作者|高禾投资研究中心医健行业组
导读
以全球手术机器人头部公司直觉外科公司（Intuitive Surgical，ISRG）的达芬奇机器人为例，其“系统+耗材+服务”的商业模式引来了史赛克、捷迈等众多厂商纷纷效仿。在手术中，实际进行手术动作的是达芬奇机器人的4条机械操作臂，而这4条机械臂最多应用10次就要更换，且客户只能选择直觉外科公司的机械臂。
实际上，这样一台机械臂的售价约为2000美元。在“刀架与刀片”模式下，每卖出一台达芬奇机器人，就会有源源不断的耗材销售，可以说这才是真正保证直觉外科公司高盈利的关键。除此之外，还有高额的维护费、开机费，这些都为直觉外科公司创造了不竭的营业收入来源。
手术机器人是医疗机器人的一种细分领域。手术机器人是外科医生能够通过远程控制，并通过微小切口精密操作进入患者体内的手术器械，从而辅助外科医生进行微创手术的精密操作型机器人。
该赛道正在吸引越来越多产业资本和PEVC机构“重金布局”，且一级市场的核心玩家已经陆续登陆二级市常
2022年8月，直观复星总部及产业化基地项目医疗机器人制造研发中心开工仪式于张江国际医学园区举行。直观复星总部及产业化基地项目总投资超过7亿元。直观复星总部及产业化基地项目预计将于2025年建成，2026年达产，初期预计可实现年产基于第四代达芬奇手术机器人技术平台的达芬奇Xi手术系统300台，如本土化产品顺利获得国内医疗器械注册证上市，达产后年产值约为52.9亿元。
2022年7月，被称为“血管介入手术机器人第一股”的润迈德登陆港交所，2021年总营收同比增长超12倍，归母净利润亏损扩大至6.34亿元。自2016年开始，该公司共进行了8轮融资，投资方汇集了平安资本、景林资产、同创伟业、轻舟资本等国内知名机构，此外也不乏SeresiaAsset Management、LighthouseCanton等国际资本。
2022年6月，微创机器人港股公告拟登陆科创板，募资28亿元分别投向4个项目。其中，15亿元投向手术机器人研发项目，1.7亿元用于手术机器人产业化项目，4.1亿元用于营销体系建设及学术推广项目，以及7.2亿元用于补充流动资金。微创机器人旗下三款旗舰产品图迈腔镜手术机器人、蜻蜓眼三维电子腹腔内窥镜和鸿鹄骨科手术机器人均已获国家药监局批准上市。该公司此前于2021年11月登陆港交所，总市值最高曾逼近700亿港元，缔造了2021年医疗器械行业市值最高的IPO。
2022年4月，精锋医疗已向港交所递交招股书，该公司专注于医疗器械的设计、开发和商业化，三年多时间，已完成6轮融资，现已掌握了单端口手术机器人的核心技术，目前公司正在稳步推进 CFDA 认证进程。精锋医疗致力于打造未来外科手术的创新解决方案，累计申请及授权专利超400项，目前拥有的2款明星产品多孔手术机器人和单孔手术机器人技术壁垒较高，在国内市场有巨大发展潜力。该公司获得投资金额超过21亿元，股东包括淡马锡、红杉、博裕资本、联想之星等等。估值也从刚创立的4300万元暴涨至15.07亿美金。
此前，专注关节守护机器人开发的和华瑞博上市，此前有消息称拟赴港上市。
那么，背后的手术机器人赛道如何？
请看今天的行业研究报告，enjoy：
一、手术机器人行业的基本概况
手术机器人是一种精密的医疗设备，借助微创伤手术及相关基础技术的发展而发明。手术机器人被用于在狭小的手术部位实现人类能力范围以外的精准手术器械操控。
手术机器人通常由手术控制台、配备机械臂的手术车及视像系统组成。外科医生坐在手术控制台，观看由放置在患者体内腔镜传输的手术部位三维影像，并操控机械臂的移动，以及该机械臂附带的手术器械及腔镜。机械臂模拟人类的手臂，为外科医生提供一系列模拟人体手腕的动作，同时过滤人手本身的震颤。
手术机器人的开发已成功克服开放手术及传统微创伤手术的众多限制。开放手术虽然常见，但由于其手术切口长且深入手术区域的程度有限，会导致患者康复时间长、手术时间长、失血量较大、感染率较高并造成大手术疤痕。传统微创伤手术通过在患者身体上的小切口进行但无机器人辅助，其特点是可以减少失血及疼痛、缩短住院时间并减少术后发症。
然而，传统微创伤手术亦有不利缺点，最明显的是影响手眼的自然协调及灵活性。在传统的微创伤手术中，外科医生于操控腔镜进行探测来观察手术部位。然而，所使用的腔镜仅提供二维影像，缺乏自然视觉景深。
此外，由于传统腔镜手术器械杆体围绕手术切入口旋转，故器械杆体的远端运动方向与外科医生的手部运动方向相反，外科医生须调整其手眼协调以适应反方向操作。此外，传统微创伤手术中的大部分手术器械仅拥有四个自由度，而人体手腕及手部则拥有七个自由度。
外科按照医疗应用领域划分，可将手术机器人分为腔镜手术机器人、骨科手术机器人、泛血管手术机器人、经自然腔道手术机器人和经皮穿刺手术机器人。
（一）腔镜手术机器人。腔镜手术机器人可进行广泛类型的手术，例如泌尿外科、妇科、胸外科及普外科手术。腔镜令外科医生的视线可延伸至病人的体内，而机械臂则模仿其双手以握著及指示腔镜及手术器械。
（二）骨科手术机器人。骨科手术机器人用于协助骨科手术，例如关节置换手术及脊柱手术。骨科手术机器人提供更佳的手术部位影像、对健康骨头的损伤性较低及更快康复。
（三）泛血管手术机器人。泛血管手术机器人用于治疗血脉系统或心脏、脑部或外周血管系统相关器官疾玻
（四）经自然腔道手术机器人。经自然腔道手术机器人指将有关手术器械通过人体自然腔道送达手术区域，并可控制其进行诊断或手术的机器人，可用于检查肺、肠及胃等手术。
（五）经皮穿刺手术机器人。经皮穿刺手术机器人用于经皮穿刺手术，主要为收集组织样本用作诊断用途的程序，例如早期肺癌、乳腺癌及前列腺癌的检测。此外，经皮穿刺机器人亦用于某些治疗程序，例如经皮肾镜取石术，该手术通过在患者背部的切口去除肾结石。
二、手术机器人行业的发展历程
（一）起步探索阶段（1997-2001年）
1985 年，美国工业机器人手臂 PUMA560 完成了历史上首次机器人手术。1992 年，美国 IBM 研究中心和加州大学合作研发了世界第一台正式的手术机器人 ROBODOC。在国外手术机器人行业迅速发展的背景下，1997 年，中国海军总医院与北京航天航空大学机器人研究所联合研发了中国第一台手术机器人“CRAS”，并利用其完成了立体定向颅咽管癌放射治疗术。1999 年，“CRAS”第二代研制成功，实现了无框架立体定向手术，为中国手术机器人的后续研发和应用铺下了第一块基石。
（二）初期发展阶段（2002-2010年）
2002 年，国产“CRAS”手术机器人经过多次的技术升级和迭代，使其手术误差更小和操作更安全，并获得 NMPA 认证。2005 年，第五代 CRAS 利用互联网成功完成了 2 例立体定向远程手术。2006 年，美国 Intuitive Surgical 公司研发的第二代达芬奇 S手术机器人推出后，中国人民解放军 301 医院引进了首台达芬奇手术机器人。在此阶段，中国手术机器人行业通过不断地借鉴国外先进技术和提升自身技术，国产手术机器人精准度和安全度提高，适用范围扩大。
（三）创新突破阶段（2011年至今）
2010 年，中国首台自主知识产权的“骨科导航机器人”诞生，专门用于脊柱微创手术，获得国家医疗器械注册许可证，完成相关模拟手术，标志着中国手术机器人行业发展步入自主创新的新阶段。在国家政策支持下，中国各大高校研究所和企业在手术机器人行业加大了研发力度。2018 年，由柏惠维康研发的“睿米”神经外科手术机器人成为中国首个正式获批的神经外科手术机器人。同年，第三代国产骨科手术机器人“天玑”辅助医生完成手术。我国手术机器人从国外引进逐步发展为自主创新研发，不断提升技术创新能力，有望进一步实现国产替代。
来源：弗若斯特沙利文、高禾投资研究中心
三、手术机器人行业的市场规模
（一）全球手术机器人市场规模
全球手术机器人发展迅猛，腔镜和骨科是主要临床应用领域。根据Frost & Sullivan 报告，2015-2020 年，全球手术机器人市场规模从30 亿美元增加到83.2 亿美元，复合增长率为22.6%。2020 年全球手术机器人前三大市场分别为美国、欧洲和中国，分别占据55.1%、21.4%和5.1%。
按照细分市场来看，腔镜手术机器人为手术机器人占据最大的市场份额，可用于包括泌尿外科、妇科、胸外科及普外科手术等领域。骨科手术机器人增速较快，受人口老龄化影响，关节炎患者数量逐年增加，导致关节置换机器人手术需求量增长。其它如泛血管、经自然腔道及经皮穿刺手术机器人日益普及，都将带来行业提速。
2020 年全球腔镜手术机器人市场规模52.5 亿美元，骨科手术机器人市场规模13.9 亿美元，两者占据80%市场份额，腔镜和骨科在未来仍是手术机器人的主要发展领域。预计到2026 年腔镜和骨科手术机器人市场分别为180.1 亿美元和46.9 亿美元，总市场规模将达到336 亿美元。
来源：弗若斯特沙利文、高禾投资研究中心
（二）中国手术机器人市场规模
中国患者基数庞大，需要使用手术机器人进行微创手术的手术量庞大，然而2020 年中国手术机器人市场规模仅为4 亿美元，显著低于美国及欧盟市场，具有较大成长空间。
根据Frost & Sullivan的数据，2020 年国内手术机器人市场基数为4 亿美元，2015-2020 年复合增速35.7%，至2026 年预期年复合增速44.3%，达到38 亿美元。按细分市场来看，2020 年腔镜手术机器人和骨科手术机器人占市场主导，分别占比60.7%和10.1%。2020 年7 月，国家卫健委发布《国家卫生健康委关于调整2018-2020 年大型医用设备配置规划的通知》，显示2018 年至2020 年间向国内医疗机构销售225 台腔镜手术机器人，相对2018 年以前增速加快。
其中，2020 年中国腔镜手术机器人市场规模3.2 亿美元，骨科手术机器人市场规模0.4 亿美元，腔镜和骨科在未来仍占据主要市常同时，泛血管手术机器人及经自然腔道手术机器人市场占比快速扩大。与全球情况不同的是，2020-2026 年中国骨科机器人占比仍略微增加，国内该赛道参与者众多，产生优质公司的可能性较大，值得重点关注。
来源：弗若斯特沙利文、高禾投资研究中心
四、手术机器人的产业链分析
手术机器人为医疗机器人的细分领域之一。医疗机器人行业产业链的上游为机器人零部件供应商，主要由伺服电机、传感器、控制器、减速机、系统集成构成；中游是医疗机器人制造商；下游主要供给于智慧医疗市场的需求端，主要应用于医疗的手术、康复、护理、移送病人、运输药品等领域。
图：手术机器人行业产业链
资料来源：高禾投资研究中心
（一）上游分析
医疗机器人行业产业链上游为核心零部件，主要由伺服电机、传感器、控制器、减速机、系统集成构成，其中最核心的减速器、伺服电机和控制器，三者成本合计约占机器人总成本的70%，目前国内主要依赖进口。减速器的技术壁垒最高，主要包括RV减速器和谐波减速器两种。国内RV减速器主要被日本纳博、住友和SPINEA等垄断；谐波减速器方面，由于其结构相对简单，国产与国外差距不大。国内伺服电机以日系、欧美系等品牌为主导，国产率约占15%，主要集中在中低端。控制器的技术难度相对较低，国产控制器产品已经可以满足大部分功能要求，与国外产品的差距主要在算法与兼容性方面。
（二）中游分析
医疗机器人行业产业链中游为医疗机器人整机生产企业。其中，手术机器人由于技术壁垒较高，研发难度大，约占16%，在应用上具有明显临床优势（例如单孔腔镜手术机器人）的企业和在核心零部件取得突破的企业具备竞争优势。医疗服务机器人国内发展较晚，主要技术壁垒为产品的精准定位能力以及与AI 技术的结合，目前布局的企业较少，主要应用场景为医院与养老院等，未来随着技术的进步，有望进入家庭场景，极大拓展市场空间。
（三）下游分析
医疗机器人行业产业链下游为应用领域，随着人工智能、语音交互、计算机视觉和认知计算等技术逐渐成熟，医疗机器人向医疗的各个领域渗透，涵盖包括外科手术、医院服务、助残、家庭看护和康复等各个层面。各种新型医用机器人、新型手术工具、医学图像采集和处理技术、远程信息传输技术、智能传感器、智能轮椅、智能康复设备及其他相关技术仍是研究热点。
五、手术机器人行业的驱动因素
（一）人口老龄化问题凸显，拉动行业需求上升
随着社会的发展、经济水平的提高与生活水平的改善，中国人口老龄化问题持续加剧，拉动市场需求增长。国家统计局数据显示，2000 年，中国 60 岁及以上人口占总人口的比重为 7%，意味着中国正式成为老年型人口国家。预计到 2050 年，中国老年人口将有 4.8 亿，占全球老年人的四分之一。
数据显示，中国老年人患有心脑血管、肿瘤性疾并心脏并神经系统、骨骼肌肉系统等疾病日益增加，其发病率比中青年人高 3-4 倍，住院率高 2 倍。中国老龄化的不断加速，导致患病率和手术量的加剧提升，未来庞大的老年群体对中国医疗服务的可及性和质量提出了更高要求。而手术机器人微创技术下具有出血小，更精准，恢复快的优势，可极大程度降低老年患者的手术风险，更好的提供精准手术服务。全方面推广和应用手术机器人也是解决我国手术治疗供需不平衡的有效途径之一。
（二）居民收入提高，医保辐射范围拓展，激发健康意识
近年来，国民经济水平不断提升，居民人均可支配收入不断增长，医疗保险覆盖范围持续下沉，截止2018年底，城乡基本医疗保险覆盖率已稳固在95%。居民可支配收入的不断增长和医疗保险的覆盖提高了居民对医疗健康的支付水平，激发更多医疗手术需求。2008年至2018年，中国人均卫生总费用从1,095元上升至4,148元，年均复合增长率14.25%。经济水平不断提升，国民对于更高的医疗健康服务有更多的需求，这成为手术机器人行业发展的重要因素之一。
（三）技术水平持续创新发展，促进产品升级
我国手术机器人起步较国外稍晚，然而随着我国近年来人工智能技术和医疗技术的不断突破，本土企业手术机器人正朝着微创化和精准化方向迅速发展，使手术具有更安全、更精准和更高效等特点，国产手术机器人的推广应用进步迅速。
我国本土品牌的手术机器人已在我国市场初步应用。天智航公司自主研发的“天玑”是全球首台能够开展脊柱全节段、骨盆及四肢骨折手术的骨科机器人系统，手术定位精度达到0.8 毫米，其技术处于国际领先水平。通过“天玑”的术前精准的规划设计和术中实时航系统，可使复杂的手术过程更安全，辐射量减少超 70%，并减少创伤和出血量。2018 年， “天玑”已分别在安徽省和广东省的多家医院成功完成了手术，我国手术机器人正在逐步获得医生与患者的认可。
（四）利好政策不断，助推行业加速发展
面对全球各国手术机器人行业的蓬勃发展和激烈的国际竞争，我国政府和相关机构陆续出台一系列政策方针，提高高端医疗装备的研发技术和产业化水平，为手术机器人行业发展营造良好的发展环境。在国家相关利好政策的背景下，企业、医院和研究所合作的积极性增强，手术机器人的研发技术水平提高，临床应用资源扩充，手术机器人产业化进程加速。
六、手术机器人行业的制约因素
（一）医患接受程度待提高，安全问题引发关注
我国手术机器人进入临床手术应用的时间较短，处于发展初期，依然存在精准感控，柔性控制和缺失触觉反馈等问题。在2000-2013 年间，手术机器人主导进行的手术导致144 名患者致死，1391病人受伤，期间，共发生8061 次机械故障，这导致众多医生与患者面对新兴的医疗机器人手术安全性产生怀疑。2019 年 1 月，国家卫健委成立手术机器人临床应用管理专家委员会，中国手术机器人的临床应用将逐渐走向规范化。同时，医生对于新技术的使用存在学习和接受的过程，而患者对机器人辅助手术效果信心的建立也需要一个过程，进而导致一些医生、患者不愿意尝试机器人辅助手术，不利于行业发展。
（二）产品售价昂贵，制约市场渗透率提高
手术机器人属于大型医疗设备，终端售价较高，是影响手术机器人普及的主要原因之一。患者使用手术机器人进行手术比普通手术治疗价格高出 2-3 万人民币，且目前大部分机器人手术项目并未被纳入医疗保险，收入水平一般的患者面对高昂手术费用，不会选择使用手术机器人。同时，手术机器人的购置费用高，维护费用高、手术成本高，导致医疗机构购置手术机器人意愿较低，中国医院手术机器人的应用普及率远远低于欧美日国家。
（三）核心零部件依赖进口，复合型人才缺口较大，研发壁垒难突破
目前，我国手术机器人制造的三大核心零部件：控制器、伺服电机和减速机主要依赖进口，成为制约中国手术机器人行业发展的重要因素。手术机器人研发技术壁垒高，安全性和稳定性需要经过多年的临床试验，中国绝大部分手术机器人依然处于技术研发或临床试验阶段，未能形成有效的产业化和商业化。
缺乏具有多领域和技术背景的复合型人才、难以突破医工结合的研发制造模式，是手术机器人行业发展面临的严峻问题。手术机器人的研发设计涉及医学、机械制造、人工智能、大数据等多学科交叉，目前，由于复合型人才的短缺，我国手术机器人企业采用医工结合的方式实现手术机器人研发。医生向工程师提供关于产品在功能、安全和工艺方面的需求，随后工程师根据医生的需求进行产品设计方案的初步规划，转化成技术的语言，再变为机器人语言。虽然医工结合的新模式可以暂时解决研发难题，但未来，培养复合型人才是突破行业技术壁垒的最佳路径。
七、手术机器人行业的竞争格局分析
在全球手术机器人市场中，欧美国家占主导地位。现阶段，全球手术机器人市场化程度较高，竞争比较激烈，拥有核心技术以及突破性理念的企业将更容易抢占据市场份额，并长时间能在全球市场上领先。未来，随着亚太地区的市场需求增长和技术进步，市场重心将逐渐从欧美地区转向新兴的亚洲市常
在我国，手术机器人行业处于发展初期，行业具有高门槛、前期开发费用高、研发难度大等特点，手术机器人市场规模仅为我国整体医疗机器人产品的 16%。目前，我国手术机器人产业链尚不完善，整体产品水平较低，参与者大部分为中小型民营企业，本土品牌市场竞争力相对薄弱，与欧美竞争对手之间仍存在较大差距。
责任编辑 | 陈斌
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