中⾦⼿术机器⼈：医疗⾰命，⽆限未来
摘要
⼿术机器⼈，颠覆传统医疗与重构未来⼿术。2015年，达芬奇腔镜⼿术机器⼈展⽰葡萄⽪缝合⼿术后，⼿术机器⼈以其更精准、更微创、更简便的优势开始被中国市场熟知，国内⾏业加速发展。除发展最为成熟的腔镜⼿术机器⼈外，⼿术机器⼈还包括⾻科、经⽪穿刺、经⾃然腔道、泛⾎管等。随着技术的逐步成熟，2010年后各⼿术领域陆续开始进⼊机器⼈时代。我们认为传统医疗正被颠覆，未来⼿术即将重构。未来⼿术机器⼈的⾰命，是使传统⼿术从⼀个定性的动作转变为定量的标准化数据，为⼿术开启数字化与智能化时代带来可能。此外，作为直接作⽤于患者的⽅式，我们预期平台化将进⼀步打开⾏业成长空间。近年来我国⼿术机器⼈⾏业发展迅速，2020年国内市场规模为4.3亿美元，占全球⽐例为5.1%。我们
认为，随着上游供应链的国产化提升与下游医院端配置证的放开，⾏业发展有望进⼀步提速。
设备+耗材+服务，商业模式升级三步曲。⼿术机器⼈收⼊分设备、耗材、服务三部分，伴随机器⼈的规模化与智能化进程，我们判断⼿术机器⼈将呈现出短期以设备为主、中期以耗材为主、远期以服务为主的商业模式演绎。海外成熟腔镜与⾻科⼿术机器⼈的发展历史验证了我们对未来短期与中期的判断。达芬奇腔镜⼿术机器⼈通过20+年4代机器⼈的进化，在提升技术壁垒的同时增强客户粘性。2013年，在累计装机量达到⼀定规模后，耗材成为其⽣产企业Intuitive Surgical的主要收⼊来源，后续⼏年收⼊占⽐持续提升；全球器械巨头史赛克则通过收购Mako机器⼈来巩固其⾻科耗材的领导地位，在⾏业过去20年的发展中，耗材与机器⼈的协同收并购普遍存在。我们判断，随着技术的成熟和数字化、智能化进程推进，服务业务除常规维护外将延伸出术前规划、术中指导、术后分析等⼤量软件增值业务，这些将在未来发挥越来越重要的作⽤。
2030年国内市场规模超700亿元，腔镜⼿术机器⼈最⼤。我们测算到2030年中国⼿术机器⼈市场将超过700亿元，且随着⼿术机器⼈技术成熟，数字化与智能化的突破，市场空间仍有进⼀步突破的可能。其中，1）腔镜⼿术机器⼈(400亿元)：是应⽤范围最⼴接受度最⾼的细分领域，术式涵盖胸、腹腔绝⼤部分⼿术；2）⾻科⼿术机器⼈(100亿元)：参考过去海外市场的发展，我们认为关节⼿术机器⼈将是国内该细分领域最成熟的分⽀；3）泛⾎管⼿术机器⼈(50亿元)：伴随⾎管介⼊⼿术的成熟⽽发展；4）经⾃然腔道⼿术机器⼈(33亿元)：是⼀系列⼿术机器⼈的统称，我们认为未来伴随技术成熟，呼吸道、消化
道、阴道等⾃然腔道均有望衍⽣出细分⼿术机器⼈，是远期成长潜⼒较⼤的⼀个领域；5）经⽪穿刺⼿术机器⼈(40亿元)：与术前规划等软件服务结合最早的细分领域。6）其他⼿术机器⼈（79亿元）。
风险
研发风险，控费政策风险，⼿术事故风险，知识产权风险。
正⽂
⼿术机器⼈，颠覆传统医疗与重构未来⼿术
从腔镜⼿术机器⼈开始被⼴为⼈知的⾏业
什么是⼿术机器⼈？⼿术机器⼈是多学科融合的新型医疗器械，为临床提供更精准、更智能的⼿术解决⽅案，改变和颠覆了传统⼿术。⼿术机器⼈由微创⼿术及相关底层技术发展⽽来，是⾼端与智能医疗设备的代表。
达芬奇腔镜⼿术机器⼈是⽬前商业化最成功的机器⼈。由Intuitive Surgical（直觉外科）⽣产的达芬奇腔镜⼿术机器⼈是⽬前全球推⼴最成功、应⽤最⼴泛的⼿术机器⼈。腔镜⼿术机器⼈主体包括影像平台、⼿术平台和操作控制平台三个部分。医⽣借助腔镜影像视觉信息，通过操作控制平台指挥⼿术平台上的机械臂，进⾏各类微创⼿术。
图表：达芬奇⼿术机器⼈系统各组成部分
资料来源：CanStock，中⾦公司研究部
2015年葡萄缝合⼿术，腔镜⼿术机器⼈被中国市场⼴为⼈知。2015年，Intuitive Surgical展⽰了da Vinci Si⼿术机器⼈在狭⼩的玻璃瓶内缝合葡萄⽪⼿术视频。⼿术机器⼈机械臂通过狭窄的瓶颈深⼊瓶体内，对葡萄进⾏缝合。此后腔镜⼿术机器⼈因其更精准、更微创、更简便的特性被国内市场⼴为⼈知，国产⾏业进⼊加速发展阶段。
优点：更精准、更微创、更简便。相⽐传统⼿术，⼿术机器⼈在⼿术术式、患者与医⽣操作均具备明显优势。1）更精准。三维成像系统让医⽣获得了更清晰的视野，⾼⾃由度的机械臂让⼿术操作更精细灵活；2）更微创。病⼈伤⼝⼩，损伤⼩，术后风险低，有助于术后恢复；3）更简便。减少部分⼿术辐射暴露，缩短学习曲线，医⽣更易操作。
图表：机器⼈微创⼿术对⽐传统⼿术及微创⼿术优点
资料来源：Intuitive Surgical官⽹，中⾦公司研究部
不⽌腔镜⼿术，全⼿术正在进⼊机器⼈时代
全球⼿术机器⼈有30余年历史，最早出现在⾻科。全球第⼀台应⽤机器⼈的⼿术可追溯到1985年，美国洛杉矶⼀名医⽣⽤关节臂式⼯业机器⼈辅助定位神经外科脑部活检⼿术；1992年，美国Integrated Surgical Systems公司研发的ROBODOC是第⼀个被FDA批准的⾻科⼿术机器⼈，⽤于关节置换。
2000年前后，腔镜⼿术机器⼈最早⾛向商业化。1997年，被誉为“⼿术机器⼈之⽗”的王友仑成功研制伊索(AESOP)⼿术机器⼈(声控内镜定位器)。1998年，伊索通过腹腔镜等⼀系列升级改造，进化为宙斯(ZEUS)机器⼈⼿术系统，并实现了第⼀次远程机器⼈⼿术。1999年，Intuitive Surgical成功研发⽬前全球最成功及应⽤最⼴泛的⼿术机器⼈—达芬奇⼿术机器⼈。
2010年后，全⼿术陆续进⼊机器⼈时代。2008年后，伴随⼯业机器⼈不断⾛向成熟，⼿术机器⼈也开始多元化科室应⽤。2008年，MAKO成功研发出RIO ⽤于髋关节置换；2011年，Mazor推出Renaissance⽤于脊柱⼿术；2016年Corpath GRX成为FDA第⼀个批准的泛⾎管⼿术机器⼈。
国内外技术差距不断缩近。国内最早的⼿术机器⼈研发始于1997年，中国海军总医院与北京航天航空⼤学联合研发CRAS⽤于咽喉管癌放射。2007年，国家科技部“863计划”开始⽀持⼿术机器⼈研发，为
⾏业培养和储备⼤量经验与⼈才。2015年后国内各科室⼿术机器⼈研发进⼊百花齐放阶段。2016年，天智航⾻科⼿术机器⼈成为⾸个CFDA获批的国产⼿术机器⼈。
以海外最成熟的达芬奇机器⼈为参照系，2014年达芬奇上市第四代机型，我们预期国产机器⼈将在2021-2023年陆续上市，技术差距在10年之内，其他类型⼿术机器⼈技术差距则更为接近，部分新领域如泛⾎管、经⾃然腔道等⼏乎同时起步。
图表：全球及中国⼿术机器⼈发展史
资料来源：弗若斯特沙利⽂，各公司官⽹，中⾦公司研究部
按⼿术对象分软组织、硬组织机器⼈，腔镜、⾻科⼿术机器⼈最具代表。⼿术机器⼈按⼿术针对的组织，可分为软组织机器⼈和硬组织机器⼈；按⼿术所在科室⼜分为腔镜、⾻科、经⾃然腔道、泛⾎管、经⽪介⼊、神经外科机器⼈。其中，腔镜、⾻科⼿术机器⼈分别是最具代表性的软组织和硬组织⼿术机器⼈。其他科室⽬前均在快速发展阶段，我们认为在未来均有较强发展潜⼒。
图表：⼿术机器⼈分类
资料来源：各公司官⽹、中⾦公司研究部
从可及⼿术数量来看，腔镜、经⾃然腔道机器⼈潜⼒较⼤。从适应的⼿术术式来看，中国腔镜⼿术机器⼈和经⾃然腔道机器⼈可渗透⼿术量空间较
⾼，2020年分别为929万和1,020万例，其他类别可渗透区间为97-197万例，⽽从⽬前⼿术机器⼈已渗透量看，经⽪穿刺和腔镜较⾼分别为1.36%和
0.51%，其余则低于0.05%。
图表：中国⼿术机器⼈潜在可渗透⼿术量(2020)
资料来源：弗若斯特沙利⽂，中⾦公司研究部
图表：中国机器⼈辅助⼿术渗透率(2020)
资料来源：弗若斯特沙利⽂，中⾦公司研究部
2020年全球⼿术机器⼈市场83.2亿美元，中国4.3亿美元。根据弗若斯特沙利⽂数据，2020年，全球⼿术机器⼈市场规模83.21亿美元，5年复合增速达22.6%；中国4.25亿美元，5年复合增速35.7%。⽬前腔镜⼿术机器⼈发展最为成熟，2020年在全球和中国市场分别占⽐63.1%和74.9%。
⽬前主要市场在欧美。从地区分布看，2020年，美国⼿术机器⼈市场约46亿美元，占⽐55.1%，欧洲与中国位列其后，分别为21.4%和5.1%。全球市场Intuitive Surgical处领先地位，2020年其收⼊达43.58亿美元，占全球⼿术机器⼈市场份额为52.4%，占全球腔镜⼿术机器⼈份额为82.9%。我们预计未来伴随国产技术进步和政策推动，中国市场将进⼊⾼速增长期。
图表：全球⼿术机器⼈市场竞争格局(2020)
资料来源：Intuitive  Surgical公司公告，弗若斯特沙利⽂，中⾦公司研究部
⼿术从定性到定量的蜕变，开启智能化时代
⼈⼯智能时代⼤势所趋，科技突破带来时代跃迁。⽣产⼒是社会发展的内在动⼒基础，⽣产⼒的突破带来时代的变⾰。作为⽣产⼒三要素之⼀的劳动⼯具，每当科技出现重⼤创新，都会得到较⼤改进，改变劳动者的⼯作习惯，并加速时代进步。科学技术是第⼀⽣产⼒。
以劳动⼯具突破为标志，⼈类社会先后经历了⽯器时代、青铜时代、铁器时代、蒸汽时代、电⽓时代、信息时代，我们预期未来将通过数字时代进⼊⼈⼯智能时代，⽽医疗⾏业各细分领域也将顺应时代发展，陆续进⼊智能化时代。
图表：劳动⼯具突破带来时代变⾰
资料来源：中⾦公司研究部
相⽐其他成熟⾏业，⼿术器械智能化落后约2个时代。伴随计算机发明，⼈类社会在1970年代进⼊信息化时代；2017年，AlphaGo击败⼈类职业围棋选⼿，⼈⼯智能时代临近。⽽医疗⼿术领域，虽已经出现超声⼑、射频消融等有源微创⼿术器具，但相⽐汽车、通信等，仍离进⼊数字化并快速向⼈⼯智能发展有较⼤差距。
⽬前⼿术的⾮标准化是其智能化的核⼼阻碍。⼈⼯智能三要素为算⼒、算法、数据。算⼒提供硬件⽀持，近年来云计算推动了算⼒突破；算法抓取⾼质量数据建模并不断学习与优化，近年来进化迅速。由于传统⼿术的主观操作性，使得⼿术操作⽆法被量化，⽆法产⽣有效的标准化数据，数据⾮标准化阻碍了⼿术的数字化与智能化发展进程。
图表：中国⼈⼯智能使⽤场景发展
资料来源：《2020-2021中国⼈⼯智能计算⼒发展评估报告》，IDC，中⾦公司研究部
⼿术机器⼈，定量化⼿术⽅式的缔造者。⼿术机器⼈应⽤时⼿术操作通过电信号传达机械臂，对患者进⾏定位与微创⼿术操作。此过程⼀⽅⾯使得⼿术操作可以量化并转换为数据；另⼀⽅⾯通过数据的优化与分析，反过来⼜进⼀步优化⼿术流程，实现⼿术数字化；最后通过⼈⼯智能的反复学习，达到智能辅助甚⾄未来全智能的⽬的。
因此⼿术机器⼈最⼤的⾰命意义，不仅是使⼿术更精准、更微创、更简便，更是使传统⼿术从⼀个定性的动作转变为可以定量的标准化数据，为⼿术数字化与智能化提供可能。与此同时，作为对患者两⼤主流⽅式之⼀，我们认为⼿术机器⼈也是未来⼀体化⽅案的交互载体与输出平台，包括智能检查、术前规划、术中指导、术后分析等其他软硬件将通过⼿术机器⼈间接对患者起到诊疗作⽤。
我们预判⼿术机器⼈将会有5⽅⾯发展：
►信息化，辅助智能化：数据采集与反馈体系更为健全，术前规划和术中导航等更为成熟，带来AR/VR、智能导航、⼒触觉反馈以及其他软件的机遇；►微创化，跨科室与⾼难度⼿术：伴随⼿术创⼝越来越⼩以及多科室数据的融合，跨科室⼿术与⾼难度⼿术成为可能，带来⾼等级医院⼿术升级机遇；►⼩型化：硬件设备的优化与升级推动⼩型化，⽣产成本将⼤幅降低。⼿术中定量属性增强和智能化也使得基层市场“傻⽠式”使⽤成为可能，带来基层医院市场普及的机遇；
►平台化：作为医学过程中两个主要⽅式之⼀(另⼀个为药物)，⼿术机器⼈与⼿术医⽣⼀同直接作⽤于患者⾝体主体。其他影像、诊断、检测系统，以及更新颖的⾼耗材料会通过⼿术机器⼈平台完成⼿术，带来其他器械的升级与发展；
►全智能化：伴随数据积累与⼈⼯智能的发展，⼿术全智能化将成为可能。但我们判断从长期来看，伦理问题将决定医⽣在⼿术过程中仍承担主要决策层职能，⼿术机器⼈将执⾏绝⼤部分执⾏层职能。
图表：⼿术机器⼈软件未来发展⽅向
机器人资料
资料来源：分析测试百科⽹，中⾦公司研究部
纳⽶技术打造微型⼿术机器⼈，前沿研究领域。纳⽶机器⼈指借助先进的芯⽚和纳⽶技术，在分⼦层⾯锁定原⼦和细胞实现精确操作的机器⼈。⽬前已作⽤包括：1）巡察：不间断地在体内直接探测疾病指标，发现病灶后释放携带药物。2）：可杀死癌细胞、疏通⾎栓、清除动脉脂肪沉淀物。3）提升：
依照给定程序对失去活性或退化的细胞、组织和肌⾁进⾏修复、替换和调整，进⽽提升⼈类⽣理机能。
图表：纳⽶⼿术机器⼈图⽰