工業和信息化部于 2017 年 12 月 13 日發布《促進新一代人工智能產業發展三年 行動計劃(2018-2020)》,提出重點發展三維成像定位、智能精準安全操控、 人機協作接口等關鍵技術,支持手術機器人操作系統研發,推動手術機器人在 臨床醫療中的應用。
國家發改委與工業和信息化部等 15 部門于 2019 年 11 月 10 日發布《關于推動 先進制造業和現代服務業深度融合發展的實施意見》,提出重點發展手術機器 人、醫學影像、遠程診療等高端醫療設備等。
機器人輔助腔鏡手術優勢明顯
我們認為機器人輔助腔鏡手術比傳統腔鏡手術和開放手術主要有以下 4 點優勢:
1) 減少手術傷口、術后恢復快及較少術后并發癥。病人受益自機器人微創傷 手術的低損傷性。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,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。
2) 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。
3) 手術的精準度及手術結果的穩定性 。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。震顫濾除的器械運動 。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。
4) 降低外科醫生疲憊及縮短學習曲線 。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,這使得外科醫生在進行手術時會更為方便且疲 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。這些功能亦縮短外科醫生的學習曲線, 使手術機器人更便于給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亦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。
中國腔鏡機器人市場核心驅動分析
1) 人口老齡化; 2) 腔鏡機器人往泌尿外科外的科室拓展潛力大; 3) 腔鏡機器人優勢明顯,隨著人均可支配收入增長,對機器人輔助腔鏡微創 手術需求增加; 4) 潛在配額政策放松。
我們估算 2030 年市場規模(出廠價)約 Rmb89 億,2021-2030 年復合增 速約 15.1%,主要影響因素為配額政策和耗材的逐年降價對增速造成影響。 由于手術微器械和手術臂為閉環系統,我們暫且不考慮相關的集采風險。我們 預計中國腔鏡市場中耗材占比長期在 70%以上, 和美國市場結構相似(2020 年, 耗材及服務的收入合共占美國腔鏡手術機器人市場約 75%)。 模型的預測主要建立在配額放開基礎上,但由于配額政策放開進度和放開程度 存在較大不確定性,所以模型的不確定性較高。
制約中國腔鏡手術機器人市場發展的3個核心因素
我們認為制約國產腔鏡機器人發展的 3 個核心因素是:1)核心原材料高度依 賴進口;2)乙類大型醫療設備配額管制;3)機器人輔助價格比傳統腔鏡手術 貴約 2-4 萬,于患者而言機器人相關費用無醫保報銷,于醫院而言 2-4 萬的加 價難以覆蓋成本。
上游核心原材料高度依賴進口
腔鏡機器人上游三大核心零部件伺服電機、減速器、控制器,占機器人成本的 70%。 伺服系統主要為機器人的運動提供動力,“伺服”含義為跟隨,指按照指令信 號做出位置、速度或轉矩的跟隨控制。伺服電機主要布置于機器人運動關節之 中,目前應用于手術機器人的伺服電機仍然以外國品牌為主,包括日本松下,德 國西門子,瑞士 Maxon Motor,美國科爾摩根等,我國的伺服電機仍與國際品 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。
減速器,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,增大扭矩,在每一個電機處都要 配套使用一個減速器。手術機器人中主要需要以 RV 減速器和諧波減速器為代表 的精密減速器。該類減速器具有結構緊湊、傳遞功率大、噪聲低、傳動平穩等 特征,在制造上有著很高的壁壘,精密減速器技術一直被歐美和日本等發達國 家高度壟斷,世界 75%的精密減速器市場被日系品牌 Nabtesco 和 Harmonica Drive 占領,因此手術機器人對減速器環節議價能力很弱。
控制器作為手術機器人最為核心的零部件,相當于機器人的“大腦”,用來接 收信號,發布和傳遞動作指令。手術機器人廠商的一般自行開發控制器,和進口差距較小。