第一章 行業概況

手術機器人是集臨床醫學、生物力學、機械學、計算機科學、微電子學等諸多學科為一體的高度集成的新型醫療器械，整體運行需要多項技術的協同。其中，系統軟件中的圖像重構、空間配準和定位控制等，是手術機器人最為核心的部分；而硬件裝置如機械臂的設計則需要與手術具體情況相結合，反復實驗；人機交互的主機必須充分考慮醫生習慣和臨床應用場景。

手術機器人是20世紀80年代以來，伴隨著微創外科手術的發展而逐步出現并且發展起來的高端醫療設備，主要用于以微創的手段來消除手術造成的大面積創傷對患者的不利影響，進而達到減少患者痛苦和加快術后恢復速度等目的，同時還可以降低常規手術中因醫生手部震顫等造成的不可控的手術風險。此外，對于對精度要求很高的骨科、神經外科及口腔科等外科手術，手術機器人還具有精準定位、手術規劃、精準成像等功能，并且能大幅減少手術中醫生所受輻射傷害和感染風險。

圖：手術機器人主要組成部分

資料來源：資產信息網 千際投行 未來智庫

從工作原理看，大體上手術機器人通過感知、分析和行動三個步驟來執行輔助手術的工作。首先機器人通過傳感器系統（如視覺、觸覺、溫度等）感知外部環境信息。然后機器人通過人工智能算法對各類信息進行分析、學習，并給出下一步的動作指令。最后，驅動系統根據分析指令完成具體動作并實施反饋狀態信息給控制系統。

資料來源：資產信息網 千際投行 海南日報

全球手術機器人市場增長快速，腔鏡機器人占比最大。全球手術機器人市場規模從 2015 年 30.10 億美元快及普外科手術等。據數據統計，其市場規模從2015年23.84 億美元上升至2020年52.55億美元，占比 63.15%。其他類型手術機器人中，骨科機器人這一市場規模增長也很迅速，在2015 年僅有 1.38 億美元，而經皮穿刺機器人市場規模有 1.58 億美元，到了 2020年骨科機器人增長至 13.94 億美元超過經皮穿刺機器人3.80億美元規模，其需求受人口老齡化和關節炎患病率的不斷提升帶動，發展潛力巨大。

圖：全球手術機器人市場規模

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1.1 手術機器人分類及基本特點

從涉及的學科上看，手術機器人是集臨床醫學、生物力學、機械學、計算機科學、微電子學等諸多學科為一體的新型醫療器械。通過其清晰的成像系統和靈活的機械臂，以微創的手術形式，協助醫生實施復雜的外科手術，完成術中定位、切斷、穿刺、止血、縫合等操作。

從自動化水平上看，現階段的手術機器人仍處于以輔助醫生手術為主要功能的半自動化階段，已應用于普腹外科、泌尿外科、心血管外科、胸心外科、婦科、骨科、神經外科、口腔科等多個領域。

按照手術部位機器人產品可分為腹腔鏡手術機器人、骨科手術機器人、神經外科手術機器人、血管介入手術機器人和口腔手術機器人等；按照產品功能則可分為操作類手術機器人和定位類手術機器人。

圖：手術機器人分類

資料來源：資產信息網 千際投行

（1）腹腔鏡手術機器人

腹腔鏡手術機器人廣泛應用于外科手術中具有手術創口小、操作精度高、靈活性強、重復性好以及不受疲勞和情緒等人體生理因素影響等優點。當前在美國約90%的前列腺切除手術和約80%子宮癌手術均由手術機器人輔助完成，是當前應用范圍最廣、市場接受度最高的手術機器人。

從關鍵組成部件上看，主要包括醫生控制系統，3D成像視頻影像平臺，以及由機械臂，攝像臂和手術器械組成的移動平臺。3D成像視頻影像平臺可以為醫生提供具有沉浸感且清晰細致的解剖組織結構圖像提升手術的視覺感。機械臂可實現抓持、鉗夾、縫合等各項手術操作，并且比人手的活動自由度更廣。實施手術時，主刀醫師不與病人直接接觸，而是通過三維視覺系統和動作定標系統操作控制，并通過機械臂以及手術器械完成醫生的技術動作和手術操作。

從適應癥上看，可應用于心臟外科、普通外科、泌尿外科、胸外科、肝膽胰外科、胃腸外科、婦科等相關的微創手術。

（2）骨科手術機器人

骨科手術機器人可應用于膝關節手術和髖關節手術和脊柱外科手術中。傳統的骨科手術存在手術風險高、定位困難、植入精度低、復雜術式難普及、智能設備匱乏、手術創傷大、并發癥多等問題。而骨科手術機器人可利用術前的三維CT影像對病灶進行準確測量，根據病灶大小及植入假體形狀進行術中組織的精確判斷和操作。

從關鍵組成部件上看，主要包括機械系統、影像系統和計算機系統。其中，機械系統中的機械臂是手術的核心執行模塊，末端的反饋結構具有視覺、力覺、觸覺等模態。影像系統能夠給施術醫生提供更加清晰的影像資料，幫助患處定位和導航。計算機系統是骨科機器人的中樞，主要輔助醫生進行手術方案設計和實現路徑規劃，幫助醫生進行手術，此外還能對手術設備進行管理，包括對機械系統各部位的損耗情況進行自檢和智能評估。

（3）神經外科手術機器人

神經外科手術主要指針對腦部、脊髓和神經的手術，在操作上具有手術空間小、定位困難等難點。神經外科手術機器人主要通過對腦部病灶位置精確的空間定位，輔助醫生夾持和固定手術器械等，并完成如活檢手術、深腦刺激、經顱磁刺激、立體定向腦電圖、神經內窺手術等的神經外科手術。

從關鍵組成部件上看，主要包括術前規劃軟件、導航定向系統、機器人輔助器械定位和操作系統。其中，手術規劃軟件是神經外科手術機器人的核心技術，幫助醫生進行手術方案的規劃，在手術前獲得患者病灶處的圖像，結合醫生的解剖學和病理學知識，進行包括手術方法，手術流程，手術切口與路徑等方面的規劃。導航定向系統是通過以CT/MRI等影像設備掃描圖像建立的三維模型作為參考，對手術進行規劃與虛擬仿真操作。機器人機械結構系統是機器人系統的執行和操作單元，要求機器人末端的誤差盡可能小，同時確保各個關節能夠按照規劃的軌跡進行運動。

從適應癥上看，神經外科手術機器人可應用于包括中樞神經系統炎癥疾病、帕金森病和癲癇病在內的神經系統疾病、腦血管病和腦梗死，應用市場廣闊。

（4）血管介入手術機器人

血管介入機器人主要是在血管介入手術（主要是心血管介入手術）中實施導管的推進和導航，在術前和術中依據影像數據構建病患血管的三維形態圖和分析血管交叉口、彎道、彈性、斑塊的特征，從而實現在手術過程中對手術器械的跟蹤和定位，有助于大幅提升手術的精準度，同時降低醫務人員的勞動強度，也在一定程度上減少了手術對于醫生個人技術熟練度的依賴。

從關鍵組成部件上看，主要包括圖像導航系統、機械裝置與控制系統和力反饋系統等。其中，圖像導航系統能夠集成顯示導絲和血管，并通過三維血管模型構建確保手術安全性。機械裝置與控制系統負責導管的推進與旋轉運動，由主刀醫生操作和操控。力反饋系統可以準確地感受到導絲在血管中的受力情況，確保在引導圖像不夠直觀的情況下也可以保證導絲的安全介入。

（5）口腔手術機器人

機器人的智能化、高精準度等特點，使其在口腔醫學領域的應用具有更加獨特優勢，目前機器人在口腔醫學應用的領域主要包括以下幾個：

口腔頜面外科學領域：微創，降低手術偏差，增強手術安全性，提高效率；

口腔修復學領域：解決口腔操作空間狹小、人手顫動及精準性等問題；

口腔正畸學領域：提高操作精度和效率；

牙體牙髓病學領域：輔助醫師操作，緩解疲勞，節省時間；

其他：包括分析咀嚼運動中牙齒受力機器人、口腔教學機器人、以及模擬下頜運動機器人等。

1.2 發展歷程

手術機器人發展脈絡：從1985年手術機器人發展起步開始至今30余年，大致可以分為三個階段，1985年到1999年為起步階段，2000年到2010年為發展階段，從2011年至今是創新階段。

資料來源：資產信息網 千際投行 海南日報

機器人在外科手術中的應用起源于1985年的美國，洛杉磯醫院的醫生使用工業機械臂Puma 560 完成了全球首個機器人輔助的外科手術——機器人輔助定位的神經外科腦部活檢手術。

80年代末，斯坦福大學研究院是最早進行外科手術機器人研發的機構，此后在1992年由IT公司IBM和加州大學聯合推出了全球首個醫療手術機器人ROBODOC用于骨科手術中的關節置換。到1995年，出身于斯坦福大學研究院的Frederic Moll博士創立了當今全球最為出名的醫療手術機器人公司——直覺外科公司（Intuitive Surgical），并開啟了手術機器人領域的商業化道路。而此時的中國才剛剛開始在手術機器人領域的探索，研發制造進度較美國滯后了十年以上。1999年全球首個可正式應用于手術室中的手術機器人系統達芬奇手術機器人率先在歐洲獲批上市，這是一款由美國直覺外科公司研發制造的腹腔鏡手術機器人。

2010年我國上市了首款國產手術機器人，是由天智航研發制造的骨科手術機器人，從產品上市角度看，我國同樣滯后于美國十年，但是在2010年以后，發展進程明顯加快，到目前為止，已上市的國產手術機器人產品數量已達9個，包含2個骨科手術機器人，5個神經外科手術機器人和1個口腔手術機器人。我國手術機器人是以“定位類”機器人為開端，在“操作類”機器人的推廣中走向大眾，并逐步在更細分的領域中進化升級。

圖：國內外手術機器人發展歷程

資料來源：資產信息網 千際投行 中關村產業研究院

從行業發展進程上看，美國手術機器人的發展大體經歷了3個階段，從以高校或醫院牽頭研究，到企業與高校或醫院聯合開發，最后到企業主導產業化的歷程。中國的發展進程與之類似，但是當前正處于第2到第3階段的過渡階段中，尚未進入完全的企業主導產業化階段，行業整體對高校和醫院技術依賴還比較強。當前我國整體以“產學研醫”的創新研發模式為基礎，形成了以領先企業產品上市和技術升級加速為引領，中小創新企業積極布局，并以外部融資為基礎加速技術探索和產品儲備的國產品牌的行業競爭格局。

第二章 商業模式和技術發展

2.1 產業鏈

手術機器人的產業鏈主要分為上游的原材料、核心零部件，中游的機身組裝、系統集成和軟件開發等環節，以及下游的終端使用環節。其中技術壁壘最高的產業鏈環節是處于產業鏈上游的三大核心零部件，即伺服電系統、減速器和控制器，其市場主要由美國、德國和日本壟斷，我國僅能夠在控制器領域實現自產。此外，從產品附加值上看，在機器人成本構成中，減速器、伺服系統、控制器分別占35%、20%、15%，三大核心零部件的成本占比達到了70%。

圖：手術機器人產業鏈示意圖

資料來源：資產信息網 千際投行 中關村產業研究院

上游

手術機器人的上游主要是制造手術機器人的原材料，以及內部控制系統、驅動系統和執行系統的核心伺服系統、減速器、控制器。然而我國手術機器人行業上游的三大核心零部件僅有控制器可實現自產，伺服系統和精密減速器仍以進口為主，成為手術機器人領域的“卡脖子環節”，并且短時間內仍然難以與國際頂尖企業比肩，同時這也是整個機器人行業最難攻克的技術難題。

（1）伺服系統

伺服系統由伺服電機、編碼器和伺服驅動組成，主要為機器人的運動提供動力并完成機器人運動。伺服系統是一種以機械位置或角度作為控制對象的自動控制系統，除了可以進行速度與轉矩控制外，還可以進行精確、快速、穩定的位置控制。

伺服電機主要布置于機器人運動關節之中，在手術機器人中主要以直流電機為主，其優點是功率更大；編碼器安裝于電機輸出軸，與電機同步旋轉，轉動的同時將信號傳達至驅動器；驅動器根據信號判斷伺服電機的轉向、轉速、位置是否正確，然后進行修正調整，根據指令發出相應控制電流。

圖：伺服系統工作流程

資料來源：資產信息網 千際投行 中關村產業研究院

伺服電機的主要分為：

直流伺服電機：只需接通直流電即可工作，控制特別簡單。具有啟動轉矩大、體積小、重量輕、轉速和轉矩容易控制、效率高等優點。但是需要定時維護和更換電刷，具有使用壽命短、噪聲大等不足。

交流伺服電機：沒有電刷和換向器，不需要維護，也沒有產生火花的危險。驅動電路復雜，價格高。

步進電機：直接用數字信號進行控制，與計算機的接口比較容易。沒有電刷、維護方便、壽命長。啟動、停止、正轉、反轉容易控制。但是存在能量轉換效率低、易失步等缺點。

目前應用于手術機器人的伺服電機仍然以外國品牌為主，包括德國西門子、瑞士Maxon Motor、日本松下、美國科爾摩根等。其中，歐系伺服系統特點是過載能力高，動態響應好，驅動器開放性強，且具有總線接口，但價格昂貴，體積重量大。日本松下公司推出的小型交流伺服電動機和驅動器頗受市場歡迎。

我國的伺服電機產品在高性能、高可靠性方面與國際品牌存在差距，主要表現在缺乏大功率產品、不夠小型化、信號接插件不穩定、編碼器精度不足等，此外在核心技術方面當前我國使用的高精度編碼器，尤其機器人上用的多圈絕對值編碼器嚴重依賴進口，因此短期內我國在手術機器人領域的伺服電機仍需依賴進口。

（2）減速器

減速器是精密機械工業的巔峰產品之一，由高精度的圓肩、齒輪相互嚙合，對材料科學、精密加工設備加工精度、裝配技術和高精度檢測技術都有極高的要求。

機器人減速器用于提高機器人的動作精確度，由于提供動力的伺服電機轉速很高，通常與手術機器人的應用場景不匹配，這就需要減速器來使輸出轉速降下來，并且在每一個電機處都要配套使用一個減速器。減速器對于機器人的性能、精度和壽命都起著決定性的作用，在手術機器人領域所使用的產品是以“RV（Rotate Vector旋轉矢量）減速器”和“諧波減速器”為代表的精密減速器，具有結構緊湊、傳遞功率大、噪聲低、傳動平穩等特征，在制造上具有很高的技術壁壘。

資料來源：資產信息網 千際投行 中商產業研究院

當前全球75%的精密減速器市場被日本的納博特斯克（Nabtesco）和哈默納科（Harmonica Drive）占據，其中Nabtesco壟斷了RV減速器市場，Harmonica Drive壟斷了諧波減速器市場，剩余25%的市場由德國、意大利和美國瓜分。

目前我國已有國產的RV減速器上市，在性能指標上短期可以達到要求，但是由于質量控制和制造工藝等問題，國產產品很容易磨損報廢，使用壽命太短，因此鮮少被企業選用，我國的手術機器人企業仍然高度依賴進口減速器產品。從技術上看，1980年Nabtesco公司開始RV減速器的設計，1986年取得實質性突破，到90年代實現產業化，而我國是在 “十二五”期間才將精密減速器納入重點發展領域的，因此我國的RV減速器的行業發展水平相較于日本滯后至少25年。

（3）控制器

控制器是手術機器人最為核心的零部件，相當于機器人的“大腦”，負責接收各組元信號，并向機器人發布和傳遞動作指令，對機器人性能具有決定性影響，通常來說機器人的活動的自由度越高，對控制器的性能要求就越高。

控制器由硬件和軟件兩部分組成，其中硬件就是運動控制卡，包括一些主控單元、信號處理等部分；軟件主要包括控制算法、二次開發等。手術機器人企業通常會對控制器進行自主研發，以保證機器人的穩定性和技術體系，因此相比于減速器和伺服電機，國產機器人控制器產品與國外差距較小，但在穩定性、響應速度和二次開發平臺的易用性開發方面有待進一步升級。

中游

中游環節除機身組裝外，主要包括系統集成和軟件開發。其中系統集成主要是根據客戶需求完成機器人的組裝和調試，相比于核心零部件的設計制造，該環節技術難度較低，企業的議價能力較強。軟件開發環節是手術機器人企業核心競爭力的體現，最體現開發者的設計能力，考驗開發者對各學科的綜合理解能力。

圖：手術機器人核心技術

資料來源：資產信息網 千際投行 未來智庫

中游環節，我國手術機器人企業約滯后國際先進水平10年左右，當前正處于企業與高校、醫院聯合開發到企業主導產業化的過渡階段，行業已經形成明顯的產學研醫結合的特征，頭部企業的手術機器人產品多由高校科研成果轉化而來，如天智航、柏惠威康、思哲睿等，但受技術缺陷、管理應用和使用成本三大因素制約，國產手術機器人產業化水平仍然較低。其中腔鏡機器人在中國手術機器人市場中占比最大，占整體市場的74.9%。其次為骨科機器人（10%）及經皮穿刺機器人（4.9%）。

資料來源：資產信息網 千際投行

下游

在國際市場中，除美國直覺外科公司的達芬奇手術機器人腹腔鏡手術機器人領域形成了一家獨大的行業格局外，在神經外科、骨科、血管介入、口腔科等手術機器人領域我國企業已具備較強的競爭力，并且在未來將繼續持續地發力，有望在國際市場上與外國品牌同臺競爭。

從產品端看，手術機器人本身研發周期很長，產業發展速度不及其他領域，同時受到上游核心零部件供應和技術水平的制約，導致我國產品無法進行大規模生產及實現產品降價，進而導致下游應用端的普及率低，當前手術機器人主要應用于全國大型三甲醫院中。

從應用端看，國外進口手術機器人價格較高，且耗材和維護費昂貴，同樣只有少部分大型三甲醫院有購買能力，進口產品的普及率依舊很低。同時，相較于傳統外科手術，醫療機器人輔助下的外科手術費用要高出2-3萬元，加之醫保體系有待進一步完善，患者的支付水平也制約了手術機器人的應用。總體來看我國手術機器人從大型三甲公立醫院向基層醫療機構下沉之路任重道遠。

近年來，我國醫院數量穩步增加，總體保持在3萬個以上。2021年中國醫院3.7萬個，比上年增加0.2萬個。其中，公立醫院1.2萬個，民營醫院2.5萬個。

資料來源：資產信息網 千際投行

2.2 商業模式

手術機器人公司的商業模式主要分為三個部分：系統、服務和耗材三部分。系統就是整機銷售，即手術機器人本身，包括硬件和軟件。企業以一次性的價格向醫院出售手術機器人；耗材就是手術過程中與機器人配套使用的器械，例如機械臂這種高值耗材，持續性地向醫院出售；服務，即與手術機器人銷售相關的服務，例如維護保養及醫生培訓服務等。

短期以設備銷售為主，長期耗材將成為主要收入來源。2020年國內手術機器人市場銷售中系統占據55.8%，耗材占據38.2%; 但同年美國市場系統收入僅占25.3%， 耗材占57.7%。 行業初期，由于國內目前機器人手術量未達到一定規模，企業收入仍以機器人本身的銷售為主，預計未來將逐步向美國市場的收入結構靠攏，長期耗材將成為企業主要收入來源。

在國外，特別是骨科機器人領域，大部分生產銷售骨科手術機器人公司，都有骨科相關植入耗材，而且大部分都是脊柱、關節、創傷耗材全覆蓋。從傳統大家公認的骨科大廠(如美敦力、史塞克、強生、捷邁等)，到骨科新銳(如Globus、Accelus等)，都是靠耗材+機器人兩條腿走路，用某個公司的機器人，就會配套使用他家的骨科內植物，甚至有些公司還研發了專門適用于機器人的內植物(如Globus研發的U型尾帽和螺釘分離的椎弓根釘系統)

下面以直覺外科公司為例分析手術機器人行業商業模式。直覺外科公司主要采用本地直銷與海外分銷渠道，形成以美國為中心向海外滲透的全球化布局。直覺外科分區域采用不同銷售渠道，通過直銷機構向美國、歐洲、中國、日本、韓國和印度提供產品；而在全球其他市場，通過分銷商提供達芬奇產品。

2002-2021年間，直覺外科的全球布局以美國市場為銷售中心，美國本土的營業收入占比均在70%左右，并且逐漸向歐洲、亞洲地區輻射滲透，美國境外地區營業收入占比從18%增長至31%，美國境外的不斷拓展有望為營業收入提供新一輪的增長動力。2019年1月，直覺外科與復星醫藥成立直觀復星合資企業，該合資企業直觀復星作為直覺外科代理商，負責達芬奇手術機器人在中國大陸的獨家經銷。

圖：達芬奇手術機器人相關產品價格

資料來源：資產信息網 千際投行 安信證券

圖：直覺外科銷售和客戶支持服務

資料來源：資產信息網 千際投行 未來智庫

耗材收入占比過半，成為營收第一增長動力。直覺外科業務板塊分為耗材收入、系統收入和服務收入。達芬奇系統單價通常在50萬美元到250萬美元之間；每例外科手術可獲取600至3500美元的耗材收入；系統出售或租賃時簽訂服務合同，年費在80000美元至 190000 美元之間。從占比來看，儀器與配件業務收入占比在50%以上，并呈現持續小幅增長趨勢，由此可見，耗材收入是直覺外科營收的第一增長動力。

同時引進系統租賃系統，與系統銷售相結合，新型合同助力系統靈活銷售。系統租賃包括銷售型租賃、經營型租賃和基于使用安排的租賃。直接銷售和銷售型租賃又有所不同，雖然都需要出讓系統所有權，都在交易時確認收入，但是區別在于直接銷售為交易時全款支付，而銷售型租賃為分期付款，緩解了消費者資金壓力；經營型租賃和基于使用安排租賃承租方擁有系統使用權而非所有權，兩者區別在于經營型租賃按期付款，且在租賃期結束時有權收購系統，基于使用安排的租賃按系統使用次數收費，但共同點是都在租賃期內以直線方式確認收入。

租賃形式的系統投放增速可觀，持續拓展釋放市場需求。因此，系統租賃成為市場系統投放的重要方式，新型系統租賃合同有助于為客戶提供系統使用的靈活性，提高達芬奇系統投放量，釋放市場需求，為達芬奇銷售提供新的增長動力。經營型租賃為系統租賃的主要形式，經營租賃收入增長速度整體快于銷售租賃收入。未來經營型租賃將是系統租賃的主要形式，經營租賃有望替代系統銷售成為第一大銷售方式。

圖：2021年系統投放量按銷售方式劃分

資料來源：資產信息網 千際投行 未來智庫

2.3 應用趨勢及技術變化

手術機器人在臨床手術場景不斷應用。在傳統的外科手術中，外科醫生使用醫療器械對患者身體進行切除、縫合等操作，從而完成手術過程，除去病變組織，移植器官等。但由于一些手術容易出現創面較大，傷口長等問題，這就有可能增加患者的出血量和感染及術后并發癥的風險，這對患者來說是非常痛苦的。而借助手術機器人完成的外科手術可以很大程度地縮小創口、提高手術精確度、縮短手術時間，從而減少患者痛苦并降低手術風險，這是手術機器人出現的最重要目的。

機器人輔助完成的外科手術量持續高速增長。雖然目前全球只有2%的手術是借助手術機器人完成，但是隨著手術機器人技術的不斷成熟、適應癥的不斷增加以及治療成本的降低，近年來越來越多的手術機器人被應用于外科手術中。

以當今世界應用最廣、全球市占率超過60%的達芬奇手術機器人為例，自2012至2019年“達芬奇”在全球完成的手術量逐年增加，年度復合增長率超過15%，2019年完成手術超過120萬例，同比增長18.51%。截至2019年年底，“達芬奇”全球累計完成的手術量已經超過720萬例。

在中國“達芬奇”的完成的手術量增速更快。2006年北京301醫院引進第一臺達芬奇手術機器人，2015年以后進入增量爆發期，年度手術量超過萬例并持續增加，自2012至2019年“達芬奇”在我國完成的手術量逐年增加，年度復合增長率超過60%，2019年完成手術量約4萬例，截至2019年年底，“達芬奇”在我國累計完成的手術量已經超過13萬例。

圖：2012至2019年達芬奇手術機器人在國內累計完成的手術量情況

資料來源：資產信息網 千際投行 中關村產業研究院

手術機器人在應用中有如下優勢：

在臨床手術中，在視野方面手術機器人具有很好的優勢。手術機器人配備高分辨率三維鏡頭作為內窺鏡，可以為主刀醫生帶來患者體腔內三維立體高清影像，可以起到放大視野的作用。

手術機器人可以實現人手無法達到的靈活度和精確度，可以自由旋轉540度，同時可以在胸腔、盆腔中進行靈活操作，也可以避免不必要的人手顫動，非常適用于人手無法觸及的狹小空間內進行精細手術操作。

減少醫生的暴露和感染風險。利用機器人及其機械臂實施的外科手術可以避免主刀醫生和患者及手術臺的直接接觸，而醫生通常在無菌隔離區之外的空間對機器人進行控制并實施手術。

因此，這就減少了手術中影像設備的使用對醫生造成的輻射危害，以及由于與患者直接接觸造成的感染（如乙肝、艾滋病等）風險，防范病毒以血液和體液方式傳播，進而保障醫生安全。

技術發展

（1）力觸覺反饋

在傳統外科手術中，醫生可以接觸組織，通過皮膚直接感知到力和觸覺從而決定給組織和器官施加的力，這種觸覺交互信息（包括力和觸覺）使醫生能夠對病人的組織進行力度精確的操作。而在機器人輔助手術中，手術機器人通常要依靠傳感器系統（包括視覺、觸覺、溫度、聽覺反饋等）來感知外部環境信息，并進行后續的分析和行動，因此在使用機械臂的間接操作下，醫生就同時損失了觸覺反饋和力反饋。

資料來源：資產信息網 千際投行

當前，普遍應用于操作類手術機器人的反饋系統多為視覺反饋系統，外科醫生需要通過分析視覺信息，來實時判斷器械對組織的作用力以及其他組織特征，這種對力觸覺替代的感覺替代方案并沒有直接力反饋那么有效，會在一定程度上影響手術的實施效率。因此，力觸覺反饋系統是機器人技術研發的重點方向。

手術機器人的“力觸覺反饋系統”包含力反饋系統和觸覺反饋。力反饋系統是指醫生操作手術臂時，通過器械末端的力傳感器，感受器械所處位置及作用于組織上的力，并將其以電流的形式進行模擬和傳導，之后再將力覺信息再現、并傳遞給醫生。觸覺反饋是指機械臂作用于組織時，觸覺傳感器能夠感受到組織表面的信息（例如組織順應性、硬度、質地、溫度等），并將這些信息反饋給醫生，從而使醫生獲得對于組織的真實感覺，并能夠對異常組織做出判斷及操作。

（2）單孔或自然腔道手術機器人

當前以達芬奇手術機器人為代表的手術機器人在少數實施中仍需要在病人身上開多個創口，術后恢復時間雖比普通手術短，但仍比單創口的手術創傷大。然而，單孔手術機器人可以將原來的多個操作孔減少至僅一個大約3厘米左右的切口，避免多操作臂碰撞及其復雜的術前擺位，簡化手術流程，進而減少病人麻醉時間及出血量，對患者損傷小、恢復快，能夠同時提高術中的安全性及縮短術后的恢復時間。此外，單孔手術機器人要比多孔機器人更加集成、也更加緊湊，對于手術室的空間要求也會降低。

2.4 政策監管

行業主管部門為中華人民共和國國家衛生健康委員會。行業自律協會為中國醫師協會。

中國醫師協會于2002年1月成立。是具有獨立法人資格的國家一級社會團體，是由執業醫師、執業助理醫師自愿組成的全國性、行業性、非營利性組織。它標志著中國醫師隊伍管理，由單一的衛生行政管理模式，向衛生行政管理和行業自律協同管理模式轉變的里程碑。

圖 行業主要政策

資料來源：資產信息網 千際投行

DRG付費促使醫院關注效率提升。2021年11月28日，國家醫保局制定了《DRG/DIP支付方式改革三年行動計劃》，明確到2025年底，DRG/DIP等方式需覆蓋所有符合條件開展住院服務的醫療機構且基本實現病種、醫保基金全覆蓋，促使醫院有動力、合理地收治和轉診患者。

DRG付費下，醫院績效激勵機制發生了改變：醫院盈利=支付標準-病人一次住院診療成本，觸發醫院要在保障醫療服務質量的前提下并有效控制住院成本。而手術機器人的運用可以加快病床周轉率，帶來更好的術后療效，縮短住院時間，從而降低住院成本，提高醫院績效。

同時醫院配置手術機器人的門檻降低。我國對大型醫用設備實行嚴格的配置管理，醫院等需求端不僅需要足夠的經濟實力，更需要持有政府配發的配置證才能配置大型設備。2018年國家發布《大型醫用設備配置許可管理目錄》，將內窺鏡手術器械控制系統（手術機器人）在內的六個產品調整至乙類管理目錄，此舉使得手術機器人的配置證審批權由國家衛健委下放到省級衛健委，簡化了審批流程、縮短了審批周期，手術機器人的采購由原來的國家衛健委統一招標（一年一次）改為省級衛健委每季度末或特定月份進行集中采購，從申請到批準僅需2-3月，更加方便醫療機構進行申請并最終購買手術機器人。

資料來源：資產信息網 千際投行

2021年起上海、北京等地開始將手術機器人費用納入醫保，有利于降低患者支付費用，促進手術機器人的應用。2021年4月上海公布將達芬奇手術機器人納入醫保收費，項目限制在腎部分切除術、前列腺根治術、子宮全切術和直腸癌根治術四種。

2021年8月，北京將天智航機器人手術納入醫保，且不限報銷的手術種類。與上海政策不同，北京將產品范圍限定為骨科手術機器人，但并未限定機器人廠商及手術類型，極大擴展了手術機器人應用領域，更多的患者和手術機器人廠商可從中獲益。

第三章 行業估值、定價機制和全球龍頭企業

3.1 行業市值和估值方法

中國手術機器人起步較晚但發展迅速，腔鏡手術機器人正處于起步階段，手術機器人作為醫療器械行業中技術最復雜且最具有臨床和商業價值的細分市場之一。中國手術機器人市場規模從2017年的1.31億美元增長至2020年的4.25億美元，年均復合增長率達48.04%，預計2022年將增長至11.37億美元。

資料來源：資產信息網 千際投行

行業估值方法可以選擇市盈率估值法、PEG估值法、市凈率估值法、市現率、P/S市銷率估值法、EV/Sales市售率估值法、RNAV重估凈資產估值法、EV/EBITDA估值法、DDM估值法、DCF現金流折現估值法、NAV凈資產價值估值法等。

圖：天智航主營業務

資料來源：資產信息網 千際投行 iFinD

2017-2021年，中國手術機器人醫療設備領域融資次數趨勢較為穩定，總融資次數35起，共計227.1億元，2022年1-9月共發生5起融資事件，同比下降16.7%。

一級市場，據不完全統計，2021年國內有超過10家公司獲得超億元融資，單筆融資超五億元的交易有4起，整個賽道總融資金額超過30億元。

二級市場，2021年微創機器人成功上市，市值一度超過600億；海外的直覺醫療市值超過1200億美元，上市以來漲幅超過175倍。

資料來源：資產信息網 千際投行 醫械數據云

圖 骨科機器人投資情況

資料來源：資產信息網 千際投行 動脈橙

資料來源：資產信息網 千際投行 普愛醫療

3.2 行業發展和驅動因子

政策

手術機器人作為我國醫療領域重點新興產業，近年來國家有關部門陸續出臺一系列相關政策文件，推動我國手術機器人行業的發展，為行業提供了良好的政策環境。例如“十三五”以來，“十三五規劃”倡議大力發展手術機器人，支持手術機器人上游零部件的精細化自主開發，并推廣人工智能技術在各個領域的商業應用，為國內機器人實現自主創新及研發奠定重要基礎。

此外，國家衛生健康委員會財務部頒布的《關于發布2018年－2020年大型醫用設備配置規劃的通知》進一步確定，2020年底前全國將會配置197個內窺鏡手術器械控制系統。隨著利好政策不斷出臺，我國手術機器人產業也將步入飛速發展階段。

經濟

隨著我國經濟的不斷發展，居民收入水平的提升，以及國家醫療保險制度的不斷完善，我國醫療衛生消費市場規模也隨之迅速擴張，可以預見，在我國日益增長的醫療衛生消費市場規模下，醫療機器人行業也將迎來廣闊發展空間。據資料顯示，2020年我國衛生總費用達72175億元，同比增長9.6%。

資料來源：資產信息網 千際投行

技術促進

傳統PCI過程中，醫生需穿著不舒服且笨重的手術鉛衣，保護他們免受輻射。憑借手術機器人的遠程接入技術，醫生可遠程進行PCI而免于輻射暴露。遠程接入亦擺脫地域障礙，并減少對醫生實地操作的依賴，大大提高患者接受治療的機會。

我國醫療資源分布不均。一方面，與醫院相比，我國基層醫療機構在數量上占據絕對優勢，約為全國醫療機構總數的94.8%，但其基礎設施和高水平醫師相對缺乏，承擔的診療人次相對較少，僅為53.2%；另一方面，我國優質醫療資源過度集中于一、二線城市及東部沿海地區，中西部地區醫療資源相對匱乏。手術機器人不僅能幫助醫院及藥企的管理與研發，而且能幫助基層醫療機構提升醫療水平，推動優質醫療資源下沉，滿足居民不斷增長的醫療保健需求。

3.2 行業風險分析和風險管理

表：常見行業風險因子

資料來源：資產信息網 千際投行

公司尚未盈利的風險

手術機器人行業國內發展水平較國際還是較低，部分公司是致力于研發、生產和銷售手術機器人的創新醫療器械企業，存在前期研發投入高、獲批上市銷售流程時間長等特點。同時，手術機器人進入臨床手術尚處于起步期，增進醫院、醫生、患者對手術機器人的認知程度尚需一定時間。報告期，公司尚未能實現盈利，預計公司短期內無法現金分紅，將對股東的投資收益造成一定程度不利影響。

核心競爭力風險

（1）新產品和新技術研發面臨較大挑戰的風險

手術機器人產品技術壁壘高，具有研發投入大、研發周期長的特點。目前，業內公司在研項目較多，既包括新產品研發，也包括基礎技術研究。無法保證新產品能夠按照預定計劃完成型式檢驗、臨床試驗、通過國家藥品監督管理局的注冊審評以及最終能夠形成批量的銷售。基礎技術研究也存在研發失敗的風險。

（2）重要知識產權被侵犯，核心技術發生泄密的風險

手術機器人行業屬于技術密集型行業，手術機器人綜合了機器人技術、計算機網絡控制技術、數字圖像處理技術、虛擬現實技術和醫用外科技術。業內公司在技術水平和產品創新方面很大程度依賴于業內公司自主研發的多項核心技術，存在業內公司核心技術發生泄露的風險。若業內公司相關核心技術遭到泄密，并被競爭對手所獲知和模仿，則可能會損害業內公司的競爭優勢，并對公司生產經營帶來不利影響。

（3）診療方法和基礎技術突破，可能對現有技術發生替代風險

手術機器人產品是公司銷售收入的主要來源，是基于影像實時導航與機器人技術的通用型手術機器人。但是，如果醫學手術出現顛覆性的診療方法，市場上可能出現比手術機器人更優的產品或解決方案，進而形成對產品的替代效應。同時，如果業內公司不能及時追蹤并掌握新的技術并開發新的產品，技術替代將使業內公司喪失先發優勢，進而失去競爭優勢，帶來經營風險。

經營風險

（1）市場競爭加劇風險

近年來，手術機器人行業快速發展，全球范圍內的手術機器人行業中主要企業均被美敦力、史賽克、捷邁邦美等大型跨國醫療器械公司收購。競爭對手擁有更雄厚的財力、研究及其他資源，更大的營銷力度，更高的品牌知名度，將增加公司的競爭壓力。同時，史賽克旗下 MAKOSurgical公司的 RIO 已獲批在國內外上市銷售，較公司在研產品關節置換機器人具備先發優勢。

另外，國內部分企業也在加強相關技術研發和臨床試驗，目前鑫君特、鑄正、微創、骨圣元化、鍵嘉、和華瑞博等公司的機器人產品已經獲得第三類醫療器械注冊許可證，未來市場存在競爭加劇的風險。業內公司如果未來無法準確把握行業發展趨勢或無法快速應對市場競爭狀況的變化，競爭優勢可能被削弱，面臨現有市場份額及盈利能力下降的風險。

（2）重要部件持續穩定供應及價格波動風險

光學跟蹤相機和機械臂是手術機器人的重要部件，生產商大多來源于國外。如果未來與相關供應商在商業條款上未能達成一致，或因為發生自然災害、國際貿易爭端等其他不可抗力因素導致光學跟蹤相機和機械臂供應中斷或價格上漲，將會對業內公司生產經營及盈利能力產生不利影響。

（3）產品延續注冊失敗風險及在研產品無法注冊的風險

手術機器人需要經過原理樣機的設計開發、設計驗證、注冊產品標準的制定、工業樣機定型、產品注冊檢驗、臨床試驗、技術審評、企業質量管理體系審核等環節，并最終獲得 CFDA/NMPA認證，才能上市銷售。醫療器械注冊證到期之前，需要進行產品延續注冊，如果未獲得延續注冊批件，產品將無法銷售。業內公司現有已獲注冊證的手術機器人未來無法獲得醫療器械延續的注冊證，或者在研產品無法獲得藥監部門的注冊證，將對業內公司生產經營和盈利能力造成不利影響。

行業風險

國內公司目前銷售區域均在中國境內，國家藥監局對醫療器械行業實行分類管理和生產許可制度，若業內公司未來不能持續滿足我國行業監管要求，則產品注冊許可、生產經營許可可能被暫停或取消，從而對業內公司的生產經營及財務狀況帶來不利影響。

宏觀環境風險

受疫情影響造成手術機器人銷售拓展及裝機驗收延遲，導致病患就醫頻次下降等情況，進而對業內公司的生產經營產生不利影響。2022 年上半年度，疫情在全球范圍依然高發，不斷變異的病毒也給全球的防疫形勢帶來嚴峻挑戰，在疫情在全球范圍得到全面有效控制之前，境內零星發生的疫情會對業內經營造成一定程度的負面影響。

3.3 競爭分析 - PEST模型

政策環境

近年來，政府制定了眾多政策鼓勵手術機器人等高端醫療器械發展與創新。國家發改委在《關于推動先進制造業和現代服務業深度融合發展和實施意見》中明確提出要重點發展手術機器人、醫學影像、遠程診療等高端醫療設備，逐步實現設備智能化、生活智慧化。手術機器人作為改變未來手術治療方式的關鍵產品，預計未來將持續受到國家的政策鼓勵與支持，尤其國產手術機器人企業有望在市場中脫穎而出。

經濟環境

2021年國內生產總值約為114.37萬億元，較上年同比增長約8.1%，兩年平均增長約5.1%，預測2022年我國全年GDP將會在此迎來新突破，為手術機器人行業提供了良好的經濟環境。

社會環境

我國是人口大國，隨著我國人口老齡化進程不斷加快，我國老年人這一群體數量不斷增加，由于身體機能的衰退，使得老年人的患病幾率大幅增加，使得這一群體的醫療消費支出也遠超其它年齡群體。可以預見，隨著我國人口老齡化程度的不斷深入，手術機器人行業市場需求也將持續增長。據資料顯示，2021年我國65歲及以上人口達20056萬人，占我國總人口的14.2%。

技術環境

在2021年國內手術機器人行業的專利申請數量約為362項，較上年同比增長約12.6%，占比全球市場的9.2%左右，與此同時行業內各大生產企業陸續進行手術機器人的業務布局，逐漸提高技術研發投入和占比。

3.4 國內競爭格局

國內的操作類手術機器人市場起步較晚，尚無具備規模化的企業，大多公司仍處在研發、動物實驗、臨床實驗階段，研究方向以單孔、具有柔性機械臂的腹腔鏡手術系統為主。定位類手術機器人，以天智航、華志微創、柏惠維康、華科精準等為代表，已經實現產業化，或即將實現產業化。

到目前為止，已上市的國產手術機器人產品數量已達9個，包含天智航的2款骨科手術機器，柏惠維康、華科精準和華志微創的5款神經外科手術機器人，和柏惠維康的國內首款口腔手術機器人“瑞醫博”。

從產業鏈布局上看，在操作類機器人領域，精鋒醫療的單孔腹腔鏡手術機器人或將采用貼近達芬奇手術機器人的設計，是國內唯一一家、全球第二家同時掌握單孔手術機器人及多孔手術機器人技術的公司，現已完全獨立掌握了手術機器人所涉及的結構設計、系統控制、運動算法與人工智能算法等多項核心技術，并形成了完整的自有知識產權體系，累計申請國內外專利300余項。

在定位類機器人領域，天智航在中游環節進行不同醫療器械領域的橫向擴張：2017年天智航投資法國SPW公司，布局骨科脊柱類高值耗材領域；2018年投資美國GYS公司和美國Mobius公司，開始涉足影像設備領域中的移動CT領域，有望通過橫向中游產品的產業鏈貫通降低產品成本。

華科精準以良好的渠道基礎，助推手術機器人產品的市場推廣：公司旗下電極產品在國內的神經外科手術領域已經占據了90%的市場份額，其廣泛的銷售渠道，有望助推旗下手術機器人的發展。

華志微創的CAS-R系列作為最早的立體定向類機器人，目前已經實現元件國有化，且所覆蓋的手術已進入北京醫保報銷范疇。

圖：國產手術機器人系統上市進程

資料來源：資產信息網 千際投行 中關村產業研究院

3.5 全球重要參與者

2000年以來隨著達芬奇手術機器人的上市，全球手術機器人的商業化進程拉開帷幕，創新企業紛紛進入手術機器人領域并以骨科和神經外科為主要產品創新的細分賽道。

2010年以后，跨國醫療器械巨頭開始紛紛布局手術機器人領域，美國醫療科技巨頭美敦力（Medtronic）、強生（Johnson& Johnson）、史賽克（Stryker）、捷邁（Zimmer Biomet）等紛紛加入其中，或采取對創新型醫療機器人企業的直接收購，或自主研發，或與科技公司，上游公司聯合開發，國外手術機器人市場全面開花。

直覺外科公司作為專業的手術機器人龍頭企業一枝獨秀，旗下的達芬奇手術機器人以適應科室廣（包括心臟外科、胸外科、泌尿外科、婦科、普外科、小兒外科、血管外科、耳鼻喉科等）、上市時間久（于1996年推出，1999年獲CE認證上市）、使用地區廣（產品已遍布全球67個國家）等先發優勢，成為當前全球市占率最高、應用最廣泛的手術機器人。

2013年，骨科巨頭史賽克（Stryker）公司收購2004年成立的美國公司MAKO Surgical并取得關節手術機器人關鍵技術。MAKO Surgical是全球骨科關節手術機器人領域的領頭羊，旗下核心產品RIO機器人在全球市場得到廣泛應用，市占率達到9%，主要應用于全髖關節置換和全膝關節置換手術。

2016年，捷邁邦美（Zimmer Biomet）收購2002年成立的法國企業Medtech，獲得ROSA機器人平臺（包括全膝關節置換手術和脊柱系統平臺）。Medtech是全球神經外科手術機器人領先企業，新一代產品ROSA One可同時進行神經外科的腦部和骨科脊柱手術。

2016年，運動醫學及骨科創傷行業巨頭施樂輝（Smith & Nephew）收購手術機器人公司Blue Belt，取得手持式Navio系統。

2016年，全球醫療器械龍頭美敦力（Medtronic）以17億美元收購成立于2000年的以色列手術機器人企業Mazor Robotics，取得脊柱機器人輔助手術平臺。

2018年，強生收購2009年成立于法國的骨科手術機器人公司Orthotaxy，開拓全膝關節置換技術。

2019年2月，強生子公司Ethicon以34億美元收購了 2007年成立于美國的Auris Health，取得旗下革命性的產品 Monarch 機器人內窺鏡平臺，用于支氣管鏡診斷和治療。

2019年8月，西門子醫療（Siemens Healthineers）以11億美元收購2011年成立于美國的手術機器人公司Corindus Vascular Robotics，取得用于介入治療的CorPath遠程手術機器人產品，該產品已獲FDA批準用于輔助經皮冠狀動脈介入治療（PCI）。

2019年9月，時隔六年史賽克（Stryker）進行了手術機器人領域的第二次收購活動，以5億美元收購Mobius Imaging及其子公司Cardan Robotics，獲得了Mobius的Airo CT移動診斷成像設備，及Cardan Robotics旗下與之配合執行內窺鏡脊柱手術的Orian手術機器人，最終取得了從影像到導航到手術機器人的一站式解決方案。

第四章 未來展望

市場普及率提高推動規模增長

目前手術機器人已經被納入我國的醫保清單中，這一舉措將會直接帶動國內手術機器人的市場普及率提高，同時隨著日益增長的市場需求增加，不斷推動手術機器人技術及應用逐步向二線、三線城市下沉，進而促使我國手術機器人行業的市場規模進一步增長。

就醫需求不斷增加

在國內診療技術和國民可支配收入不斷增加之下，將會有越來越多的患者尋求微創傷等醫療方法，手術機器人可以為醫生提供高清圖像和導航等功能，協助手術醫生的操作，縮短常規手術的時間，提高手術成功率，改善手術效果，從而為患者帶來更好的醫療體驗，由此可以看出未來隨著患者就醫需求的不斷增加，其需求標準也會相應提高，這將會促進手術機器人的市場應用。

技術實現創新與突破

目前手術機器人仍是一個新興行業，行業處于發展初期，近年來國家制定了多項政策鼓勵手術機器人等高端醫療器械的發展，比如《關于推動先進制造業和現代服務業深度融合發展和實施意見》中明確要重點發展手術機器人、醫學影像、遠程診療等高端醫療設備，逐步實現設備智能化、生活智慧化，同時行業內的投融資規模不斷增加，預測未來我國手術機器人行業將會持續攻關研發和制造等核心技術，開創行業發展新格局。

審核編輯黃昊宇