中国医疗器械创新驱动发展中心

核心提示在全球新冠肺炎疫情的严峻态势下,额温枪、呼吸机等医疗设备的需求迅猛增长,作为世界工厂的中国成为各国求助对象,中国医疗器械行业对外出口迎来发展契机。然而当前中国医疗器械产品以中、低端型为主,加之各国医疗设备安全检验标准不一,导致医疗器械产品出

在全球新冠肺炎疫情的严峻形势下,对体温计枪、呼吸机等医疗设备的需求迅速增加。中国作为世界工厂,成为各国求助的对象,中国医疗器械行业出口面临发展机遇。

但目前我国医疗器械产品主要处于中低端,各国医疗器械安全检验标准不一,导致医疗器械产品出口受阻。要扭转国际上对中国产品的刻板印象,中国医疗器械行业需要加快转型升级,将国产产品推向高端。

随着AI技术和5G催生新的应用场景,智慧城市依托互联网技术的快速发展,新技术正在加速医疗器械行业的变革。

此外,随着互联网医疗的发展和居民健康意识的提高,全球正逐渐进入老龄化社会。未来,家用医疗器械市场将进一步扩大,中国医疗器械行业也将迎来新的发展机遇。

如今,大众对健康的追求和保护意识与日俱增,国家对医疗器械行业的重视程度也与日俱增。通过扶持政策,大力推动医疗器械产业的发展,为创新医疗器械的上市和广泛临床应用提供了强劲的增长动力。

根据IQVIA爱坤威对临床专家和医疗器械行业专家的访谈结果,评选出过去10年中国市场上市的10大创新医疗器械产品,包括:缺血性卒中栓塞支架、手术机器人、3D打印技术、动态血糖检测、AI辅助影像诊断等创新产品。

1.缺血性中风溶栓支架

目前,中风正在成为中国的头号健康杀手。我国每年新发脑卒中病例200多万,其中只有不到10%的人会及时到医院就诊,只有1%的人在有效时间窗内得到治疗和获益。

如果血管堵塞,如果不迅速疏通,那么就会发生大面积的脑梗塞。时间越长,梗塞面积就越大。急性颅内动脉闭塞的死亡率可达80%以上,过去没有有效的治疗方法。近年来,静脉溶栓可在发病4.5小时内使部分患者血管再通,但其再通率低,效果不理想。

颅内动脉支架取栓术非常适合颅内动脉急性闭塞的治疗。现在是最佳的治疗方法,可大大降低颅内动脉急性闭塞的死亡率和致残率,为急性缺血性脑卒中的治疗提供了又一有力的技术保障。

支架取栓器就像一个网笼。在影像设备的引导下,医生通过导丝穿过血栓,用导管在血栓处放置支架,然后将导管收回。支架会自动释放并与血栓结合。拔出导管和支架,血栓一起取出,脑部血流恢复正常。

2.手术机器人

机器人手术系统是多种现代高科技手段的结合,具有广泛的应用领域,在临床手术中得到广泛应用。外科医生可以在远离手术台的地方操作机器,这与传统的外科手术概念完全不同。是国际微创外科领域当之无愧的革命性手术工具。

当机器人用于手术时,医生的手不接触病人。一旦确定了切口的位置,配备有摄像机和其他手术工具的机械臂将进行切割、止血和缝合。外科医生只需要坐在控制台上,通常是在手术室里,观察和指导机械臂的工作。目前,最常见的机器人手术是前列腺切除术。一些外科医生还将名为“达芬奇”的机器人系统用于心脏手术、妇产科和节育。

目前,手术机器人是服务机器人中最好的一个分支。原因很简单:对成本不敏感,也超出了传统外科医生的极限,所以真的有用。

近年来,达芬奇机器人等国外手术机器人产品在国内发展迅速,主要应用在泌尿外科、普外科、胸外科等科室的微创手术。

另一方面,在国内,很多国产医疗机器人产品已经进入从高校科研、临床试验向产业化转型的重要时期,面临多重机遇和挑战。我国最早的医用机器人研发始于1997年,由北航空航空航天大学王教授和海军总医院神经外科田增民教授共同打造。也是Remebot的前身。后续还有专门研究这个方向的高校研究团队,包括哈工大、复旦、沈阳自动化学院、天津大学等。,而且每个团队的研发时间都在十年以上。

3.3D打印技术

如今,3D打印作为具有代表性的前沿技术之一,其应用价值已经得到了很多业内人士的认可。在医疗领域,3D打印已经逐渐渗透到很多细分应用场景,比如手术模型排练、康复医疗器械制造等。在3D打印前沿技术的推动下,传统医疗行业的服务模式正在加速转型,智能、高效、专业的医疗服务模式也在加速发展。

在以往的外科预演中,医务工作者往往需要通过CT、核磁共振等影像设备获取患者数据,然后利用软件将2D医学图像转换成逼真的3D数据。现在医疗工作者可以借助3D打印机等设备直接打印3D模型。这样不仅可以辅助医生进行准确的手术规划,提高手术成功率,还可以方便医务工作者和患者对手术方案的沟通。

近年来,科学界和医学界已将生物器官和组织的3D打印作为重点研究课题之一。目前生物3D打印的组织器官主要有鼻子、耳朵、血管、肾脏、心脏、皮肤、角膜等。无论是人工血管、软骨组织、肝脏组织还是肾脏组织,其核心都是特定类型细胞的分离和大规模扩增。3D打印技术,在人工组织器官培养过程中,可以构建组织器官的三维形状,使细胞按照预设的形状生长,从而促进细胞的健康发育,替代人体的病变组织。

此外,随着智慧医疗的快速发展,患者也在期待专业化、个性化、精准化的医疗服务模式。在药学方面,利用3D打印成型技术制备药学用药物缓释装置有很多优势。3D打印可以实现多种药物材料的局部细节控制,精确控制某种药物的成分。在康复医疗器械方面,面对假肢、助听器等康复医疗器械的小批量、定制化需求,利用3D打印技术可以进一步完善康复医疗器械的制造工艺,降低成本,缩短制造周期。

事实上,3D打印技术的出现已经潜移默化地从多个层面改变了传统医疗行业的发展进程。相信随着技术的不断成熟,3D打印将会催生医疗服务的新模式,人们也会感受到新兴技术给生活带来的便利。

4.动态血糖检测

动态血糖监测是内分泌科的诊疗技术之一。它可以连续动态监测患者的血糖水平,观察受试者血糖波动的变化,并对血糖数据进行汇总分析得出直观的报告,呈现全面的血糖信息。

动态血糖监测系统一般由五部分组成:葡萄糖传感器、电缆、血糖记录仪、信息提取器和分析软件。皮下葡萄糖传感器中含有的葡萄糖氧化酶与皮下组织液中的葡萄糖发生化学反应,产生的电信号通过葡萄糖传感器传输到分析软件,再转换成血糖值。

动态血糖检测分为回顾性和实时动态两种。皮肤探针用于测量血糖。回顾性动态血糖监测系统操作简单,报警少。可以连续几天观察患者的血糖波动情况,方便医生找出规律,调整治疗方案。实时血糖监测成本较高,但可以连续、高密度地提供血糖信息。根据实时血糖值和血糖变化趋势的信息,可以帮助临床医生更加灵活地调整降糖方案,帮助患者更加快速准确地控制血糖,减少血糖波动。

目前已有不少患者受益于动态血糖监测,不仅避免了反复穿刺皮肤采血测血糖的痛苦,还能发现个体血糖的波动特征,有助于制定个体化治疗方案。通过动态血糖的监测结果,将来可以自动分析胰岛素泵注射剂量的信息并将其集成在计算机系统中。有望通过人工智能自动调整降糖药的剂量,帮助患者快速安全地控制血糖。

5.人工智能辅助图像诊断

以前,放射科医生每天都要花大量时间查看医学影像资料,了解具体疾病的细节,平均每天要看100多张片子,对医生来说压力很大。

AI辅助影像诊断,通过人工智能技术,可以有效解放医生的眼睛和脑力,发现一些医生发现不了的细微信息,实现对癌症等疾病的精准识别和预测。

目前相对成熟的AI医学影像辅助诊断产品主要用于肺部CT扫描筛查,已投入多家医院应用,在辅助诊断方面表现良好,提升了AI应用在医疗领域的认可度。测试结果显示,两名放射治疗师读取20名肺结节患者的CT图像需要3.5小时以上,换成AI只需2.05分钟,是人工检查时间的1/15。此外,AI对微小结节高度敏感。识别6mm及以上结节时,人工检查和AI的识别率为100%。而在识别0-3mm的结节时,AI的识别率为84%,比人手高53%,比人手高31%。

当然,以现在的技术,AI医学影像辅助诊断永远无法取代医生。未来需要积累更多真实病例的原始数据,不断提高准确率,帮助医生减少漏诊和误诊。未来的发展方向是积极拓展应用范围,如卒中辅助筛查、心脏辅助筛查、骨折辅助筛查、乳腺辅助筛查等产品的研发,市场前景非常巨大。

6.无铅心脏起搏器

无铅心脏起搏器是利用来自器官外的脉冲超声波对心脏进行无线电击,从而达到调节心跳的目的。

传统的心脏起搏器通过由静脉输送到心脏的电导线来刺激心脏组织。但是导线会失效,这需要额外的手术来移除或替换这些导线。此外,传统方法在可以应用治疗性电击的地方受到限制。

无引线心脏起搏器使用一个永久植入心脏的小型接收器来接收聚焦声波并将能量转化为电流。与无线电波不同,超声波可以以足够高的能量水平穿透组织,而不会产生任何热量。

无导线起搏的概念是在20世纪70年代提出的,当时还处于理论研究和动物实验阶段。随着导管输送系统、微型化和材料技术的发展,无导线心脏起搏具有广阔的发展前景,并已应用于临床。据统计,2011年我国有42986例患者植入了永久起搏器,比2010年增加了11%。随着人口老龄化,这个数字还会增加。

7、房颤的冷冻球囊消融术

心房颤动是最常见的阵发性心律失常,极大地增加了血栓栓塞和卒中的发生率,且致残率高,严重影响患者的生命安全。据估计,目前全球房颤患者超过3000万,预计2060年将达到7000万。近十年来,我国房颤患病率增加了30倍,与房颤相关的脑卒中增加了13倍。

球囊冷冻消融是房颤消融领域的一项创新技术。它通过液态制冷剂降低消融部位的温度,使局部组织坏死,从而达到治疗房颤的目的。在这项技术中,连续的带伤取代了传统射频消融点对点的连接方式,大大降低了术中漏点的概率,提高了手术的成功率。

与传统手术相比,冷冻球囊消融房颤所需时间更少,仅需两个小时,而传统手术需要四个小时。而且冷冻球囊消融房颤的成功率更高,同时明显增加了患者的舒适度,患者的耐受性好,可以减少重大并发症的发生。

自2005年欧洲应用冷冻球囊消融导管以来,全球已有超过38万例。2013年12月至2018年,我国已完成超过15000例房颤冷冻消融治疗。

8.液体活检技术

液体活检是与传统组织活检相对应的概念,是一种对血液等非固体生物组织进行取样分析的体外诊断技术。液体活检中的“液体”主要是血液,包括大便、尿液、唾液等体液样本。

液体活检最重要的应用场景是肿瘤的早期筛查、诊断、用药指导、监测、预后管理和无创产前检测。此外,它还包括其他疾病,如肌肉骨骼系统和结缔组织疾病,传染病和寄生虫病。

与传统的组织活检相比,液体活检的优势一是可以反映病变的全面信息,二是可以进行高频监测,三是可以显著降低患者的成本和风险。肺穿刺活检的费用比液体活检高几倍,并发症的几率也更大。

由于其不可替代的技术优势,液体活检带来了广阔的市场前景。高盛、摩根大通、派杰等机构给出的全球市场预测都在200亿美元以上,普华优策、智研咨询预测的国内市场空也达到了数百亿人民币。

中国的许多政策和事件也表明了他们对液体活检技术的支持。比如科技部提出2030年前精准医疗投入600亿。

根据检测物质的不同,液体活检技术发展为以下几个分支:CTC技术、cfDNA/ctDNA技术、外泌体技术和循环RNA技术。

《自然》杂志2018年11月发表的综述文章总结了液体活检技术目前面临的四大挑战,包括:了解血浆成分、与免疫肿瘤学的结合、多参数综合检测、机器学习的应用。面对挑战,我们需要生物学、生理学、检测技术和分析方法的交叉发展。相信在不久的将来,液体活检的临床有效性和实用性会越来越被证明,液体活检会为人类健康做出更大的贡献。

9.有晶状体眼的人工晶状体植入术

有晶状体眼人工晶状体植入被认为是一种可以弥补LASIK、PRK等切割手术进行屈光矫正的产品。是最新、最安全的近视矫正产品之一,目前在美国已被广泛使用。

可用于矫正大范围的近视、远视和散光,术后无需去除或破坏角膜组织和缝合。同时可以实现可预测的屈光矫正,视觉质量极佳。特别是对于高度近视。

ICL人工晶状体本质上是一种软性人工晶状体,可以放置在人眼晶状体前方的安全区域。其厚度仅为50微米左右,比头发的直径还要细,术后视力优于佩戴眼镜、隐形眼镜等在角膜上实施的屈光矫正技术。

与其他人工晶状体相比,ICL的一个重要特点是它的材料非常特殊。水晶材料是Collamer的高科技专利材料,是一种胶原蛋白材料,在人体内没有排斥反应。而且,与角膜屈光手术不同,ICL植入手术最重要的特点是“加法原理”,即手术室给眼睛“加”一些东西,而角膜手术是“减法原理”,即从眼睛“减去”一些组织。这样我们就能理解为什么晶状体植入是安全的,可逆的。

目前,ICL不切除、不破坏角膜组织,以其激光手术无法比拟的优越效果,逐渐成为世界上发展最快的新潮流。

10.药物涂层气球

药物涂层球囊是一种新的治疗方法,已应用于冠状动脉和外周动脉疾病。这种方法不需要放置金属支架,从而降低了血管内膜的炎症反应、支架内血栓形成的风险、双倍的抗血小板时间和出血的风险。

此外,在冠状动脉疾病的临床研究中,DEB在治疗支架内再狭窄、小血管疾病和分叉病变方面表现出较好的疗效和安全性,也适用于出血风险高、正在口服抗凝药或近期接受过手术的患者。

DEB表面涂有一层抗增殖药物,在DEB扩张时能迅速释放到局部血管壁,被内皮细胞吸收发挥作用,从而达到抑制内膜增生的效果。目前DEB产品有十余种,都是以紫杉醇为基础的包衣药物。基础研究已经证实,紫杉醇可以通过以下途径抑制内膜增生:

阻断细胞增殖的早期启动子,抑制细胞骨架的生成,阻断有丝分裂,从而抑制细胞的快速增殖;

抑制平滑肌细胞迁移和表型变化;

抑制子宫内膜的增生性炎症反应。但需要注意的是,紫杉醇虽然脂溶性好,容易透过细胞膜,但生物利用度低,只有9%~17%的紫杉醇能转移到血管壁并被内皮细胞吸收。

与普通球囊相比,DEB对经历多次介入治疗的复杂病变更安全、更有效。对于出血风险高、口服抗凝药或近期有外科手术的患者,DEB是更合适的选择,因为它不依赖支架,对术后抗血小板的要求远低于支架植入。

 
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