是中科院创投推出的全新栏目。我们将从产业发展和资本驱动的视角对前沿技术变革、企业创新和产业生态进行系统性思考，探索未来科技发展的挑战与机会，为价值投资提供路线指引，为产业转型升级提供智力支持。
手术机器人的出现是第三次临床术式变革的里程碑，对手术机器人的系统研究有助于充分理解临床医学的内在发展逻辑，能够为研判现代医疗发展趋势提供充实论据。分为上下两篇，本篇作者从全球视角切入，以直觉外科作为典型案例进行分析，对手术机器人行业进行了简要概述。下篇，我们将对国内手术机器人行业发展现状进行深入剖析，并给出投资与发展建议。所述内容多为个人思考，如有不妥之处，欢迎各位读者批评指正！
核心观点：
腔镜手术是目前手术机器人应用最成熟的领域。全球来看，腔镜手术机器人占手术机器人整体市场比重超过六成；国内来看，腔镜手术机器人占比超过七成。
“达芬奇”系统是目前商业化最成功的手术机器人。其成功因素对整个手术机器人行业具有借鉴意义：一是“达芬奇”系统契合了临床术式升级的发展趋势，遵循了术式渗透的基本规律；二是“达芬奇”系统历经四次迭代，形成了稳定可靠的“设备+耗材+服务”的营收生态；三是其生产企业Intuitive围绕核心技术在多区域进行专利布局，使“达芬奇”系统引领着当今手术机器人的技术前沿。
随着手术机器人行业对各类术式理解的持续深入、基底技术的持续发展，目前所呈现的“腔镜独大”、“一超多强”的市场格局终将被打破，各类手术机器人将朝着“多元共进”方向发展，每个赛道都会出现多个代表性企业。
达芬奇手术机器人
爱因斯坦曾感叹到：“达芬奇遗留下来的份科研手稿如果在当时就发表的话，科技发展可以提前30~50年。”年后的今天，一款名为“达芬奇”的手术机器人验证了科学技术对时代发展的推动作用，手术机器人在医疗领域的应用，推动临床医学的发展至少提前了30年。
一、腔镜手术是目前手术机器人最成熟的应用领域
有别于波士顿动力的两足、四足机器人，医疗机器人更强调特定的医疗应用场景。有别于自动化流水线上的工业机器人，医疗机器人更强调人机交互和动作精细度。根据国际机器人联合会(InternationalFederationofRobotics,IFR)的分类，医疗机器人可以分为手术机器人、康复机器人、辅助机器人和服务机器人四大类。从中国医疗机器人市场结构来看：康复机器人占比最大，高达47%；其次是辅助机器人，占比为23%；手术机器人虽然占比仅为17%，只能排到第三名，但从临床需求的迫切性、技术应用场景的发展潜力来看，手术机器人都是医疗机器人中最具研究价值的细分赛道。
医疗机器人的主要分类
数据来源：弗若斯特沙利文，中科院创投
以术式为划分依据，手术机器人可以分为腔镜手术机器人、骨科手术机器人、经自然腔道手术机器人、血管介入手术机器人、经皮穿刺手术机器人等多个门类。
各类手术机器人的适应症及代表性企业
中科院创投制图
近年来，手术机器人市场蓬勃发展。根据微创机器人招股说明书，全球手术机器人市场规模由年的30亿美元增长至年的83亿美元，年复合增长率为22.6%。年，全球腔镜手术机器人市场规模为52.54亿美元，市场占比超过六成。同期，中国手术机器人市场占比最大的领域也为腔镜手术机器人，市场占比高达75%。
全球手术机器人历史及预测市场规模(年至年)
数据来源：微创机器人招股书，中科院创
二、“达芬奇”系统是目前商业化最成功的手术机器人
年，美国洛杉矶的研究人员借助PUMA工业机器人辅助定位完成了神经外科活检手术，这成为手术机器人发展的开端。此后，人类实现了机器人在多个医疗场景的应用探索。年，美国ISS公司推出了NeurMate机器人系统，采用机械臂和立体定位架来完成神经外科立体定向手术中的导向定位。年，ISS公司在传统工业机器人技术的基础上开发并推出了ROBODOC机器人系统，用于完成髋关节整体置换、修复和膝关节置换等手术，这是第一个被FDA通过的专业手术机器人。年，被誉为手术机器人之父的王友仑成立了ComputerMotion公司，并于年推出了“伊索”手术机器人（AESOP，自动最优定位内窥镜系统，被认为是腔镜手术机器人的雏形）。年，伊索配备了腹腔镜，逐渐进化成宙斯系统（ZEUS，第一个真正意义上的腔镜手术机器人），随后于年被FDA批准，并进行了第一次远程机器人手术。
由Intuitive研发、晚于“宙斯系统”成型的“达芬奇”手术机器人却早于宙斯系统一年时间，在年获得FDA批准。“达芬奇”系统的出现是手术机器人行业发展史上的一个重要转折点，标志着ComputerMotion和Intuitive“双雄争霸”时代的开启。年，ComputerMotion先发制人，对Intuitive提起了8个专利诉讼。之后Intuitive和IBM联合发起了“反诉讼”，反告对方侵权。这场诉讼持续了三年时间，法院最终判决双方互有侵权。年，Intuitive利用率先上市带来的资金优势收购了ComputerMotion，开启了Intuitive在手术机器人领域近20年的垄断霸业。
直觉外科（Intuitive）发展史
中科院创投制图
“达芬奇”系统被广泛应用于辅助前列腺根治术、子宫切除术、结直肠手术、胆囊切除术等领域，其产品历经四代更迭，最新产品“达芬奇·Xi”于年在美国上市，年12月获批中国医疗器械注册证。截至年6月底，“达芬奇”手术机器人全球累计安装台，覆盖70多个国家和地区，累计手术执行量超过万例。年，Intuitive营收达到57.10亿美元，占全球手术机器人总体市场规模的比重超过50%。
达芬奇手术机器人的构成
三、何以“达芬奇”：成为爆款手术机器人的三个锦囊
一是“达芬奇”系统契合了临床术式升级的发展趋势，遵循了术式渗透的基本规律。临床术式已经历了两次大的变革，第一代术式变革始于19世纪，随着麻醉技术、消*技术、止血技术的发展，开放式手术逐渐成熟，其最主要的特征是创口大，便于操作各类复杂手术，同时存在并发症多、恢复期长等缺点；第二次术式变革始于20世纪80年代，创口较小的微创手术兴起。与开放式手术比较，微创手术引起的损伤更少，患者住院时间更短（大多数病例），术后疼痛更少，恢复时间更短。但同时，微创手术也存在只能通过监视器二维图像观察、用长柄手术器械操作限制灵敏度、手术过程复杂导致发生错误的几率比传统手术高等特点。“如何在微创手术的基础上扬长避短”，成为第三次术式变革需要解决的关键性问题。而“达芬奇”系统的设计刚好解决了这一问题，其以腔镜微创手术为主要应用领域，在强化传统微创手术优势、大幅提升手术精细度的同时，又克服了传统微创手术存在的局限性，促进了更多的开放手术向微创手术转变。
机器人辅助微创手术与开放手术、传统微创手术比较
数据来源：微创机器人招股书
此外，“达芬奇”系统在适应症的渗透上遵循了“由难到易”的基本规律，达芬奇对腔镜手术的渗透次序是从泌尿外科到妇科再到普外科。泌尿外科癌症手术具有紧迫性、支付意愿高等特点，腔镜机器人手术在泌尿癌症领域的临床优越性是其打开市场的第一步。对于高难度的泌尿外科术式，例如前列腺根治术，腔镜机器人手术带来的是手术质量和效率的巨大飞跃，医院有动力支付数百万美元的设备费用，也让医生有动力从零开始学习。随着腔镜手术机器人的普及，使用的外科医生也日益增多，其拓展适应症的边际成本大大降低，并被大量应用于妇科手术中。妇科腔镜机器人手术大多数发生在盆底附近，仍然保留腔镜机器人手术的主要优势，其中约80%的术式为良性的子宫切除术。随着腔镜机器人手术的进一步普及，其开始渗透到普外科，具有代表性的术式包括疝修补手术、减肥手术（胃旁路吻合术）。普外科主要术式很多为良性手术，虽然使用机器人所带来的临床优势相比传统微创手术并不像泌尿外科、妇科一样明显，但受益于临床医生接受观念的转变，手术机器人向普外科继续渗透已成为必然趋势。根据统计，在美国，年以前，泌尿外科手术是“达芬奇”系统最大的应用领域。在年，妇科手术成为最大应用领域，以子宫切除术为主。年，普外科手术成为最大的应用领域，以胆囊切除和减肥手术为主。
二是“达芬奇”系统历经四次迭代，形成了稳定可靠的“设备+耗材+服务”的营收生态。目前，达芬奇手术机器人业务的收入主要包括系统收入、耗材收入和服务收入三个来源。其中，系统收入指手术机器人的销售；耗材收入指器械（例如镊子、剪刀及超声手术刀）及配件（例如无菌保护罩）的销售，所有耗材仅能使用有限次数（一般为10~12次）；服务收入指提供维护、培训和其他售后服务的收入。年以前，Intuitive营收以系统收入为主。随着系统保有量提升，系统收入增速放缓，占比逐渐下降。同时，手术量持续上升，耗材收入持续上涨，占比提升。到年，Intuitive耗材及服务营收[1]占比首次超过系统，达到了53.4%。耗材和服务收入通常比系统销售具有更高的利润率，截至年，这两部分收入占比已达到72.9%。
[1]服务收入和存量设备有关，每年服务收入基本占总收入的15-20%，较为稳定。
-年Intuitive营收结构
数据来源：直觉外科