“J-Valve介入主動脈瓣膜”的發明人張極博士
醫工合一：張極博士將心臟的專業知識與擅長製造的愛好完美結合
中評社香港10月3日電（記者王平）9月29日是世界心臟病日，而就在兩天前的27日，一款名為“J-Valve介入主動脈瓣膜”的國產心臟瓣膜，又在香港的威爾斯親王醫院植入兩位病人的心臟位置。而另外兩位病人正在等待手術。這款獨步全球的心臟瓣膜的發明人張極博士，則經常親臨香港指導手術。
以往開胸置換人工心臟瓣膜是大手朮，患者可能要幾個月躺在床上。而張極發明的“J-Valve介入主動脈瓣膜”的國產心臟瓣膜技術獨步全球，能夠以微創方式有效治療治療嚴重主動脈瓣反流這一國際疾病難題，具有手術創傷小、時間短、術後恢復快等優勢。熟練的術者在病人麻醉後十幾分鐘就可以完成手術，第二天就可以下牀。
截至目前，這款中國原創、獨步全球的高新心臟醫療器械已以“人道主義救助”的方式，在香港四家醫院進行臨床使用，治療了30多位患者。所謂“人道主義救助”應用，指的是在沒有任何其他可替代的治療方法時，患有危重疾病的患者可獲得創新的藥品或器械進行治療的途徑。
張極先生在心臟瓣膜器械的創新方面擁有世界矚目成就：其本人研發的“J-Valve經導管介入生物心臟瓣膜置換系統”在臨床試驗中取得了優異效果，得到了國內外專家的高度認可。2017年，J-Valve的第一代產品投入市場，是目前唯一獲得國家藥品監督管理局（NMPA）批准可以同時治療嚴重主動脈瓣反流（關閉不全）和狹窄雙適應症的介入瓣膜產品。截止目前，J-Valve瓣膜已經在中國、美國、加拿大成功救治了數千名患者。
心臟是血液循環系統的中樞，它好像一個泵，不停地輸出血液供應身體各器官的活動及代謝的需求，延續我們的生命。而主動脈瓣為人體4大心臟瓣膜之一，位於左心室與主動脈之間，所承受的血流壓力與強度也是所有瓣膜里最大的，因為要送到身體各處的含氧血，都要透過主動脈輸送。若主動脈瓣膜無法正常運作，各個器官得不到足夠的血液供應，細胞就會缺乏氧氣和養份，難以維持新陳代謝，各器官的功能便會大受影響，使人無法維持一般正常生活，降低生活質素，甚至導致死亡。
誰都知道心臟對生命的重要性。從胎兒成形到生命終結，心臟晝夜不停地工作，疲勞或者說機械性勞損，可以說是正常結果。但是這種勞損會影響正常供血，對生命威脅是巨大的。如果能夠換一扇幫助心臟正常供血的新門，對患者而言，無疑是能夠延續生命的福音。而“J-Valve介入主動脈瓣膜”就具有給心臟換個“新門”的神奇功能。
獨步全球 香港已經積累頗多經驗
不久前的9月2日，香港另一家公立醫院也進行了三台心臟瓣膜置換手術。香港心臟內科專家醫生林祥智說“9月2日的手術很成功，三位病人均患有嚴重的主動脈瓣反流。”
據林醫生介紹，“65歲以上人群中，存在中重度主動脈瓣反流的比例大約為2%。從診斷疾病開始，這個群體的平均預期壽命衹有5年左右。”而9月2日接受手術的三位病人中，有一位已經82歲高齡，在2021年確診主動脈瓣反流，近一年來症狀加重明顯，心室擴張變大，心臟功能開始惡化。另外一位病人雖然衹有62歲，但在幼年時因室間隔缺損（臨床上常見的先天性心內畸形）做過修補手術，導致現在無法耐受創傷巨大的外科開胸手術置換瓣膜。得益於J-Valve這一創新的產品，病人能夠通過微創的方式得到治療，術後第二天已可下床。
據另一位香港心臟外科專家醫生陳泰良介紹：“對於患有嚴重或罕見疾病的患者，香港醫生會在全世界範圍內努力尋找治療方法。我們是在與加拿大心臟醫生交流時，得以瞭解J-Valve這一內地創新產品，之後的臨床使用也證明它能夠以微創的方式有效治療主動脈瓣反流。”
據陳醫生介紹，香港每年大約有10-20例心衰患者會安裝“人工心臟”，他們後續患上主動脈瓣反流的概率很高。在安裝“人工心臟”後，因為特定的血流機制，患者在一兩年甚至更短時間內會發生嚴重的主動瓣反流，而且症狀十分明顯。但因為安裝“人工心臟”時已經實施過開胸手術，病人不再適應創傷巨大的開胸手術，只能通過微創方式治療。今年4月，林祥智和陳泰良兩位醫生就使用J-Valve瓣膜，為一名裝有人工心臟的反流患者成功實施了手術。
中國內地自主研發並生產的人工生物心臟瓣膜，能夠在香港多家醫院進行心臟瓣膜置換手術，其實是比較罕見的。因為香港的醫院傳統上採用西方國家醫療產品比較多，採用內地生產的高精尖醫療器械，甚少聽聞。據悉，這款名為“J-Valve介入主動脈瓣膜”由於技術上獨步全球，能夠以微創方式有效治療治療嚴重主動脈瓣反流這一國際疾病難題，在香港已經積累了頗多臨床使用的經驗。
毉工靈魂合體 創新獨步全球
“J-Valve介入主動脈瓣膜”之所以能夠獨步全球，關鍵是有一位能夠將心臟醫學和工程技術“無縫銜接”的領軍人物，發明了獨到的核心技術。
植入人體的醫療器械的設計與製造是一個非常特殊的領域，要求發明者既要對人體的構造、功能極其瞭解，又要對材料選擇、工藝精準掌握，而對置入人體之內特別是心臟這樣的“人命關天”的關鍵位置的醫療器械，更是需要萬分的保險。研發這樣的器械，必須掌握臨床醫學和工程設計兩個不同領域的高精尖知識，一般來說，需要兩個領域的頂級專家相互配合才能完成。
在J-Valve瓣膜出現之前，如何通過微創介入的方式治療主動脈瓣反流，一直是世界難題。目前全球已獲批的所有介入主動脈瓣膜，適應症均為主動脈瓣狹窄，這是因為有狹窄病變的主動脈瓣會有不同程度的鈣化，普通的介入瓣膜可以依靠鈣化產生的“徑向支撐力”使自身固定在植入位置。然而，患有反流的主動脈瓣基本沒有鈣化，而且還會出現瓣環增大的情況，這就需要研發能夠“去得準、待得住”的新型介入瓣膜。
現代醫療器械的創新是“醫工結合”的自然產物。張極從小愛好物理，少年時就經常動手製造對同齡人而言是非常複雜的電動玩具，擁有遠超常人的動手能力。作為曾經的北京三甲醫院的心臟外科醫生，對心臟的解剖結構以及瓣膜疾病非常瞭解。經歷多年的臨床實踐，張極認為一定還能設計出更獨特、更好用的產品來治療主動脈瓣反流。醫生經驗、加上一顆“工程師”的靈魂，最終他發明了J-Valve，實現了醫工結合在單個人身上的完美體現。堪稱毉工靈魂合體，創新獨步全球。
獨步天下 源自數不清的磨練
“J-Valve介入主動脈瓣膜”的設計製造涉及多方面的知識，對材料、工藝的要求極高。張極博士曾經在聚會上做過一個簡單的模擬演示，就是將展示模型放進冰水里，可以將之扭捏成緊縮細小的形狀，方便其通過狹窄的血管送達心臟位置。而當展示模型進入溫水里，類似心臟附近的溫度，展示模型可以迅速舒張。從動圖看，“J-Valve介入主動脈瓣膜”會準確地進入設定位置，並卡定在原來的器官之上，代替原來的主動脈瓣膜進行工作。對絕大多數人來說，這是非常神奇的創造。
“J-Valve介入主動脈瓣膜”最突出的創新點在於“活動式連接的定位翼”，定位翼可以找到主動脈竇並能自我調整對準瓣膜植入點，張極將這一過程命名為“自主導航定位系統”，實現“去得準”；定位翼能夠把原生瓣葉夾在其中，不依賴徑向支撐力固定瓣膜，實現“待得住”。
回看這一設計背後的邏輯，張極博士用寥寥幾句概括了J-Valve的整個研發心路。 “介入瓣膜要解決的問題首先是定位，第二是能不能牢固地放到那裡。我就想有一種方法能讓它去得準、待得住，如果你把這個事實現了，那些臨床問題就迎刃而解了。當時大家都琢磨著用更好的影像技術來幫助術者判斷瓣膜植入的位置。但我想發明一種瓣膜，不需要醫生過多依賴影像，而是自動地放到應該去的位置，這就是我的初衷。”
雖然張極深諳“大道至簡”之理，但是過程並非簡單：從有基礎設想、到初步設計、再到材料選擇，每一步都需要經過大量實驗，雖無刻意的統計，但是大大小小，總共幾千上萬次。而在產品基本定型後，則需要通過動物實驗來驗證其有效性和安全性：2009年進行了第一次實驗室的動物實驗，之後對產品進行反復改進和優化；5年後才進行藥監局要求的正式動物實驗（屬於藥監局正式審批流程的一個環節，此前的動物實驗屬於研發階段）； 2015年開啟正式的註冊臨床試驗，患者入組並對患者實施為期一年的隨訪；2017年獲批第一代產品，目前仍為全球唯一獲批主動脈狹窄和反流雙適應症的介入瓣膜。
研發過程最大的難點，即為上文提到的如何 “去得準、待得住”（為了達到這一效果，在工程學上，需要實現“活動的定位翼與瓣膜在同一水準位置上極其複雜的相互關係”），世界上很多工程師都在思考這一問題，但衹有J-Valve瓣膜完美地解決了這一難題。
有趣的是，與很多世界著名的公司如亞馬遜的貝索斯、蘋果公司的賈伯斯和沃茲尼克、迪士尼的華特和洛伊、谷歌的佩奇和布林、惠普的休利特和帕卡德、微軟的比爾‧蓋茲和艾倫一樣，都是從“車庫”啟程奔向世界舞台一樣，張極博士的發明最初也是從車庫開始的。車庫的安靜與孤獨，可能是最有利於節省成本、集中精力、深入思考的發明場所。
發明者：曾是熱衷且擅長動手創造的少年
據張極博士所說，他從小喜歡自己動手，使用有限的材料製作電動船模型航模等富有挑戰性的電動玩具。得益於家庭，他比絕大多數同齡人更早更多地接觸到了外部的科學世界。他特別是對一起著名太空事故的一個細節印象非常深刻：1970年太空船阿波羅十三號的氧氣桶在開啟銜接蓋時爆炸，後來世界知名、曾經成為廣告用語的：“Houston，we have a problem”，乃是當時的一個航天員對休斯敦地面指揮中心報告故障的第一句話。如何讓失去電力且氧氣也不充份的太空船返回地面，成為太空和地面同時面臨的巨大難題。由於電力、氧氣都不足，導致太空艙里的二氧化碳含量超標，而為了阻止太空艙里的二氧化碳濃度的不停升高，地面指揮中心的科學家竟然想出了匪夷所思的方法，隔空指導處於危急狀態中的太空人，利用手邊僅有的塑膠、太空人的襪子等材料，拼裝成為簡易的過濾裝置，最終有效減少了登月艙內的二氧化碳濃度，為他們返回到主返囘艙贏得了時間。（這個太空事故在1995年被拍成了電影《阿波羅十三號》，細節還包括其後太空人又在地面人員的指導下逐步恢復發電，最終成功返航。阿波羅十三號發生的事故是在危急時刻“快速辨識問題”與“選擇解決方案”的典範，被譽為世界航天史上“最成功的一次失敗”。）
張極大約十幾歲的時候，就能夠自己製造電動船的模型。他不僅自己會動手製作小型電動機，還要考慮電力驅動通往船底尾部的螺旋槳時如何防止漏水。張極說他當時將螺旋槳傳動桿用銅線纏繞隔斷，而隔段加塗凡士林，並外套膠管，有效避免了船體進水的問題。他當時也有製作航模等其他“高級玩具”而這種從構想到落實、實驗、改進的反復嘗試，不僅滿足了創造的欲望，提高了利用有限材料解決問題的能力，鍛煉了扎實、精準的動手技巧。
航天夢想轉為造福千萬心臟疾病患者
張極少年時的夢想是當一名航天員，但是聽從父母的建議，他在中國大陸恢復高考之後的第二年，就考上了北京醫學院，也就是後來的北京醫科大學，現在的北京大學醫學部，後來又到加拿大留學。張極擁有20多年心臟外科臨床實踐和15年手術器械研發經驗；曾任國內三甲醫院的心外科醫師、加拿大和美國多家醫療器械公司的核心技術委員會及臨床科技委員會成員及顧問；具有豐富的醫療器械科研與企業管理經驗，尤其精通醫療器械的研發與管理流程。
可能也是得益於從小喜歡設計製造的天性，張極把善於製造器物的天賦運用到了醫療器械製造上。他擁有多項發明專利；2019年11月，由張極研發的“J-Valve經導管介入生物心臟瓣膜置換系統”獲得了中國醫療器械行業協會、吳階平醫學基金會等單位頒發的“中國醫療器械科技創新獎”及其他多項獎譽；他本人曾榮獲“國家特聘專家”等稱號，目前是北京大學醫學部心血管外科學系名譽教授。
張極在聚會時笑言，航天員的夢想沒做成，被職業訓練成了心臟科醫生，總得做點不同尋常的事。但是從張極在車庫研究J-Valve的第一代產品時，早已不是“少年”的他竟然穿著一套帶有NASA（美國國家航空暨太空總署）標誌的工作服，夢想與童心，凝聚成發明的執著。
中國已批准（一代產品）
美國開展關鍵性臨床試驗（二代產品）
世界上最完善、要求最嚴的三大醫療產品註冊體系，分別是美國FDA、歐洲CE、中國NMPA（中國藥品監督管理局）。加拿大醫院一般就用FDA批准的，香港的醫院則是這三個機構任何一個批准即可使用。但是傳統上來講，香港的醫院習慣於採用歐美醫療技術、器械與藥品，採用內地生產的高精尖醫療器械，確實是比較罕見的。
目前衹有中國的NMPA（中國藥品監督管理局）於2017年批准了一款可治療反流的介入主動脈瓣膜，也就是J-Valve的第一代產品，而新一代J-Valve瓣膜也早已研發完成，並在中國完成了註冊臨床試驗的患者入組，以及為期一年的患者隨訪，後續即將向中國的NMPA遞交註冊申請。新一代的J-Valve瓣膜在手術時採用經股動脈入路，可達到更微創的目的。
目前美國FDA和歐洲CE雖然並沒有批准任何其他可治療反流的介入瓣膜，但是目前已經通過“人道主義救助”的方式，用“傑成醫療”自主研發並生產的J-Valve新一代產品，在美國、加拿大給大約40位患者進行了手術。
去年，J-Valve的新一代瓣膜獲得了美國FDA的“突破性醫療器械認定”，這在植入人體的高端器械中，是極為難得的。去年也完成了美國FDA的早期可行性臨床試驗，資料顯示效果很好。今年上半年，美國FDA已經批准J-Valve開展關鍵性臨床試驗。
所以可以把J-Valve稱為全球唯一一款獲批、可用於治療反流的介入主動脈瓣膜。
全球瓣膜巨頭首次購買中國原創高端醫療器械
由於張極博士創新發明的“J-Valve介入主動脈瓣膜”效果極佳，不僅在加拿大得到良好的臨床使用，也已完成了美國FDA的早期可行性臨床試驗，並在今年上半年批准開展關鍵性臨床試驗。由於技術極具領先優勢，且在美國已經實際使用，這個獨步全球的產品引起了全球瓣膜巨頭愛德華生命科學的高度關注。“愛德華生命科學”（Edwards Lifesciences）是一家美國的醫療設備公司，是人工心臟瓣膜領域的巨頭。該公司於1958年創建，其創始人愛德華研發首個人造心臟。2000年在紐約證券交易所掛牌上市，上市後兩年就進入中國市場，並在上海成立了中國區新總部。
愛德華生命科學是瓣膜行業當之無愧的老大，今年通過一系列收購交易把J-Valve的海外專利和商業權益收入囊中，這也是全球器械巨頭首次購買一款中國原創的高端醫療器械，是對中國創新的極大認可。J-VAVLE在中國開發、生產和銷售的獨家權益仍由傑成醫療所持有，因為內地、港澳台也是發展極快的市場。
而由“愛德華生命科學”這個作為瓣膜行業老大的美國公司推動“J-Valve介入主動脈瓣膜”在美國的審批與市場推廣，無疑比中國公司直接申請更為便利，顯然是雙贏的局面。
全球千萬主動脈瓣反流患者的福音
公開資料顯示，2020年，全球患主動脈瓣狹窄的患者人數達到2000萬人，中國為440萬人；預計到2030年，全球的患病人數將超過2300萬人，中國將達到520萬人。全球和中國患主動脈瓣反流的病人，數量上與患主動脈瓣狹窄的病人相當。主動脈瓣疾病與年齡增加的關係緊密。65歲以上人群中，存在嚴重主動脈瓣反流的比例約為2%。
從診斷疾病開始，這個群體的平均預期壽命衹有5年左右。主動脈瓣反流患者應儘早接受手術換瓣，才能夠獲得術後心臟功能的完全恢復和生活品質的明顯改善，並使手術的危險性降到最低。
然而，相對百萬級別的患者數量，國內經導管介入主動脈瓣膜置換術（Transcatheter Aortic Valve Replacement，TAVR）的年手術量卻非常有限，2023年國內TAVR手術量僅約1.5萬例（包含治療狹窄和反流），滲透水準較低，遠低於美國（美國約15%以上的TAVR治療滲透率），國內的市場潛力巨大。
而在美國，網上公開資料顯示，經導管主動脈瓣置換術（TAVR）目前在美國700多家醫院進行。自2011年底至2019年，美國總計進行了超過27.6萬例TAVR手術，但治療單純主動脈瓣反流的手術比例不到1%。截止目前，美國FDA尚未批准任何一款可用於治療反流的介入主動脈瓣膜產品上市。
也正是因為“J-Valve介入主動脈瓣膜”的效果極佳，不僅已經完成美國FDA的早期可行性臨床試驗，並在今年上半年批准J-Valve開展關鍵性臨床試驗，且由於技術極具領先優勢，在美國、加拿大也已經實際使用，對千萬患者而言，無疑是一種福音。
大規模推廣還需要多方努力
高精尖技術設備的應用一般都有研發成本與市場定價如何平衡的問題。經導管介入主動脈瓣膜置換術（Transcatheter Aortic Valve Replacement，TAVR）也存在一些市場與人力資源需要解決的問題。（備註：以下為中國內地介入主動脈瓣膜的普遍應用情況，並不僅指J-Valve瓣膜。）
制約“經導管主動脈瓣置換術”手術在中國內地開展的主要因素，首先治療費用過高：目前國產TAVR產品的患者收費在20~25萬元，進口產品的收費接近30萬元，加上5-10萬元的其他治療費用，患者的經濟負擔沉重。
其次，醫保支付納入範圍不廣：目前內地大部分地區還未將TAVR手術納入醫保報銷範圍。2022年上海醫保局發佈文件，首次將經導管主動脈瓣置換術（TAVR）納入醫保，技術服務的收費標準降至每次5200元，患者自負10%，但需要注意的是，TAVR產品尚未進入醫保報銷目錄。不管怎樣，上海醫保局為醫保對TAVR的支持開了一個好頭。
第三，合格術者數量少：目前制約TAVR手術開展的另外一個重要因素是術者數量不足。“經導管主動脈瓣置換術”在心臟內科和心臟外科都屬於難度極大的手術，一個成熟的術者大約需要主刀50台以上“經導管主動脈瓣置換術”手術，總體手術量不足和術者數量較少形成了一種相互制約的關係。目前國內開展過“經導管主動脈瓣置換術”手術的醫院超過500家，術者超過1000人，但是真正具備自己開展TAVR手術能力的心臟中心大約衹有50%。隨著手術量提升，以及企業對專業教育資源的大量投入，術者瓶頸有望得到逐步解決。
“港澳藥械通”北上 內地創新藥械南下
有利大灣區融合發展
9月2日三台心臟瓣膜置換手術所使用的“J-Valve介入主動脈瓣膜”，是從深圳皇崗口岸以“暫出復進”的方式、以“人道主義救助”應用的通道進入香港醫院，治療當地的主動脈瓣反流病人。這種方式，也是與“港澳藥械通”等粵港澳大灣區的醫療融合發展政策相符的。港澳藥械北上，內地創新藥械南下，大灣區醫療互聯互通成效相當明顯，這無疑對香港相關患者具有重要幫助。
2021年，“港澳藥械通”正式落地：粵港澳大灣區內地城市的指定醫療機構經廣東省審批後，可使用臨床急需、已在港澳上市的藥物。截至2024年6月，廣東省共批准指定醫療機構19家，“港澳藥械通”品種擴大至67種（其中藥品34種，醫療器械33種），獲益患者7000餘人次，有效滿足了內地民眾臨床急需的用藥用械需求。
事實上，隨著近年來內地醫療產業的發展，不少企業的創新活力持續迸發，已相繼研發出國際領先的藥品和器械。這些創新藥械借助香港的各項政策，正在“南下”港澳地區，為促進粵港澳大灣區醫療資源融合發展注入新的活力。
去年11月，香港特區政府公佈了新的新藥審批機制 (簡稱 "1+" 機制 )。在"1+" 機制下，用以治療嚴重或罕見疾病的新藥註冊申請，在符合本地臨床資料支援等要求下，經本地專家認可，只須提交一個參考藥物監管機構的許可，便可以在香港申請註冊，這為香港患有嚴重或罕見疾病的患者帶來治療新希望。借助該政策，今年2月，和黃醫藥一款名為“愛優特（呋喹替尼）”的標靶藥被批准在香港使用，用於治療經治的成人轉移性結直腸癌患者，是香港近十年來首個獲批的用於治療該疾病的口服標靶療法。
無論是“港澳藥械通”，還是“1+”機制，粵港澳大灣區各項惠及香港與內地患者的政策，一旦開頭，後續必勁。無論從醫療、經濟還是社會上，都十分有利於融合發展。
張極博士在實驗
很多偉大公司在車庫孕育，張極博士也是從車庫開始研發。
張極少年時即對創新製造極有熱情
成為航天員是少年夢想，圖為穿著NASA制服做試驗的的張極博士
張極博士發明的“J-Valve介入主動脈瓣膜”獨步全球，全球醫療器械巨頭獲得海外專利。
