被“达芬奇”带火的手术机器人赛道，国产玩家的黄金时代是否已经到来？
作者|高禾投资研究中心
来源|高禾投资（ID：GHICapital）
导读
今年8月，我国完成首例达芬奇机器人口咽癌手术；机器人“达芬奇之手”催生胃癌手术革命；浙大儿院达芬奇机器人手术4个月破100台，手术机器人赛道被“达芬奇”带火了，而背后这条赛道则越来越受业界和资本市场的关注。
实际上，自从二十一世纪初，Intuitive Surgical 横空出世以来。手术机器人正在不断改变着传统手术方式，这种改变在如今变得越来越快。几乎在临床的每个领域都出现了各类机器人，尤其是在胸腹腔镜相关的外科机器人、骨科机器人，除去标杆外后面还有几家甚至十几家替补企业。面对如此之多的手术机器人，让人眼花缭乱。
作为革命性外科手术工具的手术机器人，也在不断的推进商业化进程，2015年全球手术机器人市场规模32亿美元，预计2020年全球手术机器人市场规模将达99亿美元。
很遗憾的是，在国内，手术机器人市场还处于起步阶段，行业发展还需要一定的时间。不过，随着今年7月，国内第一家骨科手术机器人企业天智航（688277.SH）科创板成功IPO，这一细分赛道越来越受到资本界的关注和青睐。
8月，上市公司微创医疗（00853.HK）发布公告，旗下微创医疗机器人已完成总额30亿元（人民币）融资。
9月，2017年成立，专注于血管腔内介入手术机器人的企业奥朋医疗，也于近期也宣布完成近亿元A轮融资。
显然，进入这个细分赛道的玩家越来越多，这个赛道到底如何呢？对于国产玩家是否迎来了黄金时代呢？
请看，今天的
被“达芬奇”带火的手术机器人赛道，国产玩家的黄金时代是否已经到来？
一、手术机器人行业市场综述
（一）定义及分类
1. 定义
机器人手术系统是集多项现代高科技手段于一体的综合体。主要用于心脏外科和前列腺切除术。外科医生可以远离手术台操纵机器进行手术，完全不同于传统的手术概念，在世界微创外科领域是当之无愧的革命性外科手术工具。
2. 分类
（1）骨科手术机器人
该系统能够完成一系列的骨科手术，如全髋关节置换术及全膝关节置换术（THA&TKA），也用于了全膝关节置换翻修术（RTKA），其包括两个组件：一个是配备了三维外科手术前规划专有软件的电脑工作站ORTHODOC（R），以及一个用于髋、膝置换术精确空腔和表面处理的电脑操控外科机器人ROBODOC（R）Surgical Assistant。
该设备已经广泛用于全球20,000多例外科手术。德国Orto Maquet公司在1997年推出CASPAR手术系统，该系统用于THA&TKA中的骨骼磨削，以及前交叉韧带重建术的隧道入点定位，磨削精度达到了0.1 mm，在欧洲一些医院里得到应用。
（2）牙科辅助手术机器人
牙科辅助机器人是手术机器人另一个细分市场。目前有牙齿美容机器人和义齿机器人。
义齿机器人利用图像、图形技术来获取生成无牙颌患者的口腔软硬组织计算机模型，利用自行研制的非接触式三维激光扫描测量系统来获取患者无牙颌骨形态的几何参数，采用专家系统软件完成全口义齿人工牙列的计算机辅助统计。
（3）胃镜手术机器人
胃镜机器人和手术机器人同属医疗机器人，只是两者以不同的方式进行“手术”而已。目前，胃镜机器人以胃镜胶囊机器人为主。患者只需吞下一颗普通胶囊药物大小的胶囊内镜机器人，医生就能检查胃和小肠。该遥控胶囊内镜机器人集成了各种各样的传感器，采用独创的磁场控制技术，把胶囊内镜变成了“有眼有脚”的机器人。由于其体积很小，进入体内毫无异物感与不适感，消除患者紧张、焦虑情绪，极大提高了受检者对检查的耐受性。
（二）发展历程
1. 国外手术机器人发展历程
1985年，美国洛杉矶医院的医生用工业式机器手臂Puma560进行了人类历史上第一次机器人手术。这是首次将机器人技术运用于医疗外科手术中，是一个具有划时代意义的开端。但是当时生产该机器人的公司为了安全考虑，曾禁止使用该机器人被用于手术。
而90年代初期，以ROBODOC为代表的专门用于外科手术的手术机器人问世。ROBODOC是由IBM的研究中心和加利福尼亚大学共同研发，并因此于1992年成立了Integrated Surgical Systems公司。该机器人可完成全髋骨替换、髋骨置换及修复和膝关节置换等手术，髋关节置换过程中，它对股骨的调整精确度达到96%，而医生的手工精确度只有75%。
美国Computer Motion公司于1997年开始研发的伊索（AESOP）系列机器人是真正走向商业化的手术机器人，伊索有手术医师声控的“扶镜”机械手，可以避免由于扶镜手生理疲劳所造成的镜头不稳定。
到1998年，伊索配备了腹腔镜，逐渐进化成了宙斯。它可以遥控操作，是一个完整的手术器械机器人系统。2001年9月7日，身在纽约的著名外科学家雅克·马雷斯科和美国纽约的著名外科医生米歇尔博士在两地协同合作，利用宙斯系统完成了对身在法国斯特拉斯堡的68岁女患者的胆囊摘除手术。
达芬奇手术机器人是目前全球最成功及应用最广泛的手术机器人。它由Intuitive Surgical公司1999年研制成功，目前已推出四代产品。达芬奇代表着当今手术机器人最高水平，它主要由三部分构成：医生控制系统，三维成像视频影像平台，以及拥有机械臂，摄像臂和手术器械组成移动平台。然而达芬奇的使用成本高昂，导致其普及度并不是很高
2. 国内手术机器人发展历程
自2006年解放军301总医院引进第一台达芬奇手术机器人以来，达芬奇已经进入中国十年。然而由于达芬奇手术机器人属于一类医疗器械，国内任何医院引进该设备，均需卫计委直接批准，所以引入速度一直较慢。截至到目前，中国大陆目前的总装机量还不到60台，属于稀缺资源。
相比美国，中国拥有更多的人口，和更多的年就诊量，因此医疗机器人的需求空间非常大。在没有医保支持的前提下，自主研发无疑是让机器人手术价格下降最直接的手段。针对昂贵的设备购买价格和稀缺的购买指标，一些机构开始了手术机器人系统自主研发。
中国操作类手术机器人市场起步晚，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，操作类手术机器人以研究单孔、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、华科精准为代表，已经实现产业化，或即将实现产业化。
国产几家定位类手术机器人企业各有优长，天智航2017年投资法国SPW公司，涉足脊柱医用耗材业务；2018年投资美国 GYS 公司和美国 Mobius公司，参与移动CT领域，通过投资上下游企业，天智航有望打通产业链，降低生产成本；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，且所覆盖的手术进入医保报销范畴；华科精准的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；对于操作类机器人企业，精峰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，有望利于医生转换。
（三）市场规模
1. 全球手术机器人市场规模
据国际机器人联盟统计，截止2017年全球医疗机器人市场规模达到119亿美元，预计至2020年，全球医疗机器人规模有望达到180亿美元，增长率将维持在14%以上。2015年全球手术机器人市场规模为32亿美元，随着人口老龄化问题的严重以及机器人工业基础的发展，根据普华永道预测，全球手术机器人市场规模将在2021年达到64.4亿美元。
下图为2014-2021年全球医疗机器人市场规模统计及预测：
来源：IFR、高禾投资研究中心
下图为2015-2020年全球手术机器人市场规模统计及预测（亿美元）：
来源：中商情报网、高禾投资研究中心
2. 国内手术机器人市场规模
我国手术机器人适应症较多。根据Cancer Statistios in China的统计，我国手术机器人适应症市场规模达到136.73亿元。其中泌尿外科和妇科的渗透率最高，保守估计能达到50%，而乐观估计能达到100%；心脏外科的渗透率最低，保守估计仅能达到10%，乐观估计也只能达到30%。乐观估计，我国每年手术机器人服务市场规模测算达到73.35亿元。
来源：Cancer Statistios in China、高禾投资研究中心
（四）产业链分析
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；中游是医用机器人制造商；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。
来源：国元证券研究中心整理、高禾投资研究中心
1. 上游：电子零部件供应商
上游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，叠加日本哈默纳科公司的专利到期，国产跟国外差距不大。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和兼容性方面。
2. 中游：手术机器人生产商
中游是医疗机器人整机生产企业。手术机器人由于技术壁垒较高，研发难度大，约占15%，市场空间大。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。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，目前布局的企业不多，已有的服务机器人主要应用于医院和养老院，未来随着技术的进步有望进入家庭，极大拓展市场空间。
3. 下游：医院及其他医疗机构
下游的应用领域，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。
二、手术机器人行业驱动因素分析
（一）人口老龄化以及人均寿命增长将带动整个行业的市场规模
随着社会的发展、经济水平的提高和生活水平的改善，我国平均寿命呈现明显的提高趋势，人口老龄化是医疗需求增长的重要因素。我国2030年平均寿命将达到79岁的目标。随着平均寿命的显著提高，我国人口结构已呈现老龄化趋势。根据国家统计局数据显示，2016年我国65岁以上人口数达1.50亿，占13.83亿总人口的10.8%。我国是世界上人口老龄化程度比较高的国家之一，与人口老龄化相关的重要问题之一是慢性病负担随之增加，大大增加了老年人入院几率和手术治疗几率，老年人因年龄、体质等原因比较脆弱，需要更加精准的医疗服务，同时术后恢复时间较长。手术机器人的应用能更好的提供精准手术服务，缩短术后恢复时间，实现快速康复。
（二）人均收入的提高将带来更高的医疗健康服务需求
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。根据国家统计局数据，2001 年至2019年，我国城镇居民人均可支配收入从6824元增长至42359元。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，推动了医疗器械行业的发展。2008年至2018年，中国人均卫生总费用从1,095元上升至4148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，这将成为手术机器人行业发展的一个重要因素之一。
（三）政策推动优化医疗资源配置，完善分级诊疗制度
我国优质医疗资源存在总量相对不足，分布不均衡等问题，从而导致医疗服务体系格局和人民群众看病就医的需求之间出现了不匹配的情况。国家卫健委等部门通过改革和完善分级诊疗制度建设，进一步优化服务体系，放大优势医疗资源效应，促进优质资源下沉、重心下移，解决“看病难”问题。
在手术机器人领域，机器人能辅助外科医生完成高难度手术，对于偏远地区等医疗资源匮乏的地区，可以借助“遥规划”远程技术实现对病患的治疗，有助于解决我国医疗资源结构不合理、分布不均匀的矛盾，有助于推动分级诊疗制度改革，建立合理有效地就医秩序，切实保障人民群众的健康问题。
三、手术机器人行业制约因素分析
（一）医患接受程度不高
机器人手术尽管没有对医生手术程序产生重大改变，但我国手术机器人进入临床手术应用的时间较短，机器人辅助手术尚处于起步期，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，对发行人的产品推广造成了一定的困难。
（二）产品售价高，普及度受到影响
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原因之一，部分医院考虑成本原因可能并不会采购手术机器人。短期内，手术中机器人使用费较高是制约产品市场化推广的重要因素，患者可能因为手术费的差异，而倾向于选择传统手术方式。
（三）机器人辅助手术尚未纳入医保范围
手术机器人的收费项目是新增医疗服务价格项目，目前仅在广东省江门市纳入医保范围，一次性无菌定位工具包尚未单独纳入医保范围，因此患者选择使用骨科手术导航定位机器人及一次性无菌定位工具包，将增加经济负担。
四、手术机器人行业政策分析
来源：高禾投资研究中心
五、手术机器人行业发展趋势
（一）中国医疗器械市场发展趋势
我国人口基数大，随着老龄化趋势加剧，医疗需求缺口较大；随着生活水平提高，人们对医疗保健和生活质量要求逐步提升，进而转化为对医疗器械的巨大需求，对高端医疗器械的接受度也逐步提高。我国医疗器械市场潜力大，在多方政策的鼓励下，行业处于快速发展期。
我国医疗器械增长速度远超过全球增长速度。2014-2018年期间中国医疗器械市场规模整体呈逐年增长态势。2018年中国医疗器械市场规模达5304亿元，同比增长19.86%，接近全球医疗器械增速的4倍。随着医疗卫生事业不断发展，初步估计到2019年中国医疗器械市场规模近6259亿元。
（二）医疗机器人与手术机器人行业发展趋势
在医疗机器人的应用上，北美市场已渐入成熟期，欧洲因各国发展而异，亚太地区发展较晚，处于低水平的起步阶段。
在医院的覆盖率上，达芬奇系统在美国医院的覆盖率已经相当可观，2017年末，美国共有 5534所医院，其中社区医院占医院总数的88%，以达芬奇系统在美国的装机量测算，社区医院覆盖率可以达到72.19%。根据国家药品监督管理局医疗器械技术审评中心（CMDE）统计，截止2018年9月30日，中国达芬奇系统的装机量仅为78台，相比于我国医院数量，覆盖率还远远不足。
（三）医疗机器人行业高速增长，手术机器人市场规模可达到64.4亿美元
2015-2016年，全球手术机器人市场规模有所提升，从32亿美元提升至36亿美元，同比增长12.5%。随着科技的进步，预计2021年全球手术机器人市场规模将超过64.4亿美元。
六、手术机器人行业竞争格局
（一）全球医疗机器人行业竞争格局
由于欧美国家研发及应用手术机器人较早，欧美占据着全球手术机器人市场的绝大部分。其中，北美为全球最大的手术机器人市场，占比达68.0%；欧洲其次，占比为16.8%；亚洲占比10.7%，不过未来市场重心将逐渐往亚洲市场转移，所占比重或将提升。
来源：前瞻产业研究院、高禾投资研究中心
（二）中国医疗机器人行业竞争格局
未来随着对高难度手术需求的增多、医疗基础设施的不断升级，以及医疗保健费用不断提高，越来越多的医院科室及诊所开始逐渐增加对可辅助手术的医疗机器人的支持程度，各种医疗机器人及其辅助医疗技术将得到更深入而广泛的研究和应用，全球的医疗机器人市场规模将不断扩大。
此外，对于医疗机器人的最新研究也在不断地产生出新的成果。例如，手术机器人具有高准确性、高可靠性和高精确性，提高了手术的成功率。
来源：前瞻产业研究院、高禾投资研究中心
我国智能医疗机器人活跃企业市场格局主要分为三个梯队，第一梯队主要有安翰医疗、柏惠维康、博实股份、金山科技、妙手机器人以及天智航等企业，企业产品类型以手术机器人、胶囊机器人为主；第二梯队主要有博为机器人、楚天科技、大艾机器人、傅利叶智能、衡阳桑谷、尖叫科技等，涉及领域有医疗服务/辅助机器人及骨骼机器人等；第三梯队中，以艾米机器人、安阳神方、安之卓、礼宾机器人、迈康信等企业为代表。
七、手术机器人行业主要玩家
（一）天智航（688277.SH）
1. 公司概况
北京天智航医疗科技股份有限公司（以下简称“天智航”）15年来专注于骨科领域，始终以持之以恒的原研精神，将创新意识融入设计、研发到制造的每一环节，致力于为精准智能骨科医学的发展提供更多可能。
天智航作为中国医疗机器人开拓者，获得100余项专利、20余项国家级和省部级科研重点项目、是医疗机器人国家地方联合工程研究中心依托单位，拥有博士后科研工作站, 属于国家机器人标准化总体组成员单位、同时是中国生物医学工程学会医用机器人分会副主任委员单位、北京智能机器人产业联盟副理事长单位以及中关村医疗器械产业联盟理事长单位。
2. 主要产品
天玑骨科手术机器人能够辅助开展脊柱外科手术以及创伤骨科手术，以机械臂辅助完成这些手术中的手术器械或植入物的定位。
产品兼容2D与3D模式，独有入钉点及钉道计算智能算法，机械臂精准运动到规划位置，借助骨科引导器，为医生提供精准稳定的导针置入路径。按照术中规划，医生可以精准设计并置入内植入物。
天玑另辟蹊径，使常规手术精准微创化、复杂手术标准化、关键操作智能化、医疗资源均等化，临床优势显著，智慧骨科的未来可期
3. 核心竞争力
（1）先发优势
天智航关注骨科临床需求，以骨科手术导航定位机器人为突破点进行了近10年的探索和实践，完成了三代骨科手术导航定位机器人产品迭代开发，实现骨科手术机器人技术价值、产品价值和商业价值的统一。
（2）“产、学、研、医”协同创新机制优势
天智航始终坚持“产、学、研、医”协同创新研发机制模式。自成立以来，天智航依托“医疗机器人北京市工程实验室”“医疗机器人国家地方联合工程研究中心”“医疗机器人产业技术创新中心”与清华大学、北京航空航天大学在内的知名高校及以北京积水潭医院、中国人民解放军总医院等优势医疗机构建立了稳定高效的“产、学、研、医”协同创新机制。承担了多项国家、地方科研任务，取得了一系列研究成果。“产、学、研、医”协同创新机制汇聚了医疗机器人领域的创新资源，建立起了发行人在医疗机器人领域的持续创新能力，奠定了发行人在骨科手术机器人领域“预研一代、转化一代、上市一代”的产品研发格局，奠定了发行人持续的创新能力。
（3）技术优势
目前，天智航已取得82项专利（其中国内专利74项，国外专利8项）。除此之外，天智航对骨科机器人控制系统在内的26个软件申请了软件著作权。上述专利、软件著作权及相关非专利技术，构建了天智航在骨科手术机器人领域的技术壁垒。
4. 业绩情况
2017-2019年，天智航营业收入增长迅速，从2017年的7329.47万增长至2019年22956.42万，复合增长率达到76.98%。天智航研发投入也有非常大幅度的增长从2017年2229.32万元增长至2019年7701.29万元，增长率超过营业收入增长率，导致研发投入占比营业收入的比例逐年上升。
来源：天智航招股说明书、高禾投资研究中心
（二）妙手机电（未上市）
1. 公司概况
南京妙手机电科技有限公司（以下简称“妙手机电”）成立于2012年。它是首批入选南京321创新创业计划的企业。它的经营业务是设计，外包加工和销售高端机电一体化产品。
2. 主要产品
妙手机电主要产品有：妙手工业机器人、妙手微创手术机器人、妙手服务机器人、妙手双臂遥控操作台等。
比起人手操作以及传统腔镜微创手术方式，妙手微创手术机器人突破了人手的极限。机械手臂代替人手实施操作可以360度自由旋转、摆动，各个方位旋转扭动毫无压力，医生的抖动全部都能够被滤除，缝合打结还很灵巧，让手术操作更为精细、准确。同时，探视镜头突破了人眼的极限，手术机器人配备的“立体图像显示窗口”，可以将手术视野放大数倍。医生通过这个小窗，看到的是三维立体的高清图像，视野更加清晰，手术质量得到明显提升。
（三）金山科技（未上市）
1. 公司概况
重庆金山科技（集团）有限公司（以下简称“金山科技”）是集数字化医疗设备研发、生产、销售和服务于一体的国家级高新技术企业。
金山科技以微系统MEMS技术为核心，成立的“院士工作站”、“博士工作站”，获得多名专家支持，先后承担了国家 “863计划”、国家科技攻关计划、国际合作计划等数十项国家级科研计划，拥有胶囊内镜、pH胶囊、食道阻抗-pH联合监测系统、宫腔观察吸引手术系统（妇科）、阻抗CT等数十项医疗器械产品。
金山科技的产品和解决方案已经广泛应用于西班牙、意大利、英国、德国、俄罗斯、加拿大、印度等70多个国家和地区。
2. 主要产品
金山科技的主要产品有：“广角”胶囊式内窥镜系统、“慧图”磁控胶囊内镜系统、食道阻抗-PH联合检测系统、Gynovision可视流产手术设备等。
目前金山科技的多孔腹腔微创手术机器人系统手术时间短，精确率高达0.1毫米，实现了最大限度的“微创”，并可用于远程、联合手术，国家卫生健康委已认可该技术并预订了1500多台该产品。
（四）三坛医疗（未上市）
1. 公司概况
杭州三坛医疗科技有限公司（以下简称“三坛医疗”）成立于2011年，是一家集研发、设计、生产、销售和服务为一体的高科技医疗设备研发企业。
公司主营业务为拥有自主知识产权的新型手术导航设备及其系列相关产品。三坛医疗公司拥有一支强大的研发团队，覆盖机械、电子、医学、美学，自动化及计算机系统工程方面多学科高端人才，具备软件、电子、精密机械的协同研发能力。
2. 主要产品
三坛医疗的产品主要包括“天眼”模块、“微创”模块、“智能”模块、手术机器人。其中，手术机器人模块的“智微天眼”手术引导与反馈系统是集手术规划、激光定位、机械通道定位、术中反馈四大功能为一体的产品。其特点在于通过多模态影像融合机制能成像技术，独创术中反馈功能，实时监测内植入物位置准确性，结合精准手术导引，提升手术安全。