慢性肾病已成为全球重大公共卫生问题。血液透析是肾脏替代治疗的主要方式，包括中心透析和家庭透析两种主要模式。中心透析模式是患者在医院或透析中心等临床环境中接受专业医务人员的定期治疗。家庭透析模式是患者经专业医务人员指导在家庭环境中开展透析治疗。受新冠病毒肺炎疫情影响，家庭透析模式再次受到公众关注。

 

本文将从家庭血液透析的基本原理、产业发展、国内外现状、赛道分析、未来展望做出简要介绍。

 

一、血液透析和家庭血液透析

 

 

 

 

尿毒症，又称终末期肾病（ESRD），主要由糖尿病，肾小球肾炎和高血压等疾病引发，患者由于丧失部分甚至全部肾功能，体内累积大量毒素。尿毒症主要通过肾移植，血液透析和腹膜透析进行治疗，但肾源有限，同时当患者腹膜通透性下降后(平均3.6年)，腹膜透析也将无法使用，因此血液透析成为尿毒症（终末期肾病，ESRD）的主要治疗手段。血液透析（Hemodialysis，简称HD）是将血液抽出体外，经过中空纤维膜，与透析液进行物质交换，清除血液中的代谢废物，维持电解质和酸碱平衡，清除体内多余水分，并将净化后血液回输的整个过程。血液透析技术经过60多年的发展，目前比较成熟。血液透析需要每周进行3次4小时的常规治疗，清除因肾脏功能不全而导致的毒素累积。

 

 

 

（图：美国ESRD患者采用的治疗模式，以中心式血液透析为主，远大于累积的肾移植患者，腹膜透析和家庭血液透析）

 

中心式血液透析目前仍然是主要治疗模式。由于无法治愈和缺乏肾源，大多数尿毒症患者必须终身透析。在中心治疗模式下，患者每周一半的时间用于血液透析治疗，且由于预约，排队和体检，实际的影响更大。因此绝大多数工作岗位，都不适合血透患者，美国血透患者的失业率高达80%。对于患者而言，疾病带走的不仅是健康，还包括工作，正常人的生活，自由和未来的希望。

 

家庭血液透析 (Home HD, HHD)则提供以患者为中心的治疗模式，患者、家属或相关护理人员通过相应培训，并服从专业医务人员的指导，就可以在家里进行血液透析。家庭血液透析需要患者具有一定的经济基础和卫生条件，能够提供专用家庭空间放置血液透析设备及其配套设备，特别是水处理设备占地空间较大且需铺设专用管路。

 

相比于传统的中心式透析模式，家庭血液透析拥有诸多优势，主要体现在以下五个方面：

 

●  在家里可以进行更长或更频繁地透析，包括夜间睡眠透析，临床获益更高，特别是血压控制上；

 

●  患者对促红细胞生成素的需求减少，食欲改善，也可以减轻疲劳和瘙痒症状。

 

●  家庭血液透析患者的生存率较普通血液透析的患者更高；

 

●  降低血液透析对患者生活和工作的影响，降低心理压力，回归正常生活；

 

●  家庭血液透析的综合费用只有中心式血液透析的60% 以下。

 

二、HHD-美国开启去中心化——新的发展与机遇

 

家庭血液透析于20世纪60年代早期始于波士顿、西雅图和伦敦。根据美国肾脏数据系统，自1973年开始Medicare (美国“医疗照顾”保险) ESRD项目以来至2002年，在终末期肾病患者中采取家庭血液透析的患者比例稳步降低，并一直维持在低位。2019年，美国总统特朗普颁布总统行政令，鼓励美国55万ESRD患者接受家庭血液透析HHD，推进血液透析的去中心化。

 

笔者以为，血液透析的去中心化包括3个目的：

 

一、提倡以患者为中心的医疗服务理念。回归以患者为中心的治疗模式，减少血液透析对患者生活和工作的影响。

 

二、降低服务费。美国医保的20% (1140亿美金)用于肾病相关治疗，美国ESRD患者血液透析的年费用高达93000美金，其中服务费占大头，家庭血液透析能大幅降低医疗服务费。

 

三、去垄断。其中包括行业垄断和区域垄断。美国有超过7700家血透中心，其中89% 都是商业盈利性质，而费森尤斯Fresenius和DaVita两家血透巨头就占据了80% 的市场。区域垄断是指患者家庭周围区域，至多1-2家血透中心，血透中心的议价能力极高，其收费比Medicare的base rate高出了3倍以上。

 

因此，去中心化最终的目的在于，降低血透对患者生活的影响，降低失业率和降费。美国CMS（医疗保险和医疗补助服务中心）快速跟进，出台了史上最强补贴政策，包括患者/家属的培训费，Doctor fee和透析机费用的65% 的报销补贴。整体上，美国市场针对HHD的法规完善，政策补贴，美国血液透析市场正在经历一场30年难遇的颠覆性变革。

 

去中心化无疑对传统巨头的透析中心以及商业模式形成巨大的挑战，并带来新的商业机会。对此，市场反应迅速。血透巨头费森尤斯Fresenius迅速推进并购，很快以高达20亿美金的价格，收购了家庭血液透析龙头公司Nxstage，以减缓行业变革对自己的冲击。

 

此外资本市场反应迅速，纳斯达克上市美企Outset Medical的血透机在20年3月被FDA批准用于家庭血液透析，20年营收接近5000万美金，21年预计超过1亿美金，市值也迅速突破24亿美金。Quanta也在20年12月获得FDA批准，并于21年6月获得D轮高达2.45亿美金的融资。在沉寂已久的血液透析赛道，欧美资本市场再次燃起熊熊大火。

 

三、家庭血液透析赛道分析

 

血液透析机根据透析液的处理方式，分为透析液一次性通过型（Single Pass）和透析液循环再生型（Sorbent Dialysis，又称吸附透析）两条技术路线。Single Pass型透析的设备昂贵而耗材便宜，适合透析中心模式，Sorbent Dialysis的主机便宜而耗材昂贵，但便利性和可普及性更优，更适合家庭环境。

 

（一）一次性通过型（Single Pass）家庭血液透析

 

 

（图：一次性通过型HHD）

 

Single Pass型透析机的透析液是一次性通过的，非常依赖于水源和水质，因此需要配备水源和水处理系统，提供持续性地产生纯水，用于配置透析液。Single Pass型透析机单次血透治疗耗水500 L，纯水和透析液120 L，当前市场上绝大多数透析机都是这种类型。为了解决Single Pass型透析机主机和水处理系统昂贵的问题，行业巨头逐渐形成了以透析中心为主的治疗模式，配备大型中心式的水处理系统，患者也不需要购买设备，只需要支付治疗费用。

 

在中心治疗模式下，人力和场地成本增加了，此部分成本在产业发展初期并不明显，中心模式得以迅速发展，垄断了大部分透析市场。但近十几年来美国人力和场地成本的逐步增加以及医疗场所设备的饱和，使得成本结构发生了逆转。例如，费森尤斯在2020年企业年报中指出，北美市场设备和耗材的营收只占10%，服务费占90%。人力和场地成本高企，这部分费用又转嫁给患者和医保。由于行业垄断和治疗模式单一，患者只能接受现实，承担高昂的治疗费用。

 

目前政府支付方开始推进血液透析的去中心化，希望传统治疗模式能够回归到家庭血液透析当中，减少血透对患者生活的影响。在去中心化的刺激下，Single Pass型家庭血液透析机生产商将水处理系统小型化。例如，Nxstage和Quanta设计配备额外的水处理系统，而Outset则自带一个水处理系统。这类机型售价昂贵，Nxstage超过1万美金，Outset更超过4万美金，需要患者自费购买。设备的安装需要对患者家庭的水路和电路进行改造，改造费、治疗的水电费均需患者自行承担。不仅如此，美国基础设施年久失修，水源水质问题也导致了部分家庭无法满足Single Pass型透析机对用水高要求。

 

2020年家庭血液透析的人数约13500人，这意味着从05年Nxstage获批到现在，经过16年的独立市场化运转，Single Pass型的HHD只占所有ESRD患者的2.5%，并没有出现前面所期待的颠覆性变革。这一实践结果难免让人怀疑：用现有设备和技术进行简单的场景转换，是否能够打开HHD市场？Single Pass又是否适合家庭场景？

 

 

随着疫情因素和政府补贴，采用家庭血液透析的患者数量持续上升。2019年后，采用家庭血液透析的患者直线上升。

 

（二）透析液循环再生型（Sorbent Dialysis）家庭血液透析

 

 

（图：透析液循环再生型HHD）

 

Sorbent Dialysis，即吸附透析，采用透析液再生系统，将透析后的透析废液，运用脲酶，磷酸锆，氧化锆和活性炭等清除里面的有害成分，产生的再生透析液重新用于血液透析。透析液再生能够有效降低纯水和水处理系统的需求，其所需的透析液只有2-6L，远低于一次性通过型所需要的120 L，而且小型便携，适合家庭环境，对患者的生活和工作影响较小。吸附剂也起到了细菌过滤膜的功效，有效降低感染率。

 

Sorbent Dialysis这套系统最早由NASA开发，用于宇航员尿液的回收利用，1973年第一代商业化的机型REDY Machine（Regeneration of dialysate）取得了巨大的商业成功。在1973-1994年间，REDY系统成功实施了600万次血液透析治疗，并且大多数都是在家里进行，证明了其良好的便利性，安全性和临床价值。

 

但是吸附透析的致命弱点（Achilles heel）是耗材价格极其昂贵，制作及维修的专业人才培训极其严格，早期系统含有铝等生物毒性材料，这最终导致了其被Single Pass型逐步淘汰出市场。但尽管如此，依然有人希望改进REDY系统，为患者提供更方便的服务，打开市场，重现当年的辉煌。美国Renal Solution公司推出了自己的Allient And Eagle Sorbent System，并于2007年通过510K认证，获得FDA批准。但是耗材成本问题依然没有解决，这款机型一台未卖。费森尤斯出于保护性目的，以2亿美金迅速收购Renal Solution，由此我们也可以看出，这个赛道存在的挑战（耗材成本）和巨头对这个赛道死灰复燃的恐惧。

 

由于Single Pass型透析在家庭血液透析赛道上发展缓慢，叠加疫情影响，更加适合家庭环境的Sorbent Dialysis，开始重回人们的视野当中。Diality成立于2018年，2020年10月获得1250万美金的B轮融资，专注设备层面的创新，其样机正在走510K认证。瑞士公司Nextkidney也于21年6月完成首轮600万欧元的融资，创新主要集中在吸附材料的组成上面。

 

美敦力13年入局便携式透析，2017年样机获得中国药监局审批绿色通道，但由于没有解决耗材成本问题，缺乏市场化潜力，项目并没有推进型检和临床测试，项目反复调整并停滞了4年多。由于未能及时解决耗材成本问题，使得美敦力错过了这波疫情带来的去中心化红利，让Single Pass型透析机率先发力，开始市场推广。

 

透析液再生型血液透析机采用吸附透析，需额外用一个吸附模块对透析废液进行处理，并且这个模块是一次性的，因此耗材成本高昂，最终被淘汰，但这种机型可非常小型便携，无需对家庭水路电路进行改造，设备成本较低，更适合家庭采购和使用。

 

四、 家庭血透的困难与挑战

 

除了Single Pass的设备成本和水质问题，以及Sorbent Dialysis的耗材成本问题，还有很多因素限制着HHD的发展，这里介绍一二：

 

（一）患者自身及家庭环境

 

接受家庭血液透析的患者及其家人、护理人员必须通过相应培训，具备血液透析基础知识，熟练掌握血液透析设备及其配套设备、耗材的操作要求，充分了解血液透析相关风险，能够及时处理血液透析常见问题，严格服从专业医务人员的指导。仅仅是培训费就非常高昂，Nxstage在北美的培训费高达16000美金。而且有25%的患者在后面又放弃HHD家庭血透，重回透析中心，其中主要的原因就是不能有效的掌握血管介入和血液机器的操作。

 

此外，家庭血液透析需要患者具有良好的经济基础和卫生条件，能够提供专用家庭空间放置血液透析设备及其配套设备，特别是水处理设备占地空间较大且需铺设专用管路。

 

（二）医疗支持与安全担忧

 

家庭血液透析必须依靠专业医疗机构的支持。医疗机构应结合患者自身意愿，对患者是否适合开展家庭血液透析进行评估。医疗机构应定期开展患者培训，持续动态评估患者能力。医疗机构应指定专人负责，在患者治疗期间提供技术支持。医疗机构应建立家庭血液透析质控体系，形成相应操作规范。家庭血液透析在美国运行多年，法规完善，政策补贴。

 

但在中国，安全问题是中国医生和监管部门最大的担忧。在仁济医院试点的家庭血液透析，采用了透析中心向家庭延伸医疗服务的模式，并通过远程交互和监控来保障安全。在仁济，中国家庭血液透析的患者的人数首次突破了零，随着美国接受HHD的人数逐步增加，中国也将摸索出适合自己的HHD服务摸索和安全方针。我国幅员辽阔，各地经济水平、医疗资源、水质条件、人员素质能力等方面均存在着不平衡性，开展和推广家庭血液透析尚存在不少困难，率先在有条件的地区开展家庭血液透析试点工作将是今后的发展方向。

 

五、家庭血液透析未来展望

 

在美国，随着患者和政府支付方的去中心化需求加剧，初创公司，巨头和资本的不断入局，新技术的不断注入，美国血液透析市场将在未来10-15年内发生颠覆性变化。届时很大部分的血液透析将在患者家中完成治疗，治疗终端将实现去垄断，治疗模式和服务提供方也将逐渐多元化。

 

而中国的老龄化进程和庞大的糖尿病患者基数，使得尿毒症患者快速增加，当前接受血液透析治疗的患者超过了80万，但尿毒症的整体治疗率低于30%，患者非常分散，大量下沉市场。比如小型县、乡镇、郊区和农村的患者，无法得到有效治疗，而城市的透析中心又人满为患，医护往往三班倒。因此，中国医疗市场的结构性矛盾为家庭血液透析的发展提供了良好的条件，部分具备前瞻性的初创企业也开始布局中国市场。

 

我们相信，未来的血液透析，将不再是以牺牲患者生活和工作的前提下，不得不做的治疗，而是以患者为中心的整体式医疗服务。谁能以患者为中心，在市场竞争当中，打造出最适合患者的产品链和商业模式，形成自己的特色和护城河，谁就能在这场全球行业巨变中，占有一席之地！

 

六、国内首家布局便携式家庭血液透析赛道

 

独特的“酶+血液净化”技术平台，能够高效、快速、有选择性地清除血液，血浆，透析废液当中的有害小分子，可以用于治疗难治型代谢病，癌症和肝肾功能的替代。

 

 

（图：透析再生型透析机的原理图）

 

首款产品是心光自己研发的便携式血液透析机，它采用透析液再生技术，独立于水源，无需对家庭水源和电源进行改造。治疗以患者为中心，患者可以自由选择血液透析的场所和时间，包括家庭，旅行，出差或汽车上，这将极大地减少血液透析对患者生活和工作的影响，降低患者失业率。心光当前已完成原型机的设计，组装和三种大动物的可行性安全性测试。在耗材方面，心光自研的尿素代谢模块，大幅提升了脲酶的利用效率，降低酶用量10倍以上，并且能够重复使用，能够大幅降低耗材的核心成本，解决了Sorbent Dialysis当中关键的耗材成本问题，避免重蹈REDY和Renal Solution的覆辙。

 

参考资料：

 

[1]https://innovation.cms.gov/innovation-models/esrd-treatment-choices-model美国医疗保险和医疗补助服务中心.

[2] 2020 Annual Report of Outset Medical.

[3]https://homedialysis.org/home-dialysis-basics/machines-and-supplies/dialysis-museum.

[4] Urea removal strategies for dialysate regeneration in a wearable artificial kidney, Biomaterials 234 (2020) 119735.

[5]www.uptodate.com家庭血液透析.

[6] render.usrds.org/2020美国肾脏数据系统.

[7] http://yjj.beijing.gov.cn 北京市药品监督管理局-家庭血液透析简介.

[8]apac.mykidneyjourney.com.

[9] Agar, John Wm. "Understanding sorbent dialysis systems." Nephrology 15.4 (2010): 406-411.