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(報告出品方/作者:國金證券袁維)
手術機器人是一種精密的醫療設備,借助微創傷手術及相關基礎技術的發展而發明,被用于在狹小的手術部位實現人類能力范圍以外的精準手術器械操控。
手術機器人通常由手術控制臺、配備機械臂的手術車及視像系統組成。外科醫生坐在手術控制臺,觀看由放置在患者體內腔鏡傳輸的手術部位三維影像,并操控機械臂、手術器械及腔鏡的移動。
機械臂模擬人類的手臂,為外科醫生提供一系列模擬人體手腕的動作,同時過濾人手本身的震顫。
機器人微創傷手術優勢突出,應用領域不斷拓展
手術機器人的歷史:應用領域不斷拓展。手術機器人的歷史始于 1985 年 創建的 PUMA 560,該機器人可更精準地進行神經外科活檢。
2000 年, Intuitive Surgical Inc.開發的達芬奇手術系統獲 FDA 批準。該系統最初用于治療前列腺癌,并已越來越多地用于心臟瓣膜修復及婦科手術。達芬奇手術系統經過幾代升級后,目前仍是全球最受歡迎的腔鏡手術機器人。除腔鏡外,其他術式的手術機器人于 2010 年代開始迅速涌現,如脊柱、關節置換及泛血管手術的手術機器人。
未來,隨著人工智能、人機交互技術及 5G 通訊的進步,手術機器人有望擴展到更多的外科專業并實現更高的手術精準度、靈敏度及智能遠程控制。
手術機器人的分類:
經過數十年的發展,手術機器人現在主要用于腔鏡手術機器人、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和經皮穿刺手術機器人 5 個快速增長的外科領域。
機器人微創傷手術相比傳統手術具備明顯優勢:
減少手術傷口、術后恢復快及較少術后并發癥。與開放手術的大切口相比,病人在機器人微創傷手術中一般僅有一個或幾個小切口,切口用來放入手術器械。因此,手術能以精準及微創傷的方式完成。這也將大幅減少失血及術后并發癥的風險,例如感染及黏連,使得病人更 快康復。
靈活的機械臂與高度復雜的手術兼容。
手術機器人通常配備一個或多個高自由度的機械臂。通過電腦算法處理,機械臂將外科醫生雙手的活動復制成為人體內相應的儀器細微運動。這使得外科醫生能夠在較小的手術空間內流暢及精準地移動手術器械,這在高難度手術中不可或缺。
手術的精準度及手術結果的穩定性。
與傳統微創傷手術的二維圖像不同,由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。數字變焦功能亦使外科醫生能夠流暢地放大視野,從而促進精準的組織識別及組織層次區分。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。此功能使外科醫生更容易遠程控制手術器械,并降低不慎橫切組織的風險。
降低外科醫生疲憊及縮短學習曲線。
通過手術機器人具有震顫過濾、三維高清圖像及高靈活度的特點,外科醫生進行手術時更為方便且疲憊度降低。與在傳統微創傷手術中手眼協調受到影響相比,機器人微創傷手術允許外科醫生直觀地操作器械。該等功能亦縮短外科醫生的學習曲線,使手術機器人更便于在開放手術或傳統微創傷手術方面經驗有限的外科醫生使用。手術機器人的人體工程學設計也降低了外科醫生因長期不適及疲憊而遭受職業病的可能性。
減少輻射暴露。
在一些開放手術及傳統微創傷手術,外科醫生必須獲取一系列的 X 光片以確認植入物的正確放置位置。手術機器人一般帶有可指示植入物放置位置的光學導航系統,可大幅減少手術中所需要的 X 光片數量。這將減少外科醫生、病人及其他手術室員工的輻射暴露。
手術機器人的手術來源分為三個部分:系統、耗材及服務。
系統: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:手術過程中與機器人配套使用的器械,例如鑷子、剪刀及無菌保護罩等,持續性地向醫院出售;
服務:與手術機器人銷售相關的服務,例如維修和其他售后服務等。
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。
全球手術機器人市場快速成長,國內仍處于起步階段
全球手術機器人市場蓬勃發展。根據 Frost & Sullivan 的資料,預計全球手術機器人市場規模由 2015 年的 30 億美元增至 2020 年的 83 億美元,復合年增長率為 22.6%。預期全球手術機器人市場將繼續快速增長,并于 2026 年達到 336 億美元,自 2020 年起的復合年增長率為 26.2%。
美國目前為全球最大的手術機器人市場。
根據 Frost & Sullivan 的資料,美國2020年的手術機器人市場規模為 46 億美元,占全球市場的 55.1%。歐盟為手術機器人的第二大市場,于 2020 年的市場規模為 18 億美元,占全球市場的 21.4%。
中國手術機器人市場仍處于早期發展階段,但增長潛力巨大。盡管中國的患者人數龐大且可能需要使用手術機器人進行的常規微創傷手術數量眾多,但中國 2020 年的手術機器人市場規模僅為 4.25 億美元,占全球市場的 5.1%,明顯低于美國及歐盟市場。預期未來國內手術機器人市場將以 44.3% 的復合年增長率快速增長,于 2026 年達到 38.40 億美元。
我們認為,國內手術機器人行業未來有望加速發展的原因主要包括三個方面:
1)國家對高端醫療器械技術發展的政策支持;
2)地方醫保對手術機器人的逐步覆蓋;
3)國產手術機器人產品的接連上市。
政策支持高端醫療器械創新,手術機器人成為國家重點發展領域
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。
機器人輔助手術逐步納入地方醫保,患者費用承擔壓力有望大幅降低
目前國內機器人輔助手術費用較為昂貴。以腔鏡手術機器人為例,國內銷售量最大的達芬奇手術機器人采購價格超過 2000 萬元,此外醫院和患者還需要承擔配套的手術專用耗材和機器維護的成本,單次手術費用相比傳統腹腔鏡手術高出 3 萬元左右。手術費用較為昂貴是當前制約機器人輔助手術推廣的關鍵原因之一。
2021 年部分地區相繼將機器人輔助手術納入醫保報銷。
上海市將機器人輔助腔鏡手術納入乙類醫保:2021 年 4 月,上海醫保局發布《關于部分新增醫療服務項目納入本市基本醫療保險支付范圍有關事項的通知》,將人工智能輔助治療技術等 28 個新項目納入上海基本醫療保險支付范圍。
限定支付范圍為腔鏡手術機器人的四類手術:
1)前列腺癌根治術;2)腎部分切除術;3)子宮全切術;4)直腸癌根治術。但患者仍需自負 20%的金額。
北京市將機器人輔助骨科手術納入醫保:
2021 年 8 月,北京市醫保局發布《關于規范調整物理治療類醫療服務價格項目的通知》,其中將機器人輔助骨科手術費用分為兩部分:1)手術費用定價不超過 8000 元,被列入甲類目錄,可 100%報銷;2)配套專用器械部分被列入乙類目錄,報銷比例 70%。
目前手術機器人的應用優勢已經有了更多的臨床證據,未來手術機器人納入醫保報銷的術式種類和地域范圍有望持續擴大,從而顯著降低患者的負擔成本,大幅提升機器人輔助手術的接受程度。
我們認為,未來國內醫保的實施速度將成為加速手術機器人產品放量的重要因素。
國產手術機器人接連獲批上市,有望進一步推動醫院接受度。
近年來國產手術機器人上市獲批速度明顯加快:
從 2021 年 2 月天智航的天璣 2.0 獲批上市到 10 月威高妙手-S成為國產第一款獲批上市的腔鏡手術機器人,微創機器人的產品圖邁也已經進入最終的注冊申請階段。
國產產品的上市有望在為患者提供高質量手術服務的同時,降低機器人輔助手術的成本,提升選擇機器人輔助手術的性價比。
我們認為國產手術機器人的上市將加快國內終端醫院和患者的接受度。
腔鏡手術機器人:手術機器人最大的細分市場
腔鏡手術機器人可用運用于多種類型手術
腔鏡手術機器人通常包括外科醫生的控制臺、一臺患者側手術車及一套三維高清影像系統。患者側手術車涵蓋持有腔鏡和配套手術器械的機械臂。
腔鏡將外科醫生的視線延伸至患者體內,而機械臂模擬其雙手,并持有及指揮腔鏡及手術器械。腔鏡機器人可用于多種手術,包括泌尿外科、婦科、胸外科及普外科手術等。
泌尿外科:
機器人輔助的前列腺癌根治術(RALRP)已經成為機器人輔助手術的金標準。由于前列腺癌根治術在非常狹窄及深入的手術部位進行,機器人提供了這種手術所必須的精度水平,執行 RALRP 的 能力表明手術機器人的能力。
在國內,RALRP 也是機器人輔助泌尿外科的主要術式。
婦科:
手術機器人的出現極大地擴展了婦科腔鏡手術的應用范圍,使手術操作更加靈活、精準,手術視野更加廣闊清晰,目前已經應用于幾乎所有婦科的良惡性疾病的手術治療中。
截止 2019 年底,中國大陸實施的機器人輔助婦科手術量超過 1.6 萬臺。
普外科:
普外科涉及的手術種類較多,應用范圍也較為廣泛,機器人手術系統在各個手術中的安全性和有效性都達到甚至超越了腹腔鏡技術,阻礙手術推廣最大的缺陷仍是費用較高。機器人在普外科的應用可以分為肝膽胰手術、胃腸手術和甲狀腺手術。
美國是全球最大的腔鏡手術市場,直覺外科公司為絕對龍頭
美國目前為腔鏡手術機器人的最大市場。2020 年全球腔鏡手術機器人市場規模達到 52.55 億美元,2015 至 2020 年復合增速為 17.1%,全球潛在市場空間極為廣闊。其中,美國的機器人輔助腔鏡手術數量按 12.0%的復合年增長率由 2015 年的 50 萬例增加至 2020 年的 90 萬例,2020 年滲透率約為 13.3%,當年美國機器人輔助腔鏡手術市場規模約為 29 億美元,超過全球規模的一半,是目前最大的市場區域。
全球腔鏡手術機器人競爭格局:
全球腔鏡手術機器人市場中,直覺外科過去一直占據絕對的主導地位。2020 年直覺外科占據全球腔鏡手術 82.9%的市場份額,累積手術量已超過 850 萬例,是該市場絕對的領導者。
Asensus Surgical 的 Senhance 系統由于其在 3D 成像和觸覺反饋方面的優勢,在全球市場同樣具備較強競爭力,被 FDA 評價相比達芬奇手術機器人同等精準、性能更優。此外 CMR surgical、Avatera Medical 和美敦力的腔鏡手術機器人近年來相繼獲得 CE 認證,目前全球市場參與者仍相對有限,未來國際化市場存在較大發展空間。
國內機器人輔助腔鏡手術逐漸普及,國產產品依然稀缺
國內機器人輔助腔鏡手術日益普及。由于腔鏡手術機器人在治療早期前列腺癌等疾病方面的獨特優勢,雖然中國引進機器人輔助腔鏡手術的時間較美國晚,但其普及速度依然較快。
2015 年至 2020 年期間,中國進行的整體腔鏡手術數量快速增長,復合年增長率為 24.1%。中國每年進行的機器人輔助腔鏡手術數量由 2015 年約 1.14 萬例增至 2020 年的 4.74 萬例,復合年增長率為 32.9%,2020 年滲透率僅為 0.5%。2020 年國內腔鏡手術機器人的市場規模為 3.18 億美元,遠低于美國,但其被視為具有最大增長潛力的重要地區市場。
中國對機器人輔助腔鏡手術的需求仍存在巨大缺口。
2018 年至 2020 年三 年期間,在美國由一臺腔鏡手術機器人輔助進行的手術每年平均為 240 例,而中國的年度平均手術數量為 299 例,原因為中國手術機器人的供應有限。這一差距表明腔鏡手術機器人在中國的需求具有巨大的增長潛力。
國內腔鏡手術機器人上市獲批產品稀缺。
中國市場對機器人輔助腔鏡手術的需求強勁,但達芬奇 Xi 及達芬奇 Si 手術系統基本主導了國內腔鏡手術機器人市場,且在中國所有三級甲等醫院中使用的比例不足 10%。威高妙手-S 手術機器人 2021 年 10 月獲得藥監局批準上市,成為國產第一款獲批上市的產品。此外微創機器人的圖邁腔鏡手術機器人已提交注冊申請,康多腔鏡手術機器人處于臨床試驗階段,目前國內市場上市獲批產品稀缺,競爭格局良好。
骨科手術機器人:機器人輔助關節置換手術應用廣泛
骨科手術機器人是指用于輔助骨科手術的機器人,其優勢主要包括可定制三維術前方案、手術部位成像更清晰、減少震顫和提高手術精準度。骨科手術機器人的使用有助于減少對健康骨骼及組織的損傷、減少失血、縮短住院時間及加快康復。
骨科手術機器人主要應用于三類手術:關節置換手術、脊柱手術及骨科創傷類手術。
全球骨科手術機器人市場規模:2015 年全球骨科手術機器人市場規模僅 1.4 億美元,截至 2020 年市場規模已經增長到 13.9 億美元,受到疫情影像當年市場規模增長停滯,但 2015 至 2020 年復合增速仍達到 58.7%,全球骨科手術機器人市場處于快速成長階段。
關節手術機器人:全球市場規模高速增長,國內手術量仍處于起步階段
關節置換手術機器人主要用于髖、膝關節置換或關節內骨折手術,借助于手術機器人精確的截骨,來提高假體和骨骼精準匹配,增加骨與植入物的接觸面積,從而提高手術效果,并延長植入物的壽命。
機器人輔助關節置換手術在骨科手術機器人應用最廣泛。
機器人輔助關節置換手術在骨科三類手術中屬于應用最廣泛且最復雜的一類。關節置換手術機器人于 2020 年的全球市場規模為 7.25 億美元,占全球骨科手術機器人市場約 52.0%。
關節置換手術的分類:關節置換手術可進一步分類為全膝關節置換術(TKA)、單髁間膝關節置換術(UKA)和全髖關節置換術(THA),全膝關節置換是機器人輔助關節置換手術中最復雜的類型。外科醫生首先根據電腦斷層掃描產生的三維虛擬骨骼模型制定手術前規劃,模型進一步界定最佳植入物,在膝關節骨骼修整后將植入物固定在骨骼末端。表面置換是在機器人導航系統指引下進行,有助于提高精準度及校準下肢的角度。
關節手術機器人全球競爭格局:
史賽克的 Mako 手術機器人在關節置換領域占據絕對的主導地位。
截止 2020 年底,全球范圍已有超過 28 個國家使 用 Mako 機器人,自 2006 年美國上市以來 14 年內累積完成手術量超過 35 萬臺。施樂輝的 Cori 手術平臺小巧便攜,非常適合門診手術,相比老一代的 Navio 在速度和切割量方面優勢明顯,同樣具備較強競爭力。
此外 Tsolution、ROSA Knee、VELYS 近年來同樣在 FDA 陸續獲批上市,目前關節手術機器人的參與廠商同樣較為有限。
國內機器人輔助關節置換手術正處于起步階段。
中國在 2016 年首次進行機器人輔助關節置換手術。自此,機器人輔助關節置換手術因其植入物定位的準確度及一致性提高、令術后疼痛減少及功能較早恢復而日益受到關注。每年在中國完成的機器人輔助關節置換手術數量由 2015 年的零增至 2020 年的 243 例,滲透率低于 0.1%,目前仍處于起步階段。
國內關節置換手術機器人市場規模未來有望快速增長。
2016 年在中國推出 首款關節置換手術機器人后,關節置換手術機器人在中國已逐漸普及。預 計近期關節置換手術機器人的數量將迅速攀升。2020 年,中國關節置換手術機器人的市場規模為 1480 萬美元,市場規模相對較小。機器人輔助關節置換手術迅速普及,并獲廣泛接受,考慮到合資格患者數量眾多及應用滲透率較低,具有強勁的增長潛力。
史賽克旗下 Mako 開發產品為國內唯一獲批上市的關節手術機器人。
中國對機器人輔助關節置換手術的需求不斷增長,但由史賽克旗下 Mako 開發的 RIO 手術機器人是目前僅有的獲國家藥監局批準注冊的關節置換手術機器人。微創機器人的鴻鵠是唯一一款由中國企業開發,配備自主開發機械臂的關節置換手術機器人,未來有望成為國產企業獲批的首款關節手術機器人。此外,鍵嘉、元化智能與和華瑞博的機器人產品同樣也進入到了臨床試驗階段。
脊柱手術機器人:長期市場規模具備潛力,國產企業嶄露頭角
機器人輔助脊柱手術是骨科手術機器人的另一項重要應用。過去外科醫生以人手或在手術中大量拍攝的 X 光照片的協助下,在脊柱骨中放置螺絲以進行復雜的脊柱手術,患者及外科醫生存在輻射暴露的風險。
此外,脊柱手術中對螺絲位置的精確性要求較高,將螺絲放置于錯誤或并非最理想的位置的后果非常嚴重。脊柱手術機器人能夠提供基于電腦化術前規劃的指引系統,顯著提高準確度及降低錯置螺絲的風險。
醫生數量及患者認知度仍有待提升:
根據 data bridge 的資料,2020 年全球脊柱手術機器人市場規模約為 1.17 億美元,目前整體市場規模仍較小,主要還是受制于手術機器人高昂的成本和經過培訓的專業術者較少等因素,未來隨機器人手術市場認知度提升與手術成本下降,市場規模有望持續增長。
脊柱手術機器人全球競爭格局:
美敦力旗下 Mazor 是當前全球脊柱手術機 器人的龍頭企業,也是全球脊柱機器人的開創者。從 2004 年第一代 Mazor 脊柱機器人 SpineAssit 獲得 CE 與 FDA 認證到如今最新一代 Mazor X 機器人的上市,Mazor 研發的機器人產品一直代表了全球最前沿的技術水平。
此外捷邁邦美旗下 Medtech 研發的 ROSA 手術機器人同樣具備一定競爭力,且都已在國內上市。國內企業中,僅有天智航的天璣手術機器人 和鑫君特的 Orthbot 已獲批上市,且相比外資企業銷售額較小。
泛血管手術機器人:全球泛血管手術量巨大,國內術式尚未起步
泛血管手術機器人的治療方式:
泛血管手術機器人主要用于治療心臟、腦部或外周血管系統中的血管或相關器官疾病。在泛血管手術中,外科醫生穿刺患者的皮膚,將穿刺針和穿刺鞘依次插入大血管,然后將長而細的導管引導至血管,最終到達心臟、腦部或外周血管系統的目標部位。不同類型的儀器可放置于導管頂端作不同用途(如放置植入物或收集樣本)
相較傳統手術的優勢:
泛血管手術機器人通常包括外科醫生的控制臺、遙距導管操縱器以及可轉向的引導導管。外科醫生在手術控制臺的顯示器上 觀看 X 光掃描來觀察導管在血管內的移動,并使用操縱器遠距離控制導管的移動。
機器人輔助泛血管手術的優勢在于可以使外科醫生免受過度 X 光 輻射,因為外科醫生的控制臺可以遠距離放置在與手術室分離的房間。此外,泛血管手術機器人也提供了更好的視野,有助于切開主動脈并讓導管植入更準確。
全球泛血管手術機器人應用仍處于早期階段。
全球每年都會有大量的泛血管手術進行,隨著現代居民生活習慣的改變和心腦血管疾病發病率的提升,手術數量還在不斷增長。
全球泛血管手術數量從 2015 年的 1130 萬例增長到 2020 年的 1430 萬例,其中機器人輔助泛血管手術還處于早期發展階段,手術量占比較低。2020 年全球機器人輔助的泛血管手術市場規模為 3140 萬美元,增速遠高于全球泛血管手術量增長。
泛血管手術全球競爭格局:
全球目前僅有 3 家企業擁有獲得 FDA 批準或 CE 認證的泛血管手術機器人。西門子旗下 Corindus 開發的 CorPath 系統目前已經能完成包括冠脈、外周和神經介入在內的精確血管介入,是全球泛血管手術機器人的龍頭企業。法國 Robocath 開發的 R-One 專為冠脈介入而設計,同樣具備較強競爭力。而 Steretaxis 開發的 Genesis RMN則是運用于心律失常患者的心臟消融治療,定位于差異化市場。
2022 年有望成為中國機器人輔助泛血管手術開展的起點。
由于目前國內還并沒有已經獲得國家藥監局批準的泛血管手術機器人,機器人在泛血管手 術領域還沒有正式應用,2022 年部分產品有望在國內上市并開始形成手術量,長期潛在市場空間廣闊。隨著機器人輔助泛血管手術的不斷滲透,預計新安裝的泛血管手術機器人數量未來將穩步增長。
國內市場主要在研企業:
除西門子旗下 Corindus的 CorPath 系統外,微創 機器人與法國 Robocath 通過設立合資公司上海知脈共同推動 R-One 手術 機器人在國內的研發推廣,2021 年四季度產品已進入臨床階段。此外奧朋醫療與深圳愛博醫療的手術機器人產品均已進入臨床試驗階段,未來國內 外企業將共同推動泛血管手術機器人在國內醫療體系中的應用。
經自然腔道手術機器人:全球市場仍處于早期階段
經自然腔道手術機器人指通過人體的自然腔道進入目標部位,并可控制其進行診斷或手術的機器人。經自然腔道手術機器人應用于自然腔道腔鏡手術,如支氣管鏡檢查(肺檢查)、結腸鏡檢查(腸道檢查)及胃鏡檢查(胃檢查)。經自然腔道手術機器人為目標部位提供了更清晰的視野,使外科醫生能夠更靈巧地操作工具。
全球經自然腔道手術機器人市場規模仍處于早期階段。
全球每年都會有大量的經自然腔道手術進行,全球經自然腔道手術數量從 2015 年的 2.11 億 例增加到 2020 年的 2.87 億例,其中機器人輔助經自然腔道手術還處于早期發展階段,手術量占比較低。
中國預計 2023 年將開始產生手術量。
2023 年有望成為中國機器人輔助經自然腔道手術開展的起點。目前國內暫無 NMPA 批準的經自然腔道手術機器人,預計 2023 年部分產品有望在國內上市并開始形成手術量。隨著經 自然腔道手術機器人在我國獲批上市,機器人輔助經自然腔道手術將不斷滲透,預計新安裝的經自然腔道手術機器人數量未來將穩步增長。
美國 MedRobotics 為經自然腔道手術機器人領域的先鋒。
目前,全球僅有三臺獲 FDA 批準的經自然腔道手術機器人,包括直覺外科開發的 Ion 支 氣管機器人、強生開發的 Monarch 支氣管機器人和 MedRobotics 開發的 Flex 消化道機器人。國產方面,微創機器人的支氣管機器人正在臨床前階 段。
經皮穿刺手術機器人:國內外多家企業已展開布局
經皮穿刺手術機器人主要用于診斷(收集組織樣本)和治療。診斷方面,例如在檢測早期肺癌、乳腺癌及前列腺癌時,從疑似目標解剖結構中移除組織樣本,以便進一步進行病理檢查。應用 MRI、超聲及 CT 等成像技術將目解剖結構定位,并使用影像反饋引導針頭到達目標解剖結構。治療方面,經皮穿刺手術機器人可以用于清除腎結石的腎造口碎石術,通過患者背部的微小切口插入針頭,并清除腎結石。傳統穿刺法依賴放射科醫生手插入針頭,而機器人具備更高的穩定性及精準度。
機器人輔助經皮穿刺手術的優勢:
傳統情況下,醫生在 CT 圖像的引導下,將穿刺針穿過胸壁進入要取活檢組織的部位,取一小塊組織進行病理檢查。在不能看到穿刺針實時位置變化的情況下,醫生只能通過看 CT 影像,結合自己的臨床經驗進針。這不僅依賴于醫生個人經驗,還有技術水平。而通過機器人可以實時導航跟蹤穿刺針相對病人的精準位置,提高穿刺成功率。使用機器人平均穿刺 1.34 次就能成功植入手術針,傳統手術平均則需嘗試穿刺 2.64 次。
全球經皮穿刺手術量較大,國內機器人輔助手術滲透率仍較低。
全球經皮穿刺手術數量由 2015 年的 570 萬例增長至 2020 年的 830 萬例,潛在手術量空間較大。但國內機器人輔助經皮穿刺手術還處于早期發展階段,2020 年機器人輔助經皮穿刺手術量為 22600 例,滲透率僅為 1.4%。
隨著機器人輔助經皮穿刺手術的不斷滲透,預計新安裝的經皮穿刺手術機器人數量未來將穩步增長。2020 年國內經皮穿刺手術機器人新裝機 20 臺,市場規模 2080 萬美元,預計未來裝機數量與市場規模將持續增長。
國內外已有多個產品獲批上市。
直覺外科:全球手術機器人龍頭企業。直覺外科成立于 1995 年,其手術機器人技術最早來源于美國斯坦福研究院(SRI)的一項軍方技術,希望通過機器人使醫生能夠遠程對前線士兵進行治療。直覺外科從 SRI 獲得遠程手術機器人的技術授權后不斷研發嘗試,于 1998 年研發出首臺達芬奇手術機器人,并于 1999 年獲得 CE 認證,成為全球首款獲批的腔鏡手術機器人。此后公司不斷推出新的達芬奇系統,到目前已經迭代至第四代達芬奇 Xi 系列。
收入業績持續高速增長,已形成穩定的商業盈利模式
截止到 2020 年末,公司全球累積投放的達芬奇手術機器人系統已經達到 5989 臺,已累計實施超過 850 萬臺手術,業內發表過與達芬奇手術機器人相關的文章數量已超過 2.4 萬篇。
直覺外科過去收入持續呈現高速增長趨勢,從 2005 年至 2020 年收入年均復合增長率達到 21.8%,僅在 2014 年與 2020 年分別由于美國市場婦科手術量放緩和全球新冠疫情出現過收入下滑,其他年份均呈現穩定增長。2021 年前三季度公司實現營業收入 41.49 億元,同比增長 37%;實現凈利潤 13.24%,同比增長 90%。
耗材收入占比逐年提升。
隨著全球達芬奇手術機器人的裝機量逐步增長,直覺外科整體收入結構中耗材(器械和配件)的占比逐步提升,從 2005 年的 29.8%提升到 2020 年的 56.3%;而機器人系統本身的銷售占比在下滑,從 2005 年的 54.8%下降到 2020 年的 27.0%。耗材占比提升將為公司長期帶來更穩定持續的收入來源。
達芬奇手術機器人裝機量以美國為主。
截至 2020 年末,全球達芬奇手術 機器人累積裝機 5989 臺,其中美國 3720 臺,占比 62.1%,依然是直覺外科最重要的市場;歐洲 1059 臺,亞洲 894 臺,其他區域 316 臺。全球整體累積裝機量穩步提升。
達芬奇手術機器人單機手術量穩步提升。
除 2020 年由于新冠疫情影響導致手術量下滑外,達芬奇機器人單機手術年手術量過去一直保持穩步提升趨勢,主要原因在于高效率新機型占比的提升與達芬奇手術機器人應用場景的增加。預計未來單機年手術量還將持續增長,利于公司耗材收入提升。
品牌力優勢形成正循環,圍繞手術機器人產品全面創新
企業品牌力優勢突出,醫生反饋結果較好。公司非常重視滿足客戶的個性化需求和提供售后服務,在對美國市場各手術機器人品牌做的凈推薦值 (NPS)調查中,直覺外科得分達到 70,遠高于其他競爭對手,公司良好的產品性能與優秀的品牌口碑已形成正循環,全球龍頭地位較為穩固。
產品全面創新尋求更多增長點。
除第四代的達芬奇 Xi 外,公司 2018 年還 推出了單孔手術機器人達芬奇 SP,系統包括三個多關節的可以扭動的機械手腕和一個靈活的 3D 攝像頭,機械手腕和攝像頭通過一個小切口或者自然孔進入人體,可以為復雜的手術實現微創治療。2019 年獲得 FDA 批準 的 lon 機器人肺活檢系統可以基于導管對肺內深處組織進行緊缺穿透和取樣。此外公司在手術耗材、內鏡與人工智能等多個方面均取得突破,未來有望與達芬奇機器人系統共同支撐直覺外科增長。
雖然國內手術機器人行業發展較晚,大量國產企業仍在早期研發階段,但基于機器人輔助手術的臨床優勢和國家政策對創新醫療器械的支持,我們看好手術機器人未來在醫療領域的應用潛力和未來行業的高成長性,同時目前國內手術機器人細分領域競爭格局良好,國產龍頭企業未來有望脫穎而出,手術機器人有望成為醫療行業的革命性產品。
微創機器人
上海微創醫療機器人成立于 2014 年,公司是全球頂尖手術機器人公司,致力于設計、開發及商業化創新手術機器人,以協助外科醫生進行復雜的外科手術。
公司是全球行業中唯一一家擁有覆蓋五大主要和快速增長手術專科(即腔鏡、骨科、泛血管、經自然腔道及經皮穿刺手術)產品組合的公司,目前已成立手術機器人創新和產業化平臺,可進行在研產品的日常研發、臨床試驗及建立制造整合。
產品組合布局豐富。
公司已建立由一款已獲批準產品及八款處于不同開發階段的候選產品所組成的產品組合,包括一款處于國家藥監局注冊申請階段的候選產品、一款已完成注冊臨床試驗患者入組的候選產品及六款處于臨床前研究的候選產品。
腔鏡手術機器人圖邁:
圖邁主要由一部人體工學外科醫生控制臺、一輛擁有四個互動機械臂的患者側手推車以及一個三維高清影像系統組成。外科醫生安坐于控制臺,便可觀看手術部位的沉浸式三維高清影像,并通過控制機械臂操控患者體內的手術器械。三維高清影像系統提供呈現自然景深效果的實時目標剖析影像,有助精準辨別組織及區分組織層。
公司 2021 年 5 月完成將圖邁應用于泌尿外科手術的注冊臨床試驗,這使圖邁成為首款也是唯一一款由中國企業開發并完成注冊臨床試驗的四臂腔鏡手術機器人。
公司已于 2021 年 5 月 31 日向國家藥監局提交注冊申請。公司將進一步發展圖邁,以將其應用于婦科、胸科和普通外科的腔鏡手術,并將尋求國家藥監局批準其擴展應用。
三維電子腹腔內窺鏡蜻蜓眼:
蜻蜓眼是為檢查腹部、胸腔及骨盆區等器官而設計的三維電子腹腔內窺鏡。其通過細微切口插入腹壁,并在探查時沿途收集影像。蜻蜓眼雙物鏡能夠為外科醫生提供具有自然景深的三維影像。利用蜻蜓眼強大的影像采集、處理及傳輸技術,外科醫生可觀看高分辨率、具自然視覺景深的實時器官影像,是首款由中國企業開發獲納入綠色通道的三維電子腹腔內窺鏡。公司于 2020 年 8 月向國家藥監局提交蜻蜓眼的注冊申請,并于 2021 年 6 月收到批準。
骨科手術機器人鴻鵠:
公司研發主要專注于鴻鵠于全膝關節置換術(TKA)中的應用,用于去除膝關節表面的受損軟骨及骨骼,并以人工植入物取代。鴻鵠的術前規劃軟件基于電腦斷層掃描構建三維虛擬骨骼模型,外科醫生進一步編制三維影像術前規劃,該規劃根據患者的解剖部位界定植入物(以金屬及高分子材料制造)的最佳尺寸、適用性、位置及校正。鴻鵠的機械臂會根據術前規劃引導精準切骨及置入植入物。
鴻鵠是目前唯一一款由中國企業開發,配備自主開發機械臂的關節置換手術機器人。公司已于 2021 年 1 月完成鴻鵠全膝關節置換術(TKA)注冊臨床試驗的患者入組,并預期于 2021 年下半年向國家藥監局提交鴻鵠的注冊申請。公司也通過自研或與國際合作伙伴共同開發候選產品,涵蓋泛血管、經自然腔道及經皮穿刺手術。
威高手術機器人
山東威高手術機器人有限公司成立于 2015 年,威高集團直接或間接合計持有威高手術機器人 100%的股權。在威高手術機器人成立當年,集團與天津大學簽署了微創手術機器人聯合研究中心合作協議,天津大學機械工程學院院長王樹新團隊從 2000 年開始手術機器人的研發。
擁有國產首家獲批上市的腔鏡機器人產品。2021 年 10 月,公司研發的妙手-S腔鏡手術機器人正式通過國家藥品監督管理局審查,成為國內首家獲批的腔鏡手術機器人。
同國外手術機器人比較,妙手 S系統有三點突出的技術優勢:
1)運用了微創手術器械多自由度絲傳動解耦設計技術,解決了運動耦合問題,固定、防滑、防松,更有利于精度保持;
2)實現了從操作手的可重構布局原理與實現技術,使機器人的胳膊更輕,更適應手術的需要;
3)運用系統異體同構控制模型構建技術,解決了立體視覺環境下手-眼-器械運動的一致性。而且,三維腹腔鏡及三維腹腔鏡攝像系統作為機器人衍生產品,是國內第一款具有臨床意義的高端產品,其清晰度、色彩飽和度均達到了國際先進水平。
天智航
天智航成立于 2005 年,是中國骨科手術機器人行業的領軍企業。公司面向醫療機構提供的產品和服務主要涵蓋骨科手術機器人、手術中心專業工程、配套設備與耗材、技術服務等,其中骨科手術機器人是公司核心產品。
骨科手術機器人產品布局領先。
公司研發的第三代產品天璣骨科手術機器人系統于 2016 年 11 月獲得 CFDA 核發的第三類醫療器械注冊證,各項性能指標處于國際領先水平,取得了良好的臨床應用效果。2021年 2 月,公司新一代天璣 2.0骨科手術機器人順利獲批上市,產品序列成增長態勢,關節手術機器人也處于臨床試驗階段。
天璣骨科手術機器人能夠輔助開展脊柱外科手術以及創傷骨科手術,以機械臂輔助完成這些手術中的手術器械或植入物的定位。
產品兼容 2D 與 3D 模式,獨有入釘點及釘道計算智能算法,機械臂精準運動到規劃位置,借助骨科引導器,為醫生提供精準穩定的導針置入路徑。按照術中規劃,醫生可以精準設計并置入內植入物。
天璣另辟蹊徑,使常規手術精準微創化、復雜手術標準化、關鍵操作智能化、醫療資源均等化,臨床優勢顯著,智慧骨科手術未來可期。
醫達健康
醫達健康是智能精準外科解決方案的創新先行者,核心業務包括手術機器人導航系統和精準手術解決方案,在精準手術解決方案領域已有超過 15 年的經驗,已經逐步建立起全面的精準手術解決方案產品組合。
經皮穿刺手術機器人布局領先。
腹腔鏡精準手術規劃先鋒。
威森特醫療
公司成立于 2019 年 8 月,派爾特醫療 2021 年 5 月通過收購公司 33%的股份累計持有 51%股權實現控股。核心團隊 2011 年就開始手術機器人的 技術研究,擁有多名來自機器人領域的專家,具備機械系統、控制算法、手術器械、影像、仿真、通信等方面的豐富經驗。并結合派爾特在吻合器、超聲刀領域的積累,自主生產配套耗材,有效降低產品成本。
腔鏡手術機器人設計技術優秀。
威森特醫療腔鏡手術機器人產品設計通過高分辨率三維視覺技術,于狹窄的手術空間提供準確而清晰的圖像,實現靈活的定位,利用電腦算法分析資料,并向機械臂提供即時反饋,同時具有手術精度高、創傷小、術中輻射小等優點。產品應用后有望減少對外科醫生技術技能及實踐經驗的依賴,提高精度、簡化操作程序并縮短操作時間。
得益于公司優秀的技術能力,2021 年 11 月,公司項目腹腔微創手術機器人與器械關鍵技術及應用在北京人民大會堂舉行的國家科學技術獎勵大會上,獲得 2020 年度國家技術發明獎二等獎。
產品有望在 2024 年國內獲批上市。
截至 2021 年 6 月公司遞交招股書,公司手術機器人處于原型機的試生產階段,預計將于 2021 年四季度開始對腔鏡手術機器人產品進行動物實驗,于 2022 年初開始臨床試驗,于 2023 年完成有關臨床試驗并向國家藥監局提交注冊申請,并于 2024 年在中國 完成注冊。公司同時計劃為手術機器人產品申請 CE 認證。
企業產品研發進度不及預期。
目前國產企業的產品大部分依然處于上市前研發階段,若企業機器人產品上市時間延后或者未能成功上市,將會影響未來公司收入與業績增長。
機器人手術費用過高或納入醫保報銷不及預期。
目前機器人手術費用普遍高于普通腔鏡手術或開放手術,若國內患者支付意愿較低或手術納入醫保報銷進程較慢,將會對公司業績放量產生負面影響。
產品應用推廣進度不達預期。
目前國內機器人手術應用仍局限在特定科室,若未來機器人應用場景無法拓展或醫院裝機量增長不達預期,將會對公司銷售業績產生影響。
醫療事故風險。
若手術機器人應用過程中發生醫療事故,將可能會對企業品牌聲譽與產品推廣造成負面影響。
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