摘要:毫无疑问,DeepSeek R1这枚“数字核弹”让我们切实感受到中国的创新力量正深度渗透进各个领域,改写着产业发展的轨迹。医疗行业也不例外,国产手术机器人也正在逐步打破曾经被国外技术主导的局面。
毫无疑问,DeepSeek R1这枚“数字核弹”让我们切实感受到中国的创新力量正深度渗透进各个领域,改写着产业发展的轨迹。医疗行业也不例外,国产手术机器人也正在逐步打破曾经被国外技术主导的局面。
我国发展机器人产业的土壤养分充足、空间广阔,但随着患者需求的不断增加,优质医疗资源的短缺问题也日益凸显。一方面,骨关节疾病患者数量庞大,已超过1.4亿人,占人口总数10%以上1;另一方面,国内骨科执业医生数量相对匮乏,且一名成熟的关节外科医生需要经历5-7年、近500台2手术的培养周期。
关节置换术是终末期骨关节病的主要治疗方式,但传统关节置换术的临床疗效已到达瓶颈期和平台期。技术和工具的迭代是解决这一矛盾的最主要手段。骨科关节手术机器人的诞生,标志着外科手术从传统的“手工”操作向精准化、微创化、智能化的方向发展,为关节置换带来全新视角与更高维度的认知,已成为关节外科领域的前沿热点,机器人辅助技术在关节外科手术中的应用已成为必然趋势。
为了凝聚行业共识,国家骨科与运动康复临床医学研究中心、中国人民解放军总医院骨科医学部,联合动脉网、蛋壳研究院,共同发布国内首份针对关节手术机器人的全景式洞悉及创新洞察报告——《骨科关节手术机器人产业发展白皮书》。
在过去近一年时间里,我们通过临床、产业、科研、资本的多方走访,调研了40余位国内外骨科领域的权威专家以及10余家创新企业代表,精心打磨出一份包含四大篇章、八万字篇幅的深度报告。本文从中精选出十大核心内容,为行业内外的专家学者、政策制定者、企业家以及投资者提供参考与洞见。
应用最广泛、累计数据最多、使用前景最广阔的智能化手术工具
相较于腔镜外科机器人,骨科手术机器人能显著降低对术者操作技能的要求,更有助于在基层医院等医疗资源匮乏的地区实现广泛覆盖,促进手术均质化。
此外,与其他骨科手术机器人进行对比,关节置换术的操作流程和技术规范最为标准,这使得机器人辅助术式更易于在关节置换领域普及。作为使用前景最为广阔的智能化手术工具,关节手术机器人的核心优势分为四点:1)术前规划与术中精准操作,减少手术变异和误差;2)缩短学习曲线,快速提升手术技能;3)量化经验及质量,形成良性循环;4)解决关节翻修等复杂病例,提升远期疗效。
图:三类手术机器人的核心临床价值数据来源:蛋壳研究院
Co-operate!关节手术机器人的本质是高效智能化辅助工具
关节手术机器人主要应用于三种术式:全髋关节置换术(THA)、全膝关节置换术(TKA)和膝关节单髁置换术(UKA)。这三大术式的手术量正呈现迅速上升的趋势。其中,TKA年手术量与THA相当,约60万-70万例;UKA年手术量不到10万例,但预计未来增速将迅速上升3。
但是,机器人辅助手术并不是简单地操作(Operate)机器人,而是与机器人合作(Co-operate)完成手术。经广泛调研,多数医生认为,关节手术机器人作为高效智能化辅助工具,应用前景广阔。但在未来较长时期内,它无法完全替代医生,而是成为医生“眼”“脑”“手”的延伸,辅助其完成术前规划、设备注册匹配、术中实时导航、机械臂运行控制和术后评估。最终,通过医生与机器人的深度协作,为患者提供更优质的治疗体验与疗效。
图:三类关节手术机器人数据来源:公开资料
前劲不足,后起发力,2018年后中国企业加速追赶,竞争激烈
骨科关节手术机器人发展至今已有三十余年,大致可划分为三个阶段:技术萌芽期(20世纪80年代—2000年)、技术发展期(2001年—2018年)以及技术趋于成熟期(2019年至今)。我国多数国内企业在第三阶段才进入,早期技术积累与市场准备相对不足,因此与海外市场相比,产业发展也较为滞后。
在国际科技格局持续动态演变的大背景下,中国在人工智能、机械制造、高性能材料、图像识别、机械制备以及电子电器等领域迅速发展,逐步成长为科技体系最为完备的国家之一。
当下,中国骨科关节手术机器人产业发展势头强劲,追赶态势显著。获批产品数量从2016-2018年的1款,跃升至2024年8月底前的18款。未来,在DeepSeek等国产AI大模型的赋能下,骨科关节手术机器人也将进一步提升技术水平并拓宽应用前景。与此同时,随着全球越来越多的企业拿到“入场券”,竞争也势必愈演愈烈。
图:国际和国内关节手术机器人发展历程数据来源:公开资料,蛋壳研究院整理
多数中国企业已进入B轮商业化验证阶段,国内市场独特优势显现
投融资方面,全球手术机器人产业的投融资市场在2021年达到历史峰值。此后,多数中国企业于2022年后相继进入B轮商业化验证阶段。市场格局方面,海外手术机器人市场经过多年发展,格局相对稳定。而国内市场凭借庞大的医疗需求、完善的供应链体系以及政策支持等独特优势,已成为培育新型机器人的理想“沃土”。
尽管当前产业在底层技术和基础设备、医工联合创新模式、政策支持(评审、认证、医保等)方面仍存在不足或阻力,且全球资本市场处于低迷状态,但从长远来看,中国产业链协同能力以及在人工智能和5G技术领域的独特优势,将为骨科手术机器人的发展提供有力支撑。这一发展趋势不可阻挡。一旦行业探索出稳定且可持续的商业模式,有望再度吸引资本的高度关注,迎来新一轮的发展黄金期。
图:关节手术机器人利好/利空的政策/因素总结数据来源:公开资料,蛋壳研究院整理
中国关节手术机器人市场加速膨胀,有望五年破十亿,远期破百亿
2023年,国内关节手术机器人整体新增装机量约45台,机器人辅助关节手术量超1.5万台,按出厂价核算,整体市场规模约3.2亿元。若手术机器人价格保持稳定,预计2028年整体市场规模将突破10亿元4。
从长远视角分析,关节机器人必将走出大型医学中心,逐步在地市医院和专科医院普及。在考虑到机器人手术渗透率、设备折旧年限、设备价格下降等参数后,我们测算出,未来中国关节手术机器人市场规模将接近130亿元。
图:2018—2028F国内关节手术机器人未来市场规模数据来源:蛋壳研究院测算
近三年国内产品获批加速,新增装机量与海外持平,替代趋势明显
据不完全统计,截止文章发布,国内参与关节手术机器人市场竞争的企业已达19家。自2022年起,中国企业相关产品进入加速获批阶段,其中15家企业的产品已获NMPA上市批准,其余4家公司产品研发进度也在不断加快。2023年,国产品牌新增装机量已基本与海外品牌持平,商业化进程快速推进。
然而,2023年市场新增装机量仍以史赛克MAKO为主导,占比超50%5。由于海外产品售价较高,仍占据超六成市场份额。但市场正发生变化,MAKO因定价过高(入院价格超2000万)和封闭式系统设计(史赛克假体在国内占比不到10%),在推广上受到一定阻碍。
相较而言,国产品牌大多采用开放式系统,为医生和患者提供更多选择,且价格更具亲和力,契合院方财政缩紧趋势,更受青睐。预计到2028年,国产产品累计装机量将与进口产品基本持平。
图:国内市场中主要参与企业及其产品竞争情况
模式各具特色,海外龙头通过并购壮大,国内企业聚焦智能化创新
在企业发展层面,海外企业在骨科手术机器人领域发展中,通过投资并购获取核心技术,以此不断巩固和扩大市场优势。而国内企业的发展则高度依赖医疗、科研、政府、企业与资本的协同合作。在医院端,中国人民解放军总医院骨科医学部、国家骨科与运动康复临床医学研究中心作为核心代表与中坚力量,在关节手术机器人的临床研究、应用推广、自主研发、行业培训以及市场教育等方面持续深耕。
在产品创新层面,海外关节手术机器人在机械臂硬件技术和光学导航系统领域起步较早,在产业化进程中占据显著的领先与垄断地位。国内关节手术机器人则在术前规划方面展现出独特优势,不仅效率、智能化程度更高,还能根据国内临床医生的反馈迅速进行产品迭代更新。在DeepSeek等AI模型的加持下,国产关节手术机器人有望进一步提升智能化水平、决策能力、交互能力,降低手术机器人成本和维护难度。这种快速响应市场需求的能力,使国内产品在更新换代和适应本土市场方面更具竞争力。
图:解放军总医院在骨科关节手术机器人领域做的贡献数据来源:公开资料,蛋壳研究院整理
四大产品创新趋势,揭示未来关节手术机器人的核心发展方向
核心技术无法依靠“购买”与“讨要”,唯有创新才能实现自立自强。通过手术机器人的使用、研发、迭代、创新实现超越,是时代要求,也是临床医生、工程师、企业的共同目标。当下,国内手术机器人产品及技术正呈现多维度创新趋势。
智能化和人机交互:AI技术的加持将为骨科手术机器人带来新突破,未来相关研究将重点围绕多感知信息融合、AI辅助决策、自适应学习、模块化与可定制设计以及精确控制与反馈机制展开,实现更全面、高效的人机交互,提升手术流程的便捷性与安全性,使机器人成为骨科医生的得力助手。
小型化和便携化:未来将通过开发紧凑模块化机械臂、整合台车功能,实现设备小型化;同时,简化装台拆台流程、减少跟台人员,提升设备的便捷性,并推动高端智能手术室的建设,优化手术环境。
集成化与多功能化:骨科领域产品正朝着集成化与多功能化方向迈进。例如,“一机多术式”产品的出现,有效打通了关节置换、脊柱外科和创伤骨科等细分领域,提高了设备的使用效率和临床应用范围。
假体定制化:核心发展方向主要体现在两个方面。一是利用3D打印技术,对手术机器人使用的假体进行定制化设计;二是持续推进假体材料的迭代更新,提高假体的性能和使用寿命。
图:NABRAI智能手术室系统数据来源:公开资料
深耕两大发展路径,收费模式逐渐清晰,服务类收费占比提升
从企业发展模式来看,可将骨科关节手术机器人企业分为资源驱动型和技术驱动型。
资源驱动型企业依托在骨科耗材领域的深厚积累,推动“耗材+手术机器人”的协同发展。这类企业不仅研发多样化的关节假体,还发展3D打印与个性化定制技术,通过构建闭环系统提升竞争力。同时,借助强大的供应链,与其他领域的技术力量合作,推动产品的快速迭代与创新。纳通医疗是资源驱动型企业的典型代表,其在骨科植入物与假体领域的积累,帮助其构建了涵盖人工关节、手术机器人及相关服务的一体化解决方案。
技术驱动型企业则侧重在核心技术突破。以元化为代表的国产企业,一方面在精准导航、专用手术机械臂、术中数据分析和人工智能辅助决策等方面持续创新,以推动手术机器人向智能化、精准化发展;另一方面,也通常会继续采用开放式系统,为医院和患者提供更多选择,与海外产品如MAKO,形成差异化竞争,加速市场拓展。
在商业模式上,关节手术机器人可参考达芬奇及MAKO的海外发展路径。当前,国内厂商核心收入源于设备销售。随着市场成熟,机器人普及率提升,“设备+耗材+维保服务”有望成为企业核心收费模式。并且,随着市场持续发展,服务类收费在企业总收入中的占比预计将进一步提高。
图:直觉外科经常性收入占比数据来源:直觉外科2023年年报
原始创新动力不足,审评审批机制有待完善,收费仍是核心卡点
在产业加速追赶的进程中,我们注意到,国内关节手术机器人技术与产品存在明显的“同质化”现象,这一问题与企业底层技术创新动力不足、市场审评审批政策不够完善,以及商业化路径不够多元等因素密切相关。
底层技术研发:当前企业知识产权保护意识薄弱,基础研究投入不足。同时,相关手术评价体系缺失,无法精准反馈患者生存质量,限制了手术机器人的推广应用。
审评审批:我国尚未严格区分“优效性”和“非劣性”临床试验,采取优效性检验的关节手术机器人产品,在获批速度和注册证类型上,未与“等效性”“非劣性”检验产品区分,导致国内产品同质化严重,引发市场推广的低效竞争,打击了企业创新积极性。
市场推广:全国范围内关节手术机器人未形成统一收费模式,产品性价比争议大,“收费”问题是当前最大挑战。目前仅北京、江西、湖南等地明确收费标准,医院难以评估设备采购的投入产出比,付费意愿低。此外,海外企业在国内建立先发优势,国内企业市场拓展困难。
来源:动脉网