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选择和机遇
30年过去了,姜光强仍清晰地记得1993年秋天那个阳光灿烂的下午。他在清华大学的绿茵场上奔跑。他是机械系的前锋。对手是汽车系。双方鏖战了近60分钟,比分还是0:0。这时机会来了。本方中场一记长传球越过对方的后防线,落向了姜光强的前进轨迹上。姜拼尽全力地奔跑,朝着对方球门冲去,在高速出击的守门员之前先触到了球。他脚尖一挑,球从守门员头顶飞过,直奔球门而去。但姜没有看到球触网的那一刹那。守门员的膝盖已狠狠地撞到了他的腹部。他感到一阵剧痛,眼前一黑,便失去了知觉。
事后,姜光强在校医院里整整躺了一周才恢复过来。在病床上,他一次又一次地回想起那一幕。热辣的阳光、耳边的风声、身后的呼喊、足球在空中划过的漂亮弧线、迎面冲过来的身影、脚尖触球时的震感……然后就是一片黑暗。在奔跑时,他来不及想会不会发生碰撞。他脑海里只有一个念头,那就是在守门员之前先碰到球。除了拼命奔跑,他别无选择。
姜光强的人生中充满了主动或被动的选择,以及阴差阳错的机缘。
他在浙江金华附近的农村长大。1990年高考结束后,他自己估算了一下总分,觉得考得并不理想,因此在报志愿时填了南京大学。不久之后他收到了清华大学的一封信。他打开后发现竟然是清华的录取通知书。至今,被清华大学录取的背后过程对他来说依然是一个谜。
2000年9月,姜光强已经在美国密歇根大学(University of Michigan)攻读机械工程专业的博士学位一个月了。在此之前,他刚从密歇根理工大学(Michigan Technological University)获得材料科学与工程的硕士学位。这天他突然接到了一个改变他人生轨迹的电话。电话的另一头是阿尔弗雷德·曼恩科研基金会(Alfred Mann Foundation for Scientific Research或AMF)工程部的经理Kate Fey博士。Fey 询问他是否有兴趣去AMF工作。
曼恩基金会
曼恩基金会(AMF)是一家由科技先驱曼恩于1985年创立的非营利性医学研究机构,总部位于洛杉矶市中心以北40英里的Valencia市。曼恩的故事和生平在《最后一个肺吸胰岛素》中有详细的介绍,这里不再赘述。AMF旨在研究和开发创新医疗技术,特别关注未满足或被忽视的医疗需求。
曼恩基金会的强项是在神经科学领域将科学和工程学结合起来产生创新性技术。这些技术已被用来开发诊断工具、植入式传感器、植入式药物输送系统和植入式神经刺激器等商业产品,治疗的疾病或症状包括听力丧失、视力丧失、肢体残缺、糖尿病、中风、疼痛等。
曼恩请自己的朋友、合作伙伴Joe Schulman博士担任AMF的第一任总裁兼首席科学家。Schulman在研制和开发世界上第一款可充电心脏起搏器起到了主导作用。后来这一产品由曼恩创立的Pacesetter Systems公司进行商业化。他与曼恩的合作历史跨越了40多年。他们共同推出的创新产品还包括植入式胰岛素泵和人工耳蜗等。
姜光强不清楚Fey是如何找到自己的。他猜测自己在硕士即将毕业时为了方便找工作、申请入读博士项目而建立的个人网页可能起了作用。如果是这样,那Fey通过当时刚刚起步的谷歌搜索引擎找到他也算是一个奇迹。
在AMF的安排下,姜光强和夫人飞到了南加州,在Valencia的一家酒店住了几天。经过一天的面试后,AMF第二天就决定聘用他。在面试中,姜光强提出了他想继续读完博士学位的意愿。Schulman恰好兼职南加州大学(USC)生物医学工程专业的教授。如果接受了聘函,姜光强需要从密歇根大学转学到USC。这样,他可以一边在AMF做科研工作,一边在Schulman的指导下攻读博士学位。
面试后的第二天,姜光强接受了AMF的工作。2000年10月,姜光强正式入职AMF,成为一名工程师。Fey 成为他的老板,Schulman成为他的博士导师。而他则争取到了多少留学生梦寐以求的机遇:在读博期间就挣着一份全职工作的薪水。
AMF对他来说不仅仅是第一份工作,更是他科研事业开始和开花的地方。他在那里一干就是13年。
植入式医疗器械及其封装材料
Fey 之所以对姜光强感兴趣是因为他们当时迫切需要一名材料专家,来帮助解决困扰他们多年的、设计植入型医疗器械的一个难题。姜在清华学的是焊接专业,有做过陶瓷钎焊方面的研究。这可能是AMF决定聘用他的主要原因。姜由此随着命运的河流进入了和他之前的专业背景并不相称的神经调控领域。
植入式医疗器械是指被植入患者体内,用于诊断、监测、治疗或改善医疗状况的电子、机械或生物学设备。这些设备通常能够与人体组织和生理系统相互作用,以提供医疗功能。常见的植入式医疗器械包括心脏起搏器、人工心脏瓣膜、胰岛素泵、人工关节、人工耳蜗、传感器、神经刺激器等。
对于依靠电源的植入式医疗设备来说,封装材料的选择至关重要。理想的封装材料既需要有优异的机械性能,为设备内部的电子元件提供坚固的保护,还需要具备良好的密封性能,以防止体内液体进入设备内部。同时,材料还应具备良好的生物相容性,可以抗腐蚀,并不引起过敏或人体排斥反应。此外,它们在体内应具有长期稳定性和可靠性。
某些设备,包括神经或肌肉刺激器,需要把电信号从壳内电子器件输送到壳外,并通过金属导线传送到神经或肌肉处。在这种情况下,最合适的封装材料是耐腐蚀的金属,比如钛合金。钛合金强度高,有着良好的机加工性能,又可通过激光焊接实现最终的密封。
但全金属外壳也有其局限性。由于金属的电磁屏蔽作用,金属封装的电子设备无法通过体外装置进行快速无线充电或与体外设备稳定地进行无线连接。无法充电的设备在耗尽内部电池的电后,需要通过手术置换新的设备。它们的体内使用期因此受限。
为了解决这一问题,一个策略是将设备的部分封装材料换成没有屏蔽功能的材料,相当于在设备的外壳上开了一个对无线电磁波“透明”的窗口。AMF早期使用玻璃作为封装材料,但效果不尽如人意:玻璃与金属之间的界面很难获得可靠的密封性,而且玻璃的抗挤压机械性能不佳,一旦在体内破碎,可能会产生灾难性的后果。
相对于玻璃,陶瓷是更理想的“窗口”材料,具有更强的机械性能。然而,这也带来了新的问题:如何打造陶瓷与金属之间的完美界面?如何选择合适的陶瓷-金属的焊接材料?这是姜需要解决的主要问题。
完美的外壳
2001年的春天,姜光强正式进入USC生物医学工程专业的博士项目,开始了边工作边上学的生活。这种生活看似惬意,其实充满了挑战和艰辛。USC和 AMF之间相距40多英里,而且跨越洛杉矶地区最拥挤的路段。为了避免每天把时间都耗在路上,他尽量将在USC工程学院选的课集中安排在每周的固定两天中。这样,其余几天他可以心无旁骛地在AMF工作。第一年的时候,姜光强特意在两地中间租了一个公寓居住,便于两头兼顾。但时间的冲突终究难以避免。很多时候,为了准备考试或赶项目,他要把晚上和周末的时间全用上。
在AMF,姜光强开始着手为植入型神经刺激器设计和打造一个完美的外壳。外壳由三种材料组成:金属、陶瓷和连接二者的钎焊填料。而姜的主要工作就是完成这三个部分的选料和最后的整合。
关于金属部分,AMF团队选定了所有金属材料中最耐腐蚀的钛合金,更具体地说,是Ti-6Al-4V(90%的钛,6%的铝,和4%的钒)。
陶瓷材料的选择则需要更繁复的筛选和测试过程。姜光强最终选定了加有3%氧化钇的氧化锆陶瓷。然而,并非所有的氧化锆陶瓷都相同。为了满足可植入体内的各种苛刻条件,他们需要具有一定晶粒微结构的四方氧化锆多晶体(Y-TZP)。而这种陶瓷对生产工艺要求很高。他们与6、7家工厂合作,试图生产出符合要求的陶瓷,都未能成功。最终,他们选定与欧洲的一家厂家合作,并共同改进生产工艺,在生产过程中加入热等静压工艺,才得到高密度和具有特定晶型的陶瓷。
而第三部分,即如何将陶瓷和钛合金实现密封连接,是最难攻克的关卡。连接陶瓷与钛合金有多种方法,包括机械方法(比如螺丝固定)、用胶水粘接、固态扩散连接等。但这些方法都无法达到体内植入的要求。
姜决定采用钎焊的方法。在钎焊过程中,填充金属(钎料)在高温下变成液体,通过毛细作用流动到贴合工件之间的间隙中,然后冷却以将工件连接在一起。 选用何种钎料至关重要。虽然钎料构成的连接层在整个外壳中占面积最小,但如果质量不高,则会成为整个设备的“千里之堤,溃于蚁穴”的练门。
姜光强和同事们试过用不同种金属或合金来做钎料。每换一种钎料,他们都要改变钎焊温度、钎焊时间等不同参数,然后测量陶瓷-钎焊层-钛合金的抗弯强度,并对接口进行扫描电镜X射线显微分析和衍射分析。一批批的工件被送进高真空炉中钎焊、降温,出炉后被测试,调整钎料或参数后再重复整个过程。
经过两年多的反复实验和研究,姜找到了一款最好的钎料——Tini-50 覆层材料(Ti代表钛,而Ni代表镍)。Tini-50覆层材料的表现超过了文献上记载的银铜合金、铂或金等钎料。陶瓷和钛合金之所以能形成高强度的连接,液化钛起到了关键作用。钛在液化后,活性会增强。在钎焊过程中,钛镍共晶液化物渗入到陶瓷边界,和氧化锆中的氧原子结合,在冷却后形成了牢固的连接。
然而,正当姜光强和同事们为找到了合适钎料而欢欣鼓舞时,实验室的一次偶然事件又让他们的心沉入了谷底。当一位实验员把电子模块装填到已钎焊完的钛-陶瓷外壳中时,钎焊接头突然断裂。
原来,钛的成分比例和分布均匀度对接头的连接强度起到决定作用。太少的钛因不能产生足够的化学反应而形成有效连接,而过多的钛则会导致过多脆性的金属间化合物的生成,反而削弱了连接层的强度。而Tini-50覆层材料加工工艺复杂,成分均匀度不易控制,所以钎焊接头质量难以保证。无法保证钎焊接头质量就难以保证产品的质量,这就像一个“定时炸弹”,在医疗器械领域是不可接受的。姜光强为此寝食难安,吃饭、开车时都在琢磨解决Tini-50作为钎料的可靠性和一致性的问题。
有一天他突然灵机一动:为什么不用纯镍来做钎料呢?利用Ti-6Al-4V合金中原有的钛和钎料中的镍,同样可以在陶瓷和钛合金边界生成钛镍共晶液化物。纯镍薄片生产工艺成熟,质量保证,并有多家供应商可供选择。而钛镍共晶液化物的生成量可以通过采用不同厚度的纯镍薄片和调整钎焊温度和时间等参数来精确控制。
又经过多轮的实验,姜光强和同事们终于找到了最优化的钎焊工艺。用纯镍做钎料产生的连接层的抗弯强度甚至超过了Tini-50覆层材料。
研究人员以前对镍在体内使用有所顾忌,因为曾观察到镍离子释放会引起炎症反应。但作为钎料,有生物“毒”性的镍元素在高温作用下与其它金属完全反应而形成了稳定的生物相容性的合金。
姜做了一系列体外和体内实验,证明了Y-TZP – Ni – Ti-6Al-4V外壳封装的微刺激器具有良好的生物相容性,在植入体内后可具有70年的适用性。姜终于得到了他梦寐以求的完美外壳。
姜光强和AMF申请并得到了六个专利,覆盖了生产完美外壳的一系列技术,包括陶瓷的生产和检验方法、钎焊的选料、钎焊过程控制、预测陶瓷和封装材料在体内的寿命的方法等。这些专利的第一发明人都是姜光强。2005年7月,姜光强从USC获得生物医学工程博士学位,他的博士论文基本总结了这些技术的开发过程和实验数据。
完美的封装技术,意味着被封装的医疗设备可以被最小化(可以选择较小的可充电电池),可以被植入到体内的任何部位,可以通过微创手术植入皮下,可以在体内通过无线充电而工作很多年。
完美的外壳,是进军生物电子医疗产业的敲门砖。而依仗这门独门绝技进一步开发出被广泛商业推广的医用产品的机会,要等到8年以后才终于来临。
2013年
从2008年起,姜光强开始担任基金会的工程总监。他研发的封装材料已被用到了几款植入式单通道微刺激器产品上,包括射频和电池供电的微刺激器(Radio-Frequency and Battery Powered Microstimulators)。此外,他作为项目负责人,成功地为曼恩基金会申请到了总金额超过650万美元的政府科研基金。他的科研工作已扩展到传感器、电子义肢、以及植入式器械的方方面面。其中电池供电的微刺激器和植入式肌电传感器技术分别被授权给Boston Scientific 和爱尔兰的假肢公司Össur进行下一步的商业化。
曼恩虽然已是耄耋之年,却精力充沛,思维敏捷,在曼恩基金会还设有办公室。姜有时会到曼恩的办公室里,和曼恩讨论产品的一些技术细节。曼恩对创新技术的大胆追求和对市场的敏锐眼光让姜受益匪浅。
姜光强的夫人在曼恩创立的、研发仿生眼的公司Second Sight Medical Products工作。他们在Valencia买了房子定居下来。儿子的出生给他们的生活带来了喜悦,也让他们更加忙碌。
Valencia虽然离洛杉矶市中心不到40英里,但却没有大都市的喧嚣,是个宜居的小镇。小镇的生活平静而充实。镇上没有中国超市。每隔几周,为了解馋,他们会开车40多英里去Monterey Park(洛杉矶东边的一个华人社区)的中国超市买些中国蔬菜和食品。每周六下午,姜光强会和镇上的一些球友约好,一起踢场足球赛。儿子渐渐长大,姜光强开始教他踢足球,并在后来以志愿者的身份担任儿子球队的教练和青少年足球比赛的裁判。
2012年5月,已经是AMF研发副总裁的姜光强带领技术团队开始开发一款基于陶瓷封装技术的植入式多通道微刺激器。到2013年夏天,产品原型机初见形态,AMF也开始紧锣密鼓地探索让内部开发的创新技术落地的途径。他们需要一个公司把这些技术接过去,开发产品,实现商业化。
这时,与AMF 有合作关系的一家工业设计公司向 AMF 推荐了两个有着丰富管理经验的业界老兵:Raymond Cohen 和 Dan Dearen。
图3. Raymond Cohen(左)和Dan Dearen (右)
图源:5
Cohen曾担任纳斯达克上市的Cardiac Science Inc.的董事长兼首席执行官近十年。之后他在2010年至2012年期间担任Vessix Vascular的首席执行官。Vessix Vascular是一家VC 投资的肾动脉去神经化公司,于2012年11月被Boston Scientific公司收购。Dearen是Cohen在Vessix Vascular公司的搭档,担任COO和CFO一职。2013年是两人的“空档期”,他们在寻找下一个创业机会。
两个人和姜见面,相谈甚欢。Cohen和Dearen对微神经刺激器很感兴趣。他们认为基于姜的陶瓷封装技术开发的微神经刺激器将在神经调控领域大有作为。
神经调控(Neuromodulation)
人体的所有器官都由神经支配或调节。对涉及这些器官的各种疾病,有时药物或手术不是最佳治疗手段。通过电刺激或其他形式的刺激调控支配这些器官的神经往往会取得更令人满意的疗效。
2013年,神经调控领域的主要应用包括以下几个方面:
1. 迷走神经刺激(vagus nerve stimulation):通过电刺激、磁刺激或光刺激等方式来激活或抑制迷走神经神经元活动,以治疗癫痫、抑郁症等疾病。
2. 深部脑刺激(deep brain stimulation):通过在大脑深部植入电极并进行电刺激,来治疗帕金森病、抑郁症、强迫症、痉挛、震颤、癫痫等疾病或症状。
3. 脊髓刺激(spinal cord stimulation):通过植入电极在脊髓进行电刺激,来治疗慢性疼痛、脊髓损伤等疾病。
除了这些相对成熟的应用外,一些新的应用正在被开发以治疗更多的疾病,包括阿尔兹海默症、肥胖、中风、高血压、心力衰竭、睡眠呼吸暂停症、偏头痛、糖尿病等等。
2013年,神经调控或生物电子医疗产业正处于被颠覆的最佳时机。长期以来,这个产业一直被医疗器械三巨头Medtronic、Boston Scientific和St. Jude Medical把持。常见的一种情况是,一款并不令人满意的植入产品在某个适应症或应用上长期占垄断地位。由于对创新技术的态度比较保守、决策周期长,这些大公司往往很多年没有进行产品迭代,而患者只能继续使用有很大改进空间的产品。
Cohen和Dearen认为以陶瓷封装技术为基础的微刺激器可以成为神经调控产业的搅局者。他们需要成立一个公司来把这个想法变成现实。他们俩诚恳邀请姜光强和他们一起创业,成为新公司的联合创始人。
Axonics
姜光强对Cohen和Dearen的邀请有些心动。他做基础研发10多年,但始终没有亲自把技术变成产品,看到自己的创新改变患者的生活。虽然无论是个人事业还是家庭生活,他都已达到了舒适区,但他知道,如果不做些改变,未来10年、20年的生活只会按部就班,日复一日,一眼望到头。
从新创公司的角度来说,Cohen和Dearen也确实需要他。他们俩在公司管理、运作方面有着丰富的经验,但需要他的专业知识和技术,需要他帮助建立产品开发团队,需要他在投资人面前把复杂的技术问题深入浅出地解释清楚。
无论姜光强如何取舍,AMF表示都会全力支持。他们需要姜继续领导内部的研发团队,但也需要他与合适的团队将多年来积累的知识产权商业化。
姜光强最终决定追随那颗不甘于平淡、勇于挑战自我的心,加入了新公司。
2013年10月1日,AMF和这家初创企业签订了技术许可协议,把与植入式脉冲发生器以及相关外围或辅助设备的知识产权授权给新公司,其中包括姜的六项专利。AMF成为新公司的最大股东。公司起名为Axonics,在字面上结合了神经轴突(axon)和电子(electronics)两个词。Cohen任CEO,Dearen为CFO,姜是首席技术官(CTO)。三人都是联合创始人。
Axonics的总部定在洛杉矶以南40英里的尔湾市。尔湾及其所在的橙县是世界医疗器械之都,有两千多家医疗器械公司。
在之后长达9个月的时间里,姜光强需要每周往返于Valencia和尔湾之间。两地之间相隔80英里,但路上总堵车,一般单程就耗时2个多小时。每天往返上下班不现实。姜就每周日晚上开车南下,在公司附近的公寓住下,工作几天后再北上回家。这种情况直到2014年的暑假才结束。那时,儿子上完了小学,全家把家搬到了尔湾。姜光强的太太为了全力支持他创业,放弃了自己的事业而回归家庭。
Axonics很快拿到了第一笔融资。2014年3月,公司宣布成功完成3260万美元A轮融资。Cohen和Dearen以前的公司Vessix Vascular的两个投资方Edmund de Rothschild Investment Partners(瑞士) 和NeoMed Management(英国)领投了本轮融资。参与融资的还有来自中国的个人投资者和君联资本。
Axonics成立之初,是想开发多通道微刺激器在脊髓刺激方面的应用。但不久之后的一个关键会议让团队决定彻底转向,主攻另一个治疗领域。
新年第一天的午餐
2014年1月1日中午,Axonics的三位创始人在尔湾光谱购物中心(Irvine Spectrum Center)的一家名为Javier's的墨西哥风味的餐馆中共进午餐。当时公司的A轮融资已有了些眉目。在南加州和煦的阳光的照耀下,三人对公司的未来充满了信心。
三个人聊到微刺激器的哪个商业用途最适合Axonics时,他们都觉得脊髓电刺激器不是最理想的方向。虽然这个市场很大——年销售额超过20亿美元,但竞争也很激烈。市场上至少有四种脊髓刺激器产品用来治疗慢性疼痛,其中的三款产品分别来自医疗器械三巨头。
在就着莎莎酱吃了两篮子玉米片后,他们谈话的重点逐渐转移到另一个开发方向上——骶神经调节(Sacral Neuromodulation或SNM)。
骶神经调节,也被称为骶神经刺激或骶神经调制,可被用于治疗一些慢性泌尿系统和盆底功能紊乱的疾病,如过度活跃膀胱(OAB)、排便失禁(FI)和尿潴留(UR)等。
这项治疗通过在盆腔区域植入电极,通常是通过一根薄而柔软的导丝进入盆腔。这个电极被连接到一个通过微创手术被植入在患者臀部附近的脉冲发生器。这个脉冲发生器可以通过电子信号来刺激骶神经,恢复其与大脑之间的正常通讯,以减轻或消除OAB、FI和UR的症状。
OAB和FI是功能障碍,而不是疾病,其症状复杂多样,经常重叠,并可能由多种不同原因引起。
OAB引起突然的尿意,经常很难控制,并可能导致尿液的非自愿泄漏。在美国和欧洲有大约8700万成年人患有OAB。OAB的主要亚型是急迫性尿失禁(UUI)和急迫性尿频(UUF)。UUI是伴有尿液非自愿泄漏的突然排尿需求,与排尿频率无关。UUF是突然排尿需求次数异常增多,通常每天超过八次。
FI是无法控制肠道功能,可能导致直肠非自愿泄漏。在美国和欧洲有大约4000万成年人患有FI。
OAB和FI的症状可能对社交、职业和日常活动产生严重影响,可能导致自信心下降、抑郁、焦虑,以及性功能和婚姻满意度下降。与OAB和FI患者相关的合并症可能包括跌倒和骨折、尿路感染、皮肤感染、外阴阴道炎,以及心血管和中枢神经系统疾病。如果不加治疗,这些功能障碍会对社会造成重大经济负担,并对医疗保健系统造成很大压力。
骶神经调节(SNM)是OAB的第三线治疗。OAB的一线治疗包括行为改变,如饮食、锻炼、定时排尿、盆底锻炼和生物反馈,但这些方法的效果通常有限。OAB的二线治疗包括药物疗法和医学管理,可能有效,但药物使用可能会引起不良副作用,并且随着长期使用,疗效可能会逐渐降低。
SNM市场吸引Cohen、Dearen和姜的地方主要有三点:
1. SNM全球市场预计于2017年将增长到6.05亿美元。
2. 市场上只有一个产品。Medtronic的InterStim II 系统于2006年获批上市后,多年来一直没有更新。它有几个缺点:植入体积大、无法充电、在体内的平均寿命只有4.4年、植入了InterStim II的患者无法进行全身MRI扫描,外挂程控器设计老旧,用户使用体验差。
3. SNM疗法在美国已经商业化超过15年,其报销路线清晰,相关的医疗器械报销编码已经建立。
三人越谈越兴奋。他们有信心Axonics的产品将全面超越InterStim II。公司进军SNM市场的商业化方向就这样在2014年的第一顿午餐中定了下来。
商业化
Axonics团队花了3年多的时间打造了一款可充电的SNM产品(r-SNM)。和市场上的主导产品InterStim II相比,Axonics第一代r-SNM产品具有以下优势:
1. 体积减少了60%,重量减少了50%。
2. 可无线充电,每次充电只需要1个小时,充一次电可维持一到两个星期。
3. 在体内的寿命长达15年,是InterStim II的3-4倍。
4. 使用者可以进行全身MRI扫描(1.5T和3T)。
作为CTO, 姜光强也经历了痛苦的蜕变过程。对他来说,这几年的一个关键词是“舍弃”。随着公司的成长,他不得以舍弃了钟爱的工程研发工作,把具体的执行交给开发团队,而把工作的重点转移到整体系统的设计、关键技术的攻关和知识产权保护等方面。
比如,Axonics的r-SNM产品需要程控器来控制刺激强弱和充电器给植入体充电等。他的工作之一就是和工业设计公司一起设计患者用的遥控器及充电器,和医生用的程控器。考虑到很大比例的患者是中老年人,他们力求把遥控器设计得最简化,很容易操作掌握。Axonics的遥控器没有显示屏,不需要和手机连接,外观像一个汽车钥匙,只有3个按钮,方便中老年人使用。他们的充电器是一个仅用音调和触觉反馈就能感知充电状态的无线外挂设备。
Axonics为医生设计的程控器采用定制的触屏平板,集成了植入时和后续编程所需的所有功能,并通过智能算法来自动推荐最佳的刺激程序,不仅缩短了手术时间,减轻了医生的负担,还大大地提高了治疗效果。
图6. Axonics系统的微型神经刺激器(r-SNM)大约有 USB 大小,可以通过皮肤无线充电。
图源:11
姜领导的另一项重要工作是把r-SNM设备打造成全身MRI兼容型的。据统计,超过一半的人需要在人生中的某个时刻进行MRI扫描。如果植入式电子医疗器械和MRI不兼容,患者则需要先通过手术取出该器械后才能扫描,最后还要通过手术重新植入新器械。整个过程“劳民伤财”,甚至可能耽误病情诊断。
为了让使用Axonics植入体的患者可以进行全身MRI扫描, 姜带领技术团队进行长达3年多的专项技术攻坚,完成了一系列的工作:从植入体电路的改进,测试方法的开发,与MRI技术专家合作进行计算机人体模拟,到模拟和测试数据的采集及安全分析,最终获得FDA的批准。Axonics的r-SNM产品因而成为世界上第一款同时允许1.5T和3T全身MRI扫描的植入式骶神经调控产品。2017年起,姜成为国际标准ISO 10974有源植入医疗器械MRI安全技术委员会委员,参与了这个国际标准的制定,此过程也让他逐渐地成长为这个领域的专家。
姜还经常需要和FDA、专家医师以及投资人打交道。这些工作之前并不是他的舒适区。但几年下来,他已逐渐驾轻就熟。
2018年10月31日,Axonics在纳斯达克成功完成IPO(股票代码:AXNX),每股定价15美元,共募资1.2亿美元。截至那时,Axonics 的r-SNM已在欧洲和加拿大批准上市用来治疗OAB、 FI和UR。Axonics团队已扩充到72人。公司在欧洲和美国正在开展两个临床试验,分别针对OAB和UUI患者。
美国是SNM的最大市场,约占全球市场的90%。2018年12月3日,Axonics向美国FDA提交了OAB和UR的“上市前批准”(PMA)申请。2019年3月1日,Axonics又递交了 FI的PMA申请。申请中的临床数据表明,在植入r-SNM后第六个月时,93%的的患者报告对这种治疗感到“非常”或“适度”满意。
2019年9月6日,Axonics的r-SNM率先在FI获得FDA批准上市。两个月之后,它又获批治疗OAB和UR。就此Axonics开始全面推广销售r-SNM。
到今天,Axonics已拥有一支400多人的销售队伍。这些销售代表主要向泌尿科医生、妇科医生、肛肠科医生和肠道外科医生推销产品。这些医生也一直在盼着一款体内工作年限长、和MRI不冲突的新SNM产品出现。Axonics的第一批用户很多是4、5年前植入了InterStim II、需要更换新的SNM设备的患者。
每一款r-SNM卖给医生的价格为1.6万美元,而整个微创手术连带设备,医保和患者一般需要承担3万美元的费用。2020年是r-SNM进入美国市场后的第一个完整年度, 尽管受到新冠疫情的严重冲击,其净销售额还是达到1.12亿美元。2021年这一数字又增长到1.58亿美元。
这两年Axonics又不断进行产品迭代,2023年1月推出的第四代r-SNM产品在体内工作年限超过20年,每6-10个月充电1小时即可维持设备的持续运转。此外,Axonics还开发出不需充电的F15 (“15”代表体内年限15年)SNM设备,于2022年3月被FDA批准上市。2022年Axonics所有SNM产品的净销售额为2.22亿美元。到目前为止,使用Axonics SNM产品的病人已经超过5万人。
正如三位创始人所预料的,Axonics成为了SNM市场的颠覆者。在Axonics的竞争压力下,14年没有更新SNM 产品的Medtronic终于在Axonics产品首次获批一年后,于2020年8月推出可充电的InterStim Micro。Medtronic又于2022年推出不需充电的InterStim X (X代表体内工作年限为10年)。但无论从用户体验还是从工作年限来说,InterStim系列产品都落后于相应的Axonics产品。在2022年,作为后起之秀的Axonics从Medtronic手中夺取了27%的SNM市场份额。
除了在商场上竞争外,Medtronic在法庭上另辟战场。几乎在Axonics产品首次获批上市的同时,Medtronic起诉Axonics的技术侵犯了他们的专利权。这场IP诉讼之争还在进行中。
对Axonics来说,限制销售增长的最大因素不是竞争,而是很多患者不知道过度活跃膀胱或大便失禁是可以治疗的,更多患者没有听说过SNM这种治疗方式。而对于Axonics于2021年通过并购而进入的另外一个新市场来说,在潜在客户中广而告之以提高市场渗透率尤为关键。
女性压力性尿失禁和Bulkamid
压力性尿失禁(SUI)是在活动或用力时,如咳嗽、笑、运动或举重物时不经意间尿液泄漏的情况。它是一种常见病症,影响着各个年龄段的女性,其中分娩是主要的促发因素之一。SUI是由盆底肌肉的弱化引起的,使得尿道在突然施加压力时无法完全关闭,从而导致尿液泄漏。在美国,有2200万女性患有中度到重度的SUI或混合性尿失禁(即同时伴有压力性和急迫性尿失禁)症状。
和OAB不同,SUI与神经调控无关,也无药可治。唯一能治疗SUI的方法是通过机械手段。最常见的是一种称为尿道悬吊术(Sling)的手术治疗方法。在手术中,医生会在女性的尿道下方或膀胱颈部位置,通过小切口或穿刺将悬吊带放置在盆底组织中。悬吊带通常由生物材料、合成材料或组织自体材料制成。一旦悬吊带正确放置,它会提供额外的支持,帮助尿道在受到压力时保持关闭,从而减少尿液泄漏的发生。
尿道悬吊术客观治愈率高达95%,但有可能带来严重的并发症:带状物(或网状材料)侵蚀、带状物突出、慢性疼痛、膀胱排空困难、手术部位感染等。另外,手术后患者需要数天至数周的康复期。
SUI市场有两个惊人的特征。第一,人们没有意识到SUI是多么普遍:三分之一的女性都曾或将经历SUI。第二,绝大多数经历SUI症状的女性没有采取干预治疗。“沉默”的大多数没有意识到这是一个可以治疗的问题而去咨询医生。即使询问了医生并了解了尿道悬吊术后,97%的人因为担心并发症或费用问题而望而却步。
2021年2月25日,Axonics宣布收购英国公司Contura 旗下的Bulkamid产品,进入了SUI市场。
Bulkamid是一种水凝胶形式的尿道填充剂,适用于治疗女性压力性尿失禁。与以往的尿道填充剂不同,Bulkamid是生物相容性的,由97.5%的水组成,不含颗粒物,不会引起慢性炎症反应。Bulkamid通过微创手术被注射到尿道的软组织中,增加体积以支撑尿道的关闭机制,防止尿液在正常日常活动中意外泄漏。手术过程大约需要10至15分钟,并可在医生诊所或门诊设施中通过局部麻醉进行。注射点有3至4个,总注射体积为1.5至2.0毫升。尿道填充并不会完全关闭尿道,尿道仍然会正常张开以允许排尿。
注射后的水凝胶可提供长达7年的SUI缓解效果,最后在体内自然降解。
Bulkamid的治愈率虽不如尿道悬吊术,其客观治愈率为66%(患者主观治愈/改善率为92%),但其最大的优势是操作简单,康复期只需1天,不会引起严重的并发症或副作用。
在被Axonics收购时,Bulkamid已在欧洲和美国批准上市,但一年的销售额只有1500万美元。在此次收购中,Axonics向Contura支付了2亿美元。如果在2024年12月31日之前的任意连续12个月期间,Bulkamid销售额超过5000万美元,Axonics将会支付额外的3500万美元。
在决定是否收购Bulkamid时,公司内部有很多反对的声音。Bulkamid产品与公司现有的神经调控产品没有任何关系,跟生物电子医疗也不沾边,甚至偏离了公司创办的宗旨。另外,相对于其1500万美元的年销售额来说,2亿+美元的收购价过于昂贵。
但最后Cohen力排众议,拍板决定执行收购。Cohen认为,除了创新外,Axonics的另一个核心竞争力是日益壮大的销售队伍。Bulkamid和SNM产品的销售渠道高度重合,销售代表拜访医生时可同时宣传两类产品。收购Bulkamid后,Axonics从神经调控公司转变为大小便失禁提供全套治疗方案的公司。
后来证明Cohen的决定是对的。在 Axonics手中,Bulkamid的销售很快起飞,其2021年收购后10个月的净销售额为2300万美元,2022年全年净销售额上升到5200万美元。由于提前完成了里程碑,Axonics在今年又给Contura追付了3500万美元。2022年,Bulkamid占据了美国尿道填充剂市场的80%份额、SUI干预治疗(含尿道悬吊术)市场的33%份额。截至今日,Bulkamid产品已经帮助了超过10万个病人。
在经历了Bulkamid收购和营销成功的过程后,姜光强看到了自己和业界老兵Cohen之间在商业视野上的差距。初创公司在成长的道路上,有时不能让赖以成名的技术平台成为束缚。在战略上保持一定的灵活性才能走得更远。
成长
2023年7月5日晚上,我打电话找到他时,姜光强刚送完儿子回学校在开车回家的路上。他的儿子刚上完大二,学的是机器人和自动控制,暑假也不回家,住在学校里,整天泡在实验室里干活。全家只有在美国独立日假期才能短暂地相聚一下。话语之中,姜光强流露出一丝自豪感。让每位父母最感到欣慰的往往是孩子的成长。
成长其实也是贯穿姜光强前半生的主题。个人的成长、技术的成长、产品的成长、和公司的成长交织成一幅绚丽的画卷,随着岁月的延伸在他眼前徐徐展开。他从一位懵懵懂懂"误上"清华的学子成长为一名拥有40多个发明专利的专家,又成长为一家市值超过30亿美元的医疗器械公司的CTO。
无论身份如何转换,他崇奉的信条很简单:认准一个目标,把事情做到极致,锲而不舍,勇往直前。他其实还是那个阳光下在足球场上拼命奔跑的少年。(全文完)
致谢
第一次见到姜光强是2004年在Valencia一起踢球。他速度奇快,比赛中一记底线零角度打门到现在还让我记忆犹新。时隔近20年后再次看到他是在2023年的SABPA OC/LA 年会上。他做了一个精彩的主题报告。感谢姜博士百忙之中抽出时间接受我的采访,并通过电话、微信耐心地回答我的问题。感谢他分享自己的成长历程。他的故事应该让更多的人知道。
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