文|劉玉
醫(yī)用機(jī)器人是指在醫(yī)院、診所、康復(fù)中心等醫(yī)療場(chǎng)景中用于醫(yī)療或輔助醫(yī)療的機(jī)器人。醫(yī)療機(jī)器人可以輔助醫(yī)生，擴(kuò)展他們的能力。它有三個(gè)特點(diǎn)：醫(yī)學(xué)應(yīng)用性、臨床適應(yīng)性和良好的交互性。
概況
雖然醫(yī)療機(jī)器人在機(jī)器人應(yīng)用中是一個(gè)相對(duì)較小的細(xì)分市場(chǎng)，但作為單位價(jià)值最高的服務(wù)機(jī)器人，醫(yī)療機(jī)器人已經(jīng)成為機(jī)器人行業(yè)和醫(yī)療行業(yè)發(fā)展和投資的熱點(diǎn)。根據(jù)國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)(IFR)的分類，醫(yī)療機(jī)器人可以分為四類：手術(shù)機(jī)器人、康復(fù)機(jī)器人、輔助機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人。具體用途和細(xì)分產(chǎn)品見(jiàn)表1。
表1醫(yī)療機(jī)器人的分類
醫(yī)療機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈分析
醫(yī)療機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈的上游是機(jī)器人零部件，主要由伺服電機(jī)、傳感器、控制器、減速器和系統(tǒng)集成組成。為中游醫(yī)療機(jī)器人整體的生產(chǎn)制造；智慧醫(yī)療市場(chǎng)需求端的下游供給，主要應(yīng)用于醫(yī)療手術(shù)、康復(fù)、護(hù)理、病人轉(zhuǎn)運(yùn)、藥物運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。
圖1醫(yī)療機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)疽鈭D
上游部件主要由伺服電機(jī)、傳感器、控制器、減速器和系統(tǒng)集成組成，其中最核心的減速器、伺服電機(jī)和控制器的成本約占機(jī)器人總成本的70%。目前，中國(guó)主要依靠進(jìn)口。減速器的技術(shù)壁壘最高，包括RV減速器和諧波減速器。國(guó)內(nèi)RV減速機(jī)主要被日本博納、住友和SPINEA壟斷；至于諧波減速器，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，日本Hamernaco公司的專利已經(jīng)過(guò)期，國(guó)內(nèi)國(guó)外沒(méi)有太大差別。國(guó)產(chǎn)伺服電機(jī)以日系、歐美品牌為主，國(guó)產(chǎn)率約占15%，主要集中在中低端。控制器的技術(shù)難度相對(duì)較低，國(guó)產(chǎn)控制器產(chǎn)品已經(jīng)可以滿足大部分功能需求。國(guó)產(chǎn)控制器產(chǎn)品與國(guó)外產(chǎn)品的差距主要在算法和兼容性上。
是中游完整的醫(yī)療機(jī)器人制造商。我國(guó)醫(yī)療機(jī)器人企業(yè)覆蓋的業(yè)務(wù)中，康復(fù)機(jī)器人和輔助機(jī)器人的數(shù)量相對(duì)較多，均超過(guò)30%。國(guó)內(nèi)已有超過(guò)10家康復(fù)機(jī)器人企業(yè)完成一輪或多輪融資。整個(gè)賽道大概有20 ~ 30家企業(yè)，競(jìng)爭(zhēng)激烈，產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重。企業(yè)會(huì)從臨床進(jìn)展、技術(shù)優(yōu)勢(shì)、營(yíng)銷能力、銷售能力、產(chǎn)品價(jià)格等各個(gè)方面進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。
除了部分診斷機(jī)器人，大部分產(chǎn)品技術(shù)壁壘相對(duì)較低，主要用于輔助診療。一些病人流量大的三甲醫(yī)院需求很大，因此重疾診斷機(jī)器人是重點(diǎn)發(fā)展方向。手術(shù)機(jī)器人因?yàn)榧夹g(shù)壁壘高，研發(fā)難度大，約占15%，市場(chǎng)空間大。臨床應(yīng)用優(yōu)勢(shì)明顯的企業(yè)(如單孔腔鏡手術(shù)機(jī)器人)和核心部件有突破的企業(yè)具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。服務(wù)機(jī)器人在國(guó)內(nèi)發(fā)展較晚，主要的技術(shù)壁壘是產(chǎn)品的精準(zhǔn)定位能力和與AI技術(shù)的結(jié)合。目前布局的企業(yè)不多，現(xiàn)有的服務(wù)機(jī)器人主要用于醫(yī)院和養(yǎng)老院。未來(lái)隨著技術(shù)的進(jìn)步，有望進(jìn)入家庭，大大拓展市場(chǎng)空間。整體來(lái)看，目前國(guó)內(nèi)大部分醫(yī)療機(jī)器人企業(yè)的產(chǎn)品還處于研發(fā)和臨床階段。只有天之航、韓安醫(yī)療、百匯維康、艾達(dá)機(jī)器人等少數(shù)企業(yè)的產(chǎn)品經(jīng)過(guò)NMPA(原CFDA)批準(zhǔn)上市銷售。
隨著人工智能、語(yǔ)音交互、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、認(rèn)知計(jì)算等技術(shù)的發(fā)展，醫(yī)療機(jī)器人已經(jīng)滲透到醫(yī)療的各個(gè)領(lǐng)域，包括手術(shù)、醫(yī)院服務(wù)、助殘、家庭護(hù)理和康復(fù)等。各種新型醫(yī)療機(jī)器人、新型手術(shù)工具、醫(yī)學(xué)圖像采集與處理技術(shù)、遠(yuǎn)程信息傳輸技術(shù)、智能傳感器、智能輪椅、智能康復(fù)系統(tǒng)
近年來(lái)，全球醫(yī)療機(jī)器人市場(chǎng)增長(zhǎng)迅速，其中手術(shù)機(jī)器人規(guī)模最大，康復(fù)機(jī)器人增速最快。中外骨骼機(jī)器人將在子領(lǐng)域出現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，訓(xùn)練機(jī)器人和仿生假肢機(jī)器人也將有較高的增長(zhǎng)率。2021年，全球醫(yī)療機(jī)器人市場(chǎng)預(yù)計(jì)將達(dá)到207億美元。
圖2 2014-2021年全球醫(yī)療機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模和增長(zhǎng)率
醫(yī)療機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模及增速
2014年，我國(guó)開(kāi)始引進(jìn)手術(shù)機(jī)器人，主要來(lái)自一些中心城市的三甲醫(yī)院。整體來(lái)看，醫(yī)療機(jī)器人在我國(guó)醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用還處于引進(jìn)階段，無(wú)論是機(jī)器人的技術(shù)還是醫(yī)護(hù)人員的操作能力都在培養(yǎng)過(guò)程中。
從應(yīng)用效果來(lái)看，醫(yī)療機(jī)器人的大規(guī)模使用將是未來(lái)醫(yī)療領(lǐng)域的一個(gè)趨勢(shì)。我國(guó)一批醫(yī)用機(jī)器人企業(yè)發(fā)展迅速，產(chǎn)業(yè)集聚特征明顯。5G、人工智能等新技術(shù)正在加速與醫(yī)療機(jī)器人的融合。2018年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到35.7億元，預(yù)計(jì)2020年將超過(guò)63億元。
圖3 2016-2020年中國(guó)醫(yī)療機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模及增長(zhǎng)率
（一）全球醫(yī)療機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模及增速趨勢(shì)
（二）國(guó)內(nèi)醫(yī)療機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模及增速趨勢(shì)
目前醫(yī)療機(jī)器人的發(fā)展以美國(guó)企業(yè)為主導(dǎo)和代表，其次是德國(guó)和日本。美國(guó)直覺(jué)外科公司的達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人是手術(shù)機(jī)器人的代表，在行業(yè)內(nèi)處于絕對(duì)的壟斷地位。在外骨骼機(jī)器人和遠(yuǎn)程醫(yī)療機(jī)器人領(lǐng)域，日本的Cyberdyne和Honda Robotics走在行業(yè)前列。在配藥機(jī)器人和外骨骼機(jī)器人領(lǐng)域，德國(guó)和以色列企業(yè)有一定優(yōu)勢(shì)。
表2國(guó)外醫(yī)療機(jī)器人代表企業(yè)
醫(yī)療機(jī)器人代表企業(yè)
國(guó)內(nèi)有近百家企業(yè)布局醫(yī)療機(jī)器人，大部分處于發(fā)展初期。其中，上市公司如卜式、金銘精機(jī)、復(fù)星醫(yī)藥、高偉集團(tuán)等。醫(yī)療機(jī)器人近年來(lái)新拓展了業(yè)務(wù)。手術(shù)機(jī)器人的發(fā)展比較早。主營(yíng)業(yè)務(wù)為手術(shù)機(jī)器人并已登陸資本市場(chǎng)的新三板公司天之航，目前正在科創(chuàng)板上市進(jìn)程中。在康復(fù)機(jī)器人領(lǐng)域，楚天科技和金銘精機(jī)已經(jīng)上市。輔助機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人企業(yè)發(fā)展更早。企業(yè)一般都是近幾年創(chuàng)辦的，行業(yè)還處于培育期。
表3國(guó)內(nèi)醫(yī)療機(jī)器人代表企業(yè)及主要產(chǎn)品
（一）國(guó)外企業(yè)
（二）國(guó)內(nèi)企業(yè)
醫(yī)療機(jī)器人強(qiáng)調(diào)人機(jī)交互，通過(guò)觸覺(jué)和視覺(jué)來(lái)實(shí)現(xiàn)，相互反饋，不斷增加真實(shí)感和真實(shí)感。在交互過(guò)程中，更高分辨率的傳感器將提高精確度。通過(guò)交互式多模型、三維傳感等技術(shù)手段，提高識(shí)別率；通過(guò)AR技術(shù)的結(jié)合來(lái)識(shí)別物體和環(huán)境，使機(jī)器人能夠行動(dòng)并做出反應(yīng)。醫(yī)療機(jī)器人的認(rèn)知能力和學(xué)習(xí)能力也將不斷提升，包括知識(shí)認(rèn)知、推理、語(yǔ)音和態(tài)勢(shì)感知。
未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)
與多孔內(nèi)窺鏡機(jī)器人相比，單孔內(nèi)窺鏡手術(shù)機(jī)器人具有創(chuàng)傷更小、成本更低的特點(diǎn)，有可能成為未來(lái)打破達(dá)芬奇多孔手術(shù)機(jī)器人市場(chǎng)壟斷的新型手術(shù)機(jī)器人產(chǎn)品。北美、歐盟、日本和韓國(guó)相繼建立了單孔手術(shù)機(jī)器人的研究項(xiàng)目。中國(guó)上海交通大學(xué)在單孔機(jī)器人研發(fā)方面領(lǐng)先世界，有望成為中國(guó)醫(yī)療機(jī)器人產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)彎道超車的新細(xì)分領(lǐng)域。
目前醫(yī)用微型機(jī)器人以膠囊機(jī)器人為代表。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，納米靶向機(jī)器人可以通過(guò)磁場(chǎng)控制和血管注射將藥物輸送到人體的病灶區(qū)域。中國(guó)哈爾濱工業(yè)大學(xué)和天津大學(xué)在納米靶向機(jī)器人領(lǐng)域取得了重要研究成果。該技術(shù)有望率先應(yīng)用于泌尿道、眼球等組織，成為癌癥治療領(lǐng)域的顛覆性新技術(shù)。人體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且局限在人體狹小的空間內(nèi)，因此柔性機(jī)器人的操作將更加方便，同時(shí)也提高了機(jī)器人的安全性
醫(yī)生是醫(yī)療機(jī)器人的直接使用者，應(yīng)該在醫(yī)療機(jī)器人的研發(fā)中扮演更重要的角色。醫(yī)療機(jī)器人R&D人員要與醫(yī)生溝通功能需求、安全需求、操作方法和流程，明確需求后確定設(shè)計(jì)輸入，規(guī)劃實(shí)現(xiàn)方法，形成工程語(yǔ)言。結(jié)合雙方的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行論證，不斷修改、迭代、完善。設(shè)計(jì)方案形成后，醫(yī)生也參與技術(shù)測(cè)試、評(píng)估和修改。
（一）產(chǎn)品的人機(jī)交互、感知認(rèn)知能力更加精確
醫(yī)療機(jī)器人作為醫(yī)療器械產(chǎn)品，面臨著非常嚴(yán)格的醫(yī)療產(chǎn)品準(zhǔn)入機(jī)制。一方面，認(rèn)證需要很長(zhǎng)時(shí)間，比如手術(shù)介入機(jī)器人的臨床試驗(yàn)至少需要2-3年；另一方面，認(rèn)證不是跨地區(qū)通用的，國(guó)內(nèi)外有不同的本地化認(rèn)證體系(美國(guó)FDA、歐洲CE、中國(guó)CFDA等。)，大大增加了醫(yī)療機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化的難度。目前，一些地區(qū)已經(jīng)對(duì)一些創(chuàng)新性強(qiáng)、安全性高的醫(yī)療機(jī)器人產(chǎn)品開(kāi)辟了認(rèn)證綠色通道。未來(lái)，各國(guó)將不斷優(yōu)化監(jiān)管機(jī)制，更好地平衡醫(yī)療機(jī)器人的安全性和適銷性，提高產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化效率。
（二）單孔手術(shù)、納米靶向、柔性機(jī)器人等新型機(jī)器人興起
隨著科技和社會(huì)的發(fā)展，醫(yī)用機(jī)器人有著越來(lái)越廣闊的市場(chǎng)發(fā)展空間。需要清醒地認(rèn)識(shí)到，與國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品相比，國(guó)產(chǎn)醫(yī)療機(jī)器人還存在諸多不足。醫(yī)療機(jī)器人是國(guó)家實(shí)現(xiàn)“中國(guó)制造2025”戰(zhàn)略和智能制造升級(jí)的重要組成部分。
國(guó)家先后出臺(tái)了一系列支持醫(yī)療機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要政策文件，包括《中國(guó)制造2025》 《機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》 《促進(jìn)新一代人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃（2018-2020）》等。隨著醫(yī)保改革的大趨勢(shì)，未來(lái)醫(yī)療機(jī)器人的相關(guān)費(fèi)用將逐步納入醫(yī)保報(bào)銷范圍，為醫(yī)療機(jī)器人在我國(guó)的廣泛應(yīng)用提供更加有利的市場(chǎng)環(huán)境。