医药生物周专题：PFA脉冲电场消融开启电生理新时代

电生理手术渗透率提升推动行业规模持续增长 根据弗若斯特沙利文预测，受人口老龄化影响，2025年中国快速性心率失常患者将达2,897万人，其中房颤患者数量将达2,267万人，房颤电生理手术量将达38万例，手术渗透率1.7%。随着患者人数增长、技术普及度提升，手术量有望保持快速增长，从而推动电生理器械市场规模快速增长，预计将从2021年的66亿元增长至2025年的157亿元，CAGR为24%。 PFA优势突出有望逐步成为电生理消融新术式 随着PFA技术应用到心脏电生理领域，优势逐步显现。与射频消融相比，PFA消融具有组织选择性、非热能消融等特点，对正常组织的安全性更高； 连续的消融区域使得房颤复发率低；同时消融速度快、贴靠要求低，手术时间短、术者学习曲线短、患者体验更好。凭借诸多优势，PFA在电生理整体市场规模比重预计不断上升，由2025年的8%提升至2032年的39%。 PFA产品陆续获批国产有望弯道超车 从2018年PFA首次应用于人体房颤消融之后，全球对PFA研究热情高涨，海外巨头如波科、美敦力、强生产品在国外陆续获批。2023年12月，锦江电子LEAD-PFA心脏脉冲电场消融仪及PulsedFA一次性使用心脏脉冲电场消融导管获得NMPA上市批准，为国内首个获批上市的PFA产品，开启国产商业化之路。随着更多厂家临床试验陆续完成，国产品牌或在PFA领域弯道超车，打破进口企业在三维电生理消融领域多年的垄断局面。 投资建议 基于安全、高效等方面的优势，我们看好PFA未来的发展前景。我们预计2024年将是国内PFA产品商业化的元年，产品布局较快的公司有望占据领先优势。同时商业化量产、临床技术支持能力亦是PFA产品销售推广的基础，因此我们看好具备应对集采经验、生产制造能力突出的平台型介入器械公司惠泰医疗；建议关注在三维和冷冻消融领域积累优势，技术平台布局完善的微电生理；以及国内首个获批PFA产品注册证的锦江电子。 风险提示： 产品研发不及预期风险；市场竞争加剧风险；集采降价超预期风险。 1.脉冲电场消融在电生理领域应用潜力瞩目 近期PFA新产品陆续在各国获批上市，如美敦力新型PulseSelect脉冲电场消融系统获FDA批准上市，锦江电子LEAD-PFA和PulsedFA成为首个国产获批PFA系统，日本厚生劳动省批准强生首款PFA产品VARIPULSE上市等。作为新一代消融技术，PFA相比射频消融、冷冻消融技术，具有独特的组织选择性，在使用时组织温度变化低、消融损伤相对均匀。随着新产品陆续获批，PFA有望迎来快速商业化。 1.1脉冲电场消融发展历程 脉冲电场消融（Pulsed field ablation，PFA）是一种新型非热消融形式，其主要机制是释放多个高电压、短时程的电脉冲能量，对细胞膜产生纳米级微孔，使细胞内环境破坏，细胞内液与细胞外液发生交通性混乱，导致细胞凋亡；各种组织可以通过特定阈值场强而被诱导坏死。PFA通过改变电脉冲传递设置（如脉冲持续时间、电压、频率）可实现电穿孔的可逆，因此细胞可以因为细胞膜完整性和电稳态的重建而存活，或不可逆导致细胞死亡。 20世纪90年代，高压直流电被发现可以用于终止心动过速，随后该技术被广泛应用于基因工程、电化学治疗和药物筛选。2012年美国FDA批准不可逆电穿孔技术用于肿瘤消融；2015年NMPA批准不可逆电穿孔技术用于肿瘤消融。2021年初，CE批准Farapulse PFA系统上市，用于心脏脉冲场消融的产品。 图表1：脉冲电场消融技术发展历程 1.2脉冲电场消融优势突出 脉冲电场消融只破坏细胞膜，消融后细胞骨架保持完整性，与现有射频消融热效应（Radiofrequency ablation，RFA）方法相比，具有以下主要优势： 1.2.1组织选择性 PFA消融以组织特定性阈值为特征，能够选择性地作用于特定组织。心肌细胞的阈值最低，因此在消融过程中，心肌细胞会优先受到影响，而心脏周围的其他组织如食管、肺、膈神经等则免受损伤，具有较高的安全性。 （1）不损伤冠脉：研究表明，PFA直接作用于心脏的前降支并不会导致冠脉内膜增生或狭窄，表明PFA消融对冠脉的安全性。 （2）不损伤膈神经：研究结果显示，PFA消融能够在造成心肌损伤的情况下不对右侧膈神经造成功能或组织学上的损伤，表明对膈神经的安全性。 （3）不损伤食管：PFA直接作用于食管时，研究表明在消融后的检查中，食管内膜表面光滑、完整，没有糜烂或溃疡的迹象，而且组织学检查也显示食管大体形态完全正常，表明PFA消融对食管的安全性。 （4）无肺静脉狭窄：与射频消融相比，PFA消融几乎不会导致肺静脉口的狭窄。 在动物实验和临床研究中，PFA消融对肺静脉的影响较小，避免了热能消融引起的肺静脉狭窄并发症。 图表2：PFA具有很好的组织选择性 图表3：PFA显著降低肺静脉狭窄风险 1.2.2非热能消融 与射频消融等热能消融技术不同，PFA消融是一种非热能消融方式。射频消融利用高频电流产生热量，导致组织凝固性坏死，容易损伤周围的组织。而PFA消融是通过电穿孔形成的非热能方式，不使蛋白变性，保留细胞外基质和组织结构，具有以下特点： （1）细胞外基质不受损伤：PFA消融不破坏细胞外基质，如弹性纤维和纤维蛋白原等都不受影响，保留了组织的支架和纤维结构。相比之下，射频消融后的组织可能出现内膜增生、心肌坏死和弹性纤维增生，导致组织的不正常增生和纤维化。PFA消融的肺静脉组织学检查显示，完全消融的心肌被均匀的纤维结缔组织替代，保留了胶原骨架。 （2）连续性的消融区域：PFA消融区域和非消融区域之间有明显的界限，消融区域显示出清晰的消融边界线；而射频消融技术在消融区域和非消融区域之间可能会产生不连续的“中间带”，其中可能残留一些存活的心肌细胞，容易导致房颤复发。 图表4：PFA消融区域显示出清晰的消融边界 1.2.3消融速度快、贴靠要求低 PFA消融的速度相对较快。根据张芝等的《脉冲电场消融在心房颤动中的应用》，Reddy等人进行首次人体脉冲消融中，经心内膜途径从第1根肺静脉消融至最后1根肺静脉放电结束的平均时间为19分钟，每例患者的总放电时间都在60秒以内。 此外，PFA消融不需要导管紧密贴靠心肌组织，仍然可以实现消融损伤，从而降低了操作的难度。 1.2.4脉冲电场消融具有多种可调参数 PFA具有多种关键参数，如电场强度、波形形状、脉冲特性等。各公司产品针对不同治疗场景及不同病灶特征，在参数设计上大不相同，目前尚难进行定量比较，有待进一步研究。 图表5：PFA脉冲波形分类 2.临床需求推动电生理行业规模持续增长 心率失常是老年人中常见的疾病之一，正常心率在60-100次/分之间，超过100次/分被称为快速性心律失常，低于60次/分则是缓慢性心律失常。快速性心率失常主要包括心房颤动（简称“房颤”）、室上性心动过速（简称“室上速”）、室性心动过速（简称“室速”）。 2.1中国快速性心率失常患者人数持续增长 房颤是临床最常见的快速心律失常疾病之一，临床表现为心房出现快速无序的颤动波，失去有效的收缩与舒张，导致泵血功能恶化或丧失，并引发心室出现极不规则的反应。房颤会增加患者脑卒中、心肌梗死等心血管疾病的发病风险，同时也有可能导致患者出现认知功能下降、痴呆、阿尔茨海默症等。 根据弗若斯特沙利文数据，中国房颤患病人数从2017年的1,816万人增至2021年的2,025万人，CAGR为2.76%。受人口老龄化加剧影响，预计到2025年房颤患病人数将达到2,267万人，2021-2025年CAGR为2.85%。2032年中国房颤患病人数预计将进一步增至2,890万人，2025-2032年CAGR为3.53%。 图表6：2017-2032E中国快速性心率失常患者人数图 2.2中国电生理诊疗市场广阔 根据弗若斯特沙利文报告，2021年中国心脏电生理手术量达到21万例，2017-2021年CAGR为11.60%。随着人口老龄化程度加剧、患者人数不断增加、就医条件逐渐便利，手术量实现持续增长，预计2025年将达到57万例，期间CAGR为28.00%。随着PFA等新兴消融技术逐步推广，中国心脏电生理手术量将进一步增长，预计到2032年将达到163万例，2025-2032年的CAGR为16.06%。 图表7：2017-2032E中国心脏电生理手术量以及适应症拆分（万例） 随着心脏电生理手术量不断增加，2021年中国心脏电生理器械市场规模达到66亿元，2017-2021年CAGR为28.36%；2025年预计将增至157亿元，2021-2025年CAGR为24.34%；2032年达到420亿元，2025-2032年CAGR为15.06%。 脉冲电场消融术式凭借其组织选择性等优势有望在临床中得到大范围应用，近年来得到快速发展，随着国内外产品陆续获批，商业化在即。根据弗若斯特沙利文预测，中国PFA市场规模2025年将达到13亿元，并保持快速增长，预计于2032年达到163亿元，期间CAGR为43.73%。中国PFA市场规模占电生理器械整体市场规模的比重预计也将不断上升，由2025年的占比8.18%提升至2032年的38.87%。 图表8：2017-2032E中国心脏电生理器械市场规模 图表9：2023-2032E中国PFA市场规模 3.PFA多产品获批有望开启电生理新时代 3.1脉冲消融产品及临床进度总览 图表10：国内外各公司PFA产品进展总览 3.2海外代表公司 3.2.1美敦力 美敦力的PulseSelect导管头端有9个固定间距的黄金电极，可避免复杂形态下电极与电极接触产生电弧，降低术中并发症风险。导管直径只有9Fr，有利于导管轻松进入各种解剖结构。可操纵多电极环形消融导管采用专有的双相波形、独特的内置导丝和20°前倾设计，能够支持手术的可操作性、可靠性和安全性。该系统于2022年11月获得FDA批准进行一项研究设备豁免（IDE）试验，于2020年11月进入创新医疗器械特别审查名单。2023年11月获得CE认证；2023年12月FDA获批，是首个FDA批准的PFA产品。 Sphere-9晶格消融导管是Affera的一款产品，后被美敦力收购。Sphere-9晶格消融导管搭配HexaGen消融仪和盐水灌注泵使用，兼具射频消融和脉冲场消融，双发生器的设计无需移动导管和连接线，可在射频能量和脉冲场能量间切换，能够满足不同部位的特定消融需求。Sphere-9晶格消融系统的可膨胀球形点阵电极设计有效表面积比标准冲洗电极大10倍，可在较低的电流密度下提供更高的能量传递。 图表11：美敦力PulseSelect脉冲电场消融系统 图表12：美敦力Sphere-9晶格消融导管 3.2.2波士顿科学 波士顿科学旗下产品FARAPULSE脉冲电场消融系统于2019年获得了FDA“突破性医疗器械”认定，并于2021年获得CE认证，目前已在欧洲用于阵发性房颤。其中，FARAFLEX是一种远端可调弯的导管，用于治疗的局灶起源性房颤及线性消融；FARAPOINT类似于射频的消融导管，实现点状消融；FARAONE适用于治疗肺静脉和左后心房周围形成房颤，通过外科手术将导管放置在心外膜上进行消融。 图表13：波科FARAPULSE PFA消融系统 3.2.3强生 强生旗下的VARIPULSE®磁定位多通道脉冲消融导管的单次放电时间从秒级直接跃迁至毫秒级，可以一次击中大批病变的心肌细胞使其凋亡，使得异常的电位传导中断，但细胞凋亡后其物理结构还在，从而保证心脏正常刚性结构的维持，不至于使整个心脏受损。2023年5月，强生于欧洲完成临床试验inspIRE；2024年1月，日本厚生劳动省（MHLW）批准VARIPULSE上市，用于治疗症状性药物难治性复发性阵发性房颤，这是日本批准首款PFA产品。 除VARIPULSE外，强生还开发出Omnypulse和Thermocool SmartTou