主流品牌第三代人工心臟Heart mate 3的隨訪數(shù)據(jù)顯示，患者2年生存率為79％，與心臟移植的80％非常接近。

根據(jù)美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）的數(shù)據(jù)，美國有十萬名患者可以立即從心室輔助裝置（VAD）或全人工心臟（TAH）中獲益，歐洲市場的規(guī)模也差不多。這是一個巨大市場，且未被滿足。

入局人工心臟研發(fā)

在工程學的角度看來，人的心臟是一個奇跡。在普通成年人的胸腔內(nèi)，心臟每天會跳動約10萬次。人體的血液能上至大腦，下至手指和腳趾，“幕后功臣”正是水泵一樣作用的心臟及富有彈性的動脈血管。心臟有四個腔，每側(cè)各一個心房和一個心室，用來泵血液遍及全身。

自然界如此巧奪天工的設(shè)計讓工程師們羨慕不已。自上世紀50年代開始，無數(shù)科學家一直在嘗試研發(fā)人造心臟，但結(jié)果總是差強人意。在 2021 年之前，全世界僅有總部位于美國亞利桑那州的Syncardia 這一家公司通過了美國、加拿大和歐洲監(jiān)管部門批準，并在三地開展人工心臟的商用。

此后，法國醫(yī)療設(shè)備公司 Carmat旗下的人工心臟產(chǎn)品獲得歐洲監(jiān)管機構(gòu)批準，并宣布將會在2021 年第二季度登陸市場。

BiVACOR作為除這兩家之外的人工心臟設(shè)備研發(fā)公司也備受注目。位于得克薩斯州休斯頓的BiVACOR由丹尼爾·提姆斯、約翰·弗雷澤、威廉·科恩于2008年聯(lián)合創(chuàng)立。

事實上，早在2001年，丹尼爾·提姆斯在昆士蘭科技大學攻讀博士的時候，就在家里的車庫中產(chǎn)生了研發(fā)人造心臟裝置的想法。

提姆斯首先在他的家鄉(xiāng)澳大利亞開始了這個項目，其開發(fā)團隊與德國、日本和美國的研究者進行了合作。公司作為學生項目獲得了昆士蘭科技大學的大力支持，并逐漸成為一家全球公認的公司。

2016年，BiVACOR獲得了昆士蘭科技大學的點燃創(chuàng)意基金。利用這筆資金，提姆斯的團隊可以開發(fā)一個患者控制器原型，用于婦女和兒童旋轉(zhuǎn)總?cè)斯ば呐K的脈動操作。

2018年，BiVACOR從昆士蘭州生物醫(yī)學援助基金獲得資金。借此，提姆斯團隊著手開發(fā)為該設(shè)備提供動力的雙疫苗完全人工心臟前科控制器。

在項目的不同階段，為了能充分利用全球合作者的專業(yè)資源，BiVACOR開發(fā)團隊在全球各地都分設(shè)了實驗室。

多年來，BiVACOR磁懸浮心臟的核心理念基本不變，但其產(chǎn)品經(jīng)歷了多次更新迭代。2019年，該裝置已經(jīng)完成動物試驗，準備進行人體試驗。

同年，BiVACOR與美國宇航局約翰遜航天中心達成合作。雙方將利用美國宇航局在概率風險評估（PRA）方面的專業(yè)知識，在工作范圍內(nèi)允許NASA初步向BiVACOR提供技術(shù)支持，幫助BiVACOR評估必須在極端環(huán)境中運行的醫(yī)療部件的風險。

目前，BiVACOR團隊總部設(shè)在美國（洛杉磯和休斯敦）和澳大利亞（墨爾本和布里斯班），并專注于將實驗原型轉(zhuǎn)變?yōu)樯虡I(yè)產(chǎn)品。

成功研制首款“磁懸浮”人工心臟

BiVACOR全人工心臟（TAH）是針對嚴重雙心室心力衰竭患者的首個長期療法。BiVACOR設(shè)備是基于旋轉(zhuǎn)血泵技術(shù)的可植入全人工心臟。它的大小與成人拳頭相似，質(zhì)量僅有512克（稍微比成人心臟重），足夠小，可以植入許多婦女和一些兒童中，但仍能夠為正在鍛煉的成年男性提供足夠的心輸出量。

BiVACOR TAH的最大創(chuàng)新設(shè)計在于利用馬達和旋轉(zhuǎn)盤的簡單結(jié)構(gòu)，能同時將血液泵送至全身。設(shè)計使用磁懸�。∕AGLEV）技術(shù)，旋轉(zhuǎn)盤完全懸浮在磁場中，其原理類似于磁懸浮列車的磁懸浮行駛方式，并且可通過差動流體輸出對循環(huán)的控制進行微調(diào)。

BiVACOR TAH安裝在旋轉(zhuǎn)輪轂兩側(cè)的左右葉輪葉片使產(chǎn)品能夠同時支撐心臟的左右心室，其中較大的裝置壓強較大，可將血液泵送到整個身體，較小的裝置壓強較小，用于將血液泵送到肺部。即使沒有閥或彎曲的心室腔室，也可以通過快速調(diào)整葉輪的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)脈動性流出。每一側(cè)都可以做到每分鐘泵送超過15L的血液，能夠滿足想要進行適量運動的病人需求。

另外，BiVACOR TAH非接觸式懸架可提供較大的血間隙，從而最大程度地減少血液創(chuàng)傷并消除機械磨損，從而提供持久，可靠且生物相容的心臟替代物。

BiVACOR TAH除了“磁懸浮”技術(shù)外，還有一個非常重要的流量平衡系統(tǒng)，這使得BiVACOR TAH可以動態(tài)適應(yīng)患者生理狀況的任何變化。

與其他全人工心臟相比，BiVACOR TAH由3D打印的鈦泵，具有優(yōu)異生物相容性。而起泵體內(nèi)的特殊大間隙可減少血細胞損傷和凝血風險。

BiVACOR TAH由于采用“磁懸浮”技術(shù)，避免內(nèi)部零件的摩擦或機械磨損，使其具有更長使用壽命，至少有10年。而目前已上市的人工心臟，更多是作為下次心臟移植的過渡，而非真正替代心臟，使用壽命并不長。

2019年，BiVACOR TAH完成一項短期動物試驗，在母牛體內(nèi)植入90天，母牛不僅保持健康，而且能夠正常運動并繼續(xù)以正常速度增重。甚至可以慢跑半個小時。

但截至目前，BiVACOR TAH還未真正進行人體試驗。公司表示，此次BiVACOR總價值2200萬美元的融資將用于繼續(xù)測試BiVACOR的設(shè)備，并進一步擴充公司的勞動力，開展臺式和臨床前驗證活動，積極準備第一次人體試驗。

世界上最小的全磁懸浮式人工心臟

2015年，蘇州同心醫(yī)療器械有限公司經(jīng)過10余年的努力，自主研制出了世界上最小的第三代全磁懸浮式人工心臟，人工心臟重量不到180克，大小和乒乓球差不多，重量與手機相當。目前，全磁懸浮人工心臟在北京阜外醫(yī)院、武漢協(xié)和醫(yī)院，已完成臨床試驗25例，有兩例沒有獲得成功。

這顆具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的全磁懸浮人工心臟，盡管獲得了國際國內(nèi)同行的高度認可，但目前只能通過臨床試驗以及人道主義豁免形式，在少量病人身上得到應(yīng)用。

因為種種原因，全磁懸浮人工心臟的上市遙遙無期，但國內(nèi)已有上市銷售的人工心臟。2020年11月，四川省人民醫(yī)院順利為一名終末期心力衰竭患者實施了全國首例正式上市人工心臟植入手術(shù)。這顆人工心臟是中日合資研制生產(chǎn)的“永仁心”人工心臟，也是目前唯一一個獲得國家藥品監(jiān)督管理總局批準，進入臨床運用的人工心臟產(chǎn)品。

2021年1月，蘇州另一家人工心臟研發(fā)公司“心擎醫(yī)療”完成超億元B輪融資，致力于中短期生命支持領(lǐng)域的醫(yī)療器械研發(fā)。心擎醫(yī)療曾僅花費三年，便將全磁懸浮體外人工心臟推向臨床，并在2019年于意大利舉行的國際機械循環(huán)輔助協(xié)會（ISMCS）上發(fā)布了其優(yōu)異的性能及血液相容性，獲得國際專家肯定。

不論是國內(nèi)還是國際，對于研發(fā)公司及患者而言，人工心臟的研發(fā)還有漫長的路要走。不僅僅涉及研發(fā)技術(shù)尖端高難度，還涉及到人工心臟進入臨床運用的諸多問題。心衰是心血管板塊少有的超百億市場空間的廣闊賽道，隨著人口老齡化以及心血管基礎(chǔ)疾病病程的延長，心衰器械治療市場的拐點臨近。但心臟領(lǐng)域醫(yī)療器械風險高、難度大、標準及要求嚴格，在全球范圍內(nèi)都屬于高難度的創(chuàng)新。我們還需要更多時間與經(jīng)驗。

作者：張宜穎