【手術機器人系列報告一】：手術機器人方興未艾，迎來行業底部布局機會

發表時間：2022-01-21 14:47

1、手術機器人行業壁壘高，替代傳統手術正當時
1.1、臨床需求：手術機器人適用大多數臨床手術應用場景，優點眾多
手術機器人是將機器人技術應用在醫療領域，根據醫療領域的特殊應用環境和醫患之間的實際需求，編制特定流程、執行特定動作，然后把特定動作轉換為操作機構運動的設備。手術機器人集成了醫學、材料學、自動控制學、數字圖像處理學、生物力學、機器人學等諸多學科為一體的新型交叉科學。從臨床醫學應用角度可將手術機器人分為腔鏡手術機器人、骨科手術機器人、泛血管手術機器人、經自然腔道手術機器人、經皮穿刺手術機器人和其它手術機器人（如神經外科手術機器人）。一般情況下，手術機器人可實現遙控操作，主刀醫生控制主端，機械臂為從端，主端控制進入人體體內的從端進行手術操作，通過配套的實時成像系統進行實時手術操作。

相對于開放手術及傳統微創手術，手術機器人克服了眾多限制。開放手術有創口大、手術時間長、失血量大、感染率高、術后留痕等缺點。傳統微創手術也因為缺少機器輔助，影響自然手眼的協調和靈活度，手術過程中手部的生理震顫很容易通過硬性工具傳遞，大大限制了手術的精細程度。手術機器人自誕生以來，被寄予厚望。
對比之下，手術機器人具有以下優點：（1）微創操作，減少傷口及術后并發癥。機器人微創手術一般切口較小，大幅減少手術失血量和術后并發癥風險，病人恢復期短。
（2）靈活的機械臂可實現高度復雜手術操作。手術機器人機械臂通?？蓪崿F6 個自由度的操作，通過算法處理，醫生通過操作機械臂實現設備的細微運動，提高了手術
的精準度及穩定性。（3）三維高清成像系統。手術機器人提供的三維高清圖像使手術
領域有自然視覺景深，使得操作醫生手術視野放大，從而精準的進行組織識別和區分組織層次。（4）震顫濾除功能。手術機器人通過計算機算法自動過濾外科醫生手部固有的震顫，降低操作失誤的風險。（5）縮短醫生的學習曲線及術中疲憊。機器人微創傷手術允許外科醫生直觀地操作器械，輔以本身具備的震顫過濾、三維高清圖像
及高靈活度的特點，大大縮短了外科醫生的學習曲線，通常僅需要完成20 臺手術就可成為認證的手術機器人操作醫生。（6）減少輻射及暴露風險。手術機器人帶有可指示植入物放置位置的光學導航系統，大幅減少 X 光片的使用，從而減少醫生的輻射暴露傷害。同時還能避免醫生和病人的直接接觸，減少手術醫生感染（如乙肝、艾滋病等）的風險。（7）加速醫院運營周轉，提升醫務人員效率，降低患者治療及預后負

在手術效率及人員配備方面，使用手術機器人可以節省手術時間，最大限度的減少了操作人員數量，提升醫生效率。甚至完成一臺高難度的外科手術只需要外科醫生、麻醉師及護士各一名。以達芬奇手術機器人為例，作為當今最先進的微創外科治療平臺，它使外科手術的精度超越了人手的極限，經過精密儀器計算過的每一步操作使手術更加有保障地順利進行。

在住院平均時間和手術費用方面，對比傳統手術治療股骨脛骨骨折，運用某品牌骨科手術機器人具有治療手術時間、術后住院時間及總住院時間短，住院總費用、藥物治療費用低，直接疾病經濟負擔輕等優勢。

再如腹腔鏡手術費用和效果方面，達芬奇手術機器人在食管癌復雜手術方面較傳統開放手術和腔鏡手術有明顯優勢，腔內縫合更加簡便省時，極大降低其操作難度，手術安全性明顯增加，而醫療費用并未大幅增加。具體來看，術后吻合口瘺發生率、術后肺炎發生率、術后重返重癥監護室發生率均低于腔鏡組。

達芬奇機器人手術患者平均住院費用為12.2 萬元/例，腔鏡手術患者平均住院費用為11.08 萬元/例。因達芬奇手術機器人手術與腔鏡手術相比更加精準，創傷更小，每例達芬奇手術機器人手術平均住院費比腔鏡手術高1.12 萬元，增長率為10%。達芬奇手術機器人在患者整體費用并未大幅增長的基礎上降低了腔鏡手術難度、減小創傷、提升了手術質量。海外，Briony K. Varda 等人在《Journal of Pediatric Urology》上發表的研究成果表明，對美國2003-2015 年間，利用開放、腹腔鏡和機器人進行的11,899 例兒科腎盂成形術進行統計，其中 75%開放、10%腹腔鏡和 15%機器人。通過對比，開放手術費用平均中位數為 10,817 美元，手術機器人費用平均中位數為11,877 美元，絕對差異僅為1,060 美元。

1.2、技術壁壘：手術機器人結構復雜，具備較高的行業壁壘
手術機器人一般是由三部分組成，包括患者側手推車、三維高清影像系統和外科醫生控制臺，與一系列器械和配件兼容使用?；颊邆仁滞栖囈话阌?-4 個機械臂和基座組成。其中，兩個機械臂分別替代醫生的左手和右手。第三個機械臂可安裝腔鏡，可在體內移動、傳輸實時影像。第四個機械臂可作為輔助進行若干復雜的額外工作，擴大手術能力。機械臂可由外科醫生操作控制臺上的控制器和腳踏式開關協同控制。三維高清影像系統主要由顯示器、圖像處理器、光纜電源、三維電子腹腔內窺鏡組成。顯示器用于控制系統設置和手術部位實時影像的顯示，圖像處理器用于處理加工實時影像，光纜電源用于提供手術部位照明，三維電子腹腔內窺鏡在腔鏡頂端裝有高清攝像頭，包括雙物鏡，可提供具有自然景深的圖像。一般情況下內窺鏡鏡頭設
計為廣角視野，可提供高達15 倍的電子光學放大效果。

手術機器人融合了機器人學、機構學、機械學、生物力學、醫學、智能材料、計算機視覺等多種學科?？紤]到微創外科手術機器人設計過程中的復雜度、精確性和安全性，眾多技術被使用到手術機器人的設計制當中，其中力反饋技術、精密運動控制技術、控制系統結構與控制方法是影響手術機器人性能的關鍵技術。這些技術的應用使得微創手術機器人系統具有比傳統手術具有精度高、靈活性好、操作直觀性好、安全性高等優勢。

1.3、進化路徑：新技術革命帶來手術機器人行業無限潛力
1985 年，PUMA560 首次應用于臨床手術標志著手術機器人行業的誕生，該機器人可更精準地進行神經外科活檢。2000 年直覺外科公司開發達芬奇手術機器人獲FDA 批準，在此后 10 年時間里幾乎壟斷了全球腹腔手術機器人市場，包括前列腺癌手術、心臟瓣膜修復及婦科手術等領域的應用。除了腹腔手術機器人，其它領域手術機器人在 2010 年后開始涌現，如 MAKO 骨科機器人成為行業的代表性產品，主要用于脊柱、關節置換等手術。未來，隨著 5G 通訊技術、人機交互技術、人工智能等先進技術應用于手術機器人領域，有望實現更高手術精準度、靈敏度及智能遠程控制，覆蓋更多的臨床應用場景。

1.4、商業模式：手術機器人收入多樣化，耗材和維護費用占比大
手術機器人業務收入主要包括系統、耗材和服務。系統收入指手術機器人的銷售收入。耗材收入包含鑷子、剪刀、超聲手術刀及無菌保護罩等銷售收入，僅能使用有限次數。服務收入指提供維護、培訓和其他售后服務的收入。耗材以及服務收入非常可觀，且比系統收入具有更高的利潤率，隨著新機量的增加，耗材服務預期會保持快速增漲。

手術機器人商業模式:
（1）系統銷售=出貨量*系統單價
（2）耗材銷售=（上年系統保有量+新增系統出貨量-淘汰系統量）*單系統手術量*手術耗材均價
（3）維修服務=（上年系統保有量+新增系統出貨量-淘汰系統量）*維修服務費均價
以直覺外科為例，根據公司 2020 年報，在初期，公司系統費用為 50-250 萬美元，近三年系統租賃價均價為 36 萬美元/年。中后期，在持續 10-15 年的時間段里，手術耗材費用為 600-3500 美元/臺，維修培訓保養等費用為 8-19 萬美元/年。公司在銷售系統初期就與客戶簽訂維修及培訓服務協議，該協議一般3-4 年更新。通過初期銷售或者租賃的方式公司可以一次性完成渠道鋪貨，后期以耗材銷售和維修服務的方式持續為公司創造可觀收入。總體來看，耗材銷售及維修服務費用相對系統收入更具有可持續性。

2、手術機器人市場前景廣闊，國內處于行業發展早期
2.1、全球手術機器人發展迅猛，腔鏡和骨科是主要臨床應用領域
根據Frost & Sullivan 報告，2015-2020 年，全球手術機器人市場規模從 30 億美元增加到 83.2 億美元，復合增長率為22.6%。2020 年全球手術機器人前三大市場分別為美國、歐洲和中國，分別占據55.1%、21.4%和5.1%。中國患者基數龐大，需要使用手術機器人進行微創手術的手術量龐大，然而2020 年中國手術機器人市場規模僅為4 億美元，顯著低于美國及歐盟市場，具有較大成長空間。

全球手術機器人市場 2020-2026 年預估復合增長率為 26.2%。按照細分市場來看，腔鏡手術機器人為手術機器人占據最大的市場份額，可用于包括泌尿外科、婦科、胸外科及普外科手術等領域。骨科手術機器人增速較快，受人口老齡化影響，關節炎患者數量逐年增加，導致關節置換機器人手術需求量增長。其它如泛血管、經自然腔道及經皮穿刺手術機器人日益普及，都將帶來行業提速。2020 年全球腔鏡手術機器人市場規模 52.5 億美元，骨科手術機器人市場規模13.9 億美元，兩者占據 80%市場份額，腔鏡和骨科在未來仍是手術機器人的主要發展領域。預計到2026 年腔鏡和骨科手術機器人市場分別為180.1 億美元和46.9 億美元，總市場規模將達到 336 億美元。

2.2、國內手術機器人未來滲透率有望迅速提升
中國手術機器人行業處于早期發展階段，增長潛力較大。根據 Frost & Sullivan的數據，2020 年國內手術機器人市場基數為4 億美元，2015-2020 年復合增速35.7%，至 2026 年預期年復合增速 44.3%，達到 38 億美元。按細分市場來看，2020 年腔鏡手術機器人和骨科手術機器人占市場主導，分別占比 60.7%和10.1%。2020 年7 月，國家衛健委發布《國家衛生健康委關于調整 2018-2020 年大型醫用設備配置規劃的通知》，顯示 2018 年至 2020 年間向國內醫療機構銷售 225 臺腔鏡手術機器人，相對2018 年以前增速加快。Frost & Sullivan 顯示中國手術機器人市場的歷史及預測增長如下：

新工業洞察數據統計，僅 2021 年上半年，手術機器人領域的融資金額近 20 億美元，A輪及A輪之前的早期融資項目占比60%，其中也不乏6億美元（CMR Surgical）、 1 億歐元（eCential Robotics）等的大額融資。

鑒于市場和政策推動，國內手術機器人行業近年來蓬勃發展，涌現出一系列創業公司。隨著手術機器人早期市場教育完成，國內公司技術創新能力，創新鏈和產業鏈的不斷完善，微創機器人、天智航、妙手機器人、堃博醫療、潤邁德醫療、柏惠維康等為代表的企業不斷為國產手術機器人賽道增磚添瓦。

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