医疗手术机器人发展研究报告.docx
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医疗手术机器人发展研究报告
医疗手术机器人发展研究报告
投资要点
2021年，全球手术机器人市场规模预计将达到200亿美元。
手术机器人市场规模在2014年为32亿美元，目前北美市场目前为最大市场，而由于政府医疗投入加大，医疗系统重组和人们对微创手术意识加强，未来市场重心将逐渐往亚洲市场转移。
达芬奇手术机器人是目前全球最成功及应用最广泛的手术机器人，也代表着当今手术机器人最高水平。
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（IntuitiveSurgical）自行设计、生产及销售。
主要由3个部分组成：
1、医生控制系统；2、三维成像视频影像平台；3、机械臂，摄像臂和手术器械组成移动平台。
它有三个关键核心技术：
可自由运动的手臂腕部EndoWrist、3D高清影像技术、主控台的人机交互设计。
截止2016年上半年，达芬奇系统全球累计安装3745台，全球共完成达芬奇手术300万例，其中2015年全球共65.2万例，同比增长14%。
IntuitiveSurgicalDevicesInc（直觉外科公司）成立于1995年，公司盈利状况良好。
2016年上半年，公司总资产57.81亿美元，实现营业收入12.65亿元，较上年同期增长13.09%。
实现净利润3.21亿美元，较去年同期上涨38.62%。
公司主营业务为产品销售与服务，产品销售主要是系统及仪器与配件的销售。
手术机器人系统开发者除了美国IntuitiveSurgical公司外，还有刚刚进入手术机器人的老牌医疗公司Stryker。
2013年，Stryker以16.5亿美元收购Mako外科治疗公司及其相关核心技术。
另外，国际上一些公司已经开始把注意力集中在眼科、神经外科、骨科这些达芬奇系统还未占领的领域，例如CUREXOTechnology的ROBODOC外科手术系统、英国Acrobot公司的外科医疗手术系统等。
国内医疗机器人市场蕴含巨大潜力，博实股份设立全资子公司投资微创外科手术机器人项目。
博实股份早在2013年底即起步开展对公司关注的智能医疗服务装备个别关键技术的研究。
微创外科手术机器人属于高技术聚集、高利润附加的高端智能医疗装备，是国际机器人行业增长最为迅速的领域，临床需求旺盛。
公司看好相关领域投资机会，是公司进军高端医疗装备领域战略的具体实施，具有重要意义。
风险提示：
技术进步低于预期；消费者需求低于预期。
1、达芬奇手术机器人介绍.-3-
1.1外科手术机器人应用前景广阔-3-
1.2达芬奇手术机器人简介-4-
1.3达芬奇手术机器人工作方式-5-
1.4达芬奇手术机器人核心技术-6-
1.5价格与销售-7-
1.6达芬奇手术机器人优缺点-8-
2、IntuitiveSurgical公司介绍-9-
2.1公司发展历程-9-
2.2公司财务分析-9-
3、手术机器人领域其他可比公司-12-
4、发展前景-13-
4.1国内手术机器人市场及现状-13-
4.2博实股份设立全资子公司投资微创外科手术机器人项目-15-
4.3前景展望-16-
图目录
图1、全球医疗机器人销量-3-
图2、达芬奇手术机器人产品-5-
图3、达芬奇手术机器人组成部分-5-
图4、达芬奇手术机器人核心技术-6-
图5、达芬奇手术机器人全球已安装数量-7-
图6、设备安装数量趋势-7-
图7、达芬奇手术数量预测-8-
图&非美国地区达芬奇手术数量-8-
图9、价格示意图-8-
图10、ISRG资产状况良好（百万美元）-10-
图11、ISRG流动负债占比较高（单位：
%）-10-
图12、ISRG主营业务稳步增长-10-
图13、ISRG主营业务占比-10-
图14、ISRG毛利率与净利率小幅回升-11-
图15、ISRG现金流情况良好（单位：
百万美元）-11-
图16、ISRG整体偿债能力较好-11-
图17、ISRG营运能力整体保持稳定-12-
图18、Stryker公司财务情况-13-
图19、CRAS机器人系统-14-
图20、妙手S外科手术机器人-14-
图21、博实股份营收与净利润-15-
图22、博实股份研发费用占比-15-
表目录
表1、手术机器人发展历程-4-
1、达芬奇手术机器人介绍
1.1外科手术机器人应用前景广阔
2021年，全球手术机器人市场规模预计将达到200亿美元。
据WinterGreen
Research报告，手术机器人市场规模在2014年为32亿美元，报告表示目前北美
市场目前为最大市场，而由于政府医疗投入加大，医疗系统重组和人们对微创手术意识加强，未来市场重心将逐渐往亚洲市场转移。
并且，伴随着下一代设备、系统和器械的发布，手术机器人将从目前的大型开放手术，覆盖到身体中的微小部分。
预计2021年将达到200亿美元。
外科手术机器人近年来取得了重大进展。
随着机器人产业的不断发展，医疗机器
人的发展逐渐受到全球更多高度关注，美国已经把手术治疗机器、假肢机器人、康复机器人、心理康复辅助机器人、个人护理机器人、智能健康监控系统定为未来发展的六大研究方向。
欧洲计划将建立"RoboticsforHealth-care”网络，促进
医疗机器人在欧洲的发展和应用。
外科手术机器人作为医疗机器人的一个分支，虽然问世不过短短10年，但同样取得重大进展。
目前，关于机器人在医疗界中的应用的研究主要集中在外科手术机器人、康复机器人、护理机器人和服务机器人方面。
图1、全球医疗机器人销量
全球医疗机器人销量（台）-■-丫0丫/%
资料来源：
wind，兴业证券研究所
1994年出现的伊索被设计用来接受手术医生的指示并控制腹腔镜摄像头。
其三个
阶段的产品伊索-1000，伊索-2000和伊索-3000，充分体现了介入手术的特点。
该机器可以模仿人手臂功能，实现声控设臵，取消了对辅助人员手动控制内窥镜的
需要，提供比人为控制更精确一致的镜头运动，为医生提供直接、稳定的视野。
至2014年，外科医师应用“伊索”已在全球做了超过7.5万例次微创手术。
1996年初，在伊索机器人的基础上，开发出了功能强大的视觉系统，推出主从遥
控操作的宙斯机器人。
宙斯机器人分为Surgeon-side系统和Patient-side系统，
Surgeon-side系统由一对主手和监视器构成，医生可以坐着操控主手手柄，并通过控制台上的显示器观看由内窥镜拍摄的患者体内情况。
Patient-side由用于定位的
两个机器人手臂和一个控制内窥镜位臵的机器人手臂组成。
表1、手术机器人发展历程
年代
机器人名称
研发机构
应用
1985
Puma560
美国洛杉矶医院
脑组织活检中探针的导向定位
神经外科立体定向手术中的导向定位
1987
NeumMate
美国ISS公司
1989
PROBOT
英国皇家学院机器人技术中心
前列腺切除术
1992
ROBODOC
美国ISS公司
髋关节整体臵换手术
1993
HIFU
法国EdouardHerriot医院
前列腺癌
1996
Aesop
美国ComputerMotion公司
微创手术
1996
Aeus
美国ComputerMotion公司
微创手术
数据来源:
DFVnCk,兴业证券研究所^皿比Surgical公司
外科手术
达芬奇手术机器人是目前全球最成功及应用最广泛的手术机器人，其也代表着当今手术机器人最高水平。
实施手术时主刀医师不与病人直接接触，通过三维视觉系统和动作定标系统操作控制，由机械臂以及手术器械模拟完成医生的技术动作和手术操作。
1.2达芬奇手术机器人简介
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（IntuitiveSurgical）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。
达芬奇手术机器人是目前全球最成功及应用最广泛的手术机器人。
目前广泛适用
于普外科、泌尿科、心血管外科、胸外科、妇科、五官科、小儿外科等。
达芬奇手术机器人在前列腺切除手术上应用最多，现在也已越来越多地应用于心脏瓣膜
修复和妇科手术中。
图2、达芬奇手术机器人产品
资料来源：
公司官网，兴业证券研究所
1.3达芬奇手术机器人工作方式
达芬奇手术机器人主要由3个部分组成：
1、医生控制系统；2、三维成像视频影像平台；3、机械臂，摄像臂和手术器械组成移动平台。
实施手术时主刀医师不与
病人直接接触，通过三维视觉系统和动作定标系统操作控制，由机械臂以及手术器械模拟完成医生的技术动作和手术操作。
图3、达芬奇手术机器人组成部分
资料米源：
公司官网，兴业证券研究所
外科医生控制台：
主刀医生坐在控制台中，位于手术室无菌区之外，使用双手（通过操作两个主控制器）及脚（通过脚踏板）来控制器械和一个三维高清内窥镜。
正如在立体目镜中看到的那样，手术器械尖端与外科医生的双手同步运动。
床旁机械臂系统：
床旁机械臂系统（PatientCar）是外科手术机器人的操作部件,
其主要功能是为器械臂和摄像臂提供支撑。
助手医生在无菌区内的床旁机械臂系
统边工作，负责更换器械和内窥镜，协助主刀医生完成手术。
为了确保患者安全，助
手医生比主刀医生对于床旁机械臂系统的运动具有更高优先控制权。
成像系统：
成像系统（VideoCart）内装有外科手术机器人的核心处理器以及图象处理设备，在手术过程中位于无菌区外，可由巡回护士操作，并可放臵各类辅助手术设备。
外科手术机器人的内窥镜为高分辨率三维（3D）镜头，对手术视野具
有10倍以上的放大倍数，能为主刀医生带来患者体腔内三维立体高清影像，使主刀医生较普通腹腔镜手术更能把握操作距离，更能辨认解剖结构，提升了手术精确度。
1.4达芬奇手术机器人核心技术
达芬奇手术机器人代表着当今手术机器人最高水平，它有三个关键核心技术：
可
自由运动的手臂腕部EndoWrist、3D高清影像技术、主控台的人机交互设计。
图4、达芬奇手术机器人核心技术
资料来源：
公司官网，兴业证券研究所
机械手臂的腕部采用能够提供7个自由度的EndoWrist技术，可以完成人手无法
实现的动作，触及范围更广。
系统具有振动消除系统和动作定标系统，可保证机
械臂在狭小的手术视野内进行精确的操作。
此外，机械臂还能完成一些人手无法完成的极为精细的动作，手术切口也可以开得很小，从而缩短患者在手术后恢复的时间。
同时还可以提高手术效率，节约费用。
三维影像平台内装有外科手术机器人的核心处理器以及图像处理设备，可由巡回护士操作。
达芬奇手术系统的内窥镜可以形成三维立体图像，手术视野图像被放大10~15倍，提供真实的16：
9比例的全景三维图像。
低了手术医生的疲劳感，保证长时间手术的正常进行，内臵的麦克风能够让手术中的沟通更加有效率。
主刀医生坐在控制台中，位于手术无菌区之外，使用双手控制两个主控制器，使用脚控制脚踏板。
控制系统中的运动比例缩放功能将使医生手部的自然颤抖或无意的移动减小到最小程度。
1.5价格与销售
设备安装数量：
截止2016年6月30日，达芬奇系统全球累计安装3745台，其中美国有2474台，美国之外地区有1271台。
2016年上半年共安装240台，美国本土153台，美国之外地区87台；其中通过经营租赁方式的比重有所增加，在2016年上半年安装的240台中共有34台为租赁的形式。
图6、设备安装数量趋势
数据来源：
公司资料，兴业证券研究所
数据来源：
公司资料，兴业证券研究所
完成达芬奇机器人手术案例数量：
截止2016年上半年，全球共完成达芬奇手术
300万例，其中2015年全球共65.2万例，同比增长14%。
2016年上半年全球达
芬奇手术案例增长幅度大约为16%，美国之外的增长幅度大约为23%。
销售价格：
一台达芬奇外科手术设备美国本土的销售价格在60万到250万美元之
间，但由于达芬奇机器人的技术和市场被国外制造厂商垄断，买到国内的价格在2000万人民币左右。
除此之外，机器人的机械臂是一种高值耗材，使用时是临时安装到机器人上面，每条机械臂使用10次后便不能继续使用，机械臂的价格在美
国从700美元-3200美元不等，国内大概每条10万人民币。
达芬奇外科手术设备每年的服务协议在10万美元-17万美元之间。
■Urolo^vGynecokjfivBGeneialargely01her
数据来源：
公司资料，兴业证券研究所
图9、价格示意图
$0.6Mr$2.5M
tnstruments&Accessories
S700$3,200perprocedure
2015Rev
AnnualService
Agreement
S100K-$170K/Y««r
2015Rtv=$465M
2015Rev=$722M
资料来源：
公司资料，兴业证券研究所
1.6达芬奇手术机器人优缺点
优点
从患者角度：
（1）手术操作更精确，与腹腔镜（二维视觉）相比，因三维视觉可
放大10-15倍，使手术精确度大大增加，术后恢复快，愈合好。
（2）曲线较腹腔
镜短。
（3）创伤更小，使微创手术指征扩大，减少术后疼痛，缩短住院时间，减少失血量，减少术中的组织创伤和炎性反应导致的术后粘连，增加美容效果，更快投入工作。
（4）术中对机体损伤大大减小。
从术者角度：
增加视野角度，减少手部颤动，机器人“内腕”较腹腔镜更为灵活,能以不同角度在靶器官周围操作，能够在有限狭窄空间工作；使术者在轻松工作环境工作，减少疲劳更集中精力；减少参加手术人员，提高效率，降低人力成本。
缺点
机器人做外科手术的成本比较高，每台医用机器人的最高成本200多万美元。
全
世界仅有少数医院可实施机器人手术，因此使机器人手术的成本不能大幅度降低。
因此，手术费用明显比常规手术要高。
目前在中国批准上市的只有美国生产的达芬奇机器人手术系统，中国大陆、台湾和日本等也在加紧研制。
2、IntuitiveSurgical公司介绍
2.1公司发展历程
达芬奇机器人的技术源于拥有官方背景的斯坦福研究院（SRI）。
上世纪80年代
末，一群科学家在斯坦福研究院开始了外科手术机器人的研发，初衷是要研制出适合战地手术的机器人。
在后续的研究中，手术机器人引起了美国国防部的关注，他
们对这种医生可以远程操作来对士兵进行手术的系统很感兴趣，很快这种兴趣变成了实际行动。
1990年的时候项目组收到了美国国家卫生研究院的投资，希望他们能够尽快的研究出可供实际使用的原型。
在1994年的时候FredericMoll博士对这套系统非常感兴趣，当时他在SRI主任
Guidant手下工作，他多次请求将"Lenny”（早期达芬奇机器人）商业化，以最大化它的价值，然而当时鲜有人看到这一点，大家都在忙着如何将它变得更酷一点于
是FredericMoll叫上刚从Acoson公司辞职的JohnFreund,和SRI经过多次协商后成功购买了关于Lenny机器人的知识产权。
之后在1995年成立了Intuitive
SurgicalDevicesInc（直觉外科公司），他们一开始就引入了风险投资，投资者包括菲尔德基金、塞拉利昂资本和摩根斯坦利。
2.2公司财务分析
资产状况分析。
公司近三年资产状况良好。
2016年上半年，公司总资产57.81亿
美元，同比上升32.75%，其中流动资产占比48.90%;公司总负债5.99亿美元，
同比上升6.77%，其中流动负债占比81.76%。
总资产/百万美元^■总负债/百万美元
YOY/%-^YOY/%
■资产负债率■流动资产/总资产■流动负债/负债合计
数据来源：
wind，兴业证券研究所
数据来源：
wind，兴业证券研究所
盈利能力分析。
公司2015年实现营业收入23.84亿美元，同比增长11.82%，实现净利润5.89亿美元，同比增长40.57%,2014年净利润下降主要由于美国良性妇科手术行业压力较大，跌幅约3%，2015年净利润实现反转。
2016年上半年实现
营业收入12.65亿元，较上年同期增长13.09%。
实现净利润3.21亿美元，较去年同期上涨38.62%。
公司主营业务为产品销售与服务，产品销售主要是系统及仪器与配件的销售。
图12、ISRG主营业务稳步增长
图13、ISRG主营业务占比
营业总收入/百万美元^■净利润/百万美元
■营业收入同比增长■净利润同比增长
■产品收入占比■服务收入占比
数据来源：
wind，兴业证券研究所
数据来源：
wind，兴业证券研究所
现金流量分析。
公司2016年上半年经营活动产生的现金流量净额为4.58亿美元,
投资活动产生的现金流量净额为-4.29亿美元，筹资活动产生的现金流量净额为
4.49亿美元，现金及现金等价物净增加额4.79亿美元。
公司整体经营活动现金流
保持稳定。
73%
72%
71%
70%
69%
68%
67%
66%
65%
31%
29%
27%
25%
23%
21%
19%
17%
15%
20112012201320142015
毛利率-左净利率-右
数据来源:
wind，兴业证券研究所
经营活动现金流量净额
-投资活动现金流量净额
筹资活动现金流量净额
-■-现金及现金等价物净增加额
资料来源：
wind，兴业证券研究所
偿债能力分析。
公司偿债能力较强，债务风险较低，公司的流动比率和速动比率都维持在4左右，资金的利用效率还可以有所提高。
周转率分析。
公司营运能力保持稳定。
2015年，公司应收账款周转率为6.72，存
货周转率为4.61，总资产周转率为0.54。
2015年存货周转率上升，存货管理有所提升。
图16、ISRG整体偿债能力较好
5.5
5.0
4.5
4.0
3.5
3.0
2011
2012
2013
2014
2015
流动比率速动比率
资料来源：
wind，兴业证券研究所
7.5
7.0
6.5
6.0
5.5
5.0
4.5
4.0
3.5
2011
2012
2013
2014
0.66
0.64
0.62
0.60
0.58
0.56
0.54
0.52
0.50
0.48
2015
-■■应收账款周转率-左存货周转率-左一■■总资产周转率-右
资料来源：
wind，兴业证券研究所
3、手术机器人领域其他可比公司
手术机器人系统开发者除了美国IntuitiveSurgical公司外，还有刚刚进入手术机
器人的老牌医疗公司Stryker。
Stryker公司是全球骨科356亿美元市场中最大的公司之一，自从HomerStryker医生于1941年研制并生产第一台产品至今，已拥有30家现代化工厂。
公司产品涉及关节臵换、创伤、颅面、脊柱、手术设备、神经外科、耳鼻喉、介入性疼痛管理、微创手术、导航手术、智能化手术室及网络通讯、
生物科技、医用床、急救推床等。
由于业绩良好，史赛克公司分别被美国著名的《财
富》杂志及《BusinessWeek》评为财富500强公司及全美50大医疗公司之一。
2015年，公司营业收入99.46亿美元，同比增加2.8%;营业利润21.57亿元，同比增加7.47%。
此外，公司研发投入稳步增加，占营业收入比重保持5%-6%，2015年研发
投入为6.25亿美元，占营业总收入的6.28%。
2013年，Stryker以16.5亿美元收购Mako外科治疗公司及其相关核心技术。
Mako
总部位于佛罗里达州，其主打产品包括Makoplasty全髋关节臵换系统等。
MAKOplasty由具有高精确性的RIO机械臂系统和创新性的髋膝关节假体系统
组
成，二者突破了传统工具的限制，用微创的手术方式，精确植入假体，恢复自然的髋关节和膝关节。
MAKOplasty膝关节系统针对早到中期膝关节骨性关节炎患
者，可进行单间室或多间室的假体臵换。
允许医生术中实时调整膝关节力线和软组织平衡。
并通过微创的手术方式保留更多骨质和组织，病人恢复更快。
MAKOplasty髋关节臵换手术可以通过机械臂精确限定关节锉进入的深度并指导方向和角度，从而达到手术更加精确和安全的目的。
图18、Stryker公司财务情况
营业利润
营业收入同比（％）
—研发费用占营业收入比重（％）
总营业收入
研发费用
-■■营业利润同比（％）
资料来源：
wind，兴业证券研究所
另外，国际上一些公司已经开始把注意力集中在眼科、神经外科、骨科这些达芬
奇系统还未占领的领域，例如CUREXOTechnology的ROBODOC外科手术系统、英国Acrobot公司的外科医疗手术系统等。
4、发展前景
4.1国内手术机器人市场及现状
目前在中国等新兴市场，由于装机数量的局限，手术渗透率还很低，截至2015
年12月，分布在全国各地的几十台“达芬奇手术机器人”在去年共完成手术11445例，历年总计完成手术22917例。
国内医疗机器人市场蕴含巨大潜力。
2010-2014年来全国医疗机构床位量以及住
院人数年复增长率分别达到7.5%和9.6%，同时我国已步入老年化社会，老年人
口数量年复增长率达到3.54%。
此外我国因中风、外伤等导致丧失劳动力人口也
在节节攀升。
这些人群对微创、高效、优质的临床服务需求增加，巨大的市场需求将推动医疗机器人市场在我国得到快速发展。
国外产品垄断导致国内普及率低。
由于目前外科手术机器人生产商的技术和市场
垄断，使得手术机器人的购臵费用高、手术成本高、维护费用高。
这就直接导致我国医院手术机器人的普及率远低于欧美，也不及亚洲日韩等近邻。
目前，国内研究人员正在加紧研制各种手术机器人及其辅助设备、耗材。
从长远看，当前的手术机器人技术和市场的垄断地位可能被打破，手术机器人使用成本的下降是
必然趋势。
国内手术机器人系统的先行者CRAS。
海军总医院与北京航天航空大学联合开发
的机器人系统CRAS（ComputerandRobotAssistedSurgery，CRAS）是国内手术机器人系统的先行者。
目前，
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