2023年手术机器人研究报告

随风西阳

第一章 行业概况
1.1 定义
手术机器人，作为医疗机器人的重要子领域，融合了临床医学、生物力学、机械学、计算机科学以及微电子学等多个学科和高新技术，主要应用于手术影像导航定位及微创手术领域。
一般而言，手术机器人系统由医生操作台、机器人手术臂系统以及三维成像系统三大组成部分。外科医生可以通过三维成像系统在离开手术台的同时观察病变情况，并操纵操控杆驱动手术台上的模拟机械臂进行精细的手术操作。此项技术的应用，不仅成功解决了传统开放式手术中的定位不精确、手术时长过长及三维高清图像视野缺失等问题，而且其手术效果更优、术后创伤更小、出血量更少且康复速度更快。
目前，手术机器人的研究和应用已经非常的广泛。在临床上，用机器人开展手术基本以及覆盖了全部外科领域，像在普通外科、心脏外科、泌尿外科、妇科、耳鼻喉科、整形外科、神经外科和骨科等都有很好的应用案例。
图：手术机器人分类

资料来源：资产信息网 千际投行 头豹研究所
1.2 发展历程
手术机器人的发展历史可以追溯到20世纪80年代。最早的手术机器人系统是1985年在美国斯坦福大学研发的，名为”Arthrobot”，用于进行骨科手术。然而，Arthrobot需要由两名医生同时操作，而且比传统的手术方法更为复杂和耗时。
1990年代，手术机器人的发展进入了一个新的阶段，当时的设备已经可以由一名医生独立操作，而且手术过程更为精确和安全。比如，1992年的”ROBODOC”和1994年的”ZEUS”手术机器人。
2000年，美国食品药品监督管理局（FDA）批准了”达芬奇”手术系统，这是第一个得到FDA批准的手术机器人系统，也是目前最广泛使用的手术机器人系统之一。”达芬奇”手术系统的成功在很大程度上推动了手术机器人行业的发展。
中国的手术机器人行业发展相较于国际先进水平起步稍晚。1997年，我国研制成功首台手术机器人，然而直至2006年，才引进第一台达芬奇机器人。2021年标志着中国医疗机器人发展的重要里程碑，我国成功注册首台自主研发的医疗机器人，从此揭开了医疗机器人高速发展的新篇章。到2022年，我国已有多款康复机器人和手术机器人顺利完成注册，显示出医疗机器人行业的快速崛起和发展势头。
图：国内外手术机器人发展历程

资料来源：资产信息网 千际投行 中关村产业研究院
近年来，手术机器人行业的发展趋势是朝着更高的精度、更大的灵活性、更广泛的应用领域和更多的个性化选项方向发展。例如，有些手术机器人可以在没有人工干预的情况下自动完成手术。此外，手术机器人的应用领域也在不断扩大，从原来的泌尿科和妇科手术扩展到了心脏手术、神经外科手术等更多领域。作为医疗领域的一项革命性创新，手术机器人在技术不断成熟的驱动下，有望引领行业的发展新潮。
1.3 行业现状
根据 ReportLinker 发布的“2023年手术机器人全球市场报告”数据，全球手术机器人市场预计将从2022年的56.8亿美元增长到2023年的66.8亿美元，复合年增长率（CAGR）为17.8%。由于俄罗斯-乌克兰战争的影响，全球经济的短期恢复受到了影响，导致多个国家受到经济制裁，大宗商品价格上涨，供应链中断，造成了商品和服务的通货膨胀，并影响了全球许多市场。预计到2027年，手术机器人市场将达到127.3亿美元，复合年增长率为17.5%。
技术进步是手术机器人市场中越来越流行的一个关键趋势。手术机器人行业的主要公司正在专注于开发新技术，以提高患者的疗效并巩固他们在市场上的地位。例如，2021年11月，英国的医疗设备制造公司Smith+Nephew推出了CORI手持机器人，这是一种用于全膝和部分膝关节置换手术的一站式机器人辅助手术系统。它配备了一个3D术中成像系统和机器人雕刻工具，使医生能够测量、计划和进行膝关节手术。该系统是一个紧凑且完全移动的解决方案，设置时间最少，并可以从一个手术室移动到另一个手术室，以优化手术单位的患者流动。
2023年2月，美国的ARCH医疗解决方案公司收购了Bettanini’s Custom Manufacturing，这是一个基于美国的精密机加工组件制造商，包括手术机器人组件。这次收购增强和扩大了向行业领先的OEM提供精密制造的能力和产品范围。
图 中国手术机器人市场规模

资料来源：资产信息网 千际投行 国海证券
2022年，北美是手术机器人市场最大的地区。预计亚太地区将在预测期内增长最快。中国手术机器人市场发展较晚,目前仍以进口手术机器人为主，中国有着患者众多，机器人使用频次高的特点，随着手术机器人的普及以及各类国产手术机器人的出现，中国手术机器人市场规模将持续增长，在2026年将会达到384亿美元，复合增长率为35.6%远高于全球手术机器人市场规模增速。
第二章 商业模式和技术发展
2.1 产业链
手术机器人的产业链主要分为上游的原材料、核心零部件，中游的机身组装、系统集成和软件开发等环节，以及下游的终端使用环节。其中技术壁垒最高的产业链环节是处于产业链上游的三大核心零部件，即伺服电系统、减速器和控制器，其市场主要由美国、德国和日本垄断，我国仅能够在控制器领域实现自产。此外，从产品附加值上看，在机器人成本构成中，减速器、伺服系统、控制器分别占35%、20%、15%，三大核心零部件的成本占比达到了70%。
图：手术机器人产业链示意图

资料来源：资产信息网 千际投行 中关村产业研究院
上游
手术机器人的上游主要是制造手术机器人的原材料，以及内部控制系统、驱动系统和执行系统的核心伺服系统、减速器、控制器。然而我国手术机器人行业上游的三大核心零部件仅有控制器可实现自产，伺服系统和精密减速器仍以进口为主，成为手术机器人领域的“卡脖子环节”，并且短时间内仍然难以与国际顶尖企业比肩，同时这也是整个机器人行业最难攻克的技术难题。
（1）伺服系统
伺服系统由伺服电机、编码器和伺服驱动组成，主要为机器人的运动提供动力并完成机器人运动。伺服系统是一种以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统，除了可以进行速度与转矩控制外，还可以进行精确、快速、稳定的位置控制。
伺服电机主要布置于机器人运动关节之中，在手术机器人中主要以直流电机为主，其优点是功率更大；编码器安装于电机输出轴，与电机同步旋转，转动的同时将信号传达至驱动器；驱动器根据信号判断伺服电机的转向、转速、位置是否正确，然后进行修正调整，根据指令发出相应控制电流。
图：伺服系统工作流程

资料来源：资产信息网 千际投行 中关村产业研究院
伺服电机的主要分为：

• 直流伺服电机：只需接通直流电即可工作，控制特别简单。具有启动转矩大、体积小、重量轻、转速和转矩容易控制、效率高等优点。但是需要定时维护和更换电刷，具有使用寿命短、噪声大等不足。
  
• 交流伺服电机：没有电刷和换向器，不需要维护，也没有产生火花的危险。驱动电路复杂，价格高。
  
• 步进电机：直接用数字信号进行控制，与计算机的接口比较容易。没有电刷、维护方便、寿命长。启动、停止、正转、反转容易控制。但是存在能量转换效率低、易失步等缺点。
  

目前应用于手术机器人的伺服电机仍然以外国品牌为主，包括德国西门子、瑞士Maxon Motor、日本松下、美国科尔摩根等。其中，欧系伺服系统特点是过载能力高，动态响应好，驱动器开放性强，且具有总线接口，但价格昂贵，体积重量大。日本松下公司推出的小型交流伺服电动机和驱动器颇受市场欢迎。
我国的伺服电机产品在高性能、高可靠性方面与国际品牌存在差距，主要表现在缺乏大功率产品、不够小型化、信号接插件不稳定、编码器精度不足等，此外在核心技术方面当前我国使用的高精度编码器，尤其机器人上用的多圈绝对值编码器严重依赖进口，因此短期内我国在手术机器人领域的伺服电机仍需依赖进口。
（2）减速器
减速器是精密机械工业的巅峰产品之一，由高精度的圆肩、齿轮相互啮合，对材料科学、精密加工设备加工精度、装配技术和高精度检测技术都有极高的要求。
机器人减速器用于提高机器人的动作精确度，由于提供动力的伺服电机转速很高，通常与手术机器人的应用场景不匹配，这就需要减速器来使输出转速降下来，并且在每一个电机处都要配套使用一个减速器。减速器对于机器人的性能、精度和寿命都起着决定性的作用，在手术机器人领域所使用的产品是以“RV（Rotate Vector旋转矢量）减速器”和“谐波减速器”为代表的精密减速器，具有结构紧凑、传递功率大、噪声低、传动平稳等特征，在制造上具有很高的技术壁垒。

资料来源：资产信息网 千际投行 中商产业研究院
当前全球75%的精密减速器市场被日本的纳博特斯克（Nabtesco）和哈默纳科（Harmonica Drive）占据，其中Nabtesco垄断了RV减速器市场，Harmonica Drive垄断了谐波减速器市场，剩余25%的市场由德国、意大利和美国瓜分。
目前我国已有国产的RV减速器上市，在性能指标上短期可以达到要求，但是由于质量控制和制造工艺等问题，国产产品很容易磨损报废，使用寿命太短，因此鲜少被企业选用，我国的手术机器人企业仍然高度依赖进口减速器产品。从技术上看，1980年Nabtesco公司开始RV减速器的设计，1986年取得实质性突破，到90年代实现产业化，而我国是在 “十二五”期间才将精密减速器纳入重点发展领域的，因此我国的RV减速器的行业发展水平相较于日本滞后至少25年。
（3）控制器
控制器是手术机器人最为核心的零部件，相当于机器人的“大脑”，负责接收各组元信号，并向机器人发布和传递动作指令，对机器人性能具有决定性影响，通常来说机器人的活动的自由度越高，对控制器的性能要求就越高。
控制器由硬件和软件两部分组成，其中硬件就是运动控制卡，包括一些主控单元、信号处理等部分；软件主要包括控制算法、二次开发等。手术机器人企业通常会对控制器进行自主研发，以保证机器人的稳定性和技术体系，因此相比于减速器和伺服电机，国产机器人控制器产品与国外差距较小，但在稳定性、响应速度和二次开发平台的易用性开发方面有待进一步升级。
中游
中游环节除机身组装外，主要包括系统集成和软件开发。其中系统集成主要是根据客户需求完成机器人的组装和调试，相比于核心零部件的设计制造，该环节技术难度较低，企业的议价能力较强。软件开发环节是手术机器人企业核心竞争力的体现，最体现开发者的设计能力，考验开发者对各学科的综合理解能力。
图：手术机器人核心技术

资料来源：资产信息网 千际投行 未来智库
中游环节，我国手术机器人企业约滞后国际先进水平10年左右，当前正处于企业与高校、医院联合开发到企业主导产业化的过渡阶段，行业已经形成明显的产学研医结合的特征，头部企业的手术机器人产品多由高校科研成果转化而来，如天智航、柏惠威康、思哲睿等，但受技术缺陷、管理应用和使用成本三大因素制约，国产手术机器人产业化水平仍然较低。其中腔镜机器人在中国手术机器人市场中占比最大，占整体市场的74.9%。其次为骨科机器人（10%）及经皮穿刺机器人（4.9%）。

资料来源：资产信息网 千际投行
下游
在国际市场中，除美国直觉外科公司的达芬奇手术机器人腹腔镜手术机器人领域形成了一家独大的行业格局外，在神经外科、骨科、血管介入、口腔科等手术机器人领域我国企业已具备较强的竞争力，并且在未来将继续持续地发力，有望在国际市场上与外国品牌同台竞争。
从产品端看，手术机器人本身研发周期很长，产业发展速度不及其他领域，同时受到上游核心零部件供应和技术水平的制约，导致我国产品无法进行大规模生产及实现产品降价，进而导致下游应用端的普及率低，当前手术机器人主要应用于全国大型三甲医院中。
从应用端看，国外进口手术机器人价格较高，且耗材和维护费昂贵，同样只有少部分大型三甲医院有购买能力，进口产品的普及率依旧很低。同时，相较于传统外科手术，医疗机器人辅助下的外科手术费用要高出2-3万元，加之医保体系有待进一步完善，患者的支付水平也制约了手术机器人的应用。总体来看我国手术机器人从大型三甲公立医院向基层医疗机构下沉之路任重道远。

资料来源：资产信息网 千际投行 国海证券
2.2 商业模式
手术机器人公司的商业模式主要分为三个部分：系统、服务和耗材三部分。系统就是整机销售，即手术机器人本身，包括硬件和软件。企业以一次性的价格向医院出售手术机器人；耗材就是手术过程中与机器人配套使用的器械，例如机械臂这种高值耗材，持续性地向医院出售；服务，即与手术机器人销售相关的服务，例如维护保养及医生培训服务等。
短期以设备销售为主，长期耗材将成为主要收入来源。2020年国内手术机器人市场销售中系统占据55.8%，耗材占据38.2%; 但同年美国市场系统收入仅占25.3%， 耗材占57.7%。 行业初期，由于国内目前机器人手术量未达到一定规模，企业收入仍以机器人本身的销售为主，预计未来将逐步向美国市场的收入结构靠拢，长期耗材将成为企业主要收入来源。
在国外，特别是骨科机器人领域，大部分生产销售骨科手术机器人公司，都有骨科相关植入耗材，而且大部分都是脊柱、关节、创伤耗材全覆盖。从传统大家公认的骨科大厂(如美敦力、史塞克、强生、捷迈等)，到骨科新锐(如Globus、Accelus等)，都是靠耗材+机器人两条腿走路，用某个公司的机器人，就会配套使用他家的骨科内植物，甚至有些公司还研发了专门适用于机器人的内植物(如Globus研发的U型尾帽和螺钉分离的椎弓根钉系统)
下面以直觉外科公司为例分析手术机器人行业商业模式。直觉外科公司主要采用本地直销与海外分销渠道，形成以美国为中心向海外渗透的全球化布局。直觉外科分区域采用不同销售渠道，通过直销机构向美国、欧洲、中国、日本、韩国和印度提供产品；而在全球其他市场，通过分销商提供达芬奇产品。
2002-2021年间，直觉外科的全球布局以美国市场为销售中心，美国本土的营业收入占比均在70%左右，并且逐渐向欧洲、亚洲地区辐射渗透，美国境外地区营业收入占比从18%增长至31%，美国境外的不断拓展有望为营业收入提供新一轮的增长动力。2019年1月，直觉外科与复星医药成立直观复星合资企业，该合资企业直观复星作为直觉外科代理商，负责达芬奇手术机器人在中国大陆的独家经销。
图：达芬奇手术机器人相关产品价格

资料来源：资产信息网 千际投行 安信证券
图：直觉外科销售和客户支持服务

资料来源：资产信息网 千际投行 未来智库
耗材收入占比过半，成为营收第一增长动力。直觉外科业务板块分为耗材收入、系统收入和服务收入。达芬奇系统单价通常在50万美元到250万美元之间；每例外科手术可获取600至3500美元的耗材收入；系统出售或租赁时签订服务合同，年费在80000美元至 190000 美元之间。从占比来看，仪器与配件业务收入占比在50%以上，并呈现持续小幅增长趋势，由此可见，耗材收入是直觉外科营收的第一增长动力。
同时引进系统租赁系统，与系统销售相结合，新型合同助力系统灵活销售。系统租赁包括销售型租赁、经营型租赁和基于使用安排的租赁。直接销售和销售型租赁又有所不同，虽然都需要出让系统所有权，都在交易时确认收入，但是区别在于直接销售为交易时全款支付，而销售型租赁为分期付款，缓解了消费者资金压力；经营型租赁和基于使用安排租赁承租方拥有系统使用权而非所有权，两者区别在于经营型租赁按期付款，且在租赁期结束时有权收购系统，基于使用安排的租赁按系统使用次数收费，但共同点是都在租赁期内以直线方式确认收入。
租赁形式的系统投放增速可观，持续拓展释放市场需求。因此，系统租赁成为市场系统投放的重要方式，新型系统租赁合同有助于为客户提供系统使用的灵活性，提高达芬奇系统投放量，释放市场需求，为达芬奇销售提供新的增长动力。经营型租赁为系统租赁的主要形式，经营租赁收入增长速度整体快于销售租赁收入。未来经营型租赁将是系统租赁的主要形式，经营租赁有望替代系统销售成为第一大销售方式。
图：2021年系统投放量按销售方式划分

资料来源：资产信息网 千际投行 未来智库
2.3 应用趋势及技术变化
手术机器人在临床手术场景不断应用。在传统的外科手术中，外科医生使用医疗器械对患者身体进行切除、缝合等操作，从而完成手术过程，除去病变组织，移植器官等。但由于一些手术容易出现创面较大，伤口长等问题，这就有可能增加患者的出血量和感染及术后并发症的风险，这对患者来说是非常痛苦的。而借助手术机器人完成的外科手术可以很大程度地缩小创口、提高手术精确度、缩短手术时间，从而减少患者痛苦并降低手术风险，这是手术机器人出现的最重要目的。
机器人辅助完成的外科手术量持续高速增长。虽然目前全球只有2%的手术是借助手术机器人完成，但是随着手术机器人技术的不断成熟、适应症的不断增加以及治疗成本的降低，近年来越来越多的手术机器人被应用于外科手术中。
以当今世界应用最广、全球市占率超过60%的达芬奇手术机器人为例，自2012至2019年“达芬奇”在全球完成的手术量逐年增加，年度复合增长率超过15%，2019年完成手术超过120万例，同比增长18.51%。截至2019年年底，“达芬奇”全球累计完成的手术量已经超过720万例。
在中国“达芬奇”的完成的手术量增速更快。2006年北京301医院引进第一台达芬奇手术机器人，2015年以后进入增量爆发期，年度手术量超过万例并持续增加，自2012至2019年“达芬奇”在我国完成的手术量逐年增加，年度复合增长率超过60%，2019年完成手术量约4万例，截至2019年年底，“达芬奇”在我国累计完成的手术量已经超过13万例。
图：2012至2019年达芬奇手术机器人在国内累计完成的手术量情况

资料来源：资产信息网 千际投行 中关村产业研究院
手术机器人在应用中有如下优势：

• 在临床手术中，在视野方面手术机器人具有很好的优势。手术机器人配备高分辨率三维镜头作为内窥镜，可以为主刀医生带来患者体腔内三维立体高清影像，可以起到放大视野的作用。
  
• 手术机器人可以实现人手无法达到的灵活度和精确度，可以自由旋转540度，同时可以在胸腔、盆腔中进行灵活操作，也可以避免不必要的人手颤动，非常适用于人手无法触及的狭小空间内进行精细手术操作。
  
• 减少医生的暴露和感染风险。利用机器人及其机械臂实施的外科手术可以避免主刀医生和患者及手术台的直接接触，而医生通常在无菌隔离区之外的空间对机器人进行控制并实施手术。
  

因此，这就减少了手术中影像设备的使用对医生造成的辐射危害，以及由于与患者直接接触造成的感染（如乙肝、艾滋病等）风险，防范病毒以血液和体液方式传播，进而保障医生安全。
技术发展
（1）力触觉反馈
在传统外科手术中，医生可以接触组织，通过皮肤直接感知到力和触觉从而决定给组织和器官施加的力，这种触觉交互信息（包括力和触觉）使医生能够对病人的组织进行力度精确的操作。而在机器人辅助手术中，手术机器人通常要依靠传感器系统（包括视觉、触觉、温度、听觉反馈等）来感知外部环境信息，并进行后续的分析和行动，因此在使用机械臂的间接操作下，医生就同时损失了触觉反馈和力反馈。

资料来源：资产信息网 千际投行
当前，普遍应用于操作类手术机器人的反馈系统多为视觉反馈系统，外科医生需要通过分析视觉信息，来实时判断器械对组织的作用力以及其他组织特征，这种对力触觉替代的感觉替代方案并没有直接力反馈那么有效，会在一定程度上影响手术的实施效率。因此，力触觉反馈系统是机器人技术研发的重点方向。
手术机器人的“力触觉反馈系统”包含力反馈系统和触觉反馈。力反馈系统是指医生操作手术臂时，通过器械末端的力传感器，感受器械所处位置及作用于组织上的力，并将其以电流的形式进行模拟和传导，之后再将力觉信息再现、并传递给医生。触觉反馈是指机械臂作用于组织时，触觉传感器能够感受到组织表面的信息（例如组织顺应性、硬度、质地、温度等），并将这些信息反馈给医生，从而使医生获得对于组织的真实感觉，并能够对异常组织做出判断及操作。
（2）单孔或自然腔道手术机器人
当前以达芬奇手术机器人为代表的手术机器人在少数实施中仍需要在病人身上开多个创口，术后恢复时间虽比普通手术短，但仍比单创口的手术创伤大。然而，单孔手术机器人可以将原来的多个操作孔减少至仅一个大约3厘米左右的切口，避免多操作臂碰撞及其复杂的术前摆位，简化手术流程，进而减少病人麻醉时间及出血量，对患者损伤小、恢复快，能够同时提高术中的安全性及缩短术后的恢复时间。此外，单孔手术机器人要比多孔机器人更加集成、也更加紧凑，对于手术室的空间要求也会降低。
2.4 政策监管
行业主管部门为中华人民共和国国家卫生健康委员会。行业自律协会为中国医师协会。
图 行业主要政策

资料来源：资产信息网 千际投行
DRG付费促使医院关注效率提升。2021年11月28日，国家医保局制定了《DRG/DIP支付方式改革三年行动计划》，明确到2025年底，DRG/DIP等方式需覆盖所有符合条件开展住院服务的医疗机构且基本实现病种、医保基金全覆盖，促使医院有动力、合理地收治和转诊患者。
DRG付费下，医院绩效激励机制发生了改变：医院盈利=支付标准-病人一次住院诊疗成本，触发医院要在保障医疗服务质量的前提下并有效控制住院成本。而手术机器人的运用可以加快病床周转率，带来更好的术后疗效，缩短住院时间，从而降低住院成本，提高医院绩效。
同时医院配置手术机器人的门槛降低。我国对大型医用设备实行严格的配置管理，医院等需求端不仅需要足够的经济实力，更需要持有政府配发的配置证才能配置大型设备。2018年国家发布《大型医用设备配置许可管理目录》，将内窥镜手术器械控制系统（手术机器人）在内的六个产品调整至乙类管理目录，此举使得手术机器人的配置证审批权由国家卫健委下放到省级卫健委，简化了审批流程、缩短了审批周期，手术机器人的采购由原来的国家卫健委统一招标（一年一次）改为省级卫健委每季度末或特定月份进行集中采购，从申请到批准仅需2-3月，更加方便医疗机构进行申请并最终购买手术机器人。

资料来源：资产信息网 千际投行
2021年起上海、北京等地开始将手术机器人费用纳入医保，有利于降低患者支付费用，促进手术机器人的应用。2021年4月上海公布将达芬奇手术机器人纳入医保收费，项目限制在肾部分切除术、前列腺根治术、子宫全切术和直肠癌根治术四种。
2021年8月，北京将天智航机器人手术纳入医保，且不限报销的手术种类。与上海政策不同，北京将产品范围限定为骨科手术机器人，但并未限定机器人厂商及手术类型，极大扩展了手术机器人应用领域，更多的患者和手术机器人厂商可从中获益。
第三章 行业估值、定价机制和全球龙头企业
3.1 行业市值和估值方法
中国手术机器人起步较晚但发展迅速，腔镜手术机器人正处于起步阶段，手术机器人作为医疗器械行业中技术最复杂且最具有临床和商业价值的细分市场之一。中国手术机器人市场规模从2017年的1.31亿美元增长至2020年的4.25亿美元，年均复合增长率达48.04%，预计2022年将增长至11.37亿美元。

资料来源：资产信息网 千际投行
行业估值方法可以选择市盈率估值法、PEG估值法、市净率估值法、市现率、P/S市销率估值法、EV/Sales市售率估值法、RNAV重估净资产估值法、EV/EBITDA估值法、DDM估值法、DCF现金流折现估值法、NAV净资产价值估值法等。
图：天智航主营业务

资料来源：资产信息网 千际投行 iFinD
2017-2021年，中国手术机器人医疗设备领域融资次数趋势较为稳定，总融资次数35起，共计227.1亿元，2022年1-9月共发生5起融资事件，同比下降16.7%。

• 一级市场，据不完全统计，2021年国内有超过10家公司获得超亿元融资，单笔融资超五亿元的交易有4起，整个渠道总融资金额超过30亿元。
  
• 二级市场，2021年微创机器人成功上市，市值一度超过600亿；海外的直觉医疗市值超过1200亿美元，上市以来涨幅超过175倍。
  

资料来源：资产信息网 千际投行 医械数据云
图 骨科机器人投资情况

资料来源：资产信息网 千际投行 动脉橙

资料来源：资产信息网 千际投行 普爱医疗
3.2 行业发展和驱动因子
手术机器人作为我国医疗领域重点新兴产业，近年来国家有关部门陆续出台一系列相关政策文件，推动我国手术机器人行业的发展，为行业提供了良好的政策环境。例如“十三五”以来，“十三五规划”倡议大力发展手术机器人，支持手术机器人上游零部件的精细化自主开发，并推广人工智能技术在各个领域的商业应用，为国内机器人实现自主创新及研发奠定重要基础。
此外，国家卫生健康委员会财务部颁布的《关于发布2018年－2020年大型医用设备配置规划的通知》进一步确定，2020年底前全国将会配置197个内窥镜手术器械控制系统。随着利好政策不断出台，我国手术机器人产业也将步入飞速发展阶段。
经济
随着我国经济的不断发展，居民收入水平的提升，以及国家医疗保险制度的不断完善，我国医疗卫生消费市场规模也随之迅速扩张，可以预见，在我国日益增长的医疗卫生消费市场规模下，医疗机器人行业也将迎来广阔发展空间。据资料显示，2020年我国卫生总费用达72175亿元，同比增长9.6%。

资料来源：资产信息网 千际投行
技术促进
传统PCI过程中，医生需穿着不舒服且笨重的手术铅衣，保护他们免受辐射。凭借手术机器人的远程接入技术，医生可远程进行PCI而免于辐射暴露。远程接入亦摆脱地域障碍，并减少对医生实地操作的依赖，大大提高患者接受治疗的机会。
我国医疗资源分布不均。一方面，与医院相比，我国基层医疗机构在数量上占据绝对优势，约为全国医疗机构总数的94.8%，但其基础设施和高水平医师相对缺乏，承担的诊疗人次相对较少，仅为53.2%；另一方面，我国优质医疗资源过度集中于一、二线城市及东部沿海地区，中西部地区医疗资源相对匮乏。手术机器人不仅能帮助医院及药企的管理与研发，而且能帮助基层医疗机构提升医疗水平，推动优质医疗资源下沉，满足居民不断增长的医疗保健需求。
3.2 行业风险分析和风险管理
表：常见行业风险因子

资料来源：资产信息网 千际投行
公司尚未盈利的风险
手术机器人行业国内发展水平较国际还是较低，部分公司是致力于研发、生产和销售手术机器人的创新医疗器械企业，存在前期研发投入高、获批上市销售流程时间长等特点。同时，手术机器人进入临床手术尚处于起步期，增进医院、医生、患者对手术机器人的认知程度尚需一定时间。报告期，公司尚未能实现盈利，预计公司短期内无法现金分红，将对股东的投资收益造成一定程度不利影响。
核心竞争力风险
（1）新产品和新技术研发面临较大挑战的风险
手术机器人产品技术壁垒高，具有研发投入大、研发周期长的特点。目前，业内公司在研项目较多，既包括新产品研发，也包括基础技术研究。无法保证新产品能够按照预定计划完成型式检验、临床试验、通过国家药品监督管理局的注册审评以及最终能够形成批量的销售。基础技术研究也存在研发失败的风险。
（2）重要知识产权被侵犯，核心技术发生泄密的风险
手术机器人行业属于技术密集型行业，手术机器人综合了机器人技术、计算机网络控制技术、数字图像处理技术、虚拟现实技术和医用外科技术。业内公司在技术水平和产品创新方面很大程度依赖于业内公司自主研发的多项核心技术，存在业内公司核心技术发生泄漏的风险。若业内公司相关核心技术遭到泄密，并被竞争对手所获知和模仿，则可能会损害业内公司的竞争优势，并对公司生产经营带来不利影响。
（3）诊疗方法和基础技术突破，可能对现有技术发生替代风险
手术机器人产品是公司销售收入的主要来源，是基于影像实时导航与机器人技术的通用型手术机器人。但是，如果医学手术出现颠覆性的诊疗方法，市场上可能出现比手术机器人更优的产品或解决方案，进而形成对产品的替代效应。同时，如果业内公司不能及时追踪并掌握新的技术并开发新的产品，技术替代将使业内公司丧失先发优势，进而失去竞争优势，带来经营风险。
经营风险
（1）市场竞争加剧风险
近年来，手术机器人行业快速发展，全球范围内的手术机器人行业中主要企业均被美敦力、史赛克、捷迈邦美等大型跨国医疗器械公司收购。竞争对手拥有更雄厚的财力、研究及其他资源，更大的营销力度，更高的品牌知名度，将增加公司的竞争压力。同时，史赛克旗下 MAKOSurgical公司的 RIO 已获批在国内外上市销售，较公司在研产品关节置换机器人具备先发优势。
另外，国内部分企业也在加强相关技术研发和临床试验，目前鑫君特、铸正、微创、骨圣元化、键嘉、和华瑞博等公司的机器人产品已经获得第三类医疗器械注册许可证，未来市场存在竞争加剧的风险。业内公司如果未来无法准确把握行业发展趋势或无法快速应对市场竞争状况的变化，竞争优势可能被削弱，面临现有市场份额及盈利能力下降的风险。
（2）重要部件持续稳定供应及价格波动风险
光学跟踪相机和机械臂是手术机器人的重要部件，生产商大多来源于国外。如果未来与相关供应商在商业条款上未能达成一致，或因为发生自然灾害、国际贸易争端等其他不可抗力因素导致光学跟踪相机和机械臂供应中断或价格上涨，将会对业内公司生产经营及盈利能力产生不利影响。
（3）产品延续注册失败风险及在研产品无法注册的风险
手术机器人需要经过原理样机的设计开发、设计验证、注册产品标准的制定、工业样机定型、产品注册检验、临床试验、技术审评、企业质量管理体系审核等环节，并最终获得 CFDA/NMPA认证，才能上市销售。医疗器械注册证到期之前，需要进行产品延续注册，如果未获得延续注册批件，产品将无法销售。业内公司现有已获注册证的手术机器人未来无法获得医疗器械延续的注册证，或者在研产品无法获得药监部门的注册证，将对业内公司生产经营和盈利能力造成不利影响。
行业风险
国内公司目前销售区域均在中国境内，国家药监局对医疗器械行业实行分类管理和生产许可制度，若业内公司未来不能持续满足我国行业监管要求，则产品注册许可、生产经营许可可能被暂停或取消，从而对业内公司的生产经营及财务状况带来不利影响。
宏观环境风险
受疫情影响造成手术机器人销售拓展及装机验收延迟，导致病患就医频次下降等情况，进而对业内公司的生产经营产生不利影响。2022 年上半年度，疫情在全球范围依然高发，不断变异的病毒也给全球的防疫形势带来严峻挑战，在疫情在全球范围得到全面有效控制之前，境内零星发生的疫情会对业内经营造成一定程度的负面影响。
3.3 竞争分析 - PEST模型
政策环境
近年来，政府制定了众多政策鼓励手术机器人等高端医疗器械发展与创新。国家发改委在《关于推动先进制造业和现代服务业深度融合发展的实施意见》中明确提出要重点发展手术机器人、医学影像、远程诊疗等高端医疗设备，逐步实现设备智能化、生活智慧化。手术机器人作为改变未来手术治疗方式的关键产品，预计未来将持续受到国家的政策鼓励与支持，尤其国产手术机器人企业有望在市场中脱颖而出。
经济环境
2021年国内生产总值约为114.37万亿元，较上年同比增长约8.1%，两年平均增长约5.1%，预测2022年我国全年GDP将会在此迎来新突破，为手术机器人行业提供了良好的经济环境。
社会环境
我国是人口大国，随着我国人口老龄化进程不断加快，我国老年人这一群体数量不断增加，由于身体机能的衰退，使得老年人的患病几率大幅增加，使得这一群体的医疗消费支出也远超其他年龄群体。可以预见，随着我国人口老龄化程度的不断深入，手术机器人行业市场需求也将持续增长。据资料显示，2021年我国65岁及以上人口达20056万人，占我国总人口的14.2%。
技术环境
在2021年国内手术机器人行业的专利申请数量约为362项，较上年同比增长约12.6%，占比全球市场的9.2%左右，与此同时行业内各大生产企业陆续进行手术机器人的业务布局，逐渐提高技术研发投入和占比。
3.4 国内竞争格局
国内的操作类手术机器人市场起步较晚，尚无具备规模化的企业，大多公司仍处在研发、动物实验、临床实验阶段，研究方向以单孔、具有柔性机械臂的腹腔镜手术系统为主。定位类手术机器人，以天智航、华志微创、柏惠维康、华科精准等为代表，已经实现产业化，或即将实现产业化。
到目前为止，已上市的国产手术机器人产品数量已达9个，包含天智航的2款骨科手术机器，柏惠维康、华科精准和华志微创的5款神经外科手术机器人，和柏惠维康的国内首款口腔手术机器人“瑞医博”。
从产业链布局上看，在操作类机器人领域，精锋医疗的单孔腹腔镜手术机器人或将采用贴近达芬奇手术机器人的设计，是国内唯一一家、全球第二家同时掌握单孔手术机器人及多孔手术机器人技术的公司，现已完全独立掌握了手术机器人所涉及的结构设计、系统控制、运动算法与人工智能算法等多项核心技术，并形成了完整的自有知识产权体系，累计申请国内外专利300余项。
在定位类机器人领域，天智航在中游环节进行不同医疗器械领域的横向扩张：2017年天智航投资法国SPW公司，布局骨科脊柱类高值耗材领域；2018年投资美国GYS公司和美国Mobius公司，开始涉足影像设备领域中的移动CT领域，有望通过横向中游产品的产业链贯通降低产品成本。
华科精准以良好的渠道基础，助推手术机器人产品的市场推广：公司旗下电极产品在国内的神经外科手术领域已经占据了90%的市场份额，其广泛的销售渠道，有望助推旗下手术机器人的发展。
华志微创的CAS-R系列作为最早的立体定向类机器人，目前已经实现元件国有化，且所覆盖的手术已进入北京医保报销范畴。
图：国产手术机器人系统上市进程

资料来源：资产信息网 千际投行 中关村产业研究院
3.5 全球重要参与者
2000年以来随着达芬奇手术机器人的上市，全球手术机器人的商业化进程拉开帷幕，创新企业纷纷进入手术机器人领域并以骨科和神经外科为主要产品创新的细分赛道。
2010年以后，跨国医疗器械巨头开始纷纷布局手术机器人领域，美国医疗科技巨头美敦力（Medtronic）、强生（Johnson& Johnson）、史赛克（Stryker）、捷迈（Zimmer Biomet）等纷纷加入其中，或采取对创新型医疗机器人企业的直接收购，或自主研发，或与科技公司，上游公司联合开发，国外手术机器人市场全面开花。
直觉外科公司作为专业的手术机器人龙头企业一枝独秀，旗下的达芬奇手术机器人以适应科室广（包括心脏外科、胸外科、泌尿外科、妇科、普外科、小儿外科、血管外科、耳鼻喉科等）、上市时间久（于1996年推出，1999年获CE认证上市）、使用地区广（产品已遍布全球67个国家）等先发优势，成为当前全球市占率最高、应用最广泛的手术机器人。
2013年，骨科巨头史赛克（Stryker）公司收购2004年成立的美国公司MAKO Surgical并取得关节手术机器人关键技术。MAKO Surgical是全球骨科关节手术机器人领域的领头羊，旗下核心产品RIO机器人在全球市场得到广泛应用，市占率达到9%，主要应用于全髋关节置换和全膝关节置换手术。
2016年，捷迈邦美（Zimmer Biomet）收购2002年成立的法国企业Medtech，获得ROSA机器人平台（包括全膝关节置换手术和脊柱系统平台）。Medtech是全球神经外科手术机器人领先企业，新一代产品ROSA One可同时进行神经外科的脑部和骨科脊柱手术。
2016年，运动医学及骨科创伤行业巨头施乐辉（Smith & Nephew）收购手术机器人公司Blue Belt，取得手持式Navio系统。
2016年，全球医疗器械龙头美敦力（Medtronic）以17亿美元收购成立于2000年的以色列手术机器人企业Mazor Robotics，取得脊柱机器人辅助手术平台。
2018年，强生收购2009年成立于法国的骨科手术机器人公司Orthotaxy，开拓全膝关节置换技术。
2019年2月，强生子公司Ethicon以34亿美元收购了 2007年成立于美国的Auris Health，取得旗下革命性的产品 Monarch 机器人内窥镜平台，用于支气管镜诊断和治疗。
2019年8月，西门子医疗（Siemens Healthineers）以11亿美元收购2011年成立于美国的手术机器人公司Corindus Vascular Robotics，取得用于介入治疗的CorPath远程手术机器人产品，该产品已获FDA批准用于辅助经皮冠状动脉介入治疗（PCI）。
2019年9月，时隔六年史赛克（Stryker）进行了手术机器人领域的第二次收购活动，以5亿美元收购Mobius Imaging及其子公司Cardan Robotics，获得了Mobius的Airo CT移动诊断成像设备，及Cardan Robotics旗下与之配合执行内窥镜脊柱手术的Orian手术机器人，最终取得了从影像到导航到手术机器人的一站式解决方案。
第四章 未来展望
手术机器人行业的前景展示了多元化和技术创新的可能性。以下是行业未来可能的发展方向：

• 技术演进：随着人工智能（AI）和机器学习（ML）的进步，我们可以预见到手术机器人在精确度、灵活性和智能化方面将有所提升。预计未来的手术机器人将具备完成更复杂、更精细手术的能力，并且能够自我适应手术环境的变化。
  
• 应用领域拓宽：随着科技进步和临床经验的积累，手术机器人的应用领域将进一步拓宽，涵盖心脏外科、神经外科、胸外科、儿科手术等多个领域。此外，手术机器人也可能被用于更复杂的微创手术和介入治疗。
  
• 市场扩容：预计全球手术机器人市场将维持快速增长的态势。随着人口老龄化和手术需求的增加，以及对医疗服务质量和效果的期望提升，手术机器人的市场需求将继续增长。
  
• 区域差异发展：预计亚太地区将是手术机器人市场增长最快的区域，这主要归因于该地区的人口规模、经济增长速度以及医疗服务需求的增长。然而，各个地区的发展速度和程度可能会因当地的经济状况、医疗资源分布以及政策环境等因素的影响而存在差异。
  
• 法规与政策环境：全球各地的政府和卫生监管机构将持续关注手术机器人的安全性、有效性以及经济性，以及其对医疗服务质量和结果的影响。预计未来将出台更多的法规和政策，以规范手术机器人的研发、生产、销售和使用，保护患者权益，推动行业的健康发展。
  
• 商业模式与服务模式创新：随着手术机器人的普及和应用，其相关的商业模式和服务模式将不断创新和发展。例如，可能会出现更多的手术机器人租赁和共享服务，以降低医疗机构的初始投资成本；可能会有更多的远程手术服务，让顶级医生可以为地理位置偏远的患者进行手术；可能会有更多的手术机器人培训和认证服务，提高医生的技能和能力。
  
• 患者参与度提升：随着信息技术的发展和医疗服务模式的变化，预计患者在手术决策和过程中的参与度将进一步提高。例如，手术机器人可以提供更清晰和直观的手术过程显示，帮助患者更好地理解手术过程和结果；患者也可以通过远程控制和反馈系统，更积极地参与到手术过程中。
  

未来，手术机器人行业的发展将以多元化、智能化、个性化和患者中心化为主导。然而，行业发展也面临着成本、技术、安全性、法规、道德以及社会接受度等多方面的挑战，需要各方共同努力，共谋解决方案。
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