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治疗方式，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、患者治疗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用于咽喉管癌放射治疗。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治疗方式之一，我们认为手术机器人也是未来一体化治疗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：作为医学治疗过程中两个主要治疗方式之一(另一个为药物治疗)，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
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）治疗：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、组织和肌肉群进行修复、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
资料来源：Market Insights Reports，中金公司研究部
供应链国产化与配置证放开，将加速行业发展
手术机器人产业链自上游到下游分为三部分：1）上游供应链：伺服电机、减速器、控制器、力矩传感器及系统集成等零部件供应商，以及软件供应商。成本中零部件占比最高，约达60%；2）中游设备制造：手术机器人生产商；3）下游需求端：各级医院。
图表：手术机器人行业产业链
资料来源：中金公司研究部
上游：供应链短期仍以进口为主，国产化不仅为成本更为提高进化效率
手术机器人核心零部件包括：伺服电机(成本占20-25%)、减速器(成本占30-35%)、控制器(成本占5-15%)和力矩传感器(成本占约5%)。大部分为工业机器人通用部件。伺服电机是控制机械运转的发动机，减速器提高动作精确度，控制器发布和传递指令。
目前手术机器人的核心器件多以海外进口为主，国产品牌技术水平与国际领先水平仍存在较大差距，2020年国产部件市占率10-20%。目前，国产控制器相对成熟，伺服电机和精密减速器等短期仍以进口品牌为主。未来随着上游供货商国产化率的提升，带来成本优势同时也提升设备进化效率。
图表：工业机器人成本占比(2020)
资料来源：中商产业研究院，中金公司研究部
图表：中国工业机器人核心零部件竞争格局(2020)
资料来源：赛迪顾问，中金公司研究部
下游：公立医院为采购主体，政府配置限制逐渐放开
我国对大型医用设备实行严格的配置管理，医院等需求端不仅需要足够的经济实力，更需要持有政府配发的配置证才能购置大型设备。近几年，国内对大型设备的购置政策呈现逐步放宽趋势，特别是乙类大型设备备案制试点，以及手术机器人从甲类降为乙类，使得未来手术机器人加速推广成为可能。
2018年10月，国家卫健委发布《2018—2020年大型医用设备配置规划》,其中腔镜手术机器人(内窥镜手术器械控制系统)规划总数197台，新增154台；2020年7月国家卫健委对其规划数量进行调整，腔镜手术机器人规划总数268，新增225台。
图表：手术机器人相关政策梳理
资料来源：国务院，卫健委，中金公司研究部
设备+耗材+服务，商业模式升级三步曲
短期看设备，中期看耗材，长期看服务
手术机器人收入构成分为，设备、耗材、服务三部分。在手术机器人发展过程中，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。
► 设备：手术机器人的系统机器本体，包括硬件机器和软件系统。由于手术机器人的前期研发投入高，使得手术机器人在销售初期呈现类似大型影像设备高定价的特征。因此行业发展初期，设备销售量是生产企业主要收入来源。
► 耗材：手术机器人开机所使用的消耗品或配件；不少封闭销售模式下的骨科机器人厂商有时也将假体计算入耗材的收入当中。我们认为在手术机器人销售达到一定规模，随着存量设备和手术量增加，商业模式会逐步向类IVD的“卖水人”商业模式演变，耗材将逐步在商业模式中扮演更重要的角色。
► 服务：狭义的服务指手术机器人销售后，伴随而来的售后服务、维修、检测等费用；广义的服务指的是手术机器人完成数字化升级后，人工智能加入所带来的术前规划、术中指导、术中多平台协同、术后数据分析等一系列软件服务。
图表：各模式代表公司收入占比(2020)
资料来源：各公司公告，中金公司研究部
从未来更长期角度看，智能化软件应用与推广将打开服务收入的天花板。我们预计未来手术机器人将实现手术的数字化与智能化，与其他诊疗设备的交互将越来越频繁，智能化软件的应用将越来越广泛，包括术前可量化/可视化、术前规划、术中精准操作(包括定位、配准、跟踪等)和术后评估等智能化软件应用将越来越重要。
图表：智能手术解决方案
资料来源：Intuitive Surgical官网，Medgadget，中金公司研究部
示例-达芬奇：腔镜手术机器人设备进化中耗材的崛起
Intuitive Surgical(直觉外科)成立于1995年，是目前最大的手术机器人公司。2003年，Intuitive Surgical在经历了和Computer Motion长达五年的专利诉讼后与其合并，开启快速发展之路。
研发创造价值，专利铸高设备壁垒。Intuitive Surgical坚持高研发支出，2020年研发费用占收入比例高达13.7%。2020年Intuitive Surgical拥有专利数量超过2千件(不包括已过期），拥有或联合拥有专利数量达4千件，共发表超过3千篇论文，累计超2.4万篇。2018年Intuitive Surgical后专利开始陆续到期，大量新竞争者开始加速进入行业。
图表：Intuitive Surgical专利数量
资料来源：Intuitive Surgical公司公告，中金公司研究部
专利集中在患者平台，也是难点所在。按操作区分，达芬奇机器人专利集中在患者平台(占56%)，医生平台(占33%)，剩余为图像系统。按技术区分，主要集中在控制装置(占29%)，末端执行器(占24%)和机械臂(占20%)。由此可见，手术机器人技术难点主要集中在患者平台中的机械控制，包括底层软件技术支持、高精度的机械传动设计等。
图表：Intuitive Surgical专利分布(按操作区分)
注：数据截止至2021年2月28日
资料来源：《内镜手术机器人两大巨头公司的专利布局竞争态势分析》(孙茜、李晶晶，2021年)，中金公司研究部
图表：Intuitive Surgical专利分布(按技术分)
注：数据截止至2021年2月28日
资料来源：《内镜手术机器人两大巨头公司的专利布局竞争态势分析》(孙茜、李晶晶，2021年)，中金公司研究部
设备不断进化，20年历经4代机器人。1990年，达芬奇机器人前身SRI开始研发；2000年第一代da Vinci获批上市；2006年第二代da Vinci S上市，提升了交互和控制体验；2009年第三代da Vinci Si上市，成像更清晰并实现3D视觉；2014年第四代da Vinci Xi上市，机械臂实现180°旋转，手术区域更大更灵活。Intuitive Surgical在2017年和2018年分别推出Xi的低配版da Vinci X与单臂单孔机器人da Vinci SP。
图表：达芬奇机器人迭代
资料来源：Intuitive Surgical公司官网，Intuitive Surgical公司公告，中金公司研究部
拓展单臂机器人，向多科室进军。2018年5月，FDA批准了da Vinci SP在泌尿外科手术中的应用；2019年3月，FDA批准da Vinci SP可用于口咽侧切除术(通常称为根治性扁桃体切除术)和舌根切除术。此外，Intuitive Surgical正积极拓展da Vinci SP在其他科室的应用，比如结直肠手术等。多科室进军拓展了达芬奇手术机器人使用场景。
重磅产品推出是股价重要催化剂。2000年，Intuitive Surgical在纳斯达克上市，11年时间公司股价从9.03美元升至1,053.56美元(8月31日收盘价)，市值超1,200亿美元。而在此过程中，新机型的成功上市与推广，对股价起到积极的推动作用。
图表：Intuitive Surgical股价相对变化
资料来源：万得资讯，中金公司研究部
设备装机量一直处领先地位。2014年，重磅第四代产品daVinci Xi推出后，装机量快速上升，剔除受疫情影响的2020年，2017-2019年累计装机量增速区间为12.0-13.1%。截至2020年底，达芬奇机器人全球累计装机量达5,989台，是2015年的1.6倍。2015-2020年，达芬奇机器人辅助的手术量从64.9万台上升至124.3万台，复合增速为13.9%，累计已完成超过850万台相关手术。
图表：达芬奇手术机器人全球装机量
资料来源：Intuitive Surgical公告，中金公司研究部
图表：达芬奇手术机器人全球手术量
资料来源：Intuitive Surgical公司公告，中金公司研究部
装机量到一定数量后，机器人专属耗材保障长尾消费模式。我们认为手术机器人系统装机后，随着装机量和手术量上升，配套机械臂等设备和耗材收入占比将逐步提高。以典型的化学发光IVD企业为例，2020年试剂收入占比均超75%，仪器收入占比近为15-20%，耗材成为行业长期主要收入来源。
达芬奇手术机器人设备不断进化中，耗材收入开始逐步占主导地位。公司早期收入以设备(Systems)为主，经过10余年发展到2013年后，耗材(Instruments & Accessories)成为主要收入来源。耗材为主的商业模式有助于缓和高价设备销售的业绩波动性，设备存量越多耗材收入长期成长性越稳定。
示例-Mako：耗材公司与骨科手术机器人强强联合
耗材巨头通过收并购布局手术机器人，骨科领域较为典型。耗材公司收购机器人业务后，与自己已有业务产品和销售体系融合，形成立体手术解决方案，进而巩固领先地位。2013年Stryker收购Mako是较典型的成功案例。
图表：全球手术机器人收并购总结
资料来源：各公司官网，各公司公告，动脉网，中金公司研究部
2020年，Mako机器人累计总装机量达1,145台，全年销售量为284台，截止2020年9月累计手术量达约35万台。2016-2020年总装机量和总销售量增速分别为31.7%和34.8%。Mako手术机器人共发表145余篇学术文章，并拥有超1,000个专利。
图表：史赛克MAKO机器人总装机量
资料来源：公司官网，中金公司研究部
图表：史赛克MAKO机器人销售量
资料来源：公司官网，中金公司研究部
回溯史赛克并购MAKO后的整合史，我们认为提高医生对手术机器人的接受度是核心策略。具体包括：1）将MAKO与已有关节植入物产品结合，降低医生转换成本；2）进行临床试验证实MAKO的安全性与有效性；3）围绕MAKO打造关节置换完整手术解决方案。
2030年国内市场超700亿元，腔镜手术机器人最大
我们测算中国手术机器人2030年为713亿元，2020-2030年复合增速达39.1%。我们认为核心增长动力包括：手术机器人普及度不断提高，基层市场开始放量，更多种类手术机器人产品问世，技术成熟，数字化与智能化的突破。其中：
► 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。国产领先企业：微创、威高、精锋、康多、术锐等（顺序按上市公司、上市公司子公司、未上市公司，下同）；
► 骨科手术机器人(100亿元)：类比海外市场，关节机器人将是该类别最成熟的细分。国产领先企业：天智航、微创、键嘉、元化、鑫君特等；
► 泛血管手术机器人(50亿元)：伴随冠脉、神经和外周介入手术成熟而发展。国产领先企业：微创、唯迈、奥朋、爱博等；
► 经自然腔道手术机器人(33亿元)：是一系列机器人的统称，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机器人，是远期成长潜力较大的领域。国内领先企业：微创等；
► 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。国内领先企业：微创、医达等；
► 其他手术机器人(79亿元)：神经外科手术机器人、全口义齿排牙机器人、正畸弓丝弯制机器人等。
图表：中国手术机器人市场规模测算
注：2030年市场规模为中金测算，具体测算请见完整版报告
资料来源：弗若斯特沙利文，中金公司研究部
腔镜手术机器人(400亿元)：临床应用最为广泛
腔镜手术机器人是目前应用范围最为广泛且接受度最高的细分。其应用手术领域包括：普通外科、妇科、泌尿系统、结直肠等。2020年达芬奇手术机器人美国区手术量中，普外科占比最高为49.5%(43.4万台)，其次为妇产科30.5%(26.7万台)，及泌尿外科15.3%(13.4万台)。机器人辅助手术在完成高难度手术上具备显著优势，已成为许多泌尿外科疾病的现代金标准。
图表：达芬奇手术机器人美国地区手术量拆分
资料来源：Intuitive Surgical公司公告，中金公司研究部
中国引入腔镜手术机器人较晚，当前供不应求。2015-2020年，中国腔镜手术机器人存量从42台增加至189台，主要为Intuitive Surgical的达芬奇机器人。2018-2020年，中国每台腔镜手术机器人年均手术量为299台(vs美国240台)，腔镜手术机器人需求仍存在较大缺口。
中国机器人辅助腔镜手术快速增长，渗透率有较大空间。2015-2020年，中国机器人辅助腔镜手术数量从1.14万台上升至4.74万台，复合增速为33.0%，渗透率从0.37%上升至0.51%，对比美国2020年13.3%渗透率仍有较大差距，市场空间广阔。
全球腔镜手术机器人已经进入导入阶段。1）海外：全球龙头器械公司美敦力和强生均收购手术机器人业务，我们预期其旗下在研的腔镜手术机器人将在2023年前后获批，以手术机器人为主业的公司CMR Surgical、Titan Medical等2015开始也陆续有产品推出。2）国内：微创机器人旗下图迈腔镜手术机器人已提交国家药监局注册申请，威高、精锋、康多、术锐等公司已完成临床或处于临床阶段。我们预期2021年开始将陆续有国产腔镜手术机器人进入市场。
图表：全球腔镜手术机器人公司
资料来源：各公司官网，中金公司研究部
骨科手术机器人(100亿元)：关节手术机器人最成熟
骨科手术机器人可大幅提高手术精度，满足临床核心诉求。精准度、稳定性是决定骨科手术效果的关键因素，相比传统手术，骨科手术机器人具备视野清晰、定位精准、转动灵活的特点，导航系统和机械臂有效提升了骨科手术机器人的手术精度，具备较高临床价值。
骨科手术机器人主要用于关节置换手术，2020年全球关节置换手术机器人市场规模为7.3亿美元，占全部骨科手术机器人份额52%。关节置换手术包括：全膝关节置换术(TKA)、单踝间膝关节置换术(UKA)和全髋关节置换术(THA)。其中最复杂且占比最高的全膝关节置换术(TKA)为从膝盖关节表面清除受损软骨及骨骼并用人工植入物加以替代的手术。
中国机器人辅助关节置换术渗透率较低。2020年，美国机器人辅助关节置换手术数量约10万台，渗透率为7.6%。中国于2016年首次进行机器人辅助关节置换手术，2020年已有243台手术，渗透率约0.03%，未来空间广阔。
国产骨科手术机器人将陆续获批。MAKO的RIO是目前国内唯一获批的关节置换手术机器人，天智航的天玑、鑫君特在脊柱领域也有产品获批。骨科手术机器人领域外资企业主要包括史赛克旗下的MAKO Surgical、捷迈邦美的Medtech、美敦力的Mazor Robotics，国内主要厂商括天智航、微创鸿鹄机器人和键嘉ARTHROBOT机器人，我们预计国产骨科手术机器人将在后续几年陆续获批。
图表：全球骨科手术机器人公司
资料来源：各公司官网，中金公司研究部
泛血管手术机器人(50亿元)：伴随介入术式成长
泛血管手术机器人用于心脏、神经和外周血管等介入手术，应用患病人群广泛。2019年，中国外周动脉疾病、冠心病和脑卒中患病人数达到约4,950 /2,460/480万人；冠脉介入、电生理和外周动脉介入手术量103/18/12万台，以过去10年PCI手术13%的CAGR测算，我们保守估计到2030年泛血管相关手术将超过500万台，泛血管手术机器人可以渗透的市场空间广阔。
图表：中国心血管疾病患病人数(2019)
资料来源：弗若斯特沙利文，中金公司研究部
图表：中国心脑血管介入手术量(2019)
资料来源：CCIF2019，弗若斯特沙利文，中金公司研究部
全球范围，CorPath GRX是较为成熟的泛血管手术机器人。Corindus公司的CorPath机器人于2015年获得FDA批准用于经皮冠脉介入手术，2016年获批外周血管手术，2019年已累计完成2,000余台手术。目前，中国泛血管手术机器人仍处于开发阶段，主要产品包括微创与Robocath合作的R-One，以及唯迈医疗、Siemens、爱朋和爱博医疗相关在研产品。
图表：全球泛血管手术机器人公司
资料来源：各公司官网，中金公司研究部
经自然腔道手术机器人(33亿元)：术式丰富，远期成长潜力大
经自然腔道机器人通过人体自然路径进入目标部位进行治疗。机器人应用于自然腔道相关手术如支气管镜(肺相关病灶)、结肠镜(肠相关病灶)及胃镜(胃相关病灶)。2020年中国目标人群肺癌发病和慢性肺栓塞患病分别为92万人和1.1亿人，仅肺部相关手术有超1亿潜在群体，叠加其他自然腔道，可渗透空间充足。
2020年，全球经自然腔道手术量为2.87亿例，手术机器人市场为0.76亿美元。2015-2020年，全球经自然腔道手术量从2.11亿例上升到2.87亿例，CAGR为6.3%，全球经自然腔道手术机器人市场从约3百万美元上升到0.76亿美元，CAGR为88.2%。
目前全球已获批机器人仅有三款。分别为Intuitive Surgical的Ion支气管机器人、强生的Monarch支气管机器人和MedRobotics的Flex消化道机器人。国产厂商微创机器人相关产品正处临床试验阶段。
图表：全球经自然腔道机器人公司
资料来源：各公司官网，中金公司研究部
潜力较大的手术机器人发展方向。经自然腔道手术机器人相关手术涉及到肺癌、胃癌、食道癌、结直肠癌、慢性阻塞性肺疾病(COPD)等疾病治疗，其中COPD相关人群基数最大。大基数导致渗透率假设变化对结果影响较大，意味着随着机器人手术术式的成熟，我们预计远期手术量将有更大的潜力，此外治疗向检测端的延伸也将进一步放大潜在手术量，如2020年国内胃癌患病人群9.24万，胃镜全年检测量超过3,000万，如果机器人融入胃镜将带来有更高放量弹性。
经皮穿刺手术机器人(41亿元)：手术规划等软件应用较为成熟
经皮穿刺手术机器人主要用于搜集组织样本用作诊断用途。如在检测早期肺癌、乳腺癌和前列腺癌等程序中，组织样本从疑似目标解剖结构中移除，以便进一步进行病理检查。传统活检法依赖放射科医生手插入针头，机器人拥有更高稳定性和精准度。经皮穿刺手术机器人也可应用于清除肾结石的肾造口碎石术。
中国目前仅获批两款机器人Perfint Healthcare的Robio EX和MAXIO V2。中国公司医达健康智能手术机器人的精准智能化手术平台，通过3D重建平台，可以更好地观察病变组织和器官，进行精密化测呈，进行精准穿刺。
图表：全球经皮穿刺机器人公司
资料来源：各公司公告，中金公司研究部
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