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北京医疗器械展分析国内外医疗机器人行业现状及趋势

来源:火石创造




文 | 刘宇


医疗机器人是指用于医院、诊所、康复中心等医疗场景的医疗或辅助医疗的机器人。医疗机器人能够辅助医生,扩展医生的能力,具有医用性、临床适应性以及良好交互性三大特点。


概况


虽然医疗机器人在机器人应用中是一个相对较小的细分市场,但作为单位价值最高的服务机器人,医疗机器人成为当前机器人行业和医疗行业发展和投资的热点。根据国际机器人联合会(IFR)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、服务机器人四大类,具体的用途和细分产品见表1。


表1 医疗机器人分类



医疗机器人产业链分析


医疗机器人产业链的上游为机器人零部件,主要由伺服电机、传感器、控制器、减速器、系统集成构成;中游为医疗机器人整机的生产制造;下游供给于智慧医疗市场的需求端,主要应用于医疗的手术、康复、护理、移送病人、运输药品等领域。



图1 医疗机器人产业链示意图


上游核心零部件主要由伺服电机、传感器、控制器、减速机、系统集成构成,其中最核心的减速器、伺服电机和控制器,三者成本合计约占机器人总成本的70%,目前国内主要依赖进口。减速器的技术壁垒最高,主要包括RV减速器和谐波减速器两种。国内RV减速器主要被日本纳博、住友和SPINEA等垄断;谐波减速器方面,由于其结构相对简单,叠加日本哈默纳科公司的专利到期,国产跟国外差距不大。国内伺服电机以日系、欧美系等品牌为主导,国产率约占15%,主要集中在中低端。控制器的技术难度相对较低,国产控制器产品已经可以满足大部分功能要求,与国外产品的差距主要在算法和兼容性方面。


中游是医疗机器人整机生产企业。在中国医疗机器人企业覆盖的业务中,康复机器人和辅助机器人的数量占比较高,均超过30%。国内已有10余家康复机器人企业完成一轮或多轮融资,整个赛道国内大概有20~30家企业,竞争激烈,且产品的同质化比较严重,企业之间将从临床进度、技术优势、营销能力、销售能力、产品价格等方面进行全方位的竞争。


辅助机器人除部分诊断机器人外,多数产品技术壁垒相对较低,主要用于辅助诊疗,一些患者流量较大的三甲医院需求较大,应用于大病种的诊断机器人是重点发展方向。手术机器人由于技术壁垒较高,研发难度大,约占15%,市场空间大。在应用上具有明显临床优势(例如单孔腔镜手术机器人)的企业和在核心零部件取得突破的企业具备竞争优势。服务机器人国内发展较晚,主要技术壁垒为产品的精准定位能力以及与AI 技术的结合,目前布局的企业不多,已有的服务机器人主要应用于医院和养老院,未来随着技术的进步有望进入家庭,极大拓展市场空间。整体来看,目前国内大部分医疗机器人企业的产品仍处于研发和临床阶段,仅有天智航、安翰医疗、柏惠维康、大艾机器人等少数企业的产品通过NMPA(原CFDA)的审批,上市销售。


下游的应用领域,随着人工智能、语音交互、计算机视觉和认知计算等技术逐渐成熟,医疗机器人向医疗的各个领域渗透,涵盖包括外科手术、医院服务、助残、家庭看护和康复等各个层面。各种新型医用机器人、新型手术工具、医学图像采集和处理技术、远程信息传输技术、智能传感器、智能轮椅、智能康复设备及其他相关技术仍是研究热点。


医疗机器人市场规模及增速


(一)全球医疗机器人市场规模及增速趋势


近年来,全球的医疗机器人市场规模增长迅速,其中手术机器人规模最大,康复机器人增速最快,细分领域中外骨骼机器人将迎来爆发式的增长,训练机器人和仿生假肢机器人等也将以较高的增速增长。2021年,全球医疗机器人市场规模有望达到207亿美元。



图2 2014—2021年全球医疗机器人市场规模及增速


(二)国内医疗机器人市场规模及增速趋势


2014年我国开始引入外科手术机器人,主要是一些中心城市的三甲医院引进,整体来说,医疗机器人在我国医疗领域的应用仍然处于导入阶段,无论是机器人本身的技术还是医护人员的操作能力都处于培育的过程。


从应用效果来看,规模化使用医疗机器人将是未来医疗领域的一个趋势。我国一批医疗机器人企业发展迅速,产业集聚特征明显,5G、人工智能等新技术与医疗机器人加速融合。2018年国内市场规模达35.7亿元,预计2020年有望超63亿元。



图3 2016—2020年中国医疗机器人市场规模及增速


医疗机器人代表企业


(一)国外企业


现阶段医疗机器人的发展以美国企业为引领和代表,德国、日本紧跟其后。美国直觉外科公司(Intuitive Surgical)的达芬奇手术机器人是手术机器人的代表,处于行业绝对垄断地位。在外骨骼机器人和远程医疗机器人领域,日本的Cyberdyne和Honda Robotics两家公司位于行业前列。在配药机器人和外骨骼机器人领域,德国和以色列企业具有一定优势。


表2 国外医疗机器人代表企业



(二)国内企业


国内有近百家企业布局医疗机器人,多数处于发展初期。其中博实股份、金明精机、复星医药、威高集团等上市公司,医疗机器人为其近年来新拓展业务。手术机器人发展相对更早,以手术机器人为主营业务、已登陆资本市场的新三板公司天智航,目前正处于科创板上市审核进程中。在康复机器人领域,楚天科技、金明精机已经上市。辅助机器人和服务机器人企业发展则更为初期,企业普遍创立于近几年,产业尚处于培育期。


表3 国内医疗机器人代表企业及主要产品



未来发展趋势


(一)产品的人机交互、感知认知能力更加精确


医疗机器人强调人与机器的交互,通过触觉和视觉实现,相互反馈,不断增加现实感和真实感。在互动过程中,更高分辨率的传感器将提高精确度。通过交互多模型、三维传感及其他技术手段,提高辨识率;通过与AR技术的结合识别物体和环境,让机器人有所动作和有所反应。医疗机器人的认知能力和学习能力也将不断提高,包括知识的认知,推理、语态、态势感知等。


(二)单孔手术、纳米靶向、柔性机器人等新型机器人兴起


单孔腔镜手术机器人相对多孔腔镜机器人具有创口更小、费用更低的特点,未来可能成为打破达芬奇多孔手术机器人市场垄断的新型手术机器人产品。北美、欧盟、日韩相继对单孔手术机器人研究立项,我国上海交通大学在单孔机器人开发上领先全球,有望成为我国医疗机器人产业实现弯道超车的新兴细分领域。


目前医用微型机器人以胶囊机器人为代表,随着技术不断发展,纳米靶向机器人通过磁场控制和血管注入,可将药物靶向输送至人体病灶区域。我国哈工大和天津大学在纳米靶向机器人领域已有重要研究成果问世,此项技术有望率先运用于尿路和眼球等组织,将成为癌症等治疗领域的颠覆式新技术。人体结构复杂,受限于人体内的狭小空间,柔性机器人的操作会更加便利,也是未来发展的一个趋势。


(三)医生与产业的结合将更加深入


医生是医疗机器人的直接使用者,应该在医疗机器人研发过程中发挥更加重要的作用。医疗机器人的研发人员应与医生深度沟通功能需求、安全性要求及手术的方式与过程,在明确需求后确定设计输入、规划实现方式、形成工程语言。双方结合设计方案进行论证,不断修改、迭代与完善。形成设计方案后,医生也参与技术测试、评价与修改。


(四)产品监管将不断优化


医疗机器人作为医疗设备产品,面临非常严格的医疗产品准入机制。一方面认证时间较长,如一款手术介入治疗机器人临床试验至少需要2-3年时间;另一方面认证不具有跨区域通用性,国际、国内各地区均有不同的本地化认证体系(美国FDA、欧洲CE、中国CFDA等),这极大地提高了医疗机器人产业化的难度。目前部分地区对一些创新性强、安全度高的医疗机器人产品敞开了认证绿色通道。未来各国将不断优化监管机制,更好地平衡医疗机器人的安全性与市场性,提高产业转化效率。


结语


随着科技和社会的发展,医疗机器人有着日益广阔的市场发展空间。需要清醒地认识到,与国外先进产品相比,国产医疗机器人仍然存在诸多不足。医疗机器人是国家实现中国制造2025战略、智能制造升级的重要一环。


国家相继发布一系列重要政策文件扶持医疗机器人产业发展,包括《中国制造2025》《机器人产业发展规划(2016-2020年)》《促进新一代人工智能产业发展三年行动计划(2018-2020)》等。在医保改革大方向下,未来医疗机器人的相关费用也将逐步纳入医保报销范畴,为我国医疗机器人的广泛应用提供更加有利的市场环境。


原标题:国内外医疗机器人行业现状及趋势分析