海创汇手术机器人行业研究

发布时间: 2021-11-05

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手术机器人行业研究
手术机器人行业研究

 

 

Haier2021/7/10 

 

目录

一、手术机器人行业概述

(一)手术机器人产业介绍

(二)手术机器人产业链

(三)手术机器人产业链知名企业介绍(国内外)

(四)关键技术

二、手术机器人行业发展情况

(一)手术机器人临床应用优势

(二)国内外发展情况

(三)行业发展问题及分析

(四)行业未来发展趋势

三、手术机器人市场情况

(一)国外市场情况

(二)国内市场情况

(三)市场结构情况

(四)市场总体评价及分析

四、手术机器人政策汇总

(一)政策内容

(二)政策导向及趋势

五、手术机器人行业投融资情况

(一)手术机器人投融资情况汇总(待补充)

(二)手术机器人投融资情况分析

(三)手术机器人投融资机会点分析

六、手术机器人行业上市公司情况分析

(一)直觉外科

(二)天智航

 

一、手术机器人行业概述

(一)手术机器人产业介绍 

手术机器人20世纪80年代以来,伴随着微创外科手术的发展而逐步出现并且发展起来的高端医疗设备。主要用于以微创的手段来消除手术造成的大面积创伤对患者的不利影响,进而达到减少患者痛苦和加快术后恢复速度等目的,同时还可以降低常规手术中因医生手部震颤等造成的不可控的手术风险。此外,对于对精度要求很高的骨科、神经外科及口腔科等外科手术,手术机器人还具有精准定位、手术规划、精准成像等功能,并且能大幅减少手术中医生所受辐射伤害和感染风险。

从涉及的学科上看,手术机器人是集临床医学、生物力学、机械学、计算机科学、微电子学等诸多学科为一体的新型医疗器械。通过其清晰的成像系统和灵活的机械臂,以微创的手术形式,协助医生实施复杂的外科手术,完成术中定位、切断、穿刺、止血、缝合等操作。

从自动化水平上看,现阶段的手术机器人仍处于以辅助医生手术为主要功能的半自动化阶段,已应用于普腹外科、泌尿外科、心血管外科、胸心外科、妇科、骨科、神经外科、口腔科等多个领域。

(二)手术机器人产业链

 

1.上游分析

手术机器人属于高度智能化的医疗器械,核心零部件不仅需要高性能,而且需具备高稳定性和安全性。从结构上看,手术机器人主要由驱动系统和执行系统、控制系统构成,分别对应伺服电机、减速器和控制器三大核心零部件。从成本角度看,上游核心零部件占机器人成本70%,其中伺服电机的成本约占20%,减速器的成本约35%。与发达国家相比,中国这三大核心零部件的技术水平有较大差距,业的生产需求,因此这三大核心零部件主要从美国、日本和德国等发达国家进口,整体议价能力低。

原材料对进口依赖度高是制约中国手术机器人行业发展的主要因素,具体而言:(1)伺服电机是机器人的“神经”,需要通过它完成机器人运动。2017年数据显示,中国伺服电机市场中,日本和欧美企业占主导地位,中国本土企业市场占比仅有10%。中国机器人伺服电机起步晚,功率偏中小型、存在技术较低端、主芯片需要进口等弊端,因此在短期内中国手术机器人行业难以避免对进口伺服电机的依赖;(2)机器人减速器用于提高机器人动作精确度,主要分为RV减速器与谐波减速器。机器人采用的精密减速器技术一直被欧美和日本等发达国家高度垄断,中国只能依然靠进口减速控制器可以比喻为机器人的“大脑”,负责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。(3)相比减速器和伺服电机,中国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。

总体而言,中国手术机器人行业上游仅有控制器可实现自产,伺服电机和精密减速器仍以进口为主,导致中游企业存在产品稀缺和成本昂贵的问题,不利于下游的应用发展。国产手术机器人若需要形成成熟的产业化、全面自主研发和降低机器人成本,上游核心部件加速国产化和供应力必须加速提上日程。

2.中游分析

表:手术机器人的分类

 骨科手术机器人神经外科手术机器人窥镜手术机器人血管介入治疗手术机器人
功能特点高精准定位;附注一何时能完成脊柱、关节等假体置入和修复手术神经系统的精准定位和导航;辅助医生夹持和固定手术器械通过主操控制台、机械臂系统和高清摄像系统,辅助医生精确完成微创腹腔镜手术导管推进系统精确、稳定地完成导管进退和旋转等手术动作,辅助医生确保掌握导员和血管壁的互相作用
关键技术机械系统影像系统计算机系统手术规划软件导航定向系统机器人辅助机械定位操作系统三维高清视觉系统仿真机械手运动控制技术图像导航系统机械装置与控制系统力反馈系统
代表产品国外(1)Stryker旗下MAKO Surgical的RIO机器人系统(2)Medtronic旗下Mazro的renaissance脊柱手术机器人(1)Renishaw的Neuromate机器人系统(2)Zimmer Biomet的Rosa One神外机器人(1)intuitive surgical(达芬奇)手术机器人 (1)Steretaxis公司Epoch Solution介入性解决方案
国内(1)天智航的“天玑”机器人(2)三坛医疗的“智微天眼”机器人(1)柏惠维康的“睿米”神经外科机器人(2)华志微创的“CAS-R-2”定向系统(3)华科精准的“SR1-3D”手术定位导航系统(1)威高“妙手机器人”(2)思哲睿的手术机械臂(3)精峰医疗的单孔手术机器人(4)术创机器人的“SSI手术机器人”(5)博恩思微创手术机器人(1)奥鹏医疗(2)唯迈医疗

 

中游环节除机身组装外,主要包括系统集成和软件开发。其中在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。

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。

从领域上看,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,出现了天智航的天玑机器人、威高妙手s机器人等,并且在未来将继续持续的发力,有望在国际市场上与外国品牌同台竞争。

3.下游分析

中国手术机器人仅占中国医疗机器人中的 16%。导致中国手术机器人普及率低的原因有以下两点:(1)从供应端分析,手术机器人本身研发周期长和产业发展缓慢,叠加中国手术机器人受到上游原材料供应和技术水平的制约,中国无法进行大规模生产从而导致下游普及率低;(2)从需求端分析,国外进口手术机器人成本高,耗材和维护费昂贵,目前只有少部分一级医院有购买能力,直接导致中国手术机器人普及率低。短期价格昂贵和普及率不足的因素影响,中国手术机器人行业需求增长缓慢。但未来手术机器人行业下游需求将加速提升,主要原因为:(1)随着国产手术机器人的逐步技术升级和国产替代化,医院购买机器设备和耗材的费用将大幅下降,从而降低患者的机器人手术费用。解决了手术机器人费用昂贵的问题,行业将会迎来普及率和应用率的大幅提升。例如,与法国进口的 ROSA 神经外科手术机器人相比,中国华志医疗公司自主研发的手术机器人的价格仅为 ROSA 机器人的 30%,不仅打破了手术机器人市场被国外垄断的局面,还有助于优质手术医疗器械资源下沉到更多的基层医院和普及大众;(2)在 2005 年,华志医疗的神经外科导航定位手术机器人已纳入北京医疗保险范围,并成功完成了十万多例手术。受到中国医疗政策利好改革和扩大医疗保障范围,手术机器人行业的需求将会被进一步激发;(3)目前,大部分手术机器人仅在中国一线城市的一级医院使用。未来,伴随医护人员水平的提高和机器人产业的进一步发展,手术机器人有望逐渐渗透到二线、三线城市的医院。综合而言,通过产品国产替代化、医疗政策改革、产业化发展将会激发下游需求的爆发,行业规模效益提升,产业链形成自下而上的反馈,从而拉动整个行业蓬勃发展。

(三)手术机器人产业链知名企业介绍(国内外)

1.骨科

国外—美敦力(Medtronic)

2018年12月,美敦力(Medtronic)完成了17亿美元收购Mazor Robotics及其脊柱机器人辅助手术平台。一个月后,美敦力在美国推出了Mazor X Stealth机器人辅助脊柱手术平台,该公司预计这一新平台将有助于其神经外科业务的发展,并对脊柱植入物产生需求。

MAZOR X隐身版机器人导航平台结合了先进的外科计划软件和15年的MAZOR机器人导航和25年的隐身™导航经验。

国外—史赛克(Stryker)

全球最大的骨科医疗器械公司之一,史赛克的Mako关节手术机器人系统在世界范围内已广泛使用,全球市占率达9%,并已经CFDA获证,是目前唯一在国内能开展关节置换的骨科手术机器人。而其开发的Mako智能骨科机器人也在国内进行了首次手术。2020年12月,国家骨科与运动康复临床医学研究中心借助此产品完成了全国首例智能骨科机器人辅助全新生物型人工膝关节置换手术,精准完成极高难度的生物型假体置入。

国内—天智航

天智航是国内首家商业化骨科手术机器人企业,作为行业领军企业专注于骨科手术导航定位机器人的研发、生产、销售和服务,是国内第一家、全球第五家取得产品上市许可证的手术机器人企业,同时,天智航作为“国家机器人标准化总体组”成员单位,参与编制了骨科机器人手术临床指南和诊疗规范,并参与制定相关国家标准。

天智航公司研发的第三代骨科手术机器人天玑®,是国际上唯一能够开展四肢、骨盆以及颈、胸、腰、骶脊柱全节段手术的骨科手术机器人系统。实现了“常规手术微创化,关键操作智能化,复杂手术安全化”。截至目前已有“天玑1.0”和“天玑2.0”两款手术机器人产品上市销售。自2016年全国首个获批上市的骨科手术机器人“天玑1.0”上市以来,5年过去了,天智航仍然是国内唯一在骨科手术机器人领域拥有上市产品的企业。2017年至2020年天智航共销售机器人107台,目前已在国内100余家医疗机构进行了常规临床应用,累计完成手术量超万例,均取得了良好的临床应用效果。

国内——三坛医疗

三坛医疗创立于2011年,是一家由国内知名医学专家领衔,专注于骨科手术机器人研发的国家级高新技术企业,是国内成功研制并应用自主化骨科手术机器人核心技术的第一梯队厂商。

公司专注服务于骨科手术患者,聚焦源头创新,在手术机器人核心技术领域取得了原创性突破,并与浙江大学、上海交通大学、第二军医大学、浙江中医药大学、中国人民解放军总医院及浙江大学医学院附属第二医院等国内知名院校和医疗机构合作,建立产学研医紧密结合的科研创新平台。

据悉,公司现有核心产品为智微天眼手术导引与反馈系统,可为骨科手术全过程提供数字化决策参考及实时手术反馈,系统定位精度亚毫米级,可减少传统方式下40%—70% 的辐射暴露,节约50% 左右操作时间。

2.神经外科 

国外-——Renishaw(雷尼绍)

Renishaw 是一家位于格洛斯特郡的公司,在手术机器人领域拥有专业知识,其神经机器人设备Neuromate用于多个国家(例如英国、法国、德国)的外科手术。

 

由美国巴尔的摩约翰霍普金斯大学2008年研发,其混合了Neuro Materobot六维力觉感知机械臂、Stealth Station导航系统、运行3DSlicer软件的工作站和运行高水平机器人控制程序软件的工作站,主要用来颅底外科手术的开颅。NeuroMate机器人是FDA认证的机器人系统,具有机械稳定、良好的精确度和舒适的操作空间。其工作流程为:运用StealthStation导航系统将实际头颅与术前CT图像进行注册配准;同时在机器人开颅的机械臂也安装一个导航接受仪,使机器人与Stealth-Station导航系统能够联合注册,以达到开颅过程中的可视化操作。

国外——Zimmer Biomet(捷迈邦美)

2013年,ROSA One Brian进入中国市场,多应用于癫痫治疗和深部脑刺激电极植入术。目前在国内装机数量逐年增加,沈阳军区总医院于2017年7月举办了ROSA Brain神经外科机器人培训基地揭牌仪式暨ROSA机器人首届外科手术论坛,进一步在国内推广使用手术机器人进行神经外科手术。

2019年ROSA“三兄弟”:ROSA Knee、ROSA One Brain、ROSA One Spine纷纷获得了FDA认证,这使得Zimmer Biomet成为第一个在手术机器人市场上获得脑、脊柱、膝关节FDA批准的公司,进一步巩固了Zimmer Biomet的骨科巨头地位。ROSA One Brain系统是Zimmer Biomet在ROSA Brain的基础上改进的新一代神经外科机器人。

国内——柏惠维康

柏惠维康成立于 2010 年,总部位于北京,是一家专业从事医疗机器人研发、生产、销售、运营的高科技公司,其主要产品是神经外科机器人。在手术机器人临床方面创造了多项中国首次记录,包括:首次在中国成功应用于临床,首次在中国实现远程手术和首个获得 NMPA 认证的神经外科手术机器人。

脑神经外科微创医疗机器人Remebot是一个医疗机器人,微创疗法。专注经过临床充分验证后,Remebot已经可以辅助医生进行包括脑内核团损毁、脑深部电极刺激/植入、颅内组织活检、脑内病灶损毁、颅内肿瘤的间质性放疗等12类近百种神经外科疾病,包含脑囊肿、脑血肿、脑肿瘤、癫痫、帕金森、三叉神经痛、脑瘫、脑发育不良、脑创伤后遗症、移植、脑内异物等病种,手术定位精度达到1mm,患者创伤小于2mm,手术平均仅用时30分钟,术后观察 1-2 天即可出院,大程度缩短患者住院时间和恢复能力。

柏惠维康的核心团队成员团队先后担任国家 863 计划、国家科技重大专项、科技部国际合作等研究课题任务,获得国家技术进步二等奖。专业技术人才占公司总人数的 37.72%,意味着柏惠维康的团队专业技术水平高,为产品研发、产品迭代和技术升级提供重要保障。

国内——华志微创

华志微创创立于 2000 年,总部位于北京,结合了研发、生产、销售为一体的高新技术企业,也是国家高新技术研究发展计划(八六三计划)智能机器人主题产业化基地。华志医疗已有 19 年技术积累,目前专注于神经外科手术和腹腔介入手术类型的立体定向手术机器人的研发生产。

华志医疗的核心产品为神经外科导航定位手术机器人——“CAS-R-2”型无框架脑立体定向手术系统(见图 7-4)。“CAS-R-2”手术机器人是从国家 863 项目转化而成,具有对脑外科手术规划、导航和立体定向等功能,能协助医生完成脑脓肿、脑活检、颅内异物、颅内肿瘤内放疗、等多类神经外科疾病的治疗。

国内——华科精准

华科精准成立于2015年,是一家手术机器人研发商,基于临床图像处理算法、医学影像技术,从事医疗机器人、医学临床分析系统的研发,临床主要用于癫痫、帕金森病、脑出血、颅内肿瘤等神经外科手术领域,并为医生和医疗机构提供手术定位解决方案。

华科精准成立6年来2款产品获得NMPA三类医疗器械注册证;2款产品进入国家创新医疗器械特别审评通道(神经外科手术机器人与磁共振引导激光消融系统LITT,均为国内唯一获批该绿色通道的产品);40多家医院常规开展机器人手术;拥有1000多名神经外科临床专家用户。华科精准机器人手术计划软件及手术导航软件应用更为广泛,据不完全统计,相关手术量超过万例。

3.腔镜

国外——intuitive surgical(达芬奇)

达芬奇手术机器人又称“内窥镜手术器械控制系统”。由总部位于美国加利福尼亚州阳光谷1995年成立的直觉手术机器人公司(Intuitive Surgical)自行设计、生产及销售。达芬奇机器人1996年推出了第一代,2006年推出的第二代机器人机械手臂活动范围更大了,允许医生在不离开控制台的情况下进行多图观察。2009年在第二代机器人的基础上增加了双控制台、模拟控制器、术中荧光显影技术等功能,进而推出了第三代达芬奇Si系统。第四代达芬奇Xi系统在2014年推出,灵活度、精准度、成像清晰度等方面有了质的提高,公司在2014年下半年还开发了远程观察和指导系统。2017年发布第五代Da Vinci X系统机器人,添加了声音系统、镭射引导系统以及轻量级内窥镜等新功能,机械臂的体积也更小,但是缺少力触觉反馈系统。

目前达芬奇手术机器人最大的不足就是成本高,达芬奇手术机器人每台在2000万元左右,而且每条机械手臂使用10次后就需要更换(机械臂上芯片记录用满十次主机就不认它了),而每次手术根据需要需多条机械手臂参与。意味着使用手术机器人进行一次手术的成本很高(光耗材就在2万以上),而且由于达芬奇手术机器人基本处于垄断地位,这个成本也很难大幅度降低下来。

国内——威高妙手

妙手S”手术机器人在青岛大学附属医院运用5G网络技术,跨越3000公里,为在贵州省安顺市西秀区人民医院手术室的临床动物成功地实施了3台手术,开启了互联网+远程医疗新时代。威高“妙手”手术机器人具有7个自由度,能实现540°末端旋转多操作。威高加速医疗产业布局,将智能产品作为未来重点领域,专门成立了山东威高手术机器人公司。目前产品

国内——思哲睿

哈尔滨思哲睿智能医疗设备有限公司成立于2013 年,是国内最早专业从事手术机器人研发和产业化的科技创新型企业之一,下设苏州康多和开封思哲睿两家全资子公司,具备III 类医疗器械体系要求的生产条件。

国内——精峰医疗

精锋医疗于2017年成立,是一家专注于智能手术系统的研究开发及推广的公司,研发单孔手术机器人的操作臂,实现7个自由度灵活操作,并含有多项自主专利。

单孔手术机器人:基于钢丝传动的多自由度机械设计技术,研发单孔手术机器人的操作臂,实现了末端器械的精准运动,能够在更狭小的空间内实现7个自由度灵活操作, 比起多孔手术机器人的3个自由度,单孔手术机器人不会产生术中各机械臂的碰撞和干涉,因此手术安全性更高。

多项自主专利:微创手术机器人相关专利共140余项,其中90%以上为发明专利,拥有芯片到图像系统上拥有自主知识产权,目前产品已完成了动物实验阶段,已经能够满足国家CFDA和欧盟CE对手术机器人的检验标准。

国内——术创机器人

是全球总部和研发中心位于杭州下沙的高新医疗技术研发企业。公司由世界知名和全球范围内最有经验的机器人心外手术专家美籍心胸外科医生Dr. Srivastava创立,并任公司董事长和首席执行官。Dr. Srivastava迄今为止操刀过超过1400例达芬奇机器人的心胸外科手术。术创目前团队大概有40余名成员,包孕20余位来自全球的顶级工程师和世界知名机器人系统开发科学家。

公司目前处于研发后期,正在研发最新一代模块化、轻量、智能且具成本效益的医疗外科手术机器人系统。公司共有4个产品线:单臂手术机器人应用系统,多臂外科手术机器人应用系统,Omni三维内窥镜系统及Omni三维可视平台系统(可兼容达芬奇系统)。

SSI手术机器人系统将打破长期以来达芬奇在手术机器人领域的垄断地位,为患者提供更价廉、更智能、且恢复期更短的外科手术解决方案。

国内——博恩思

博恩思成立于2016年,是一家以人工智能医学为核心,致力于精准外科机器人的研发、制造及临床应用的创新公司。博恩思微创手术机器人系统基于专科化、智能化设计理念,可广泛应用于各类腹腔镜微创外科手术的自动化升级。其总部位于成都高新区天府软件园及生物城,研发中心位于美国硅谷。

博恩思在降低医疗手术机器人使用成本方面做了很多积极尝试。目前使用进口手术机器人的医疗费用比医生人工做手术的费用要高很多,而博恩思希望手术机器人专业手术的成本降到与人工手术成本相当,让更多患者享受到更高质量的医疗服务。

4.血管介入

国外——Stereotaxis(趋实医疗)

Stereotaxis设计、制造并销售主要供电生理学家治疗心律失常(即心脏节律异常)的机器人系统和工具。该公司提供专有跨时代解决方案(Epoch Solution)——一种先进的远程机器人导航系统,用于医院的介入性手术间,或"介入性实验室"。该公司认为,跨世纪的解决方案(Epoch Solution)通过提高导管治疗或介入性操作的安全性、效率性和有效性,彻底革新心律失常和冠状动脉疾病治疗方案。跨世纪解决方案(Epoch Solution)由Niobe ES Robotic Magnetic Navigation系统、 Odyssey信息管理解决方案,以及VDRIVE机器人导航系统组成。公司认为,该技术代表了符合发展趋势的全数字化、集成化和自动化的介入实验室取得了重要进展,并在人工介入治疗方法上取得了突破,这是临床上重要的改进。人工介入治疗往往会造成长期的、不可预知的,并有着不理想的治疗效果的手术时间。该公司认为,这项技术是一个重要的突破,支持有效且有效率的信息管理和医生合作。该技术的核心,尤其是Niobe ES系统,受到广泛的专利组合,以及大量的专有技术和商业秘密的保护。

国内——奥朋医疗

奥朋医疗成立于2017年,公司专注于医疗机器人研发、制造,其产品主要为包含高端制造、人工智能、5G等概念的血管腔内介入手术机器人。该手术机器人可广泛用于冠脉介入手术、神经介入手术、外周血管介入手术、肿瘤介入手术等。

奥朋医疗用近10年的前瞻性基础技术研究与储备,开发出国内通用性血管介入机器人项目,结合机器人技术、人工智能技术等,实现AI判断病情、AI设计手术方案、机器人半自动乃至全自动施术,使心脑血管介入手术远程、精准施术成为可能。目前,奥朋医疗已完成体外测试及动物试验。医生在主操作台,通过操纵2个手杆,控制介入机器人系统进行手术,手术中导管导丝递送、旋转顺畅稳定,并在冠脉和外周血管手术中取得成功。

国内——唯迈医疗

北京唯迈医疗成立于2014年,专业专注于介入诊疗设备(DSA)及解决方案的提供。公司拥有15年以上的数字血管造影系统设计和产业化经验,具备全系列介入解决方案的介入诊疗设备。其最新获批上市的全新一代落地式智能平板DSA设备“极光”实现了国产高端DSA医疗设备从01的突破,打破了国际品牌在我国长期垄断的市场格局。

公司拥有多年数字血管成像产品研发设计及产业化经验,产品覆盖大型血管造影机(DSA)、移动血管造影机(中C)、外科C型臂(小C)、介入机器人等多条介入产品线。同时,公司联合介入医生集团,引入大服务概念,积极布局科室运营、医生培训等介入领域。此外,唯迈医疗还通过海外并购等多种形式,实现产品研发、制造及市场销售的国际战略布局。公司通过ISO13485体系认证,各线介入产品获得CE认证、NMPA认证。

(四)关键技术

其主要核心技术在于两个方面:1)机械臂控制;2)导航定位。

机械臂控制——由于骨骼结构复杂、毗邻重要的血管和神经,且脊柱腔道内空间较小,要求很高的手术操作精度,因此机器人手臂操作的精度是其关键衡量标准,也是技术难点。目前骨科机器人操作精度在毫米甚至亚毫米级别。

导航定位——由于骨组织附着有皮肤、肌肉且处于较深处,手术中难以充分暴露,肉眼难以透视以获取准确施术位置(需要术中多次CT扫描及医生观察和经验确定,误差大、对医生依赖高)。而骨科手术机器人通过术前/术中获得的待手术区的基准位置与手术器械所在的实时位置进行比对和标定,从而实现对手术器械的追踪和导航。其硬件供应渠道相对成熟,难点是通过软件实现标志点的识别、不同坐标系转换等关键功能。

二、手术机器人行业发展情况

(一)手术机器人临床应用优势

传统的外科手术是医生使用医疗器械直接对病人的身体病灶进行切除、缝合等操作,从而达到除去病变组织、修复损伤、移植器官、改善机能和形态等目的。由于一些传统开放式手术的创面大、伤口长、人体肌肉等组织需要被切断,从而增加了患者的出血量和感染及术后并发症的风险,患者需要承受巨大的痛苦。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。

从临床应用上来说,优势主要有三个:

1)从视觉上手术机器人可以提供高清三维的手术视野。手术机器人的内窥镜为高分辨率三维(3D)镜头,能够超越人眼的局限,为主刀医生带来患者体腔内三维立体高清影像,对手术视野具有很好的放大作用。

2)从操作上可以实现超越人手的灵活度和精确度。人手上下翻转角度最多180度,而机器人的手腕可以自由旋转540度,能够在狭窄的人体胸腔、盆腔中自由弯曲、旋转,实施抓持、切割、缝合、打结等动作,同时能滤除不必要的人手颤动,非常适合在人手不能触及的狭小空间内进行精细的手术操作。

3)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。

(二)国内外发展情况

1、国外

医疗机器人技术最早在神经外科活检和髋关节置换领域实现了应用。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,最早用于神经外科。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,并通过了 FDA 认证,其主要功能是关节置换和修复手术的应用。

手术机器人经历了 30 多年的发展,在全球市场上已有不同的内窥镜手术机器人进入医疗商用,其中最常见的是美国 Intuitive Surgical 公司研发的达芬奇机器人。Intuitive Surgical 公司通过不断的技术更新和改良,已在 2017 年推出第五代达芬奇机器人Da Vinci X,添加了声音系统、镭射引导系统以及轻量级内窥镜等新功能,机械臂的体积也更小。与骨科手术机器、神经外科手术机器和内窥镜手术机器人相比,血管介入手术机器人的研究起步时间较晚。2006 年,以色列研发首例血管介入手术机器人。

2、国内

起步阶段(1997-2001 年)

相比欧美发达国家国家,中国手术机器人行业起步较晚。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。

初期探索阶段(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。同年,中国北京航天航空大学和积水潭医院合作研发了双平面骨科手术机器人,主要适用于股骨颈空心钉内固定术,解决传统手术中需要反复 X 射线透射、定位困难和操作却反稳定性问题。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。同年,北京积水潭医院联合北京航空航天大学利用小型模块机器人,完成中国首例长骨骨折髓内钉内固定远程遥控手术。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。

创新突破阶段(2010 年以后)

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,且获得了国家医疗器械注册许可证和完成相关模拟手术,标志着中国手术机器人行业发展步入了自主创新的新阶段。

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。2013 年,哈尔滨工业大学机器人研究所成功研制微创腹腔外科手术机器人系统,并通过国家“863”计划专家组的验收。此款手术机器人在机器人系统设计、三维腹腔镜、系统集成等关键技术上有重大突破,并成功申请了多项国家发明专利。2014 年,天津大学和中南大学联合研发具有自主知识产权的“妙手 S”微创手术机器人,中南大学湘雅三医院利用其成功完成了 3 例手术。2016 年,香港理工大学成功研发了全球首台内置马达手术机器人“NSRS”,可经通过单一切口进入人体进行腹腔手术。2018 年,由北京柏惠维康科技有限公司研发的“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。2018年,第三代国产骨科手术机器人“天玑”辅助医生完成手术,研发公司天智航仍然是国内唯一在骨科手术机器人领域拥有上市产品的企业,其他创新型企业的研发和临床以及融资进程虽加快了脚步,但在产品成熟度以及产业化程度上巨天智航仍有较大差距。

由此可见,中国的手术机器人行业经历了从无到有,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。

 



(三)行业发展问题及分析

1、核心零部件依赖进口

中国手术机器人企业因研发起步时间晚,长期缺乏技术积累、资金和专业人才支持,导致整体行业的技术水平无法在短期内迅速提高,行业规模较小。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,未来还需要克服多重困难,完全实现进口替代尚需时日。

虽然中国企业已经开始自主研发手术机器人,但被视为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。目前本土品牌的手术机器人的核心零部件大量依赖进口,导致采购成本高和生产成本大,在下游推广中缺乏市场竞争力。

2、医工结合研发路漫长

手术机器人作为终端医疗设备,由医生来进行使用操作,其设计应该以医生使用需求为主要导向。然而,多数研发制造机器人的工程师不了解医学,无法及时、有效地了解医生进行手术操作的需求,会导致闭门造车的情况。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。在研发过程中需经过医生和工程师反复测试和修改,需克服合作中遇到关于医学和理工科在不同层次上重重障碍。医工结合可有效解决中国复合型人才短缺的燃眉之急,但弊端为研发时间成本增加,不利于推进行业的整体发展进程。

现阶段,中国采用医工结合模式的去研发新技术的同时也应该加快培养复合人才。据2017 年教育部发布的《制造业人才发展规划指南》显示,到 2025 年,中国机器人领域人才缺口将突破 450 万。中国虽已具备多元化人才培养体系,但中国高校的智能医疗机器人相关学科设立尚不健全,少量的人才培养不足以支撑巨大的人才缺口。

3、成本高昂制约推广应用

尽管手术机器人具有微创化、精准化和稳定化等优势,但手术机器人前期研发的高成本分摊到患者身上,导致手术价格整体提高。加之,受到机器人本体昂贵和耗材成本费用高的因素影响,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。例如,患者在安徽第一附属医院通过国产骨科手术机器人“天玑”进行手术,仅开机费(不包括术中耗材费)就达到 2 万人民币。患者在上海做当囊切除手术,普通手术费用大约 8000 人民币,然而利用手术机器人辅助手术费用高达 3.8 万。由于目前大部分中国机器人手术项目并未被纳入医疗保险的,收入水平一般的患者面对高昂的手术费用,只能对手术机器人服务望而却步。手术机器人的购置费用高,维护费用高和手术成本高等核心因素,导致中国医院手术机器人的应用普及率远远低于欧美日国家。另外,目前手术机器人的收费方式与标准主要分为 3 种,分别是固定开机费另加实际耗材费用、省市固定价格打包收费和自主定价。在不同的省市采用不同的收费方式和标准,机器人手术费用存在较大差异,对设备应用推广也将产生较大的影响。

4、医院采购管理流程复杂

根据《大型医用设备配置与使用管理办法(试行)》等法律法规,国家主管机构对于大型医用设备的配置许可主要采取产品目录式管理。若发行人骨科手术导航定位机器人或后续新研发产品因产品类型被明确列明在目录管理的甲类或乙类范围之内,则需要向省级卫生健康行政部门甚至国家卫生健康委员会提出配置许可申请。

此外,医院配置骨科手术导航定位机器人环节多,流程相对复杂,这就导致医院配置骨科手术导航定位机器人所需周期较长,给发行人产品的销售进度和销售规模带来一定影响。

5、安全性问题引发担忧

手术机器人的安全性和应用差异性引发人们广泛的关注。在 2000 年到 2013 年之间,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。中国手术机器人处于发展初期,依然存在精准感控,柔性控制和缺失触觉反馈等问题,这导致患者面对新兴的医疗机器人手术安全性产生怀疑。在 2019 年 1 月,国家卫生健康委为规范医疗手术机器人临床应用,提高医疗质量,保障医疗安全,决定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逐渐走向规范化,但距离形成一个完善的应用管理标准和质量控制体系尚需时日。

(四)行业未来发展趋势

1、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,未来由机器人辅助完成的外科手术量仍将以较高速度增长。

2、力触觉反馈系统是机器人技术研发的重点方向

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。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,会在一定程度上影响手术的实施效率。

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。

从上市产品上看,FDA于近日批准上市的TransEnterix公司的新一代微创手术机器人“超敏”Senhance就具有作用力反馈感触觉。“超敏”机器人能够根据手术的组织或器官硬度反馈给医生调整操作手臂的力度,这是目前该产品相较于“达芬奇”机器人的重要技术突破之一。

3、单孔或自然腔道手术机器人应用于腹腔镜领域

在多孔腹腔镜手术领域,达芬奇手术机器人已经取得了巨大的成功,单孔腔镜手术也必然朝着机器人化操作的方向迈进。与多孔腹腔镜手术机器人相比,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。

而经自然腔道手术也是单孔腹腔镜手术的一种形式,包括传统腹腔镜手术与机器人腹腔镜手术。传统腹腔镜手术利用器械长短不一进行操作,而机器人腹腔镜手术则利用机械臂打弯的特点,交叉后计算机将左手和右手切换过来,使操作者不会有左右区别的感觉,这是其主要的操作原理和优势之处。还有一种机器人腹腔镜-memic,是镜子和器械可以进去后倒回来,360°任何角度都可以到达,这是未来机器人腹腔镜发展的新趋势。

三、手术机器人市场情况

(一)国外市场情况

根据国际机器人联合发布的全球手术机器人研究报告数据显示,2016年至 2020年全球机器人市场规模从 37.8 亿美元增长至66.3亿美元,年复合增长率为 15.1%。预计未来3年,全球手术机器人规模将以19.0%的年复合增长率增长,到 2023 年,全球手术机器人可达到 111.7 亿美元的市场规模。

 

在全球手术机器人市场中,欧美国家占主导地位。其中,北美地区占全球市场份额的68%,欧洲及中东地区占比为16.8%,亚太地区为10.7%。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场。

未来全球手术机器人市场规模持续高速增长主要有三大原因:(1)根据联合国数据统计,截止到 2018 年,全球 60 岁及以上人口为 9.6 亿,占全球人口总数的 12.8%。到 2050年,全球人口老年人数量预计将增值 31 亿,占总人口总数的 31%。老年化人口迅速增加,癌症、心脏病、骨科病症等也随之大幅攀升,引起医疗手术需求的增长。按照当前的医疗效率和医护人员短缺无法满足日益增长的手术医疗需求。手术机器人具有高精准,安全和高效率的特点,通过提高手术机器人的普及率是解决此难题的有效途径;(2)根据世界卫生组织数据统计,在 2004 年到 2012 年间,全球外科手术总量从 2.26 亿台上升至 3.13 亿台,增长率超过 38%。手术总量的增加为手术机器人的普及和应用提供了先决条件;(3)随着全球人们提高对疾病处理的认知和可支配收入水平的上升,患者对能提供高成功率、创伤更小的机器人手术的需求也随之增长。

(二)国内市场情况

根据近三年政府公开的医院招投标的情况来看,内窥镜(腹腔镜)手术机器人中标数量遥遥领先,其次为骨科手术机器人。窥镜类手术是一种通过在病人腰部做小切口,医生根据内窥镜观察病灶,再用特制加长手术器械操作的一种手术。因创口小恢复快正在逐渐成为未来手术发展的趋势,但其操作难度却极高,未来各大医院对于窥镜类手术机器人的需求可能也会居高不下。而神经外科和脊柱外科患者通常会选择保守治疗,因此相关手术机器人引进数量较少。

2018-2020年医疗机器人公开招投标概况(单位:台)

机器人类型201820192020总数
内窥镜手术机器人1(直觉外科)18(直觉外科)7(直觉外科)26(直觉外科)
骨科手术机器人5(天智航)2(天智航)7(天智航)15(天智航)
神经外科手术机器人003(华科精准2+柏惠维康1)3(华科精准2+柏惠维康1)
脊柱手术机器人02(捷迈邦美2)02(捷迈邦美2)
总数6231746

中国手术机器人行业虽然起步较晚,但得益于终端需求的不断扩大、技术水平的持续提升以及国家相关政策的支持,手术机器人行业于2010 年进入快速发展阶段,市场规模持续增长。2016 年至 2020 年,中国手术机器人行业市场规模从 3.5 亿元人民币增长至9.5亿元人民币,年复合增长率为28.4%。未来3年,中国手术机器人行业市场规模仍将保持 23.9%的年复合增长率续增长,并于 2023 年达到17.9 亿元人民币规模。

 

具体而言,中国手术机器人行业市场规模未来保持续性增长,主要受以下三方面因素驱动:(1)截至 2017 年,中国 60岁及以上老年人口达到 1.74亿,占总人口的 11.97%。老龄化速度加快对手术服务产生巨大的需求。目前中国医疗供给能力无法在短期内迅速有效提升,而解决医疗供需不平衡问题的有效手段就是引入手术机器人,提高手术医疗效率;(2)中国政府不断出台推动医疗机器人行业发展的相关政策,并启动了多项发展手术机器人的项目及资金支持,有助于促进中国手术机器人行业的自主创新及普及应用;(3)中国产研学一体化模式结合中国拥有丰富的临床数据,能为研发阶段和临床阶段提供优势,有利于提升手术机器人的创新研发速度和产业化效率。

(三)市场结构情况

近年来,我国在手术机器人的道路上一直奋起直追,积极研发国产手术机器人。国产手术机器人市场占比由2016年的20.58%提升至2019年的52.16%。手术机器人随着国产化进程的推进,应用的成熟和成本的下降,市场将迎来快速增长。中商产业研究院预测,2021年国产手术机器人市场占比将达55.41%。

 

(四)市场总体评价及分析

1.

四、手术机器人政策汇总

(一)政策内容

手术机器人不仅解决了传统开放式手术中存在的定位精准度低、手术耗时过长和缺乏三维高清图像视野等问题,且具有手术成功率更高、创伤面积更小、出血量更少和恢复速度更快的优势。因此,手术机器人受到国家层面的鼓励和支持。利好政策的不断出台,中国手术机器人行业进入快速发展阶段。

时间部门 政策主要内容
2016.1国务院《国家标准化体系建设发展规划(2016 -2020年)》 《规划》要求开展生物医学工程,新型医用材料、离性能医疗设备仪医用机器人、家用健康监护诊疗器械等诊疗设备等领城的标准化工作
2016.4工信部《机器人产业发展规划(2016-2020)》开展手术机器人在三甲医院智能手术中心的试点示范,大力推进服务机器在医疗扶老助残、康复等领域的推广应用
2017.7 国务院《新一代人工智能发展规划》国能医疗,开发人机协同的手术机器人、智能诊疗助手,研发柔性可穿生物兼宮的生理监测系统
2017.11国家工信部及卫计委《关于同意北京积水潭医院等21家牵头医院创建骨科手术机器人应用中心的通知》通知同意北京积水潭医院、中国人民解放军总医院、四川省人民医院,安徽大学第一附属区院等21家牵头医院以“牵头医院+企业+医院”的联合体模式创建骨科手术机器人应用中心该通知要求各地相关主管部门为骨科手术机器人应用中心的创建提供支持,鼓励在医疗服务价格、医保支付、技术服务模式、建设资金筹措等方面开展相关试点。
2019.1国家卫生健康委《关于成立手术机器人临床应用管理专家委员会通知》为规范手术机器人临床应用,提高医疗质量,保障医疗安全,决定陈恒李国家卫健委手术机器人临床应用管理专家委员会。
2021.2工信部《医疗装备产业发展规划(2021-2025)征求意见稿》攻关智能手术机器人,提升治疗过程视觉实时导航、力感应随动等智能控制功能,推进手术机器人在重大疾病治疗过程中的规范应用。

(二)政策导向及趋势

(1)国家政策和行业政策鼓励发展医用机器人等高端医疗器械

我国医疗器械在总体质量和技术水平上与发达国家的同类产品相比还有不小的差距,高端医疗器械依赖进口。针对这一现状,《中国制造2025》、《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》等国家层面政策文件将医用机器人等高性能诊疗设备作为重点发展领域和突破点,注重对具备重大临床价值医疗器械的投入力度,鼓励突破进口垄断技术,提高医疗设备国产占有率,实现从模仿到引领的跨越式发展,全力推进医疗器械产业供给侧结构性改革

(2)医疗器械市场竞争环境改善,创新医疗器械审批加速

近年来,《医疗器械监督管理条例》、《医疗器械注册管理办法》《医疗器械说明书和标签管理规定》、《医疗器械生产监督管理办法》、《医疗器械经营监督管理办法》等法规的相继修订,将进一步规范国内医疗器械市场,改善医疗器械市场竞争环境。

(3)两部委支持骨科手术机器人开展创新应用示范,提升精准医疗服务

为落实《中国制造2025》、《“健康中国2030”规划纲要》、《机器人产业发展规划(2016-2020)》等国家战略,支持手术机器人在医疗机构开展创新应用示范,探索建立骨科手术机器人使用技术标准和临床应用规范,构建专业人才培训体系,形成“应用示范-反馈改进-水平提升-辐射推广”的良性循,将对我国骨科手术导航定位机器人行业发展产生重大影响。

(4)手术机器人是医疗器械智能化的发展趋势

医疗器械的发展方向是智能化,这也是医疗器械行业的研究方向。为贯彻落实《中国制造2025》、《新一代人工智能发展规划》,发布了《促进新一代人工智能产业发展三年行动计划(2018-2020)》,指出要发展三维成像定位、智能精准安全操控、人机协作接口等关键技术,支持手术机器人操作系统研发,推动手术机器人在临床医疗中的应用。

五、手术机器人行业投融资情况

(一)手术机器人投融资情况汇总(待补充)

领域企业名称成立时间融资时间融资轮次融资金额投资机构主要业务
神经外科柏惠维康20102015.7天使轮未披露华夏幸福主要产品是神经外科手术机器人。经历了 20 年的技术积累,17 年的临床探索,2 万多例临床手术和 6 次产品迭代,柏惠维康在 2015 年推出最新产品—“睿米”神经外科手术机器人
2016.1A轮数千万元真格基金海泉基金雅瑞天使
2016.9B轮数千万元普华资本真成投资
2017.12C轮未披露巨匠投资臻益杭州金龙投资管理
2018.10C轮1.3亿元永宣创投
2020.11D轮4.3亿元中关村龙门基金君诚资本中信建投证券经纬中国九弦资本新鼎资本
华志微创20002018.1天使轮5000万元国投创合联想创投一家神经外科手术机器人研发商,集研发、生产和销售于一体,专注于通过无框架脑立体定向技术的临床应用,为颅脑外科立体定向手术设计医疗机器人。
2019.2A轮数千万元同晟资本和盟创投达孜县崇铧企业
2020.4B轮1亿元天士力融资租赁华兴资本
华科精准20152018.2A轮数千万元凯风创投品驰医疗一家手术机器人研发商,基于临床图像处理算法、医学影像技术,从事医疗机器人、医学临床分析系统的研发,临床主要用于癫痫、帕金森病、脑出血、颅内肿瘤等神经外科手术领域,并为医生和医疗机构提供手术定位解决方案。
2019.10A+轮未披露华创资本
2020.7战略投资数千万元美敦力
2020.12B轮数亿元高瓴创投北极光创投凯风创投华创资本
骨科天智航20102013.5A轮2500万元中关村发展集团专注于骨科手术导航定位机器人的研发、生产、销售和服务,是国内第一家、全球第五家取得产品上市许可证的手术机器人企业
2014.10A+轮250万元水木创投
2015.5B轮数千万元纪源资本GGV
2015.11新三板未披露 
2018.7新三板定增4亿元国投创新投资京津冀产业协同发展投资基金
2020.7IPO5.0447亿元 
三坛医疗20112014.1天使轮600万同伟创业主要提供骨科手术机器人、自动麻醉机、自动弹片摘除机器人等系列产品。专注于原创医疗器械及设备的研发,将高科技融入医疗器械领域。
2016.6A轮未披露易坤创投
2017.1A+轮未披露凯玛资本
2019.10B轮数千万元索道资本
2021.4B+轮数千万元天堂硅谷
腹腔思哲睿20132016.2天使轮未披露哈尔滨博实自动化股份有限公司专业从事手术机器人研发和产业化的科技创新型企业之一
2017.12Pre-A轮未披露深创投
2020.9股权投资未披露合江创投联新资本久有基金银杏谷资本哈创投集团安信证券
2021.2A轮未披露久有基金深创投哈尔滨博实自动化股份有限公司国投创丰
精峰医疗20172017.5天使轮未披露杭州利城辰星股权投资有限公司联想控股专注于智能手术系统的研究开发及推广的公司,研发单孔手术机器人的操作臂
2019.1A轮数千万元信远兆康投资北辰资产繸子财富广发信德
2020.4A+轮数千万元联想之星保利资本三正健康
2020.9Pre-B轮1亿元三正健康国策投资联想之星保利资本
2021.1B轮6亿元济峰资本康基医疗三正健康国策投资Guadalupe Peak祥峰投资中金浦成博远资本雅惠资本保利资本
术创机器人20162016.11天使轮600万元 从事医疗技术开发领域,将通过利用机器人辅助系统 ,以性价比极高的方式为患者提供先进的微创外科手术
2017.5A轮未披露道彤投资树兰医疗
2017.10A+轮500万美元约印创投新丝路金控
2018.10Pre-B轮未披露雷雨投资和达投资泰恒投资
2019.12B轮未披露约印创投新丝路金控国药中金浙商创投
2020.6B+轮未披露沂景投资
博恩思20162018.4A轮1亿元德屹资本瑞华控股天巽投资博恩思微创手术机器人系统基于专科化、智能化设计理念,可广泛应用于各类腹腔镜微创外科手术的自动化升级
和华瑞博20182018.3天使轮未披露弘道资本深创谷研发关节手术机器人和肴柱手术机器人,实现诊疗效果、效率双重提升
2019.8Pre-A轮未披露荷塘创投天津圆达瑞博企业管理咨询合伙企业(有限合伙)
2021.2A轮未披露汇垠澳丰武汉楚昌股权投资基金管理
血管介入奥朋医疗20172019.1种子轮未披露同晟资本专注于医疗机器人研发、制造,其产品主要为包含高端制造、人工智能、5G等概念的血管腔内介入手术机器人。
2019.6天使轮未披露常熟国发创投
2020.9A轮1亿元莱芜华嬴股权投资(基金)管理
唯迈医疗20142015.5天使轮数百万元北京丰睿投资基金注于介入诊疗设备(DSA)及解决方案的提供,公司拥有多年数字血管成像产品研发设计及产业化经验
2016.2pre-A轮未披露远毅资本数百万元鹏瑞集团
2016.6A轮数百万元北极光创投分享投资常州重道
2017.8B轮1亿元华盖资本约印投资
2017.8B+轮未披露中信中证资本
2019.10C轮数千万元 鲁信创投无锡金投动平衡资本倚锋资本亦庄国投
2020.9C+轮1亿元高瓴创投
2021.4D轮3亿元清池资本隆门创投朗玛峰创投鲁信创投

(二)手术机器人投融资情况分析

技术的发展离不开资本的支撑,在医疗机器人领域这一特征十分显著,产品的研发上市也随着融资的增加百花齐放。从融资事件的数量上看,2019年及2020年累计发生融资21起,涉及16家企业,其中2019年融资事件5起,2020年融资事件16起、是2019年的3.2倍,可见在手术机器人领域的融资热度呈显著的上升趋势。从热门领域看,骨科手术机器人的融资事件数量最多,达到10个,其中9个发生在2020年,骨科机器人企业“天智航”2019年在科创板的上市极大地刺激了我国骨科机器人领域的发展也使该领域获得了更多的资本偏好。其他领域融资事件还包括腹腔镜手术机器人5个,神经外科手术机器人4个,血管介入手术机器人1个。从企业融资频率看,深圳的精锋医疗两年内完成4次融资,是融资频次最高的企业。该公司的产品研发也格外瞩目,当前,已布局的单孔腹腔镜手术机器人系统、多孔腹腔镜手术机器人系统和超高清立体内窥镜产品等3款产品均已进入注册阶段,该公司也有望成为国内第一家实现单孔手术机器人上市的企业。

图:2019和2020年我国手术机器人领域的融资情况

 

(三)手术机器人投融资机会点分析

手术机器人行业处于发展初期,行业具有高门槛、前期开发费用高以及研发难度大等特点,手术机器人市场规模仅为中国整体医疗机器人产品的 16%。中国手术机器人行业存在产业链不完善、整体产品水平不高和参与者大部分为中小型民营企业的特点,本土品牌市场竞争力相对薄弱。在这样的市场环境下,中国高端手术机器人市场被欧美国家的产品垄断,中国本土企业与欧美竞争对手之间仍存在较大差距。受国家发展战略影响,近年来中国手术机器人市场出现了一批优秀的企业,其中天智航、柏惠维康、妙手机器人占据领先地位。

由于脑神经外科手术机器人、骨科手术机器人和微创手术机器人应用在不同的医疗科目领域,以及中国手术机器人行业尚处于初步发展期,目前行业集中度低,竞争格局较分散。随着行业技术不断提升和国家政策进一步规范,行业准入门槛的提高,具有自主研发技术、产品成功上市、占有多医院渠道优势的企业将来会在进一步占有市场份额或成为行业龙头。

六、手术机器人行业上市公司情况分析

(一)直觉外科

1、基本介绍:

直觉外科(Intuitive Surgical Co.)创立于1995 年,是一家专注于手术机器人的创新型医疗器械公司。其主要产品达芬奇外科手术机器人可以应用于心脏、前列腺、胸腺等部位的软组织手术。达芬奇手术机器人于2000 年获FDA 批准上市,成为首个获批上市的手术机器人,截止2019 年底已在全球范围内完成装机5582台,是世界上应用最为广泛的手术机器人。

 

2、核心优势

1)达芬奇进入市场较早,拥有很多4000多项专利,处于行业领先地位,公司现在已经授权和正在申请的专利有4,000多项,并且依然在不断提升技术水平。积累下来的知识产权保护对于后来者产生了强大的技术壁垒。

2)达芬奇机器人至今已经发展到第五代,包括da Vinci Xi、da Vinci X、da VinciSP三个类型,满足不同手术场景的需求;

3)截至2019年全球达芬奇机器人安装量已达5582台,累计参与手术达到720万台。全世界平均每26秒就有一个医生使用达芬奇机器人进行手术。达芬奇机器人进入市场多年,大多数医生已经习惯于使用达芬奇机器人而不是其他机器人。

3、财务状况

 

直觉外科的商业模式以达芬奇机器人销售、耗材销售和维护服务形成闭环,具备可持续增长动力。具体来说,直觉外科的营业收入主要来自三部分:1)达芬奇系统装机收入:达芬奇机器人的装机收入可以分为租赁收入和销售收入(包括新增收入和以旧换新收入)。全新达芬奇机器人的单价为60~250 万美元不等,平均单价为154.3 万美元(中国进口价格为350 万美元,未计入);租赁的平均价格为每年22 万美元。2)配套耗材收入:达芬奇机器人配备的关键部件机械臂在使用10 次之后会要求强制更换,机械臂的单价为700~3200 美元/条。单台达芬奇机器人承接的手术量增加,带来机械臂更换频率的提高,将为直觉外科带来长期可持续的收入。3)服务收入:服务主要包括培训、检修等,服务费用约为10~14 万美元/年,该项费用也会随着装机量的增加而提高。

(二)天智航

1、基本介绍:

天智航是国内首家商业化骨科手术机器人企业,作为行业领军企业专注于骨科手术导航定位机器人的研发、生产、销售和服务,是国内第一家、全球第五家取得产品上市许可证的手术机器人企业,同时,天智航作为“国家机器人标准化总体组”成员单位,参与编制了骨科机器人手术临床指南和诊疗规范,并参与制定相关国家标准。

 

2、核心优势

1)在专利方面,天智航共累积申请专利279项(其中发明专利申请93项),累积获得专利授权171项(其中发明专利授权29项),目前有效专利135项(其中发明专利26项)。除此之外,公司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。这些专利、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。

2)截至目前已有“天玑1.0”和“天玑2.0”两款手术机器人产品上市销售。2017年至2020年天智航共销售机器人107台,目前已在国内100余家医疗机构进行了常规临床应用,累计完成手术量超万例,均取得了良好的临床应用效果。

3)在研发层面,北京积水潭医院作为天智航三代产品的临床试验牵头医疗机构,在手术机器人的临床需求、临床研究及临床验证等方面发挥了重要作用。在市场层面,首先北京积水潭医院是两部委创建骨科手术机器人应用中心的牵头医院之一,能够对产品在全国的应用推广提供重要的背书和示范作用。

 

3、财务情况

 

2017年至2020年,天智航营业收入整体呈上升趋势,其中2020年以前公司的年度收入持续快速增长,年度增速均超过70%,但是2020年受到新冠疫情的严重影响,营业收入明显减少,并较2019年下降41%。

从业务范围上看,天智航的盈利范围包含骨科手术机器人、手术中心专业工程、配套设备与耗材、技术服务四个方面,其中骨科手术导航定位机器人是核心产品,同时也是公司最重要的盈利板块。自2017至2020年手术机器人销售收入占营业收入的比重均高于75%,随着“天玑2.0”产品的上市销售,配套设备与医用耗材板块的销售收入将有所提升,公司的盈利结构也将形成以手术机器人产品和配套设备与耗材销售为主的经营模式。