(报告出品方/作者:华泰证券,代雯、高鹏)
一、投资要点
CGM有望成为血糖监测领域发展趋势。连续血糖监测(CGM)包括传感器、发射器、接收器三部分,其能帮助患者实现持续、实时、动态的高质量血糖监测,对于1型及需要胰岛素强化治疗的2型糖尿病患者意义重大。目前的主流血糖监测手段(SMBG及HbA1c)存在有创、信息量有限、无法反映血糖波动及预警等缺点。CGM因能较好解决传统痛点,有望成为血糖监测领域未来趋势。
全球市场蓬勃发展,驱动因素繁多。全球CGM市场20年规模57亿美元,由雅培、德康、美敦力三家主导,其19年份额为44.5%、35.7%和19.3%。灼识咨询预计全球规模年将达亿美元(主要在零售渠道),20-30年CAGR达20.3%,基于:
1)技术升级:CGM核心难点为外膜设计、算法、工厂较准技术、规模量产后的稳定性等,行业逐渐攻破以上难点以提升性能,包括传感器从第一代到二代、三代及四代的多元发展,MARD值不断降低,无需指血较准,传感器寿命延长,非BGM辅助产品及可与胰岛素泵联用的iCGMs等;
2)渗透率提升:价格下降、医保完善、厂家推广等提高渗透率;
3)适应症拓展:1型患者→胰岛素强化治疗的2型→胰岛素依赖的2型→所有糖尿病患者→非糖尿病患者。
中国市场方兴未艾,国产与进口机会并存。国内目前已有2款进口(雅培、美敦力)和5款国产(圣美迪诺、凯立特、移宇科技、普林斯顿、美奇医疗)的CGM上市,雅培凭借免较准、14天的传感器寿命等突出优势在国内呈现一家独大之势(20年份额超80%),美敦力及国产的5款产品因尚需指血较准、传感器寿命较短(大多3天或7天)、获批较晚及准确性等因素未能实现较好销售。在研产品中,三诺生物及微泰医疗的进度及性能相对领先,两家产品预期都无需较准及传感器寿命均达14天,且三诺具备BGM自动化量产经验。我们预计20年国内CGM规模约6亿元,长期有望突破百亿元,国产与进口机会并存。未来产品质量过硬且具备价格优势、布局全面(胰岛素泵等)、渠道销售实力强的厂家有望突围。
二、有效解决痛点,CGM是血糖监测未来趋势
连续血糖监测(CGM)包括传感器、发射器、接收器三部分,其能帮助糖尿病患者实现持续、实时、动态的高质量血糖监测,对于1型及需要胰岛素强化治疗的2型患者意义重大。目前的主流血糖监测手段(SMBG及HbA1c)存在有创、信息量有限、无法反映血糖波动及预警等缺点。CGM因能较好解决传统痛点,有望成为未来趋势,主因其:
2)高低血糖可及时预警,提高安全性;
4)相比指尖血监测,CGM监测降低HbA1c水平更佳。
初识连续血糖监测(CGM)
连续血糖监测(CGM)是指通过葡萄糖传感器监测皮下组织间液的葡萄糖浓度,从而间接反映血糖水平的监测技术,目前主要适应症为1型及需要胰岛素强化治疗的2型糖尿病患者。CGM原理为组织间液中的微量葡萄糖不断通过传感器探针上的透析膜进入酶反应层,同氧化酶发生氧化反应形成电信号,电信号随之被转换为血糖读数,再通过发射器传到接收器上。
CGM主要包括三个部分:
1)传感器:读取皮下组织间液的葡萄糖浓度,通常为一根插入皮下的细小软针,为一次性材料,佩戴时间一般在7-14天;
2)发射器:捕捉传感器读数并发送至无线接收器上,可次抛也可重复使用;
3)接收器:与发射器通讯,显示来自传感器的葡萄糖读数,可为单独的设备或通过蓝牙连接至智能手机的app,可重复使用。
品类众多,微创、实时CGM为主流。CGM最早于年获FDA批准上市,技术迭代迅速,品类众多。
1)按能否即时显示监测结果,CGM可分为回顾性CGM及实时CGM,其中回顾性CGM在佩戴周期结束后进行回顾分析,监测实效性不足。实时CGM可实时查看结果并能高低血糖报警,自美敦力年推出GuardianRT产品后,实时CGM逐渐成为主流。雅培于年推出的每15分钟扫描读数的产品被称为FGM,兼具回顾及实时CGM的核心功能;
2)按是否有创,CGM可分为有创CGM及无创CGM,其中无创CGM方法大致包括光学/辐射类、超声波类、电磁波类以及体液类等,因精度和成熟度不够,大多在实验室阶段,未大规模商用。有创的CGM中,部分植入式的微创CGM为目前主流;
3)此外,CGM按外形设计分为单针一体式及多针分体式,按使用场医院版。
血糖监测是数亿糖尿病患者的刚性需求
糖尿病:全球最大的慢性病患者群体之一。根据IDF数据,年全球约有4.63亿成人糖尿病患者,是全球最大的慢病患者群体。截至年,糖尿病患者数量最多的前三个国家分别为中国(1.16亿)、印度(万)及美国(万)。按照发病机理的不同,糖尿病分为I型糖尿病(胰岛β细胞损伤致胰岛素绝对缺乏,需终身注射胰岛素,全球占比约5%)、II型糖尿病(胰岛素分泌不足或胰岛素抵抗,全球占比约90%)、妊娠糖尿病及其它类型糖尿病。糖尿病是一种长期慢性疾病,目前无有效根治手段。
血糖监测是糖尿病患者的刚性需求。饮食、药物、血糖监测、运动和糖尿病教育被称为糖尿病治疗的“五驾马车”,其中血糖监测是糖尿病管理的核心组成部分。血糖监测本身虽不能降糖,但却是患者控制饮食、药物和运动的风向标。血糖监测结果能够帮助评估糖尿病患者糖代谢紊乱的程度,制定降糖方案,反映降糖治疗效果并指导治疗方案的调整,是糖尿病患者的刚性需求。目前临床上应用的血糖监测方法包括利用血糖仪进行的指尖毛细血管血糖监测(简称BGM,通常也指患者自我血糖监测,简称SMBG)、糖化血红蛋白(HbA1c)监测、糖化白蛋白(GA)监测和CGM等。
CGM有望成为血糖监测领域发展趋势
CGM可有效解决传统监测手段痛点。在目前主流的血糖监测手段中,无论是SMBG还是HbA1c,自身都存在一定的局限性。SMBG仅能反映测量时点的血糖水平,而无法精细反映全天血糖的波动变化,高低血糖也无法及时报警提示;而HbA1c反映的是过去2-3个月的平均血糖水平,对于治疗调整后的血糖评估存在延迟效应,并且HbA1c同样难以反映血糖波动的特征。在此背景下,CGM应运而生,其能较好解决传统监测方式的诸多痛点,有望成为血糖监测领域未来趋势。
微创方式,相对便利
微创且便利。对于糖尿病患者而言,目前最普遍的SMBG设备是指血血糖仪,其检测时需要患者将手指刺破,将一滴血滴在葡萄糖试纸上,再将试纸插入读卡器以提供结果,本身属于有创式检测方式,不但会给患者带来不便和痛苦,还会产生创口,带来感染的风险。而CGM一般通过微创方式敷贴传感器,传感器一般是毫米级别长度的软针,植入皮下仅几毫米,痛感较小,几乎无异物感。且CGM一般佩戴7-14天/次,无需每日更换,可为患者提供较大的便利(VS指尖血方式患者需同时携带酒精棉球、试纸条、针头、血糖仪等)。
高低血糖可及时预警,提高安全性
较好规避高低血糖风险。糖尿病患者面临血糖过高的风险,同时由于使用控制糖尿病的药物,也面临严重低血糖的风险。高血糖会损害身体健康,严重时会导致酮症酸中*,引起腹部疼痛、身体脱水、脑水肿甚至呼吸骤停;低血糖则会危害心血管系统和神经系统,严重时会诱发脑血管意外或心肌梗塞,威胁患者生命。因此对于高低血糖及时预警并及时干预至关重要,尤其对于1型及2型中症状较为严重的患者。SMBG限制了患者测定血糖的频率,难以实现实时监控,也无法预警。而CGM能连续监测血糖,显示实时走势,具备预警功能,在血糖水平急速下降前发出预警,患者可迅速采取行动,避免潜在危险的发生。
可较好发现个体化血糖变化原因,依从性高
便于制定个体化治疗方案。“断点式”的血糖变化常常伴随着一段时间内的各种可能原因,SMBG无法轻易辨别和筛选出具体原因。而CGM能够跟踪和记录具体的事件,如活动、压力、饮食,和其相应的血糖水平,发现SMBG难以观察到的餐后高血糖、夜间低血糖、黎明现象等患者个体化血糖变化原因。如果将数据上传并与医生共享,可以帮助患者制订个体化的治疗方案,从而提高治疗依从性。
相比SMBG,CGM降低HbA1c水平更佳
CGM降低HbA1c水平更佳。根据《DiabetesTechRevolution:TargetingImprovedGlycemicControl:WilliamBlair》,在TheDiamondstudy(例患者)及TheGoldstudy(例患者)两项研究中,试验结果均表明,相较于传统指血血糖仪,CGM在使用12周后(CGM的7.6%VS指血的8.1%)、24周后(CGM的7.7%VS指血的8.2%)及26周后(CGM的7.9%VS指血的8.4%)均能更有效地帮助患者降低HbA1c水平,从而降低长期并发症的发生率,CGM控制患者血糖具备重要临床意义。
三、全球市场:规模大、壁垒高、格局佳的*金赛道
全球市场蓬勃发展,驱动因素繁多。全球CGM市场20年规模为57亿美元,由雅培、德康、美敦力三家主导,其19年份额为44.8%、35.7%和19.5%。灼识咨询预计全球CGM年将达亿美元规模,20-30年CAGR达20.3%,基于:
1)技术升级:CGM核心难点包括外膜设计、算法、工厂较准技术、规模量产后的稳定性及一致性等,行业近年逐渐攻破以上难点以提升性能,包括传感器从第一代到二代、三代甚至四代的发展,MARD值不断降低,无需指血较准,传感器寿命延长,非SMBG辅助产品及可与胰岛素泵联用的iCGMs等;
全球市场蓬勃发展,格局相对集中
全球CGM市场规模大、增速快。根据灼识咨询数据,年全球CGM市场规模约57亿美元,-年CAGR达28.2%,快于绝大多数器械细分,其预计到年,全球CGM市场规模将达到亿美元,-年CAGR仍可达到20.3%,处于快速成长阶段。
格局集中,渗透率仍不高。全球CGM市场高度集中,被德康、雅培、美敦力三家主导,其19年全球份额分别为35.7%、44.5%和19.3%。全球CGM市场处于快速发展阶段,基于当前适应症的渗透率仍不高。以医保支付体系最为完善的美国市场为例,根据德康医疗数据,截至20年底,美国CGM市场渗透率(基于1型+胰岛素强化治疗的2型患者适应症)仅约25%,与BGM(指尖血测血糖)的超过90%的渗透率相比仍然较低。全球除美国以外的CGM市场(德康目前可触及的,主要是欧洲市场)渗透率则仅约10%。
零售渠道为主,传感器贡献主要市场规模。我们认为,CGM为相对创新的器械产品,首次采购大多通过医生/医院渠道教育导流,但因操作简单便利,后续复购预计大多通过零售渠道(线上或线下药房),因此我们预计全球CGM市场中,绝大多数收入来自零售渠道,与美国BGM市场结构类似。此外,CGM由三个零部件组成,其中传感器为最核心、最高频更换的耗材(部分厂家如雅培的发射器和传感器为一体)。参照德康医疗的收入数据,其19年及20年传感器在总体收入中占比分别为78%和81%,且随着近年智能手机对接收器的替代(如德康的G5、G6),全球CGM市场中传感器的贡献占比亦在进一步提升。
三驾马车驱动全球CGM市场快速增长
全球市场快速增长,三驾马车主要驱动。全球CGM市场为规模大、壁垒高、格局佳的*金赛道,未来增长驱动力包括:
1)技术升级迭代,提供更优质的解决方案;
2)患者基数增长伴随渗透率的提升;
3)重症到轻症到非糖尿病患者,未来适应症有望不断拓宽。
技术升级迭代,解决方案更佳
技术升级,提供更好的监测产品是放量第一要素。CGM的核心技术难点包括前端的传感器外膜设计、算法、工厂较准技术,以及大规模生产后的稳定性及一致性等(该项尤其重要)。围绕核心难点的攻破,CGM的综合性能不断提升:
1)包括传感器从第一代到二代、三代甚至第四代的多元发展;
2)测量精准度的持续提升,MARD值不断降低;
3)从每天需要1-4次指尖血较准到无需较准;
4)传感器使用寿命的逐渐延长;
5)其它:高低血糖预警、非SMBG辅助产品及可与胰岛素泵联用形成人工胰腺等。
1)传感器:德康称霸一代,雅培领衔二代,三诺冲击三代。葡萄糖氧化酶催化葡萄糖发生氧化还原反应的高度选择性是电化学葡萄糖传感器的原理基础,根据电化学反应中电子传递的类型,电化学葡萄糖传感器技术可分为四代。第一代传感器以氧气作为电子传递剂,其通过测量产物过氧化氢的浓度来间接反应葡萄糖浓度。因受到电子传递剂氧气含量及扩散速度的制约,第一代传感器的检测速度、线性检测范围、检测精准度等为主要攻破难点。第二代传感器采用人工氧化还原试剂作为电子传递剂,但氧化还原试剂往往存在泄露或者*性的情况。第三代传感器在葡萄糖氧化酶的氧化还原中心与电极表面建立起高速电子传输通道,实现电子直接转移。第四代则指直接催化葡萄糖反应的无酶型葡萄糖传感器,目前暂无代表厂家。
2)准确性:算法改进下的MARD值不断提升。CGM通过测量组织间液的葡萄糖浓度,进而计算得出血糖浓度,由于组织液血糖值与静脉血血糖值存在一定的延时,且二者之间的关系受人体生理状态、外界环境影响,存在一定的不确定性,故CGM可能导致有偏误的血糖测量结果。MeanAbsoluteRelativeDifference(MARD:平均相对误差)是指CGM读数与静脉血糖读数之间的平均相对误差,用于衡量CGM测量的准确度,数值越小表明准确度越高。MARD的值对于算法的依赖度较高,在硬件提升受限的情况下,各厂家不断寻求算法上的突破。
3)指血较准:从每天1-4次指尖血较准到无需较准。传感器植入人体后将引发组织与传感器界面之间的相互作用,包括组织反应、血液反应及免疫反应等,造成传感器表面被纤维蛋白原吸附包裹,形成致密的生物淤积,从而限制葡萄糖的渗透,影响检测精准度。根据《Modificationofthesensitivity:TISSUESIIS》数据,通常植入后传感器灵敏度为植入前的10%-30%,但具体多少是无法预见的,这就需要按照一定的时间间隔,通过指尖血的值去较准。以德康为例,其在G5产品及以前,每天仍需2次的指血校准,患者仍未摆脱痛苦而不便的指血检测。而以德康的G6和雅培的FreestyleLibre为代表的产品真正实现技术突破而无需较准。
4)传感器寿命:从3天到14天的突破。CGM因为酶含量、生物相容性等原因,使用具有一定的时间限制。德康第一代的产品G1(即STS)的传感器使用寿命只有3天,随着技术更新迭代,逐渐改进为后续的7天(G2到G5),从G6开始,其传感器寿命提高到10天。公司预计其G7产品有望于2H21年FDA获批上市,重点改进项目之一即是传感器寿命的延长,我们预计G7的使用时间有望逐渐向雅培的Libre系列的14天靠拢。同时,Senseonics的Eversense产品使用寿命可达天,是目前传感器寿命最长的CGM产品,但其因需手术全植入,创伤大、有额外经济负担、需指血较准、无高低血糖预警且发射器需每天充电等诸多原因,使用尚不成熟。未来传感器寿命的进一步延长也是CGM行业发展趋势之一。
5)其它改进:CGM早期作为SMBG的辅助性产品,如德康的前四代产品均作为指尖血的辅助,不能提供独立的治疗性决策,亦没有被纳入美国的医保体系。从G5开始,德康真正进入非SMBG辅助时代,其G5和G6产品均被定义为治疗性CGM,可独立提供治疗性决策,因此被纳入美国医保报销体系。早期的CGM产品不具备高低血糖预警功能(如雅培的FreestyleLibre1),存在一定的安全风险,而近年来主流的CGM产品(如德康的G6及雅培的FreestyleLibre2和FreestyleLibre3)均已具备高低血糖及时预警功能。
CGM技术难点总结:外膜设计、算法、工厂较准技术、大规模生产后的一致性及稳定性等。根据《皮下植入式持续血糖监测微传感器技术研究:陈玮》,与SMBG使用的一次性血糖试纸不同,CGM由于需植入皮下并长期工作,就必须考虑如生物相容性、酶活性、氧缺乏、植入尺寸、电极柔韧性、误差校正、血糖代谢模型差异、校正算法与个体差异、佩戴舒适度、器件*性、持续准确性等诸多问题,解决这些问题的核心可归纳为传感器的外膜设计、算法、工厂较准技术及大规模生产后的一致性及稳定性能力等。
1)外膜技术:根据《扫描式葡萄糖监测技术解析:程歆琦》,传感器的限制性外膜技术是指在传感器表面依次涂覆多层不同功能的膜,包括限制膜、亲水膜、绝缘膜等,这些功能膜是以生物相容性较高的聚合物或有机物为主体,其主要功能有:
①限制葡萄糖通过速度;
②加速氧及氧化还原试剂的传递且阻止其它杂质干扰;
③改善传感器与组织界面的生物相容性;
④保护传感器,增强传感器的生物力学特性等。
可以说,CGM能否投入使用,外膜技术至关重要。PU(聚碳酸酯)、TPU(热塑性聚氨酯)、Nafion是较为常用的传感器外膜材料,因为CGM对于外膜极高的要求,目前全球范围内只有德康、雅培、美敦力等少数厂商能提供或生产用于CGM传感器外膜使用的材料,且各家外膜的实际应用性能差别也较大。
2)传感器算法:事实上,血液与组织液中的葡萄糖比值并非恒定,而是依赖于葡萄糖及胰岛素生理因素,包括血液速度、毛细血管的渗透率、葡萄糖被细胞捕获等相关的新陈代谢的速率等,并且血液与组织液葡萄糖浓度的时滞特性也会进一步影响准确性。这就对算法提出了较高的要求,使得其需在人体不同状态下(运动、睡眠、呼吸、饮食等),均能实现较好的算法解读与转化。另外,除来自传感器制作工艺带来的测量误差外,患者间的个体差异也是算法上较难解决的问题。
3)工厂较准技术:因技术原因,目前CGM大多仍需每天至少进行1-4次的指尖血校准,以确保传感器萄糖读数的准确性。但这种用户校准有时也会存在一定的局限性:
①采用指血校准的方式会给测试者带来不便和痛苦;
②校准时操作不当(如未及时输入校准的血糖值或输入错误)会影响传感器系统的精准性;
③如果在校准时血糖正处于快速变化时段或传感器信号暂时出现错误(如接触干扰物质),那么经校准后的传感器电信号传输也会有问题,从而影响葡萄糖监测的数值。工厂较准技术可较好的解决此类痛点,其无需测试者参与校准,而是将这一过程交于传感器制造商,制造商在校准过程中将传感器相关信号及信息以传感器代码的形式预编程到传感器设备中,不再需要用户参与校准,避免操作错误等人为风险的存在。
4)大规模生产后的一致性及稳定性:对于CGM厂家而言,研发阶段的主要壁垒包括以上三点,而大规模商业化生产后,如何保证CGM产品的一致性及稳定性是另一主要难点,也是能否实现大规模商业化销售的最后决定性的一环。很多厂家的CGM产品虽然在小规模临床试验阶段(一般百例左右)取得较低的MARD值并能成功获批上市,但在商业化大规模(一般百万例、千万例甚至上亿例级别)生产后,通常很难保证产品的准确性、批间差及良率(可能直接导致产品认可度不高、负面医疗事件、甚至存在类似BGM领域的曾经的批量召回的风险),尤其对于技术工艺非常复杂的第一代传感器技术的产品,这也是目前很多国产一代传感器技术厂家的核心痛点之一。
BGM领*者有望在CGM规模量产的稳定性控制上表现明显优势。CGM产品若想实现大规模生产后较好的一致性、稳定性及良品率,厂家需要具备较高的自动化生产及出色的品控技术,类似BGM领域,产能扩充并非单纯的简单复制,而是需要长期多年的自动化、品控技术经验的积累,也属于know-how类的经验科学。BGM与CGM在酶液配置、算法较准、抗杂质干扰、传感器设计、电化学诸多理化特性、及大规模生产技术上的有很多相通性,我们认为具备BGM大规模生产经验的厂商(海外如雅培,国内如三诺)在解决CGM后端大规模生产稳定性及一致性的难点上或有明显优势。
渗透率提升,伴随患者基数增长
基数增长伴随渗透率的提升。目前全球CGM市场渗透率仍较低,发展最为成熟的美国市场20年的渗透率也仅约25%,其中需要胰岛素强化治疗的2型患者中的渗透率更是仅有约15%,未来提升潜力较大。我们认为,基于当下适应症,全球市场上CGM的使用人次将会逐渐增多,主要驱动力在:
1)全球糖尿病患者基数持续增长,且确诊比例有望逐渐提升;
2)医保覆盖不断完善;
3)产品价格逐渐下降,提升可及性;
4)厂家持续加强推广教育。
1)患者基数庞大且持续提升,伴随诊断率的逐渐提升。根据IDF数据,年全球约有4.63亿成人糖尿病患者,其预计到年患者人数将达到5.78亿人(-年CAGR为2.0%),到年患者数将突破7亿人次(-年CAGR为1.3%)。此外,全球目前有50.1%的未确诊糖尿病患者(包含在4.63亿人次中,发展中国家比例更高),绝大多数未使用任何治疗手段。未来随着经济的发展及人们健康意识的提升,诊断率将逐渐提高,伴随人们对于精准医疗的追求,预计CGM的使用人次也将会逐渐增多。
2)医保支付逐渐完善。目前全球CGM使用主要集中在欧美市场,主要厂家德康和雅培在美国及欧洲部分国家均已获得医保报销资格,并在积极拓宽其它医保覆盖区域:
①德康:伴随G5产品被FDA批准为首个可独立给予治疗决策的非SMBG辅助产品后,美国医保体系逐接受CGM产品的支付。年1月,美国医疗保险和医疗补助中心(CMS)将CGM纳入“耐用医疗设备”的分类,规定在满足某些条件下可由Medicare支付报销。根据Medicare的支付规则,患者使用CGM的费用中,患者一般自付20%的费用,医保支付80%的比例,且医保对患者费用的覆盖相对全面,如对于传感器寿命10天的CGM产品,Medicare每月可报销3个传感器的费用,即相当于可覆盖全月及全年的使用时长及费用。
②雅培:基于德康在美国市场的开拓,雅培的FreestyleLibre1产品于年FDA获批后,仅隔了3个月的时间就被纳入美国Medicare的报销范围,并且对于患者的要求条件与德康的产品相同。其第二代产品FreestyleLibre2于20年6月FDA获批后也很快被纳入Medicare的报销范围。同时雅培在美国市场也在积极与私人保险公司寻求合作。
3)产品价格逐渐下降。价格是CGM放量的关键因素之一,其费用及定价与厂家的自动化量产能力(明显规模效应下降低成本)、原材料种类及价格(铂电极或碳电极等)、是否需要单独的发射器及接收器、传感器寿命等因素有关。
4)厂家加强推广教育。CGM产品进入市场后能否被广泛应用,还要依赖医生、患者和其他医务人员的接受程度。以德康为例,其在美国、加拿大和一些欧洲国家组建了专业的直销团队,面向医生和糖尿病工作者推广产品,以确保医生和患者了解德康的产品和功能。此外,德康也通过在数字媒体上投放广告、提供赞助、维护品牌大使等途径来吸引患者