醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)研究系列一-人工心臟瓣膜領(lǐng)域技術(shù)洞察簡報-智慧芽-15正式版

智慧芽《醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)研究系列

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人工心臟瓣膜領(lǐng)域技術(shù)洞察簡報》（2021

年

10

月）CONTENT一．市場引言02二．研究背景及技術(shù)簡介?0303040405052.1

心臟瓣膜和心臟瓣膜疾病2.2

心臟瓣膜疾病治療方法2.3

人工心臟瓣膜的分類2.4

中國人工心臟瓣膜行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈分析2.5

心臟瓣膜疾病患病群體及相關(guān)市場預測三

.

從專利視角看技術(shù)發(fā)展3.1

人工心臟瓣膜技術(shù)發(fā)展趨勢3.2

專利角度看中美技術(shù)差距3.3

技術(shù)領(lǐng)先企業(yè)及其市場布局3.4

核心技術(shù)花落誰家？0707070910四

.

專利訴訟及許可情況待關(guān)注1101一

.?市場引言心臟是人體最重要的器官之一，心臟瓣膜是心臟的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，嚴重的瓣膜病變會導致死亡。在心臟病患者中，瓣膜疾病是一種發(fā)生率較高的疾病。據(jù)統(tǒng)計，全球約有

2.09

億心臟瓣膜疾病患者，其中我國有近

4000

萬。利用人工心臟瓣膜置換受損心臟瓣膜是當前主要根治心臟瓣膜疾病的方法，以下就人工心臟瓣膜技術(shù)和醫(yī)藥企業(yè)研發(fā)的現(xiàn)狀，通過智慧芽全球?qū)＠麛?shù)據(jù)庫從專利視角進行淺析。02智慧芽《醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)研究系列

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人工心臟瓣膜領(lǐng)域技術(shù)洞察簡報》（2021

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月）二

.?研究背景及技術(shù)簡介2.1

心臟瓣膜和心臟瓣膜疾病心臟為了阻止血液回流，保證血液從心房流向心室，或從心室流向主動脈

/

肺動脈，在心房與心室之間或心室與動脈間有瓣膜狀結(jié)構(gòu)，這種瓣膜狀結(jié)構(gòu)便是心臟瓣膜。人體內(nèi)總共有四個瓣膜，分別為二尖瓣、三尖瓣、主動脈瓣和肺動脈瓣。（如圖

1）正常的心臟瓣膜開放時可通過足夠的血流量，關(guān)閉時則阻止血液返流。但由于先天或后天的原因，心臟瓣膜發(fā)生關(guān)閉不全（反流）、瓣膜狹窄等病變，會直接影響人體正常的血液循環(huán)，進而引起心臟功能性損害。心臟瓣膜病變根據(jù)病因可分為先天性心臟病和后天性心臟病，根據(jù)瓣膜的功能可分為狹窄性疾病和關(guān)閉不全的疾病，根據(jù)瓣膜病變位置不同可分為主動脈瓣狹窄、主動脈瓣關(guān)閉不全、二尖瓣狹窄、三尖瓣關(guān)閉不全以及肺動脈瓣關(guān)閉不全等。其中，二尖瓣和主動脈瓣這兩個瓣膜的疾病發(fā)生率最高。圖表

1：心臟結(jié)構(gòu)示意圖（圖片來源網(wǎng)絡(luò)）03智慧芽《醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)研究系列

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人工心臟瓣膜領(lǐng)域技術(shù)洞察簡報》（2021

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月）2.2

心臟瓣膜疾病治療方法人工心臟瓣膜是可植入心臟內(nèi)代替心臟瓣膜（主動脈瓣，三尖瓣，二尖瓣），能使血液單向流動，具有天然心臟瓣膜功能的人工器官。（如圖

2）心臟瓣膜疾病可以通過藥物治療，但治療效果不佳；多數(shù)患者需要通過外科手術(shù)來徹底根治，手術(shù)效果良好，能徹底根除病痛。外科手術(shù)包括心臟瓣膜修復術(shù)和心臟瓣膜置換術(shù)。人工心臟瓣膜可分為機械瓣和生物瓣。機械瓣以熱解碳材料制作，目前主要采用新型的雙葉瓣，兩個瓣葉可以同時開放和關(guān)閉。機械瓣的優(yōu)點是壽命長，理論上永久可用，但機械瓣最大的缺點是患者必須終身抗凝且潛在易發(fā)血栓和出血等問題，一旦發(fā)生機械故障，后果極為嚴重。心臟瓣膜修復術(shù)：通過手術(shù)來修復受損心臟瓣膜，為瓣膜治療的首選方法，但僅適合于二尖瓣患者等一小部分病人。心臟瓣膜置換術(shù)：包括傳統(tǒng)的外科開胸換瓣術(shù)和經(jīng)導管介入換瓣術(shù)；生物瓣以豬、牛等的生物組織制作，具有良好的血流動力學特性，血栓發(fā)生率低，不必終身抗凝，術(shù)后

3-6

個月使用抗凝即可。缺點是時間長后會形成鈣化，有再次手術(shù)更換瓣膜的潛在風險。鑒于生物瓣不必終身抗凝的優(yōu)點，臨床上目前逐漸重視生物瓣膜。生物瓣進一步又可以分為有支架的生物瓣和無支架的生物瓣，但目前無支架的生物瓣幾乎已經(jīng)沒有使用，所以生物瓣大致可以分為介入瓣和外科瓣。其中，外科瓣是通過開胸手術(shù)的方式，將瓣膜植入到人體內(nèi)；介入瓣是通過微創(chuàng)的方式，通過血管介入，將瓣膜植入到人體內(nèi)。介入瓣根據(jù)輸送系統(tǒng)的不同，又可以分為球擴介入瓣和自擴介入瓣。外科開胸換瓣術(shù)是最為成熟的治療方式，外科瓣耐久性好，預期使用壽命較長，長期的循證醫(yī)學證據(jù)充分；但是由于需要進行開胸和體外循環(huán)，手術(shù)創(chuàng)傷較大、術(shù)后恢復時間較長，部分患者不可進行外科手術(shù)或有高風險。經(jīng)導管介入換瓣術(shù)是近十年才開始較大規(guī)模的商業(yè)化應用，其人工瓣膜設(shè)計使用壽命比外科瓣短，但手術(shù)風險小。經(jīng)導管介入換瓣最初僅用于不可開胸手術(shù)或手術(shù)高風險的患者，但隨著技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)導管介入換瓣術(shù)已出現(xiàn)替代外科手術(shù)換瓣術(shù)的跡象。2.3

人工心臟瓣膜的分類圖表

2：人工心臟瓣膜的分類（信息來源網(wǎng)絡(luò)，智慧芽整理）雙葉瓣機械瓣單葉瓣自擴介入瓣介入瓣人工心臟瓣膜有支架生物瓣球擴介入瓣生物瓣外科瓣無支架生物瓣智慧芽《醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)研究系列-人工心臟瓣膜領(lǐng)域技術(shù)洞察簡報》（2021年10月）2.4

中國人工心臟瓣膜行業(yè)產(chǎn)

2.5

心臟瓣膜疾病患病群體及業(yè)鏈分析相關(guān)市場預測人工心臟瓣膜行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上游參與者為原材料供應商，包括生物材料、化工原料、鋼鐵和有色金屬等；中游環(huán)節(jié)主體為人工心臟瓣膜制造商，按瓣膜種類分為機械瓣制造商和生物瓣制造商；下游應用領(lǐng)域涉及醫(yī)院和醫(yī)藥流通企業(yè)。（如圖3）瓣膜疾病是在心臟病患者中發(fā)生率較高的一種疾病。國際方面，根據(jù)國信證券研究統(tǒng)計，2018年全球約有2.09億心臟瓣膜疾病患者，每年造成約260萬人死亡。國內(nèi)方面，根據(jù)微創(chuàng)心通招股書披露，2019年我國已有3630萬心臟瓣膜疾病患者，并預測將于2020年增加至4020萬人。（如圖4）圖表

3：人工心臟瓣膜行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈（信息來源網(wǎng)絡(luò)，智慧芽整理）中國人工心臟瓣膜行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上游中游下游供應商生物材料供應商機械瓣北京思達蘭州蘭飛應用領(lǐng)域醫(yī)藥流通企業(yè)醫(yī)院化工材料化工原料生物瓣北京普惠佰仁醫(yī)療鋼鐵有色金屬圖表

4：全球心臟瓣膜疾病患病人數(shù)和預測（百萬人）（信息來源啟明醫(yī)療招股書，智慧芽整理）主動脈狹窄主動脈返流二尖瓣返流三尖瓣返流35302520151050201420152016201720182019E2020E2021E

2022E2023E2022E

2023E05智慧芽《醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)研究系列-人工心臟瓣膜領(lǐng)域技術(shù)洞察簡報》（2021年10月）市場方面，根據(jù)頭豹研究院統(tǒng)計，伴隨著人口老齡化加劇，中國心臟瓣膜疾病尤其是主動脈瓣狹窄疾病的發(fā)病率逐漸上升，心臟瓣膜疾病患病率在中國65歲以上人群中達到11%以上，在75歲以上人群中達到13%以上。目前每年需要進行心臟瓣膜及其修補材料置換的病人大約25萬人，實際獲得診療的患者約6萬例，使用心臟瓣膜總量約6-7萬枚。2018年，中國人工心臟瓣膜行業(yè)市場規(guī)模為8.6億元，預計2018至2023年間復合增長率為12.6%，2023年中國人工心臟瓣膜市場規(guī)模將達到15.6億元。（如圖5）從本質(zhì)上來看，瓣膜疾病屬于老年病，據(jù)統(tǒng)計，中國二尖瓣和主動脈瓣疾病發(fā)病率在60歲以上人群快速增長，隨著居民年齡的增加，瓣膜病的患病率逐漸增加，預計未來隨著我國認可進一步老齡化，預計未來瓣膜病患者的患病人數(shù)將會明顯增多。圖表

5：中國人工心臟瓣膜行業(yè)市場規(guī)模，2014-2023

年預測（信息來源頭豹研究院，智慧芽整理）人工心臟瓣膜行業(yè)市場規(guī)模16141210815.613.5642011.910.69.58.67.976.35.7201420152016201720182019202020212022202306智慧芽《醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)研究系列-人工心臟瓣膜領(lǐng)域技術(shù)洞察簡報》（2021年10月）三

.?從專利視角看技術(shù)發(fā)展3.1

人工心臟瓣膜技術(shù)發(fā)展趨勢

3.2

專利角度看中美技術(shù)差距人工心臟瓣膜相關(guān)技術(shù)的研究最早起源于上世紀通過智慧芽全球?qū)＠麛?shù)據(jù)對各個國家專利數(shù)量50年代。1960年，美國心臟病醫(yī)生Harken第一排名發(fā)現(xiàn)，美國以7千組專利申請量成為該次成功將球籠型機械人工瓣膜植入主動脈，同年，技術(shù)的龍頭老大，中國排名第二位，申請量為美國心血管醫(yī)生Starr在二尖瓣位置成功實施瓣膜2180組；以色列、瑞士、德國分別以462、置換術(shù)，開啟人工瓣膜治療心臟瓣膜類疾病時代。446、437組專利申請進入前五排行。排名第六1969年，Bjork-Shiley斜碟瓣問世以來，80年代到第十位的是：法國、俄羅斯、意大利、日本、機械瓣有了突破性進展；加拿大。由此可以看出，在這一領(lǐng)域，美國、中國、以色列、瑞士和德國這一領(lǐng)域的技術(shù)在數(shù)量上21世紀由于介入心臟病學迅速發(fā)展，自2002年有一定優(yōu)勢。（如圖7）世界上第一例經(jīng)導管植入主動脈瓣的人體試驗結(jié)果被報道后，經(jīng)導管介入瓣膜治療方法的出現(xiàn)開讓我們簡單對比下美國和中國現(xiàn)在的專利情創(chuàng)了經(jīng)導管瓣膜置換的新時代。況：美國專利中有效專利量1961組（占比27.8%）；在審中專利量為1453組（占比通過智慧芽全球?qū)＠麛?shù)據(jù)庫專利分析發(fā)現(xiàn)，迄今20.6%）；中國專利中有效狀態(tài)專利量為908為止，人工心臟瓣膜技術(shù)約有1.5萬組專利（如圖組（占比41.7%）；在審中專利量為679組（占6）。最早專利申請可以追溯到1951年，在近20比31.3%）。年人工心臟瓣膜技術(shù)相關(guān)專利呈現(xiàn)加速申請的趨勢，專利申請趨勢反映了技術(shù)發(fā)展的情況。圖表

6：人工心臟瓣膜技術(shù)專利申請趨勢（數(shù)據(jù)來源智慧芽）07智慧芽《醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)研究系列

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人工心臟瓣膜領(lǐng)域技術(shù)洞察簡報》（2021

年

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月）可以看出，人工心臟瓣膜技術(shù)方面美國較中國第二階段是

2000

年

-2010

年申請量為

209

組；第三階段是

2011

年至數(shù)據(jù)統(tǒng)計截止日，專利申請為

1914

組；近

10

年增長量較過去接近

7

倍。差距雖然早期較大，以目前兩國在審中專利數(shù)量來看，差距在逐漸縮??；并且由于美國在該領(lǐng)域起步較早，專利保護期逐漸臨近，導致會有更多的技術(shù)成為公用技術(shù)。此外，進一步看下中國近

20

年在人工心臟瓣膜的發(fā)展迅速。（如圖

8）中國政策利好大力促使研究升溫。自

2014

年以來，中國政府在創(chuàng)新醫(yī)療器械領(lǐng)域多次出臺重要文件，以期提高國產(chǎn)醫(yī)療器械的創(chuàng)新能力，打破進口醫(yī)療器械壟斷局面，提高國產(chǎn)醫(yī)療器械占有率，從而進一步提升產(chǎn)業(yè)化水平。2017年

10

月，中共中央辦公廳、國務院聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于深化審評審批制度改革鼓勵藥品醫(yī)療器械創(chuàng)新的意見》，該文件中明確指出人工心臟瓣膜作為創(chuàng)新醫(yī)療器械將是國家發(fā)展的重點產(chǎn)業(yè)。中國在該領(lǐng)域的專利申請趨勢分為三個階段：第一階段是自

1986

年

-2000

年之前申請量累計僅為

57

組。中國最早的人工心臟瓣膜專利是1986

年申請的一件實用新型專利，專利名稱：全浮導鉤碟型心臟瓣膜；圖表

7：技術(shù)來源國排名（數(shù)據(jù)來源智慧芽）美國中國以色列瑞士德國法國俄羅斯意大利日本加拿大圖表

8：不同國家申請人區(qū)域申請趨勢（數(shù)據(jù)來源智慧芽）08智慧芽《醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)研究系列

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人工心臟瓣膜領(lǐng)域技術(shù)洞察簡報》（2021

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月）3.3

技術(shù)領(lǐng)先企業(yè)及其市場布局首先，先看看巨頭都有誰？換言之，當你不得不接受心臟瓣膜置換手術(shù)時，你最可能在醫(yī)院見到的品牌都有哪些？美敦力公司專利申請總量是

686

組，前五大主要市場是美國、德國、捷克、中國、日本；波士頓科學國際有限公司專利申請總量是

374組專利申請，前五大主要市場是美國、德國、中國、日本、捷克。（如圖

10）通過智慧芽數(shù)據(jù)庫對專利申請企業(yè)進行申請量排名發(fā)現(xiàn)，全球

TOP20

申請人榜單中，美國愛德華公司、美敦力、波士頓科學、美國圣猶達分別以

1188

組、686

組、374

組、258

組居榜單前列，中國有

6

家企業(yè)進入前

20

名榜單（如圖

9）。分別為上海微創(chuàng)心通醫(yī)療科技有限公司、杭州啟明醫(yī)療器械股份有限公司、杭州德晉醫(yī)療科技有限公司、上海紐脈醫(yī)療科技有限公司、寧波健世科技股份有限公司、先健科技

(

深圳

)

有限公司。具體來看看，這些大咖都在哪里撒網(wǎng)，哪些企業(yè)是真正的市場巨頭？先看全球

TOP3

公司，分別是愛德華茲生命科學公司、美敦力公司和波士頓科學國際有限公司。再看我國中國該領(lǐng)域?qū)＠暾堓^多的企業(yè)為，上海微創(chuàng)心通醫(yī)療科技有限公司（138

組）、杭州啟明醫(yī)療器械股份有限公司（128

組）、杭州德晉醫(yī)療科技有限公司（106

組）上海紐脈醫(yī)療科技有限公司（107

組）、寧波健世科技股份有限公司（73

組）、先健科技

(

深圳

)有限公司（68

組）。從大咖們跑馬圈地的情況來看，美國巨頭們除了本國，基本都會瞄準捷克、德國、中國、日本；而中國企業(yè)的商業(yè)布局，卻有微妙差異，比如上海微創(chuàng)作為技術(shù)領(lǐng)先企業(yè)，現(xiàn)階段并沒有將美國市場其主要發(fā)力地，而是選擇了巴西進行商業(yè)布局。此外，6

家公司中有

3

家都選擇了印度作為后續(xù)發(fā)力市場。愛德華茲生命科學公司作為技術(shù)實力最雄厚的公司，在該領(lǐng)域擁有

1188

組專利申請，最早的專利申請可以追溯到

1981

年，該公司前五大主要市場是美國、德國、捷克、中國、加拿大；圖表

9：當前申請（專利權(quán)）人排名（數(shù)據(jù)來源智慧芽）09智慧芽《醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)研究系列-人工心臟瓣膜領(lǐng)域技術(shù)洞察簡報》（2021年10月）圖表

10：該領(lǐng)域技術(shù)領(lǐng)先公司主要市場（數(shù)據(jù)來源智慧芽）28281542291791401843242861634199220愛德華茲主要市場美敦力主要市場波士頓科學主要市場美國中國德國捷克美國中國德國捷克美國中國日本捷克德國加拿大加拿大3.4

核心技術(shù)花落誰家？通過智慧芽專利數(shù)據(jù)庫中專利被引用信息可以看出，作為人工心臟瓣膜技術(shù)的“開山祖師”的愛德華茲生命科學公司，在TAVR經(jīng)導管主動脈心臟瓣膜置換賽道上，該司于2001年申請的US10/286009Rolledminimally-invasiveheartvalvesandmethodsofmanufacture（滾壓式微創(chuàng)心瓣膜和使用方法），其保護的是以微創(chuàng)輸送并植入主動瓣膜的方法，作為該領(lǐng)域被引用頻次最高的一件專利，引用次數(shù)高達541次。（如圖11）而且從愛德華茲業(yè)務線來看，TAVR業(yè)務是帶動愛德華茲整體增長的“主力軍”，2019年，愛德華茲財報顯示，TAVR營收27.38億美元，同比保持+19.9%，占公司總營收的64.3%，重要性不言而喻。（如圖12）圖表

11：US10/286009?專利摘要及引用（數(shù)據(jù)來源智慧芽）US10/286009專利摘要附圖US10/286009專利被引用附圖10智慧芽《醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)研究系列-人工心臟瓣膜領(lǐng)域技術(shù)洞察簡報》（2021年10月）圖表

12：愛德華茲生命科學業(yè)務架構(gòu)（圖片來源網(wǎng)絡(luò)，智慧芽整理）經(jīng)導管主動脈瓣置換TAVR經(jīng)導管二尖瓣和三治療尖瓣TMTT愛德華生命科學外科結(jié)構(gòu)心臟病急救護理SurgicalStructralHeartCriticalCare四

.?專利訴訟及許可情況待關(guān)注人工心臟瓣膜作為技術(shù)密集、創(chuàng)新密集的領(lǐng)域，伴隨著高資金、高收益，往往都會陷入專利訴訟的糾紛。在醫(yī)療器械行業(yè)，高額利潤、技術(shù)壁壘則成為專利侵權(quán)訴訟風起云涌的兩大重要誘因。結(jié)合該領(lǐng)域排名前五的熱點市場美國、中國、德國、捷克、歐洲等，可以看到，美國作為最熱點市場，訴訟量也排名第一，訴訟案件量90多個；作為第二市場中國的訴訟量為12個，而德國、捷克所在的熱門市場歐洲，訴訟量也較高，達到27個。同時，通過智慧芽通過對訴訟涉及專利中提取的高頻詞匯，發(fā)現(xiàn)該技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)訴訟集中的技術(shù)焦點最多的是在輸送導管、輸送裝置/系統(tǒng)，其次是心臟瓣膜假體、瓣膜環(huán)等。通過智慧芽數(shù)據(jù)庫專利訴訟數(shù)據(jù)顯示人工心臟瓣膜技術(shù)領(lǐng)域也不例外，該領(lǐng)域基本每年都會有訴訟發(fā)生，專利訴訟超過140起，涉及專利百余件，以2017年尤為激烈（如圖13）。圖表

13：近

20

年專利訴訟情況圖（數(shù)據(jù)來源智慧芽）11智慧芽《醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)研究系列-人工心臟瓣膜領(lǐng)域技術(shù)洞察簡報》（2021年10月）誰會主動發(fā)起訴訟？根據(jù)智慧芽訴訟案件統(tǒng)計在中國地區(qū)，上海微創(chuàng)和上海紐脈之間的訴訟，雖承包了中國在該領(lǐng)域所有的訴訟案件。但是根據(jù)上海知識產(chǎn)權(quán)法院公開的信息來看屬于專利權(quán)屬問題，截止目前未過多涉及侵權(quán)訴訟，為權(quán)屬糾紛。從目前兩者間涉訴專利情況也可以一窺究竟（涉案專利為實用新型專利，一種人工心臟瓣膜輸送裝置）。情況，排名前十的訴訟原告及被訴企業(yè)大多為國外企業(yè)（尤其是行業(yè)巨頭們）。有資料顯示，該領(lǐng)域三巨頭之間頻頻發(fā)生專利爭奪戰(zhàn)，愛德華茲生命科學向美敦力發(fā)起專利侵權(quán)訴訟，指控美敦力的CoreValve心臟瓣膜產(chǎn)品侵犯其Sapien心臟瓣膜產(chǎn)品的專利技術(shù)，經(jīng)數(shù)年訴訟，雙方最終和解，美敦力向愛德華茲生命科學支付超10億美元。不難看出，專利領(lǐng)域的訴訟，伴隨著巨頭之間彼此牽制的龐大市場利益、市場份額等。此外，專利訴訟也是一種同行間制衡彼此的武器。那么，隨著近10年中國在人工心臟瓣膜行業(yè)的崛起，專利作為企業(yè)核心武器，一方面構(gòu)建壁技術(shù)壁壘同時保持企業(yè)的競爭力，此外，微創(chuàng)和紐脈間關(guān)于發(fā)明人權(quán)屬糾紛一案，在人才流動較為頻繁的現(xiàn)在，值得研發(fā)型公司注意。波士頓科學和愛德華茲生命科學之間的專利糾紛也纏斗數(shù)年，圍繞愛德華茲生命科學的Sapien3及Sapien3Ultra心臟瓣膜升級產(chǎn)品，雙方相互指控專利侵權(quán)，最終達成和解，愛德華生命科學向波士頓科學支付1.8億美元。參考資料[1]“心臟瓣膜賽道”風起云涌：國產(chǎn)巨頭“三國殺”，新玩家加速進場角逐[2]從愛德華生命科學的發(fā)展歷史，看微創(chuàng)心通的未來[3]人工心臟瓣膜研究的進展[4]【案例】從負債累累到成為大佬，解讀心血管巨頭愛德華生命科學的"心動＂之路[5]愛德華TAVA進口首批，瓣膜市場硬仗開打！[6]人工心臟瓣膜：“心”香一“瓣”——替代與發(fā)展[7]醫(yī)療器械行業(yè)如何破局專利訴訟之爭[8]CribierA,EltchaninoffH,BashA,etal.Percutaneoustranscatheterimplantationofanaorticvalveprosthesisforcalci?caorticstenosis:?rsthumancasedescription[J].Circulation