机器人被誉为制造业皇冠顶端的明珠。近年来，医疗机器人的技术研究和产品开发持续推进，手术机器人已成为医疗机器人范畴中占比最大也是最重要的产品。
手术主要源自外科，从技术进化的逻辑来看，手动化到自动化再到智能化是大趋势。外科学在过去20年完成了从开放式手术到微创手术的变革，大约10年前开始从微创向数字化、智能化方向迈进，而数字化、智能化外科的主要载体就是手术机器人，如同辅助驾驶已经被大众接受，手术机器人也将成为医生的左膀右臂。
图表 手术机器人的分类图片来源：蛋壳研究院
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。按照手术目标脏器类型，手术机器人可分为硬组织机器人和软组织机器人。
手术机器人现已应用于普外科、泌尿外科、心血管外科、胸外科、妇科、骨科、神经外科等多个领域，是临床医学发展的里程碑。在如今医疗资源不充分的背景下，手术机器人被寄予厚望，达芬奇手术机器人一直站在聚光灯下，验证了其巨大的市场潜力。与此同时，手术机器人在政策、资本等推动下快速发展，在全球资本市场上更是一骑绝尘。
动脉网发布手术机器人产业报告，意在通过我们对行业12家企业和近20位专家的调研访谈，呈现出一份相对完整的产业现状和商业版图。
根据我们的研究整理，对手术机器人产业展开分析，并得出以下判断：
1、手术机器人赛道火热，四年来在国内融资过百次，其原因在于：巨大且未被满足的临床需求、达芬奇手术机器人优异的市场表现以及中国医疗器械领域巨头在手术机器人产品上的"空白"；
2、手术机器人的产品力主要体现在不可替代性、强力辅助性和可拓展性三方面。在产品推广上，达芬奇手术机器人从不可替代性切入，解决一般医生难解决的高难度手术。现阶段，从强力辅助性推广的条件或已具备；
3、国外巨头的并购多出现在骨科领域，并已实现手术机器人和耗材的捆绑销售，但国内耗材集采的背景削弱了这种模式，腔镜上国内实现单孔获批，国产替代加速进行中；
4、经皮穿刺、神外、口腔、眼科手术机器人基本与国外产品实现同步发展，经自然腔道处于快速跟随阶段，血管介入在一定程度上领先国外；
5、现阶段，手术机器人多不具备自动化，部分实现了1级和2级自动化，未来，手术机器人将在"眼"、"手"、"脑"、"体"上都有进化，并迈向自动化和智能化；
6、手术机器人功能演进上将从术前到术中，覆盖全流程核心操作，另外，将在这一阶段将实现应用上的拓展，覆盖更多术式，如全骨科、泛血管等产品；
7、从产品看，国内更强调手术机器人的性价比，但同时要遵循国外手术机器人潜在的商业模式，"手术机器人+耗材"是可持续的生态模式；
8、IPO收紧下，研发周期较长的手术机器人行业或影响较大，企业自身造血能力是关键。
政策、资本合力，四年融资过百次
● 政策：审批加速、配置扩容、医保助力
国家创新医疗器械审批"绿色通道"为手术机器人亮了"绿灯"。审批方面，手术机器人作为创新医疗器械，已有多款国产产品通过特别审查申请，进入 "绿色通道"，比原先上市申报流程压缩半年左右。
配置上对腹腔镜手术机器人进一步扩容。配置方面，据《"十四五"大型医用设备配置规划》，腹腔内窥镜手术系统新增559台（此前存量260台，+215%），兜底价格从过去的1000万～3000万元调整为3000万～5000万元。
政策"东风"持续吹向手术机器人，医保同样利好。医保方面，2021年4月，上海将使用"达芬奇手术机器人"进行前列腺癌根治术、肾部分切除术、子宫全切术和直肠癌根治术纳入医保报销范围。
2021年8月，北京将"机器人辅助骨科手术"（医保甲类）作为辅助操作获得政府定价，并与"一次性机器人专用器械"共同纳入北京医保支付目录。
另外，湖南、广东、江西等多个省市也陆续跟进，手术机器人及相关耗材等项目都被纳入医保。今年，上海进一步将"达芬奇"等76个新增医疗服务项目及新医疗器械（耗材）条目纳入医保。
据不完全统计，从2015年开始，国家在手术机器人及相关内容共发布18条政策，在审批、配置、医保、技术、应用等方面均给予了大力鼓励和支持。如下：
图表 近年国家针对手术机器人相关的政策图片来源：蛋壳研究院
● 融资：四年融资过百次
随着多家初创公司涌现，过去5年手术机器人行业的发展进入爆发期，微创机器人、天智航等公司上市，还有多家知名公司已经进入商业化和IPO申报阶段。另一方面，随着这两年资本市场遇冷，手术机器人公司也受到影响，比如商业化的问题受到质疑。
然而，即便是在这个背景下，手术机器人在资本市场上的表现依然"力压群雄"。据不完全统计，2020年、2021年、2022年、2023年（截至9月30日，多次融资记作1次）手术机器人赛道分别完成了27起、30起、29起、19起投融资事件，四年融资次数过百，整体表现不凡，如下图。
图表 近年手术机器人赛道的融资数量图片来源：蛋壳研究院
同时，仅从2023年最新融资轮次的金额看，截至2023年10月15日，已有5笔融资过亿元，就融资数量来看，2023年有所回落，资本更趋于理性。另外，从最新融资轮次看，A轮及以下的占比 33.3%，表明市场充满活力。具体来看，近年的融资情况如下：
图表 2020年以来手术机器人公司融资统计数据来源：各公司官网等公开信息
手术机器人之所以这么火爆，主要有三方面原因：
一、手术机器人巨大的、未被满足的临床需求很明确；
二、达芬奇优异的市场表现让手术机器人被寄予"无限厚望"；
三、中国医疗器械巨头在手术机器人上的"空白"让其成为"宝地"。
● 市场：国内复合增速超过全球18.1%，潜力巨大
据沙利文数据披露，2020年，国内手术机器人市场规模达到4.3亿美元，复合增速为35.7%；估计到2026年达到38.4亿美元，全球2020-2026年复合增速预计为26.2%，国内为44.3%，超过全球18.1%，国内市场潜力巨大。其中，预计到2026年，腔镜手术机器人市场规模将达23.2亿美元，骨科手术机器人将达4.5亿美元。具体如下：
图表 中国手术机器人市场规模数据来源：沙利文
据中国招投标网，根据2023上半年（1月1日到6月30日）已公布的中标数据中，在不统计耗材和服务的情况下，国产品牌市场占比29.5%，进口品牌市场占比70.5%，其中，腔镜手术机器人占比约70%，骨科手术机器人占比约18%，具体如下：
图表 2023年H1手术机器人中标情况分析数据来源：中国招投标网
技术：术中实时导航是发力点，各大企业争相突破
● "软"、"硬"结合，操作和定位特点不一
手术机器人具有多学科融合、技术壁垒高的特点。整体来看，手术机器人的功能模块分布如下：
图表 手术机器人功能模块分布图片来源：蛋壳研究院
操作和定位对技术要求各有侧重点。目前产品强调定位居多的主要为骨科、经皮穿刺、神外、口腔手术机器人，强调操作较多的是腔镜、血管介入、经自然腔道手术机器人。结合目前的最新产品，骨科和神外手术机器人也有部分强调操作功能的产品。
比如，歌锐科技的"牛顿"骨科手术机器人将腔镜手术机器人的主从式设计融入其系统中，采用多机器臂+模块化手术器械架构，还融合了力反馈技术，可辅助医生安全高效完成骨科微创手术全部核心操作。
● 腔镜手术机器人：机械臂设计有差异，力反馈是未来突破点
目前，腔镜手术机器人在国内是"一超多强"的局面。腔镜手术机器人领域，达芬奇在全球基本处于垄断的地位，近年来，随着国内企业的大力投入，国产腔镜机器人在技术和产品形态上摸索创新，实现多样化。
目前国内获NMPA批准（境内）的腔镜手术机器人共6家，整体获批在数量上实现逐年突破。
具体来看，除术锐为单孔外，其他均为多孔，达芬奇的单孔机器人由于实施了出口管制，所以，国产单孔手术机器人的获批是国内腔镜机器人发展的重大突破。另外，精锋、微创实现了适用科室的拓展，先后在2023年8月和9月完成适用四科室的获批，具体获批信息如下图。
图表 国内获批腔镜手术机器人盘点数据来源：NMPA
● 骨科手术机器人：改善骨处理精度，实现植入物精准定位
关节置换手术机器人提高了骨处理精度。关节置换手术机器人主要用于辅助医生开展全髋置换、全膝置换、单髁关节置换等手术。
相对于常规手术，机器人辅助关节置换手术可以做到更精准的磨削、切割、钻孔操作，提高骨处理精度，实现植入假体的位置与术前规划更接近，还在术后功能改善和患者满意度方面有一定的优势。
如键嘉医疗的ARTHROBOT关节置换手术机器人通过其先进的导航定位和三维可视化技术精准获知磨削进度，并可评估患者软组织平衡状况，精准度高。系统配备七自由度机械臂并通过机械臂控制技术帮助医生控制磨削角度、深度和假体植入准确度。
脊柱外科手术机器人的主要优点在于：
①手术内置物的精确置入；
②辐射暴露减少；
③手术时间缩短；
④缩小了手术切口。
在骨折复位手术中，机器人操作对象为不稳定的骨折块，骨折块在复位过程中空间位置多变，需要多次调整才能完成复位。因此，良好的人机交互设计是骨折复位机器人的关键。
就国内获批产品来看，截至2023年10月15日，含导航定位的骨科手术机器人共20款产品获批，其中用于关节置换的产品最多，其次是用于脊柱的，具体如下：
图表 国内获批骨科手术机器人盘点数据来源：NMPA
● 从术前到术中，操作和定位均有升级
血管介入手术机器人方面，过去，全球范围内仅西门子研发的CorPath 200及CorPath GRX获得了FDA认证及CE认证；Robotcath开发的R-One（微创医疗机器人合作项目）获得CE认证；强生的Sensei X2、Stereotaxis的Genesis RMN取得FDA批准。
不同于这些大多用于冠脉介入的手术，万思医疗的VAS HERO血管介入手术机器人用于神经介入，于2023年3月获NMPA批准，实现国内首个获批。
VAS HERO手术可达到全脑血管造影术应用场景要求，可实时记录造影剂用量、探测出血和气泡情况并及时预警，其精度达亚毫米级、可旋转最小角度优于1度，且采取极简设计和模块化安装，使手术更安全、精准、高效。
经皮穿刺手术机器人相比于传统活检程序依赖放射科医生人手插入针头，机器人辅助法通过较人手更稳定的机械臂提供更高的刚度及精确度。
经皮介入手术机器人首先根据患者医学影像进行快、精准的三维重建，获得患者的患部三维结构并进行"路径规划"，寻找"最佳进针点"，避开危险部位如周边的血管、神经等，即术前规划，相当于"驾驶前的导航"。
高精度的"导航"基于患者的目标位置和患部结构，精准规划穿刺路径和角度，让医生少走或不走"弯路"，让"新手"也可放心"驾驶"，协助医生完成更精准、更安全、更高效的经皮介入手术。
经自然腔道手术机器人有更高的准确性和诊断率。经自然腔道手术机器人通常包括1个摄像头、2只机械臂，末端工具一般为夹钳和电刀，操作臂直径、末端灵活度和夹钳的加持力是经自然腔道手术机器人设计的关键技术。
从技术端来看，机器人支气管镜系统目前尚在起步阶段，但其安全性、有效性已得到证实，与磁导航辅助下支气管镜检查及普通支气管镜检查相比，有更高的准确性、诊断率，并发症也相对较少。
感知与定位是神经外科手术机器人的关键技术。这里的感知和定位包括病灶、局部和全局的感知与定位，病灶的感知与定位通过多模态三维可视化影像处理技术实现，包括电CT、MRI、PET、弥散张量成像（DTI）技术，多用于术前规划。
目前，国内大多是协作式机械臂+红外光学定位系统的模式，为了充分发挥手术机器人在神经外科系统集成中的潜力，还需要在成像软件和规划软件以及末端执行器方面加大投入。
国内获批的神外手术机器人企业有3家，分别是华科精准、柏惠维康和武汉联影智融医疗科技有限公司。
口腔手术机器人可使手术更为精准。与医生种植牙相比，种植牙机器人最大的优点就是精准。据了解，机器人种植的肩部误差为 0.285 mm，根部误差为 0.311 mm，角度偏移误差为1.807，这一数据与医生使用导板种植精度的统计数据相比较，机器人种植的精度要高得多。
而在普通种植牙手术中，医生需要切开患者的牙龈，放入种植体后再缝合，医生对力的感受来自"手感"，因此医生的经验和技术非常重要。
眼科手术机器人可实现精度高、手术创伤更小、治疗更精准。眼科手术机器人优势具体如下：
1、可以过滤手术医生的生理性震颤，增加医生对手术操作的稳定性和控制性，从而降低手术操作的难度和术者的压力，减少眼科手术并发症；
2、提高手术的精准度，让个性化、精准化治疗，以及新的手术方式成为可能；
3、缩短眼科手术初学者的学习曲线，也能延长高年资手术医生的黄金手术期。
目前，眼科手术机器人在技术上主要有五大流派，各有特点。综合来看，平行四边形和串并联技术实用性最强，磁导航技术落地还相对较远。
其中，微眸医疗的串并联结构可实现微米级高精度的RCM控制和末端定位，手术机器人具备五个自由度，可实现柔性RCM，精准度高、安全性好，公司采用的主从式设计可匹配高易用性的操作系统、结构化设计可契合医生自然操作形态。
截止2023年10月15日，除腔镜和骨科手术机器人外，国内其他手术机器人（含导航系统）产品共有24个获批。其中，口腔手术机器人最多，共8个，多用于口腔种植；穿刺手术机器人共7个；神外手术机器人6个；血管介入手术机器人1个。具体如下：
图表 除腔镜和骨科外的其他手术机器人的获批盘点图片来源：蛋壳研究院
● 力触觉反馈、精准定位、术中配准是迭代方向
力触觉反馈系统是手术机器人操作方面的重点技术。现阶段，应用于腔镜手术机器人大多采用视觉反馈系统，外科医生在控制机械臂做手术时，需要通过分析视觉信息，实时判断器械对组织的作用力以及其他组织特征，一定程度上影响手术效率。
这里应建立高仿真度组织器官物理模型，以及基于解剖学人体组织特征的力反馈物理模型，将力反馈与触觉反馈相结合，提高手术的现实感。
定位导航中的成像、追踪与显示是手术机器人定位方面的重点技术。在成像设备上，光学定位系统通过两个近红外摄像机构成一组双目视觉系统，在两摄像机光轴四周固定红外LED进行照明，红外LED发出的红外光经过手术器械上的标记球反射回摄像机感光芯片中，标记球具有特殊的反射涂层，由数以万计的微珠组成，可在跟踪过程中反射红外光。
通过摄像机采集标记球的图像，在计算机辅助下通过数字图像处理技术来识别和定位标记点，根据标记点的三维坐标可以标定手术器械的坐标和方向，从而实现手术的精确导航。
比如，艾目易科技自主研发的近红外光学定位系统AimPosition，基于FPGA技术平台构建，提高了双目视觉图像采集的高度同步性、稳定性，可动态地在特定的三维空间中实时追踪工具位置，追踪精度可达0.12毫米，目前相关产品已实现量产并广泛应用。
配准过程是整个手术导航系统中至关重要的部分。技术方面，术前数据与术中数据的配准是图像引导外科中的关键技术，它将术前数据（病人术前影像或由这些影像获取的解剖结构模型和手术规划）和术中数据（病人图像、手术器械位置、跟踪系统等）统一到同一坐标系下，相对于类似"打固定靶"的硬组织手术，软组织的术中位移与形变影响大，对术中配准的要求更高。
比如，惟德精准的经皮介入机器人通过其呼吸相位技术，较好解决了术中形变和位移导致的病灶漂移、多模态数据术中多维度实时配准等关键问题，并可基于人工智能对术中数据进行全自动、实时处理。
商业化：挑战亦机遇，国产更合适其"土壤"
● 从不可替代性切入、强力辅助性铺开
在应用上，产品力即手术机器人实现核心价值是根本。我们认为，手术机器人的产品力主要包括三个方面：不可替代性、强力辅助性、可拓展性。
图表 手术机器人的产品力模型图片来源：蛋壳研究院
在产品的推广方面，达芬奇手术机器人在国内的推广上从"不可替代性"切入。以此为例，由于前列腺手术需要三维高清、精细的手术工具才能开展，普通的医生开展不了，而手术机器人可以担任这一强力工具，解决了"从无到有"的问题后，达芬奇手术机器人在进院以后，开始从泌尿外科找到了突破口，并逐渐开始扩展到妇科、肝胆外科、胸外科等。
现阶段，手术机器人的功能和推广上从"强力辅助性"切入的条件也已具备。达芬奇机器人目前发挥"不可替代性"和"强力辅助性"的功能基本各占一半，接下来，手术机器人从"强力辅助性"的角度推广医院或同样可以被接受。
● 八大赛道进展不一，四类企业各有特色
目前，除了达芬奇的腔镜手术机器人外，多数手术机器人还在"专科化"的阶段。全球手术机器人产品成熟度和发展阶段如下图，圆圈大小代表现有市场规模。
图表 不同类别的手术机器人产品成熟度和发展阶段图片来源：蛋壳研究院
从企业端来看，目前主要有四类企业布局手术机器人，具体如下：
图表 布局手术机器人的四类企业图片来源：蛋壳研究院
就商业模式上看，手术机器人市场主要分为三部分：设备、服务费、耗材。以达芬奇手术机器人为例，短期看设备，长期看耗材和服务。
图表 直觉外科公司的收入构成数据来源：直觉外科公司官网
● 挑战：政策引导控价，国外品牌同台竞技
2022年9月，湖南省医保局出台了《关于规范手术机器人辅助操作系统使用和收费行为的通知》，后有省市不断效仿，手术机器人的收费逐步进入标准化。具体如下：
图表 手术机器人收费要求图片来源：湖南省医保局
政策旨在引导手术机器人回归临床价值和更高的价值创新。本质上，政策旨在鼓励重视临床价值的公司，因为市场的需求是全流程，特别是核心操作，单独的小环节或者非核心环节并不能满足医生的需求，全流程的核心动作都由机器人来完成才是手术机器人最终临床价值。
这将对手术标准化、医疗资源均衡有重大意义，这一政策也是在优化社会资源，长期看将引领行业高质量发展。
国外巨头纷纷入局，市场蓄势待发。为了争夺市场，美国医疗科技巨头美敦力、强生、史赛克、捷迈等纷纷加入其中，或采取直接收购，或自主研发，或与科技公司上游公司联合开发，国外手术机器人市场蓄势待发。
同时，海外收购案例中骨科领域出现频次最高，且多为耗材公司收购骨科手术机器人公司。一方面，这类大型耗材公司想打造像达芬奇一样的内循环模式，从长远考虑以高价收购和手术机器人捆绑销售，而骨科手术机器人公司缺少专用耗材，难以打造生态，这是一个互利共赢的局面。
国内来看，腔镜手术机器人依然有产品"突出重围"，骨科的"集采土壤"未必都适合。达芬奇手术机器人虽有绝对优势，但是国产单孔腔镜手术机器人依旧有产品获批。而在骨科方面，国外产品在算法和临床成熟度上有一定优势，但却在还没有建立起专用耗材模型时就已被集采。
国外品牌不管是史赛克还是美敦力，最终都想在耗材上盈利，集采背景下其利润点被削弱，捆绑下的商业模式就没有设想的好，如此，中国的企业或能在这样的土壤中成长。
降低成本、提高产品性能是必然之路。国内，一方面需要对产品和耗材的成本做精准控制，同时还需打造比较好的产品价值来满足临床需求。如何才能降低成本？比如从设计端考虑，采用模块化设计，简化结构，在不影响功能的情况下在技术上作取舍；
另一方面，耗材仍然是商业模式可持续的关键环节，降低耗材收入比例，以量换价。那么，随着手术量的普及还是很有市场。
趋势：覆盖核心操作、实现术式拓展
● "眼"、"手"、"脑"、"体"皆有进化，自动化再升级
未来，手术机器人将在"眼"、"手"、"脑"、"体"上有进化，并进行迭代。微创化仍然是产品的进化思路，比如经自然腔道手术机器人。
从更长远来看，微型化是手术机器人的另一个发展趋势，先是"体型"更轻巧、使用更便捷，再到胶囊机器人、微纳机器人的发展，进一步推动手术无创化，实现"体"更微。
图表 手术机器人的产品发展趋势图片来源：蛋壳研究院
同时，虽然现在的手术机器人可以做到更精准，但在提升手术效率、缩短整体手术时间上优势不明显，这也是未来需要解决的问题，如果能做到准且快还是很有市场空间。
另外，手术机器人迈向自动化和智能化是必然，接下来将向自动化2级和3级迈进，并在技术上做复合，比如复合0级、1级和部分的2级共同迈向第3级。
图表 手术机器人自动化阶段图片来源：蛋壳研究院
● 覆盖核心操作、拓展术式，耗材趋向智能化
从术前到术中，覆盖全流程核心术式。湖南省医保局于2022年9月发布了手术机器人的收费政策后，后续有海南、山西、河南跟进。我们预计，在2年左右将迎来全国范围的收费规范，根据收费政策，只发挥部分功能，特别是非核心术式的产品未来盈利能力十分有限，市场需要的是覆盖核心术式、辅助全流程的手术机器人。
手术机器人在这一阶段将实现应用上的拓展，覆盖更多术式。面对控价及进院难问题，手术机器人在这一阶段将实现功能上的拓展，在技术原理接近的产品上进行合并，实现一机多用、模块化组合，加强硬件集成能力，不同的部位更换软件即可，如针对全骨科、泛血管的产品。
另外，针对血管介入手术机器人，耗材的智能化也是趋势。
目前这个阶段更多是操作类复现，影像没有实现智能化，耗材也是通用耗材；第二阶段，影像引导定位，初步实现智能化，耗材有通用和专用，而耗材和手术系统的连接是物理连接；到第三个阶段，图像更加智能化，和手术系统可实现软硬件连接，并且有智能耗材应用，如传感器、芯片等，当然，这个过程可能比较久远。
图表 血管介入手术机器人的发展趋势图片来源：爱博医疗机器人
● IPO收紧下造血能力是关键，长远看耗材不可或缺
IPO收紧，如何提高盈利能力成重要考核因素。由于手术机器人研发周期长、技术壁垒高，在国内，其盈利预期和上市预期是不匹配的。2023年8月底，IPO收紧政策对手术机器人行业影响较大，盈利能力成了重要考核因素，资本更趋于理性。
收紧的IPO政策可能导致手术机器人行业研发型企业融资渠道受限，另外，IPO的收紧也会让已经取证的手术机器人公司更加关注企业的资金稳定以及商业化表现，对于企业来说，自身的造血能力将更为关键。
长远来看，耗材是不可或缺的商业模式。从产品看，国内更强调手术机器人的性价比，但同时要遵循国外手术机器人潜在的商业模式，"手术机器人+耗材"是可持续的生态模式。
纵观全球，骨科领域五大巨头基本上都在耗材领域有收购行为，另外，从达芬奇手术机器人的发展情况看，其市场规模中，一半以上是耗材。同时，从医院角度出发，没有耗材也很难营收。因此，在商业模式上，耗材是尤为重要的一环。
来源：vb动脉网
