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行业前沿

达芬奇手术机器人-'直觉外科霸主之路'

动脉网+锦缎研究院

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2023/11/06
直观外科强劲的业绩表现证明了手术机器人领域大有可为,国内市场在政策利好下正在迅速扩容,期待国产企业抓住窗口期,能在市场上赢得一席之地。

达芬奇手术机器人作为行业霸主,自面世以来已完成手术超过1000万台,几乎“垄断”整个市场。而一手缔造“达芬奇”的美股公司直觉外科,上市二十三年来,股价更是从最初的2美元(前复权),上涨最高至369.69美元,实现185倍的造富神话。

如此强的赚钱效应,自然吸引了大批竞争对手入局,强生、美敦力的巨头公司都曾想方设法的打败“达芬奇”,以图取而代之。可最终,这些竞争对手纷纷拜倒在“达芬奇”手下。


2023年7月20日,直观外科交出超乎预期的Q2业绩,在第二季度营收达17.6亿美元,较2022年第二季度的15.2亿美元增长15%。经过持续不断推动装机,达芬奇手术机器人已经在全球装机8042台,每年完成超150万台手术。


疫情后,全球医疗体系建设投入增加,在此背景下,全球手术机器人市场迎来一次高速增长的机会。手术机器人企业都希望借此扩张版图,但参与者的发展方向却不完全一致。


与直观外科大力开发新的手术机器人创新平台不同,国产龙头微创机器人则进行了收缩聚焦的战略调整,微创机器人在6月30日宣布将变更上市募资用途,将更多资金集中用于已商业化的腔镜和骨科关节手术机器人,缩减对其他产品线的投入。


无独有偶,此前,西门子也宣布将血管介入手术机器人从心脏病领域撤出,将重点放在神经介入手术领域。另一家与直观外科手术机器人管线高度重合的企业强生,其腹腔镜手术机器人的进展还停留在几个月前的裁员新闻,此前备受外界期待的腹腔镜手术机器人临床进展未在财报中提及。


不难看出,因市场环境和竞争格局的变化,全球的手术机器人企业都正处于战略快速调整期,国内手术机器人企业也不可避免,行业在迎来一波浪潮之后又将走向何方?动脉网对此进行了梳理。


直观外科装机量进入平台期,持续加码中国市场


全球手术机器人霸主直观外科的发展状况可喜。


得益于全球手术量的快速回升,直观外科2023年整体业绩表现强劲,与2022年第二季度相比,2023年第二季度达芬奇全球手术量增长了约22%。反映到业绩上,2023年第二季度的收入为17.6亿美元,比2022年第二季度的15.2亿美元增长了15%。


在全球手术量恢复的背景下,2023年第一季度,直观外科营收16.96亿美元。到2023年上半年,营收达到34.52亿美元(折合人民币超过200亿元),相比于2022年的30.09亿美元,增长了15%。


直观外科的收入由三部分组成:已装机达芬奇手术机器人系统的配件和仪器收入、新装机手术机器人销售收入和服务收入。


2023年第二季度收入中有10.8亿美元来自手术机器人配件和仪器的收入,占比61%,仪器和配件的收入增长了20%。整个2023年上半年,来自仪器和配件的收入占比达到75%,2022年上半年仪器与配件收入占比仅有56%。这表明直观外科业绩增长的主要驱动力来自全球手术量的增长。


从达芬奇手术机器人的新装机量来看,2023年第二季度,新装达芬奇手术系统达到331套,而2022年第二季度为279套,同比增长18%。考虑到2022年全球市场仍然受到疫情影响,此前的需求被压缩,达芬奇手术机器人的新装机量保持着稳定增长。

图注:达芬奇手术机器人新装机部分的营收变化


如何持续高增长将成为达芬奇手术机器人接下来的新课题。


故此,直观外科在2023年有四大策略:一是通过市场教育、商业活动和市场准入方面的努力增加不同国家中手术机器人在关键手术中的利用率;二是创新战略,扩大产品适应症和推出新的平台;三是保证供应链的可靠性和连续性;最后是提高生产力,扩大规模。


中国是达芬奇手术机器人的第二大市场,也是增长最快的手术机器人市场之一。为扩大关键市场渗透率,直观外科在战略上选择加码中国市场。


在适应症渗透率上看,从手术量来看,达芬奇手术机器人2022年完成了超过175万台手术,其中超过三分之一的手术来自普通外科手术。在中国的泌尿科贡献了最多的手术量。因此,国内还有众多科室有待开发。


直观外科在如何理解中国市场?


此前,直观外科高级副总裁兼亚太地区(APAC) 总经理Glenn Vavoso在采访中透露了其如何在中国市场保持增长的秘诀。

“首先你需要为整个医疗生态带来价值。第一步需要证明产品的临床价值,这是最基本的。其次你需要为整个医院以及医院管理者带来价值。甚至,手术机器人系统需要为医疗保健系统或者当地政府提供经济产业价值。当然,这种路径在其他国家也是一样的。


所以这也可以更好地理解直观外科在中国建厂让达芬奇手术机器人国产的战略意义,这一举措一方面是为国内医疗生态系统提供更多维的价值。另一方面也让达芬奇手术机器人在市场准入时更有优势。


总的来说,手术机器人在整个亚洲医生群体和患者群体中接受度都较高。中国市场的特殊之处在于,中国市场有包含手术机器人在内的大型医疗器械配置计划。企业必须经过一个过程,首先确保从省级政府得到一定的分配,然后医院申请安装配额。我们有一支训练有素的团队来支持医院有能力安装手术机器人。”


对于集采,Glenn Vavoso表示手术机器人仍然处于早期,集采更多在竞争激烈的赛道中发生,目前中国医疗保健系统仍然会大力支持手术机器人系统。


国产龙头选择商业化优先,收缩研发管线布局


在战略上,直观外科强调创新平台的扩张,而国内手术机器人龙头微创机器人则有所不同。


6月30日,微创机器人发布公告首次调整公开发售所得款项。包括削减脊柱机器人的开发、与国际企业合作引入手术机器人、取得创新的机器人技术及产品三大类别的投入。这三大类别的研发投入将重新分配至腹腔镜手术机器人图迈和关节手术机器人鸿鹄的持续迭代研发投入中。


此前,微创机器人招股书中的手术机器人管线多达8条,覆盖了腹腔镜手术机器人、关节手术机器人、脊柱手术机器人、经支气管手术机器人、TAVR手术机器人、血管介入手术机器人、自动针头瞄准机器人系统、Mona Lisa机器人前列腺穿刺活检系统。


上市一年多,微创机器人开始收缩战略,瘦身管线聚焦商业化。微创机器人放缓了处于研发中的多条管线,把重点放在了现有市场规模更大,产品也已商业化的腔镜手术机器人和关节置换手术机器人上。


手术机器人研发是出了名的周期长、壁垒高、投入大。多条管线同时铺开无疑为微创机器人带来不小压力。从微创机器人每年的亏损和研发投入上可以看出,微创机器人2022年净亏损11.46亿元,较2021年的5.85亿元扩大近一倍,其中仅研发投入在2021年为3.9亿元,2022年高达7.5亿元。


在微创机器人上市后,资本市场对于微创机器人的期待更多在商业化表现上。目前商业化前景最好的两款产品:图迈和鸿鹄。


图迈腔镜手术机器人2022年获批应用于泌尿外科手术。图迈亦已完成应用于普外科、胸外科和妇科内窥镜手术操作的注册临床试验,并就其多科室拓展应用递交NMPA注册申请。截至今年上半年,图迈已累计在全国20个省份的40多家医院泌尿外科、肝胆外科、胃肠外科、胸外科、妇科等科室累计完成逾千例临床手术。


从商业化上看,微创机器人2022年营收2160万元。微创机器人收入主要来自三维电子腹腔内窥镜的贡献,以及图迈手术机器人的销售突破,其中,微创手术机器人的图迈手术机器人在2022年完成五台成功中标,微创机器人首台商业化图迈手术机器人装机于甘肃省武威肿瘤医院。


微创机器人另一款鸿鹄骨科手术机器人应用于全膝关节置换术已获得NMPA和FDA认证上市,尚未公布商业化数据。

而当微创机器人逐渐将战场聚焦到腔镜手术机器人和骨科手术机器人领域时。也有国内企业在持续扩张,天智航关节手术机器人也于今年7月获批。此前天智航的销售的天玑系列更多应用于脊柱手术和骨科创伤手术。本次重要产品关节手术机器人获批,将成为骨科关节手术机器人市场中的重要参与者。


国内腹腔镜手术也不断有新企业加入,目前产品已获批企业包括威高、精锋医疗、思哲睿、术锐,其中术锐获批产品为国内唯一获批的单孔手术机器人。


无疑,腹腔镜手术机器人市场和关节手术机器人市场将成为最主要的覆盖领域,但是也将是竞争最激烈的市场。


政策利好,推动手术机器人市场扩容

从直观外科和微创机器人两大巨头在中国市场的策略中不难看出,双方都早已将中国市场作为核心战场。


而在今年上半年,国内也不断出台利好手术机器人市场的政策。


3 月 21 日,国家卫生健康委发布《大型医用设备配置许可管理目录(2023 年)》,2023 版管理目录与 2018 版相比,管理品目由 10 个调整为 6个,其中,甲类由 4 个调减为 2 个,乙类由 6 个调减为 4 个。甲类大型医用设备兜底条款设置的单台(套)价格限额由 3000 万元调增为 5000 万元人民币,乙类由 1000-3000 万元调增为 3000-5000 万元人民币。将进一步院端释放常规医疗设备采购需求。


4月13日,国家卫健委公布了新版配置大型医疗设备标准征求意见稿,对于配置腹腔镜手术机器人医院的要求从省级领先医院放宽到外科综合实力较强即可,配置门槛大大降低。相关专科开展腔镜手术时间5年以上,腔镜手术量占1/3 以上的医院”,变为“外科综合实力强,相关专业开展腔镜手术时间不少于3年,腔镜手术量占1/3以上即可配置”。


6 月 29 日,国家卫生健康委发布《“十四五”大型医用设备配置规划》。十四五”期间,全国规划配置大型医用设备 3645 台,甲类 117 台(此前存量68 台,+172%),乙类 3528 台(此前存量 4501 台,+78%)。其中,腹腔内窥镜手术系统新增 559台(此前存量 260 台,+215%)。


即使是达芬奇手术机器人进入中国市场多年,2022年在国内装机规模才只有330多台。此次十四五配置规划释放的市场空间可说是史无前例。


持续出台的政策一方面将直接扩大市场规模,进一步释放国内医院对于手术机器人的采购需求。另一方面也将为国产机器人企业带来更多机会,采购有望向国产倾斜。


达芬奇手术机器人已经实现了国产化,直观外科和复星医药联营公司直观复星生产的国产版本的达芬奇手术机器人已通过国家药监局批准上市。可以预见,国内手术机器人市场将迎来一轮激烈竞争。


一级市场融资火热,创新不断涌现


二级市场多家公司开始聚焦腹腔镜手术机器人、骨科手术机器人的商业化,但在一级市场,手术机器人产品则朝着多元化方向发展。


2023年上半年,国内超过20家手术机器人企业获得融资,赛道热度不减。


2023年上半年手术机器人融资事件 数据来自动脉橙


从赛道布局来看,国内一级市场的手术机器人产品方向正在发生变化,不再仅仅以腹腔镜手术机器人和骨科手术机器人为主导。相反,显微手术机器人、消化内镜手术辅助机器人系统、血管介入消融手术机器人和植发手术机器人等创新赛道开始涌现。


与腹腔镜手术机器人产品相比,显微手术机器人和消化内镜手术机器人的操作范围更为局限,对机器人的操作精度、抗震能力和传动能力提出了更高的要求。这表明国内手术机器人赛道正在朝着更精准化的方向发展,对手术机器人的能力要求也更高。这也意味着市场需要更多的耐心和投入。


直观外科的强劲业绩表现证明了手术机器人领域具有巨大的发展潜力。在政策利好的推动下,国内市场正在迅速扩容。我们期待国内企业能够抓住这个窗口期,在市场上赢得一席之地。



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达芬奇机器人'药械之王'故事叙述


01化腐朽为神奇

曾几何时,达芬奇机器人只是一个腐朽的都市传说。其最初的设计理念源自列奥纳多·达芬奇在1945年所涉及的仿人型机械,拥有3条或4条手臂,同时配备了内窥镜和手术刀。

对于当时的人们来说,达芬奇机器人更像是一种超现实主义的艺术构想,但谁也没有想到,直觉外科最终将这一看似腐朽的都市传说变成了现实。

1995年,Fred Moll博士从美国斯坦福研究院买下初代手术机器人原型机lenny的专利,并基于这一专利创立了专注于手术机器人研发的公司——直觉外科。

经历反复调试,第一代达芬奇机器人终于在1999年横空出世,并顺利于一年之后获得FDA批准,成为全球第一个机器人腹腔镜手术系统。而就在同一年,直觉外科成功登陆美国资本市场。

尽管成功孵化出第一代产品,但达芬奇机器人在当时却并未得到充分关注。一开始,直觉外科希望将达芬奇手术机器人应用于心脏外科手术领域,但那时正是心脏支架手术的飞速发展期,因此并未给达芬奇机器人留下太多施展空间。迫于无奈,直觉外科只得转战前列腺手术领域,而这一次转型正是公司后来崛起的关键。

传统前列腺手术主要包括开放式手术和腹腔镜手术两种,但无论选择哪一种,都会因侵入性高、精细操作需求高,而给患者造成极大的负担,很容易引发各种并发症。

相比于传统手术方式,达芬奇手术机器人具有成像清晰、机械臂灵活等优势,大幅降低了并发症的发生概率。基于这一优势,转战前列腺手术的达芬奇手术机器人很快获得业界的认可。经历短暂的业务推广期后,达芬奇手术机器人在前列腺手术领域的市场份额迅速放量,2003年提升至3%,2005年提升至20%,而如今美国市场几乎都已经被手术机器人包办。

正是源于前列腺手术市场的成功,直觉外科继续加大了达芬奇手术机器人的研发投入,先后迭代了4代产品,并将适应症拓展至子宫切除术,疝修复手术,结直肠手术,胆囊摘除术,减肥手术等新兴领域。

虽然直觉外科在产品研发上的投入无法与强生、美敦力等巨头相提并论,但其还是凭借充足的先发优势,建立起了一条数千专利的技术护城河。相关数据显示,直觉外科拥有超4200项授权专利和2100项专利申请,数量和质量都碾压同行。

由于直觉外科专利拆分的足够精细,这使得巨头发起的专利战举步维艰,即使单一专利挑战成功,但仍有若干其他专利保护产品。也正是基于碎片化的专利策略,达芬奇机器人始终占据全球软组织手术机器人市场80%以上的份额。

反映到业绩层面,除2020年营收因疫情而小幅下降后,直觉外科公司营收始终呈稳定增长态势。从2004年至2019年,直觉外科营收的复合增长率更是高达惊人的31.4%。

伴随着疫情的消退,全球手术量明显恢复,直觉外科整体业绩表现强劲,与2022年前三季度相比,2023年前三季度达芬奇全球手术量增长了约19%,营收51.96亿美元、净利润12.07亿美元,分别同比增长13.76%及19.74%。

从这不难看出,直觉外科的业绩与外科手术数量呈正相关关系。为何一家硬件制造商的业绩会与手术数量密切相关呢?这实则是由其独特的商业模式所决定的。

02

耗材与服务才是盈利核心

聚焦直觉外科营收结构,主要由三部分构成:系统收入(机器营收)、耗材收入和服务收入。

对于一家设备制造商而言,卖机器是最基础的商业模式,而这也是直觉外科早期的盈利核心。系统销售量的增长主要依靠新机销售和置换需求,2017年全年系统出货量684台,2021年1347台,4年复合增长率18.5%。

然而,虽然达芬奇机器人销量显著,但系统销售所贡献的营收占比却在不断降低,究其原因在于配件与服务营收的快速增长,而这才是达芬奇机器人真正的盈利杀手锏。

手术机器人在使用的过程中会出现磨损,为保证手术机器人的精准度,很多配件使用10次左右就需进行强制更换。这里面既包括手术过程中的消耗品,如镊子、剪刀、手术刀、吻合器、内窥镜等,也包括机械臂等手术机器人的零部件,而达芬奇的各项耗材几乎都是定制的。

也就是说,只要前期添置了达芬奇的手术机器人,就必须在后续使用过程中不断持续购买耗材。据测算,由于需要强制更换耗材,平均每台手术的花费就高达2000美元左右。虽然近年来直观外科在欧美市场推出了“延长使用计划”,将部分常用器械的使用次数从之前的10次提高到12-18次,但对医院而言,耗材支出依然是一项远远超出仪器购买的费用。

与此同时,手术机器人的日常维护、人员培训和其他售后服务都是配套的。由于直觉外科在手术机器人领域有很强的话语权,因此关于达芬奇机器人的一切后续服务都是需要购买的,每年服务费高达十万美元左右。这意味着直觉外科可以从售出的每个系统中获得稳定的额外收益,服役的手术机器人保有量越大,那么服务费也就越高,服务费占比通常在公司总营收的20%左右。

为了能够进一步提高手术机器人的渗透率,直觉外科甚至玩起了融资租赁,先租后买、按使用次数交费等模式被先后开发。截至2023年三季度,达芬奇手术系统总安装量达8127台,其中经营租赁占新装机数量的比例越来越高。2023年三季度单季共安装达芬奇手术机器人系统312台,经营租赁的机器人占到163台,这当中还有93 台是基于使用次数付费的经营租赁。

从表面看,直觉外科是一家典型的硬件公司,但实际上它却始终贯彻生态系统的理念。直觉外科的成功,不仅仅是产品上的胜利,更是商业模式上的破局。

03

硬件即服务

直觉外科的商业模式,是一种典型的“硬件即服务”模式。

美敦力、强生、西门子、史赛克等医疗器械巨头,就曾斥巨资以收购的方式布局手术机器人市场。国内的微创机器人、术锐机器人、精锋医疗、思哲睿等企业也在技术和产品上实现了突破。然而,几经折腾,达芬奇手术机器人一家独大的局面却从未改变。

或许在产品层面,竞争对手可以轻易后来居上,但却始终无法突破达芬奇所布下的“生态圈”。

首先,直觉外科设立了碎片化的专利矩阵。多自由度手术机械臂、前端手术器械、三维立体视觉定位、人机交互等专利,几乎涵盖了腔镜手术机器人的通用要点。虽然从2017年开始,直觉外科的一些专利陆续到期,但公司却凭借产品的不断迭代延续着主流产品的专利霸权。

其次,直觉外科构建起了一条粘性极高的“达芬奇”生态圈,在设备与客户之间建立了深厚的链接。医生使用达芬奇机器人需要提前培训,使用过程中需要不断采购耗材,使用完之后还需要定时检修维护。

医生在使用这套手术机器人进行手术的过程中,也积累了大量临床数据,这些数据源源不断地充实着达芬奇的数据库,不断提升手术机器人的临床性能。如此高的粘性之下,客户几乎已经离不开“达芬奇”了。

此外,使用达芬奇手术机器人就要持续购买其专属配件及耗材。不同于系统销售长期维持在稳定的价格水平上,配件及耗材的价格更容易操作。这就使得直觉外科尽管受疫情和竞争加剧影响,耗材和设备的毛利率依然能够维持在70%左右的高位。

而其他竞争对手,不但需要在前期投入巨额的研发资金,产品上市后还需要通过“价格战”来抢占市场份额,在保有量和手术量未到达一定数量的情况下,配件和耗材也无法创造多大的利润,导致这些企业或产品需要面临长期亏损的局面。

一直以来,很多国内企业争做国内的“达芬奇”,但却鲜有人关注到直觉外科商业模式层面的成功。直觉外科的强大是因为成功建立起了一种独特的“硬件即服务”商业模式,先发优势、市场份额、用户粘性才是其最核心的护城河。