死亡的定义是什么?若病人意识丧失,呼吸脉搏停止,心电图呈直线,那么即可被诊断为临床死亡。如果说此时病人还徘徊在生与死的分界线上,那么脑电波的消失就是下达脑死亡的最终定论,宣告病人已渡往来生的彼岸。
然而体外膜肺氧合(ECMO)却一次次地创造了奇迹,令病人“起死回生”。ECMO 是什么,Elsius 公司又要如何将这一现代医学的“神器”普及给广大医护人员呢?笔者将通过本次访谈,为各位读者揭晓。
ECMO 的“起死回生术”
体外膜肺氧合(extra-corporeal membrane oxygenation,ECMO)是一种用于协助重症心肺衰竭患者进行体外呼吸循环的急救设备,因此也常常被称之为人工肺或膜肺。
运作原理是将血液从静脉中抽出,流经膜肺氧合血红蛋白并清除二氧化碳,再将经过气体交换的血输回患者体内。ECMO 可以作为人工肺将氧合的血液送回静脉,再由心脏泵至全身; ECMO 也可充当人工心,将氧合的血液直接推到动脉体循环。
ECMO 对呼吸循环系统的替代功能可以使患者的心肺处于休息状态,为患者的治疗和恢复获得宝贵时间。
ECMO自 1971 年首次在外科手术中成功使用以来,一直用于新生儿严重心肺功能障碍。而在大约 10 年前的非典,禽流感和甲型流感来势汹涌的侵袭中,常规的治疗手段无法控制发展迅猛的病情,ECMO 被作为最后希望为这些心肺衰竭的成人患者争夺生存时间。
除此之外,ECMO 对于抢救突发性重伤病患和心脏病突发病人也至关重要。
目前 ECMO 已被加入美军空军的急救设备,可以预见 ECMO 在不久的将来会成为救护车和急救室的必备设备。作为支持性治疗的工具,ECMO 还可以用于等待心肺移植的病人。
在一个临床案例中,一个需要肺移植的女孩在等到器官捐赠前不得不移除自己的肺,而她在没有肺的情况下使用 ECMO 生活了9天,并成功等到肺移植。同样,ECMO 也可以用于等待心脏移植的病人。不得不感叹 ECMO 的出现为医学带来太多突破!
ECMO 的设计基于模拟体内循环的结构,其组成包括:替代循环系统动力的血液泵,替代呼吸系统功能的氧合器,气体与氧气混合调节器,血液加热器,替代循环系统回路的动静脉导管及管路,以及各种监测显示器与其他附加装置,非常繁琐复杂。
目前市面上所有的 ECMO,包括正在开发的 ECMO,都存在着 4 大致命缺点。
1
并发症多
传统 ECMO 设备中,血液泵和氧合器是独立的两部分。这种分离的结构会导致更多管路的使用,并且使血液在体外循环的路程及时间增长,因此造成凝血,溶血,及血栓等并发症。
为了减少使用 ECMO 造成的凝血,医生必须使用大量的抗凝血剂,这又会导致严重的内脏出血和脑出血。
2
血细胞损伤
血液流通过血液泵时,在与氧气的高速混合过程中会形成大量的血细胞损伤。
3
人工监管费极高
前两点中提到的血液损伤导致了 ECMO 在使用时需要高强度无间隔的临床监管,尤其是检测病人体内的出血和凝血状况。因此人工监管费大大超过了 ECMO 本身仪器的费用。研究表明,ECMO 治疗总共花费大约为 62-73 万美元,而其中超过 50 万美元是花费在 ECMO 的操作及病人的护理方面。
4
使用范围受限
传统 ECMO 繁琐复杂的结构限制了其移动性和在医院外抢救中的运用。另外,对于需长期携带 ECMO 的等待脏器移植的病人,生理活动的限制会极大地影响术后恢复。
Elsius:ECMO 2.0 更轻、更安全、更便宜
如何将 ECMO 这一昂贵却有奇效的现代医学尖兵利器普及给广大医护人员呢?致力于研发 ECMO 的加拿大 Elsius 公司带来了新思路。
Elsius 公司的 CEO Alessandro Biglioli 毕业于航天制造工程专业,并获有 MBA 学位。工程学的背景极大地帮助了 Alessandro 跨入医疗器械领域。
▲ CEO Alessandro Biglioli
在受邀加入 Elsius 之前, Alessandro 已有着多年的血液氧合器的研发经验和 14 家公司的工作和管理经验。
在被问到为何致力于 ECMO 研究时,Alessandro 兴致勃勃地列举了几例 ECMO 创造的医学奇迹。
一名 29 岁的女性在滑雪时不慎掉入冰川,在零下 30 度的冰水里困了 80 分钟才被救起。被送至医院时时患者已没有呼吸心跳,体温降至 12 度,瞳孔无光照反射,脑电图消失。
这些在临床判断中被列为死亡的依据并没有让医生放弃对她的抢救,患者在重症加护病房接受了 ECMO 治疗。让人振奋的是 ECMO 成功地将患者从死神的手中夺了回来。
Alessandro 于 6 个月后见到这名患者,该患者除了部分手指脚趾有着不可逆转的冻伤之外,已完全恢复健康,并且没有被诊断出任何脑损伤。
这并不是 ECMO 带来的唯一起死回生的案例。一个意大利男孩在溺水超过 40 分钟后,被救起时已无任何生命体征,而 ECMO 又一次将男孩从死亡的边缘救了回来。
在亲身见证这些临床奇迹后,Alessandro 认为 ECMO 不仅仅是一个医疗仪器领域的研发新热点,它的诞生和运用意味着死亡的定义将被改写,生命将被给予更多可能。这更加坚定 Alessandro 成立 Elsius 公司的决心。
针对于现有 ECMO 仪器的缺陷,Elsius 并没有像其他公司一样只对已有模型的局部做出有限的改进,而是革命性地设计了一个全新的模型。
Elsius研发出了第一个血液泵和氧合器合并的 ECMO,大大提高了 ECMO 的轻便性和移动性。Elsius 同时对血液泵进行了改良,减少了血液经过血液泵时受到的损伤。
最让 Alessandro 自豪的是 Elsius 的 ECMO 设备中所有和血液接触的表面都用了生物兼容材料涂层,从而降低了血栓及炎症的形成。并且,Elsius 运用特有的技术,使涂层材料中的关键成份肝素(抗凝血剂)不会被流过的血液冲刷掉,从而避免了肝素流失导致的凝血及内出血——这是其他新型 ECMO 仪器所未能解决的一大难点
在使用人血的临床前试验中,相较于市面上其他的 ECMO 产品, Elsius 的 ECMO 对血细胞损伤最小,并且对抗凝血剂计的使用量减少了 90% 以上。临床医生表示,将抗凝血剂用量降低 10% 已经是很大的突破,而 Elsius 所达到的成就将对现有的 ECMO 市场将产生巨大的冲击。并且对于需要长期使用 ECMO 的病人来说,这些更加是飞跃性的突破。
除了技术上的革新,价格的优势更加大了 Elsius 赢得市场的机会。Alessandro 预计使用 Elsius 的 ECMO 的花费(包括仪器本身花费,ICU 看护费及后续治疗费用)将比使用传统 ECMO 的花费降低至少 50%。
Elsius 全球布局,志在必得
Elsius 计划首先进军占据着 ECMO 2/3的市场份额的欧美国家。因此目前 Elsius 正在筹备申请欧盟的 CE 认证和美国的 FDA 510K批准。
对于 CE 认证的申请, Elsius 只需要完成规模为 15 人左右的临床试验证明其产品与现有 ECMO 的相似性即可。
另一方面,ECMO 被 FDA 归类为II类医疗器械,Alessandro 和公司临床经验丰富的项目主管都认为 ECMO 在 FDA 510K 的审批不需要额外开展临床试验,在欧洲获得的临床数据即可满足申请要求。
目前公司已经联系了德国两家有着高 ECMO 使用率和丰富临床经验的大型医院,并在积极筹备试验设计。Elsius 在德国的临床试验大约会在 1 年后开展,并于 2-5 个月内完成。
Alessandro 表示由于这两家医院有着大量需要 ECMO 治疗的病人,医护人员已有着丰富的 ECMO 的使用经验,因此不需要接受额外的培训。并且病人对 ECMO 接受程度也比较高,临床试验将会顺利完成。
Alessandro 预计 Elsius 在一年半到 2 年内即可拿到 CE 认证,并会顺利通过为期 60 天的 FDA 510k 审批。
Alessandro 估算目前 ECMO 的临床使用在美国和欧洲每年各有 25000 例,而 ECMO 在其他国家还不够普及,除欧美以外的国家加在一起大约每年 25000 例。ECMO 目前的市场收益大约为每年 15 亿美元,一旦 ECMO 更加普及后,5年内的年利润额能达到50亿,10 年内达到 200 亿。
Alessandro 认为参考 ECMO 研发公司的融资情况和收购费用,可以更好地预估 ECMO 未来的市场收益。
位于英国的 A-Lung 公司开发了一种类似于 ECMO 的呼吸系统透析机,其产品功能相对 Elsius 的 ECMO 非常有限,却已经成功融到 6600 万美元的资金。另一家研发 ECMO 的公司 TandemLife 以 2500 万美元的价格被一家心血管医疗仪器公司收购。
投资者对 ECMO 领域如此有信心意味着 ECMO 的实际市场比统计数据要大很多并且还在不断扩大。
Alessandro 表示目前 ECMO 的研发公司寥寥无几,竞争并不激烈。而医疗领域和一些投资大佬已对 ECMO 越来越关注,许多大型医药公司和投资公司已联系了 Alessandro, 并表现出了对 Elsius 的极大兴趣。
Alessandro 表示若 Elsius 顺利被收购,投资者将在未来的 2-5 年内收到 10 至 30 倍的投资回报。
目前 ECMO 的市场基本被德国的 Maquet 公司垄断,其产品已称霸市场 25 年。Alessandro 表示目前临床领域非常期待一个更新更好的 ECMO 产品取代垄断,并预期 Elsius 的 ECMO 获得审批上市后将在一年内占据 1% 的市场份额,3 年内占据 6-7% 的市场。考虑到 ECMO 本身的市场在不断扩大,这些市场份额所创造的利益将是非常可观的。Alessandro 提到,即使公司不被收购,在 5 年后的年收益也能达到 1 亿美元。
Elsius 在产品研发阶段申请到美国政府提供的科研资金共计 1600 万美元。公司成立后在短短两年内已收到来自各个国家的私人投资资金共计 100 万美元。Alessandro 对公司当下的估值是 1200 万美元。
接下来的临床试验,审批,制造和市场投入还需要大约 500 万美元的资金。Alessandro 表示公司正在积极寻找投资人,同时也会申请更多的政府资金推动产品上市。
拯救流感下的北京中年
Alessandro 的父亲是一名心脏外科医生,曾是山东大学的客座教授。Alessandro 自己也曾到访过中国多次。在和卫生局和一些医院交流后 Alessandro 得知, ECMO 在大陆并不普及,每年大约只有1000 例,使用量只及香港。
而目前国内日益严重的空气污染,庞大的吸烟人群,和大量的人口老龄化让我们有着世界最大的呼吸系统疾病人群。
前一段时间热传的《流感下的北京中年》一文让大家意识到流感的致命性和高发性。对于致死率极高的甲型流感和之前人人生畏的禽流感,ECMO 的使用将会是病人与死神的抗争中决定性的一步。
今年年初,一名广州女患者不幸感染流感并迅速发展成病毒性肺炎。入院时病人肺部影像已呈白色,所有的呼吸机都无法维持血氧率。而 ECMO 18天的治疗成功地让病人脱离生命危险,并顺利康复出院。
另一方面,国内每年有近 5000 万例的慢性阻塞性肺病(COPD)和近 300 万例的肺癌。对于晚期的肺炎和肺癌病人,ECMO 可以承担心肺功能为身体分压,是这些病人延续生命的最后希望。
Alessandro 表示 ECMO 未来最大的市场将在中国大陆。而开发中国的 ECMO 市场面临着两大挑战:
1. ECMO 的操作和监控对医护人员的专业性要求很高。而由于 ECMO 普及率低,国内目前缺乏训练有素且经验丰富的 ECMO 操作人员。
2. 扩大 ECMO 市场最大的挑战是其高昂的花费。由于中国医疗保险系统并不够完善,病人本身很难担负 ECMO 高昂的费用。
不过中国经济和医疗系统的迅猛发展让 Alessandro 对国内市场非常有信心,他认为虽然有挑战,但这些问题都不会长久地存在下去,在不久的将来都会被突破。
ECMO 一直被作为挽救生命的最后希望,因为其复杂的操作和高昂的费用让医院和病人望而却步。这导致了病人在用上 ECMO 的时候已经错过最佳的抢救时机。临床分析表示在第一时间使用 ECMO 能够救活超过 80% 的病人。希望 Elsius 为 ECMO 带来的突破能让更多的病人更早地接受治疗,赢得与死神的赛跑。让我们拭目以待吧!

Alessandro 在3月底4月初会前往中国会见有意向的投资人。Alessandro 的日程表如下,如有投资者有兴趣与 Alessandro 面谈或者希望获得更多有关  Elsius 公司的信息, 请发送邮件至 [email protected]
江浙沪华东地区 – 3 月 31 日至 4 月 2 日
北京 –  4 月 4 日 至 4 月 6 日
本期作者:黄天放
本科毕业于中国药科大学生命科学系。博士毕业于亚利桑那大学药学院。博后从事于塔夫兹大学医学院,专注于炎症及心血管领域的新药开发。目前从事新药临床试验监管,并任美柏访谈员。
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