医疗机器人行业专题报告：骨科手术机器人迎来发展大时代.pdf

最近一年行业指数走势 -29%-15%0%15%29%44%59%73%88%2019-09 2020-01 2020-05 2020-09医药生物 上证指数 深证成指行业专题报告 投资评级 :增持 (维持 ) 表 1：重点公司投资评级 代码 公司 总市值（亿元） 收盘价（ 09.18） EPS（元） PE 投资评级 2020E 2021E 2022E 2020E 2021E 2022E 688277 天 智 航 112.11 70.89 -0.05 0.10 0.34 -1485 782 212 - 2020 年 09 月 18 日 医疗机器人行业专题报告 医药生物 手术机器人是医疗机器人最大的市场 医疗机器人包括 手术机器人、康复机器人、服务机器人、辅助机器人四类 。 2018 年全球医疗机器人市场规模为 136 亿美元，预计到 2021 年将会达到 207 亿美元 ，年复合增长率 15%， 其中手术机器人是规模最大的细分领域， 2021 年将会达到 65 亿美元 ，占比 31%。 亚太地区将是 医疗机器人 增长的拉动力。 直觉外科几乎垄断了腹腔镜软组织手术的市场 达芬奇手术机器人于 2000 年获 FDA 批准上市，成为首个获批上市的手术机器人，截止 2019 年底已在全球范围内完成装机 5582 台， 营业收入近 45 亿美金， 是世界上应用最为广泛的手术机器人。 直觉外科的商业模式以机器人销售、耗材销售和维护服务形成闭环，具备可持续增长动力。 耗材收入成为增长的动力， 2019 年占比营收达到 54%。坐享医生使用达芬奇机器人手术量增长带来的收益。 REWALK 的遭遇告诉资本：技术转化为生产力（消费力）过程太漫长 公司核心产品 ReWalk 在 2012 年获得 CE，进入欧盟市场； 2014 年获得FDA 认证，成为首个获得 FDA 批准的外骨骼机器人系统。同年 9 月公司在纳斯达克上市 。无法迅速下降的制造成本，高达近 8 万美金的产品鲜有医保买单，销售持续上不来， 已成仙股。同样遭遇的有 日本 Cyberdyne公司 ，技术更为先进，但高达 20 万美金的产品同样遇冷。 天智航 国内骨科手术机器人龙头，行业十倍以上成长空间 我国骨科手术机器人起步较晚，目前仍处于产业化初期。 国际市场目前装机量近 千 台，国内市场刚过百台，其中天智航市占率约 75%。公司机器销量的 70%集中在三甲医院。 骨科机器人的主要应用领域有：创伤骨科、脊柱外科和关节外科 ， 第三代“天玑”骨科手术机器人的机械臂可以实现 1mm 的操作精度，可以进行高精度要求的上颈椎手术 ， 且随着在研产品的研发 ， 未来将适应症拓展至关节置换领 域，形成创伤骨科、脊柱外科、关节外科的骨科手术全覆盖。 行业的爆发依赖于医保报销政策的执行，医生学习曲线短。 风险提示： 行业 竞争加剧的风险，市场销售进展不可预期风险 行业研究 财通证券研究所 骨科手术机器人迎来发展大时代 请阅读 最后一页的重要声明 以才聚财 ，财通天下 证券研究报告 联系 信息 张文录 分析师 SAC 证书编号： S0160517100001 zhangwenluctsec 相关报告 1 疫情加速了受益板块向上的动能 :2020医药中报梳理 2020-09-06 2 自古雄才多磨难，小核酸迎新纪元 :小核酸药物行业报告 2020-08-20 3 医药行情进入观望，疫苗审批标准出台 :“ 药 ” 倾听市场的声音第一百一十六期 2020-08-18 数据来源： Wind,财通证券研究所 谨请参阅尾页重要声明及 财通 证券股票和行业评级标准 2 证券研究报告 行业专题报告 内容目录 1、 医疗机器人市场中国崛起 . 4 1.1 医疗机器人市场发展迅速，亚太地区成为新重心 . 4 1.2 美国引领医疗机器人发展，中国医疗机器人企业崭露头角 . 5 2、 骨科机器人是群英逐鹿的赛道 . 8 2.1 骨科机器人市场竞争分析 . 9 2.2 骨科机器人技术发展情况 . 9 3、 直觉外科公司分析 . 12 3.1 直觉外科发展历程 . 12 3.2 直觉外科商业模式 耗材收入逐渐成 为主力 . 13 3.3 直觉外科的各阶段估值分析 . 15 4、 REWALK 外骨骼机器人 商业化前景黯淡 . 16 4.1 Rewalk 业绩无法兑现，股价持续走低 . 18 4.2 日本 Cyberdyne 公司与 Rewalk 同样遭遇 . 19 5、 天智航 骨科机器人龙头公司 . 20 5.1 产、学、研、医结合，填补国内骨科机器人空白 . 20 5.2 创始人为实际控股人，通过参股资本追踪领域前沿 . 20 5.3 核心团队简介 . 21 5.4 产品核心技术指标 . 22 5.5 初期以设备销售收入为主的商业模式 . 22 5.6 财务情况分析 . 23 5.7 天智航投资价值分析 . 24 图表目录 图 1：全球医疗机器人市场规模预测 . 4 图 2： 2016 年医疗机器人全球市场份额分布 . 5 图 3：中国医疗机器人市场规模预测 . 5 图 4：中国医疗机器人领域新成立公司数 . 5 图 5：医疗机器人分类 . 6 图 6：手术机器人在医疗机器人中占比 . 6 图 7： 达芬奇机器人系统全球装机分布情况 . 7 图 8： 全球手术机器人市场 . 7 图 9： 国外主要医疗机器人公司 . 7 图 10： 国内主要医疗机器人公司 . 8 图 11： 2018 年骨科机器人新增装机量 . 9 图 12：国内骨科机器人下游分布占比 . 9 图 13： 骨科机器人手术示意图 . 10 图 14：骨科机器人 双平面定位技术示意 图 . 11 图 15： 国内获证上市的骨科机器人公司 . 11 图 16： 直觉外科产品更迭过程 . 13 图 17： Ion 机器人肺活检系统 . 13 图 18： 达芬奇机器人组成部分 . 14 图 19： 直觉外科商业模式 . 15 图 20： 2019 年直觉外科各类收入占比 . 15 图 21： Rewalk Personal 及 Restore 系统 . 16 谨请参阅尾页重要声明及 财通 证券股票和行业评级标准 3 证券研究报告 行业专题报告 图 22： Rewalk Personal 设备工作原理 . 17 图 23： Restore 帮助中风患者进行步态训练 . 18 图 24： Rewalk 营业收入及研发费用 . 19 图 25： Rewalk 扣非归母净利润 . 19 图 26： Cyberdyne 产品 HAL 工作原理 . 19 图 27： 天智航公司发展历程 . 20 图 28： 股权结构与子公司情况 . 21 图 29： 公司核心成员简介 . 22 图 30：国内获证的骨科机器人性能比较 . 22 图 31：直销模式、经销模式在营收中占比 . 23 图 32：天智航骨科机器人销量 . 24 图 33： 营业收入及骨科机器人销售额占比 . 24 图 34：扣非后归母净利润情况 . 24 图 35：四项费用率情况 . 24 谨请参阅尾页重要声明及 财通 证券股票和行业评级标准 4 证券研究报告 行业专题报告 1、 医疗机器人 市场中国崛起 1.1 医疗机器人市场发展迅速，亚太地区成为新重心 随着数字化医疗的发展，全球医疗机器人发展迅猛、市场规模迅速扩大。根据国际机器人联合会 IFR 数据， 2018 年全球医疗机器人市场规模为 136 亿美元，预计到 2021 年将会达到 207 亿美元。其中，手术机器人是其中规模最大的细分领域，根据普华永道预测，手术机器人市场在 2021 年将会达到 64.4 亿美元。 图 1：全球医疗机器人市场规模预测 数据来源： IFR、财通证券研究所 放眼全球，北美、欧洲和亚太地区是医疗机器人的主要市场。其中，北美市场较为成熟，发达欧洲国家紧跟其后，亚太地区由于发展较晚仍处于初步阶段。 与其先进的研究水平和相对较长的研究历史一致，北美地区使用医疗机器人的比例远高于其他地区， 2016 年美国市场在全球医疗器械市场占比为 63%，而欧洲和亚太地区分别为 25%、 12%。以达芬奇手术机器人为例，根据直觉外科的数据，美国和日本每两千万人口拥有 147 台、 34 台。根据复 星 医药 的数据 ， 2019 年底中国的达芬奇机器人保有量为 138 台，我国每两千万人口拥有达芬奇机器人数量仅约为 2 台。 随着医疗机器人在美国市场的发展逐渐步入成熟期，市场重心逐渐向亚太地区转移，亚太地区的医疗机器人装机量和承接手术量快速增长。 其中，我国人口基数大、手术市场需求大且医疗机器人起步晚、增长空间大。包括直觉外科、美敦力旗下的 Mazor Robotics、捷迈邦美旗下的 MEDTECH 公司在内的国外机器人公司均已布局中国市场。除了国外成熟产品瞄准中国市场，国内的机器人创业公司数量也显著增加， 2013 年 2016 年新增医疗机器人创业公司超过 100 家，公开披露融资的公司超过 40 家，还有包括微创医疗在内的部分上市公司也 将业务拓展谨请参阅尾页重要声明及 财通 证券股票和行业评级标准 5 证券研究报告 行业专题报告 到医疗机器人领域。 图 2： 2016 年医疗机器人全球市场份额分布 数据来源： 天智航招股书 、 财通证券研究所 图 3： 中国医疗机器人市场规模预测 图 4： 中国医疗机器人领域新成立公司数 数据来源： 天智航招股书、 财通证券研究所 数据来源： 火石创造 、 财通证券研究所 1.2 美国引领医疗机器人发展，中国医疗机器人企业崭露头角 医疗机器人的发展可以追溯到 1985 年利用工业机器人辅助定位完成的神经外科活检手术，首次将机器人技术与医学相结合，自此开启了医疗机器人的新纪元。医疗机器人属于高端医疗器械，具有高技术壁垒、高准入门槛、高附加值等特点。根据应用场景可以分为 手术机器人 、康复 机器人、 服务 机器人、辅助机器人四类。 63%25%12%美国欧洲亚洲010203040谨请参阅尾页重要声明及 财通 证券股票和行业评级标准 6 证券研究报告 行业专题报告 图 5： 医疗机器人分类 数据来源：财通证券研究所 手术机器人是最主要的类别，占医疗机器人的 37%左右。手术机器人可以克服人的生理局限，具有操作精度高、操作可重复性高、操作稳定性高等特点被用作高精度要求的微创手术中，为患者带来显著临床获益。根据应用手术类型，手术机器人可以细分为神经外科机器人、骨科机器人、腹腔镜机器人、血管介入机器人。 图 6：手术机器人在医疗机器人中占比 数据来源： CNKI、 财通证券研究所 现阶段医疗机器人的发展以美国企业为引领，德国、日本、法国等国家紧跟其后。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。美国凭借其精端科技在医疗机器人领域以绝对优势领跑且在各个细分领域均占有重要地位，特别是直觉外科的达芬奇手术系统，一度成为手术机器人的代名词，垄断腹腔镜 机器人市场，以色列、德国、法国、日本紧跟其后。以色列在包括骨科机器人、外骨骼机器人等多个领域均有所建树，日本在陪伴机器人、外骨骼机器人领域处于领先地位，法国的37%10%21%16%16%手术机器人外骨骼机器人康复训练机器人护理服务机器人配药服务机器人谨请参阅尾页重要声明及 财通 证券股票和行业评级标准 7 证券研究报告 行业专题报告 Medtech 公司在神经外科和骨科机器人领域均占有一席之地。 图 7： 达芬奇机器人系统全球装机分布情况 数据来源： 直觉外科官网 、 财通证券研究所 图 8： 全球 手术机器人 市场 数据来源： Persistence Market Research、 财通证券研究所 与发达国家相比，我国医疗机器人产业起步较晚，尽管国内医疗布局机器人领域的公司迅速增加，但大多处于发展初期。手术机器人与临床联系最密切、对精度要求最高，因而技术壁垒最高而可能带来的临床获益最大，吸引了大量科研力量汇聚于此，许多企业依托科研院所的先进技术成果进行产业化，骨科机器人、神经外科机器人领域均有国产品牌获得医疗器械注册许可证，其中天智航的“天玑”骨科机器人在国内骨科机器人市场占有率约为 76.9%（根据 2018 年数据粗算）。与手术机器人相比，其他细分领域的发展则更为初期，大多企业仍处于研发阶段：康复机器人 市场 90%均为进口产品，国内产品市场渗透率较低；服务机器人则更为初期，产业尚处于培育期。 图 9： 国外主要医疗机器人公司 谨请参阅尾页重要声明及 财通 证券股票和行业评级标准 8 证券研究报告 行业专题报告 数据来源：财通证券研究所 图 10： 国内主要医疗机器人公司 数据来源：财通证券研究所 2、 骨科机器人 是群英逐鹿的赛道 谨请参阅尾页重要声明及 财通 证券股票和行业评级标准 9 证券研究报告 行业专题报告 2.1 骨科机器人 市场竞争分析 骨科机器人是手术机器人中发展较为成熟的一个分支领域， 根据国际机器人联合会 (IFR)2014 年数据，全球范围内骨科手术机器人占手术机器人市场总额的 23%。骨科机器人的主要应用领域有：创伤骨科、脊柱外科和关节外科。不同于软组织手术机器人领域中美国的直觉外科（达芬奇机器人系统）长期处于绝对垄断领域，骨科机器人领域呈现出多强角力的局势，如以色列的 Mazor Robotics 公司、法国的 MEDTECH 公司、美国的 MAKO plasty 公司等。 就应用场景而言，脊柱外科、关节外科和创伤复位领域手术机器人发展较为成熟，然而骨折复位机器人的研发难度较大、研发进展相对缓慢，全球范围内还没有进入临床应用的产品。英国 Smith & Nephew 公司、美国 MAKO plasty 公司、美国Integrated Surgical Systems 公司在关节置换领域具有成熟的市场化产品，以色列 Mazor Robotics 公司、法国 MEDTECH 公司、中国天智航医疗科技公司在脊柱外科领域也都占据一席之地，韩国和德国也都在脊柱外科、创伤领域成功开发出机器人原型系统并积极开 展商业化转化。 我国骨科手术机器人起步较晚，目前仍处于产业化初期。 根据 Persistence Market Research 的统计， 2018 年全球骨科机器人公司的营收大约为 10.37 亿美元，每台骨科手术机器人的价格大约在 50 150 万美元，考虑到营收中部分来自耗材采购收入， 2018 年全球骨科机器人新增装机数约为 700 1000 台。而 2018年我国骨科机器人新增装机量约为 26 台，仅占全球的不到 4%。由于骨科机器人单价高且未纳入医保覆盖范围，引入医院主要以三甲医院和少量私立医院为主，以天智航的天玑骨科导航机器人 为例，在其覆盖的 74 家医疗机构中有 52 家为三甲医院，占比超过 70%。我国骨科机器人的发展仍处于市场导入阶段，医生接受度和市场渗透率有很大提高空间。 图 11： 2018 年骨科机器人新增装机量 图 12： 国内骨科机器人下游分布占比 数据来源：财通证券研究所 数据来源： 天智航招股书、财通证券研究所 2.2 骨科机器人 技术发展情况 谨请参阅尾页重要声明及 财通 证券股票和行业评级标准 10 证券研究报告 行业专题报告 传统骨科手术主要依赖于医生经验和术中扫描影像，存在手术精度低风险高、创伤大 、 恢复慢等问题。随着精准治疗的发展，许多手术告别开放式迎来创伤更小的微创手术。然而由于骨骼系统结构复杂、毗邻重要血管和神经，对定位和操作的精度要求极高，以传统的透视方法和人工操作难以实现骨科的微创手术。而骨科机器人借助其高精度的影像导航系统进行最优化手术路径规划并通过高自由度机械臂操作进行路径实现，从而实现骨科手术的微创化，具有提高手术成功率、减小创伤、降低医生辐射等优点。 骨科机器人通常由主控台、机械臂和光学定位相机组成，通过 “机械 臂 +导航 ”模式实现光学导航下的机械臂实时定位和操作。具体流程如下： 1）术前 /术中获取患者损伤部位的影像并上传到主控台完成识别，医生通过主控台规划手术路径设计；2）医生将机械臂拖动至术区后，机械臂按照规划好的手术路径进行精准定位，并完成切割和 /或植入； 3）光学跟踪系统负责术中实时定位监测，对定位误差进行实时动态调整，引导机械臂自动调整。 图 13： 骨科机器人手术示意图 数据来源： Guideline for Thoracolumbar Pedicle Screw Placement Assisted by Orthopaedic Surgical Robot、财通证券研究所 骨科手术机器人的核心技术主要体现在机械臂控制和导航定位两个方面： 1）机械臂控制。由于骨骼结构复杂、毗邻重要的血管和神经，且脊柱腔 道内空间较小，要求很高的手术操作精度，因此机器人手臂操作的精度是其关键衡量标准，也是技术难点。目前骨科机器人操作精度在毫米甚至亚毫米级别。 2）导航定位。由于骨组织附着有皮肤、肌肉且处于较深处，手术中难以充分暴露，肉眼难以透视以获取准确施术位置。传统手术需要借助术中多次 CT 扫描，通过结合图像、人眼观察及医生经验才能确定手术位点，造成误差较大且对医生经验依赖较重。骨科机器人需要通过术前 /术中获得的待手术区的基准位置与手术器械所在的实时位置进行比对和标定，从而实现对手术器械的追踪和导航。硬件配件作为工业部