2025年手术机器人行业研究:高端医疗器械领域的“明珠”,重构现代外科手术体系

  • 来源:华安证券
  • 发布时间:2025/03/25
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手术机器人行业研究:高端医疗器械领域的“明珠”,重构现代外科手术体系。第一,手术机器人是高端医疗器械领域的“明珠”,正在重构现代外科手术体系,将外科手术带入手术机器人辅助手术时代。手术机器人具有微创操作、灵活度高、三级高清成像、滤震、学习周期短、减少辐射等优点,能切实解决医疗的临床需求。手术机器人通常应用在普外科、骨科、泌尿外科、妇科、胸外科、神经外科和心外科等领域,应用场景也正从普适性手术向专科化、高难度术式延伸。第二,从技术角度看,得益于5G、AI智能技术的发展,未来,小型化、轻量化、模块化将成为手术机器人的发展趋势。而且AI技术快速发展,也...

手术机器人:外科手术新时代的重要推动工具

手术机器人形态各异,种类繁多

手术机器人:手术机器人是在微创手术领域辅助人类对医疗器械进行精准控制的一种医疗服务机器人。根据应用领 域,可将手术机器人分为骨科手术机器人、神经外科手术机器人、血管介入治疗机器人和内窥镜手术机器人。

手术机器人推动外科手术进入机器人辅助手术时代

机器人辅助手术快速商业化:从19世纪下半叶至今,伴随着医学技术的快速进步,外科手术逐步从“哪里不好切哪里” 的野蛮期进入到“修复与更换”手术的精细时代,手术室也充满了各种复杂辅助器械和高科技装备。现在,手术室正 在向着数字化、智能化、机器人化的方向发展,让手术变得更微创、更精准、更安全、更高效,也更加人性化。机器 人手术真正走向商业化是2000年达芬奇手术机器人获批以后。 中国手术机器人的发展较晚。2010 年中国首台自主知识产权的骨科手术机器人诞生,其仅适用于长骨骨折的手术处理。 2010年后,受国家政策支持,中国各大高校、研究所及企业皆加大对手术机器人的研发力度。2015年后国内各科室手 术机器人研发进入百花齐放阶段。

手术机器人扩展医生的能力边界

降低医生的学习曲线:与医生手工操作比,机器人的机器手定位更准确、更有力,手术过程中外科医生不必长时间 站在病人周围,避免长时间手术疲劳,机械手也不会有人体手的手臂颤动,这使得外科医生能够在较小的手术空间 内流畅及精准地移动手术器械,这在高难度手术中不可或缺。同时手术机器人可以辅助实现远程手术,拓展各家医 院的远程诊疗中心,解决“飞刀”手术的合规难题。

机器人辅助手术加速患者恢复,缩短住院周期

创口小、出血少、病人恢复周期短:与开放手术的大切口相比,病人在机器人微创手术中一般仅有一个或几个小切 口,用来放入手术器械,手术能以精准及微创伤的方式完成,大幅减少失血及术后并发症的风险,使得病人更快康 复。

技术壁垒高,进入难度大

手术机器人涉及多个学科的交叉融合,自主研发难度大。其核心部件如机械臂、光学跟踪系统、伺服电机、减速器和控制 器等,技术含量高,研发周期长,需要大量的研发投入。而且手术机器人结构复杂,需要精密的加工工艺和高质量的材料 来确保其稳定性和可靠性。 头部公司专利限制多。国际上,达芬奇手术机器人拥有700余项授权专利,几乎涵盖了手术机器人技术的各个环节,形成 了强大的专利壁垒。国产手术机器人企业在研发过程中不仅要面对这些专利限制,还需要投入巨额资金进行原始创新和技 术积累。

产业链上游核心零部件仍依赖进口

手术机器人的产业链主要分为原材料、核心零部件、机身组装和系统集成等环节。所有环节中壁垒最高的三大核心 零部件分别是伺服电机、减速器和控制器。根据 OFweek机器人网显示,在机器人成本构成中,减速器、伺服电机、 控制器分别占 35%、20%、15%,合计占比达 70%。这三大核心零部件主要从美国、日本和德国等发达国家进口,整 体议价能力低。 控制器:作为手术机器人最为核心的零部件,相当于机器人的“大脑”,用来接收各组元信号,发布和传递动作指 令。一般来说,自由度越高,对控制器的性能要求就越高。手术机器人厂商一般自行开发控制器,以保证机器人的 稳定性。 伺服电机:是机器人的“神经”,需要通过它完成机器人运动。 机器人减速器:用于提高机器人动作精确度,主要分为RV减速器与谐波减速器。 机械臂:机械手臂多是采用铝镁合金、碳纤维等。目前国产厂商基本能够满足我国手术机器人厂商的需求。临床医 生建议提高国产机械臂性价比,降低机器人成本,研发先进的触觉传感器和反馈系统,进一步提升机器人感知能力。

手术机器人:市场空间广阔,国产厂家加速追进

手术机器人市场空间大,前景可期

全球市场规模及增速:预计全球整体手术机器人市场规模将于2026年和2030年将分别达到328.0亿美元和631.2亿美元, 2022-2026年的复合年增长率为25.6%,2026-2030年的复合年增长率为17.8%。 中国市场规模及增速:预计中国整体手术机器人市场规模将于2026年和2030年将分别达到224.5亿人民币和708.5亿人民币, 2022-2026年的复合年增长率为49.7%,2026-2030年的复合年增长率为33.3%。

腔镜手术机器人:2030年中国市场规模超350亿元

整体规模:预计2025年中国腔镜手术机器人市场规模将达到113.6亿元,2021年至2025年中国腔镜手术机器人整体市场的复 合年增长率为36.8%,其中设备的复合年增长率为36.8%,耗材为33.4%,服务为56.9%。预计未来中国腔镜手术机器人市场 规模将持续增长,2030年中国腔镜手术机器人市场规模将达352.5亿元,2025年至2030年中国腔镜手术机器人整体市场规模 的复合年增长率为25.4%,其中设备的复合年增长率为17.2%,耗材为29.7%,服务为39.3%。

腔镜手术机器人:手术量高速增长,国内渗透率稳步提升

机器人腔镜辅助手术渗透率:腔镜手术机器人使外科医生能够在计算器控制面板、机械臂系统、机械仪器及高清摄像系统 的辅助下,精确地进行微创腹腔镜手术。参考弗若斯特沙利文的数据,中国进行的机器人辅助腔镜泌尿外科手术数量由 2015年的4,578例增至2020年的14,898例,复合年增长率为26.6%,保持强劲增长态势。 而与美国相比,2021年我国目前腔 镜手术RAS渗透率约0.7%,远低于同期美国的15.5%,预计中国市场2030年渗透率也将继续提升至3.5%。

腔镜手术机器人:科室应用范围广,配置证政策放松

装机:手术机器人价格高,属于乙类大型设备,配置受制于卫健委的配置证,十三五期间配置证放开,18-20年完成了装 置约224台。2023年6月,卫健委腹腔镜手术系统规划总数为819台,其中“十四五”规划数559台。

腔镜手术机器人:国产刚刚起步,逐渐突破外资垄断

竞争格局:中国腔镜机器人目前有达芬奇Xi和达芬奇Si、威高妙手、微创图迈、思哲睿旗下康多系统以及深圳精锋医 疗,以及北京术锐单孔腔镜手术机器人。根据NMPA,截至2025年3月,获批腹腔内窥镜手术系统的公司还包括深圳 康诺思腾(2024年)、瑞龙诺赋(上海)医疗科技有限公司(2025年)。

骨科手术机器人:国内市场竞争格局

根据医装数胜,2024年前三季度,在国内骨科手术机器人市场中,天智航、史赛克、美敦力和键嘉医疗市场份额排名稳居 前四。前四名品牌市场集中度(CR4)从2023年前三季度的88.25%降至73.52%,下降了15%左右。关节手术机器人:2024年前三季度,在国内关节骨科手术机器人市场中,天智航、史赛克和键嘉医疗市场份额稳居前三, 元化智能跻身第四。其中CR4达到84.75%。 脊柱手术机器人:2024年前三季度,在国内脊柱外科手术机器人市场中,天智航和美敦力市场份额稳居前二,佗道医疗和 法国医疗科技跻身前四行列。其中CR4达到93.56%。  创伤手术机器人: 2024年前三季度,天智航仍占据主导地位,市场份额达到97.30%。

手术机器人:AI技术促进自主手术机器人智能化发展

AI技术促进手术机器人向更智能化跃进

手术机器人目前仍然存在一些技术短板,例如缺乏触觉力反馈、性价比低、尺寸大和安装复杂。手术机器人正朝着小型化、 远程化、数字化和智能化的方向发展。 AI+手术机器人+互联网技术+VR/AR技术融合有利于发展远程诊疗,促进优势医疗资源的下沉。而且随着人工智能的不 断发展,未来的远程手术可能会引入更多智能化技术,实现机器人自主手术。

自主手术机器人:行业前沿,已有进展

与汽车自动驾驶领域一样,自主手术机器人也需要采用等级划分的方式来描述手术机器人的自主化的程度。根据手术机器 人系统中人类与机器人在规划生成、规划执行、规划监测和规划选择四个方面发挥的作用确定机器人自主性的等级。一个 具备自主性的手术机器人系统主要感知系统、决策系统和执行系统三大部分组成。决策系统就是自主手术机器人的“大 脑”,执行系统就是自主手术机器人的“手”,感知系统主要是手术机器人系统的“眼睛”。

自主手术机器人:“模仿学习”训练手术机器人

目前,在手术机器人领域已有的自主手术机器人系统基本属于3级自主性程度。其目标手术场景包括伤口缝合、肠道吻合 等。2022年1月美国约翰·霍普金斯大学的研究团队设计的智能组织吻合机器人(STAR)自主完成了腹腔镜下猪肠道吻合 术,是该领域的里程碑。

2024年,美国约翰霍普金斯大学和美国斯坦福大学的研究人员打造出一台 AI 手术机器人,其已能完成外科手术中的三项 基本操作:操纵针头、提起身体组织、缝合。该项成果在2024年11 月慕尼黑的机器人学习大会上公布。

数据输入:研究人员向他们的模型输入了数百个在手术过程中从放置在达芬奇机器人手臂上的腕部摄像头录制的视频,让 它“观看”10000 多条长达数千小时的手术视频。并将经过手术视频训练的视觉语言模型(VLM)与da Vinci 机器人手术 系统集成。

研究结果:为了检验这款机器人的效果,研究人员打造了一台模拟手术,其中使用了合成组织模拟器(synthetic tissue simulators)和手术假人,并将“针头放置精确度”和“组织操作一致性”设为这一模拟手术的考核目标。结果发现,该机 器人非常擅长学习那些人类并没有教过它的技能,例如手术针头掉了它会自动捡起并继续手术。只需要图像输入,AI系统 就能找到正确的动作,即使只有几百个演示,模型也能够学习手术过程并推广到它从未遇到过的新环境。模仿学习在训练 手术机器人方面的成功应用,消除了为机器人编写医疗程序中每个单独动作的程序的需求,并使机器人手术领域更接近真 正的自主化,即机器人可以在没有人类帮助的情况下进行复杂手术。

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(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

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