一、手术机器人形态各异,种类繁多
手术机器人是医学工程技术的集大成者,集临床医学、生物力学、机械学、计算机科学、微电子学等诸多学科为一体,通过清晰的成像系统和灵活的机械臂,协助医生实施复杂、精确的外科手术,完成术中定位、切断、穿刺、止血、缝合等操作,属于III类医疗器械。
根据观研报告网发布的《中国手术机器人行业现状深度研究与发展前景分析报告(2025-2032年)》显示,目前手术机器人主要用于腔镜手术、骨科手术、经自然腔道手术等领域。机器人辅助手术的优势与潜力已得到了临床的充分认可,其应用场景不断丰富。难度较高、医生学习曲线更为陡峭、需借助医学影像系统、患者基数较大、临床必要性更高的手术已成为手术机器人创新与研发的重要方向。目前已在法规市场获批上市的手术机器人涉及腔镜手术、骨科手术、经自然腔道手术(NOTES)、泛血管手术、经皮手术、神经外科手术、口腔手术等领域。其中,腔镜手术机器人可辅助用于普外科、泌尿外科、妇科、心胸外科及头颈外科手术;骨科手术机器人可进一步分为关节、脊柱、创伤等细分领域手术机器人;经自然腔道手术机器人,是通过人体自然腔道(如呼吸道等)放置可控柔性内窥镜及其他柔性器械,协助外科医生进行手术,可用于肺部等的检查与手术。
机器人辅助手术与开放外科手术及传统微创外科手术的对比
手术领域 |
影像系统 |
主要应用场景 |
可适应痛点 |
手术量 |
代表产品 |
腔镜手术 |
腔镜 |
普外科 |
可普遍应用于胆囊,胰腺,结直肠,小肠等各类手术,尤其是复杂疑难的肝胆胰手术;不再受制于二维成像及无关节手术器械,可更普遍、高效、安全的开展手术 |
~340万台(2023年) |
达芬奇(直觉外科) |
泌尿外科 |
由于前列腺根治术在非常狭窄及深入的区域中进行,因此开放式及常规腔镜术无法避免对附近健康组织及神经的侵袭,导致手术创伤较大、精准度较低、并发症较多适用于各类妇科良性恶性肿瘤切除,输卵管再通,盆腔淋巴结清扫术等;相比传统腹腔镜及开腹手术,盆腔粘连发生率低,出血量更少,子宫破裂风险更低,术后妊娠率不受影响,且能剔除更多或面积更大的肿瘤 |
~229万台(2023年) |
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妇科 |
~309万台(2023年) |
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心胸外科 |
适用于肺切除包括肺癌根治术,纵隔肿瘤及食管肿瘤切除;对于胸腔有粘连或有胸膜炎史的患者,在有限的空间内手术难度大,对于医生精准度要求极高 |
~45万台(2023年) |
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头颈外科 |
适用于经口进路的喉、口腔、口咽及颅底等部位肿瘤的切除,颈胸部附加切口进路的甲状腺及甲状旁腺切除、颈清扫,头颈缺损修复重建中皮瓣的制备和缝合固定等,降低术后并发症,加速术后恢复,创口美观 |
~200万台(2021年) |
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骨科手术 |
X射线/CT |
创伤 |
适用于骨折复位术与内固定术,能有效解决术中定位困难,实现创伤小、精准度高及安全性高的骨折复位 |
~309万台(2021年) |
MAKO(史赛克) |
脊柱 |
适用于椎间盘突出、椎管狭窄、锥体滑脱、脊柱骨折等,具有手术内植物精准植入、辐射暴露减少、手术时间缩短、缩小手术切口等优点 |
~92万台(2021年) |
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关节 |
可辅助医生开展全髋置换、全膝置换、单髁关节置换等手术,精准操作提升术后功能改善,简化手术流程减少创口、降低术后并发症,学习曲线更短、减轻手术操作疲劳 |
~131万台(2021年) |
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经自然腔道手术 |
腔镜 |
呼吸道、消化道、泌尿道 |
适用于经支气管镜(肺)、肠镜(肠)、胃镜(胃)、尿道镜(前列腺、膀胱、输尿管、肾)的检查与手术,提供更加清晰的视野和更为灵巧的手术操作 |
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Ion(直觉外科) |
泛血管手术 |
DSA |
心脑血管 |
可辅助医生开展冠脉、脑血管、外周血管介入手术及TAVR手术等,操作更精准,降低并发症,降低辐射暴露 |
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CorPath(西门子) |
经皮手术 |
X射线/CT、超声、腔镜等 |
穿刺活检 |
可辅助医生对目标器官(如肺、肾脏、前列腺等)进行穿刺活检,实现精准针头定位,降低对周围组织的损害及血管穿孔的风险 |
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MAXIO(Perfin) |
肾科 |
可辅助医生开展经皮肾镜取石术,实现针头精准定位,缩短医生学习曲线,并降低术后并发症 |
/ |
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神经外科手术 |
X射线/CT、MRI、腔镜等 |
神经外科 |
可辅助医生开展立体定向脑电图检查、立体定向活检、深脑刺激术、经脑室镜手术、经鼻腔镜颅底手术等,提供术前规划、术中导航,提升手术操作精准度与灵巧性,替代传统颅骨切开术,减少患者损伤,加速术后恢复,降低并发症 |
/ |
ROSAONEBrain(Zimmer Biomet) |
口腔手术 |
X射线/CBCT |
种植牙 |
可辅助口腔医生进行种植手术,准确设置手术程序、提供可视化界面、通过触觉引导与多感官反馈实现微创治疗,使手术更为高效、便捷 |
~187万台(2021年) |
Yomi(Neocis) |
资料来源:观研天下数据中心整理
二、手术机器人推动外科手术进入机器人辅助手术时代
机器人辅助手术快速商业化:从19世纪下半叶至今,伴随着医学技术的快速进步,外科手术逐步从“哪里不好切哪里”的野蛮期进入到“修复与更换”手术的精细时代,手术室也充满了各种复杂辅助器械和高科技装备。现在,手术室正在向着数字化、智能化、机器人化的方向发展,让手术变得更微创、更精准、更安全、更高效,也更加人性化。机器人手术真正走向商业化是2000年达芬奇手术机器人获批以后。
中国手术机器人的发展较晚。2010年中国首台自主知识产权的骨科手术机器人诞生,其仅适用于长骨骨折的手术处理。2010年后,受国家政策支持,中国各大高校、研究所及企业皆加大对手术机器人的研发力度。2015年后国内各科室手术机器人研发进入百花齐放阶段。目前,手术机器人拓展应用已覆盖更多术式,未来医生可以借助5G、互联网、MR智能眼镜等为患者实施远程手术。
历史上重要的手术机器人诞生时间
时间 | 手术机器人型号 | 研发机构 | 应用范围 |
1985年 | Puma560 | 美国洛杉矶医院 | 脑组织活检中探针的导向定位 |
1987年 | NeumMate | 美国ISS公司 | 神经外科立体定向手术中的导向定位 |
1989年 | PROBOT | 英国皇家学院机器人技术中心 | 前列腺切除术 |
1992年 | ROBODOC | 美国ISS公司 | 髋关节整体置换手术 |
1993年 | HIFU | 法国EdouardHerriot医院 | 前列腺癌 |
1996年 | Aesop | 美国ComputerMotion公司 | 微创手术 |
1996年 | Zeus | 美国ComputerMotion公司 | 微创手术 |
2000年 | 达芬奇 | 美国IntuitiveSurgical公司 | 外科手术 |
资料来源:观研天下数据中心整理
三、商业模式走通,“设备+耗材+服务”搭建竞争壁垒
目前,手术机器人的收入主要来源于设备系统销售、器械耗材销售以及服务收入,其商业模式仍在不断探索中。
世界领先的直觉外科公司采用的“系统+耗材+服务”的商业模式,是目前手术机器人行业主流的商业模式,被其他各大手术机器人公司效仿。参考直觉外科收入结构分析,其产品推广初期主要通过销售设备系统产生收入,随着手术机器人入院数量的增长和机器人辅助手术渗透率的提升,与达芬奇适配的机器和配件收入占比由2006年的30%大幅提高至2024年的60.81%,服务收入的比重由2006年的14.8%小幅提高至2024年的15.65%。预计未来,当装机量达到一定数量,入院数量接近饱和时,耗材和服务将成为其持续稳健收入增长的最主要来源。直觉外科所采用的模式具有商业合理性,史赛克、捷迈、微创等高值耗材制造厂商均通过骨科手术机器人销售自身耗材产品,构建类似的竞争壁垒。
数据来源:直觉外科公司公告,观研天下数据中心整理
数据来源:直觉外科公司公告,观研天下数据中心整理
四、政策支持手术机器人产业发展与临床应用
国家鼓励高端医疗设备产业发展,大力支持国产手术机器人研发。
2017年,国务院发布《新一代人工智能发展规划》,提出“推广应用人工智能治疗新模式新手段,建立快速精准的智能医疗体系,探索智慧医院建设,开发人机协同的手术机器人、智能诊疗助手”;
2018年,国务院办公厅发布《关于促进“互联网+医疗健康”发展的意见》,提出“加强临床、科研数据整合共享和应用,支持研发医疗健康相关的人工智能技术、医用机器人等”;
2021年,工信部等十部门联合印发《“十四五”医疗装备产业发展规划》,在重点发展领域中提出,“攻关智能手术机器人,加快突破快速图像配准、高精度定位、智能人机交互、多自由度精准控制等关键技术”,“发展基于机器人、智能视觉与语音交互、脑-机接口、人-机-电融合与智能控制技术的新型护理康复装备,攻关智能康复机器人、外骨骼机器人系统等智能化装备”;
2023年,工信部等十七部门联合印发《“机器人+”应用行动实施方案》,提出“研制咨询服务、手术、辅助检查、辅助巡诊、重症护理、急救、生命支持、康复、检验采样、消毒清洁等医疗机器人产品,加快推进机器人和医学人工智能在基础理论、共性关键技术、创新应用等方面的突破,推动人工智能辅助诊断系统、机器人5G远程手术、脑机接口辅助康复系统等新技术新产品加速应用”;
2024年,国务院办公厅发布《关于全面深化药品医疗器械监管改革促进医药产业高质量发展的意见》,提出“优化医疗器械标准体系,研究组建人工智能、医用机器人等前沿医疗器械标准化技术组织”,“对临床急需的医用机器人等高端医疗装备和高端植介入类医疗器械,予以优先审评审批”。
“十四五”发布559张配置证,设备更新支持手术机器人。临床装机是机器人辅助手术开展的基础。在我国,腹腔内窥镜手术系统目前按照乙类大型医用设备进行管理,需省级卫健委审批并颁发配置证后,医疗机构方可购置。2023年,国家卫健委发布了《“十四五”大型医用设备配置规划》,其中腹腔内窥镜手术系统规划总数819台,“十四五”规划数559台,政策支持腔镜手术机器人的科学合理配置。非腔镜类手术机器人目前暂无配置证管理要求。此外,政策亦支持手术机器人的更新换代。2024年,国务院印发的《推动大规模设备更新和消费品以旧换新行动方案》中,明确提及“加强优质高效医疗卫生服务体系建设,推进医疗卫生机构装备和信息化设施迭代升级,鼓励具备条件的医疗机构加快医学影像、放射治疗、远程诊疗、手术机器人等医疗装备更新改造”。
腹腔内窥镜手术系统配置规划政策梳理
文件 | 时间 | 部门 | 主要内容 |
《大型医用设备配置与使用管理办法》 | 2004年 | 卫生部、国家发改委、财政部 | 将其他未列入管理品目、区域内首次配置的单价在500万元以上的医用设备纳入甲类目录 |
《大型医用设备配置许可管理目录(2018年)》 | 2018年 | 国家卫健委 | 内窥镜手术器械控制系统(手术机器人)纳入乙类设备,审批单位由国家卫健委改为省级卫健委 |
《关于发布2018-2020年大型医用设备配置规划的通知》 | 2018年 | 国家卫健委 | 到2020年底,内窥镜手术器械控制系统(手术机器人)全国规划配置197台内,其中新增154台 |
《关于调整2018-2020年大型医用设备配置规划的通知》 | 2020年 | 国家卫健委 | 内窥镜手术器械控制系统(手术机器人)规划总数为268台,其中2018-2020年规划数为225台 |
《“十四五”大型医用设备配置规划》 | 2023年 | 国家卫健委 | 腹腔内窥镜手术系统规划总数819台,“十四五”规划数559台 |
资料来源:观研天下数据中心整理
五、手术机器人市场空间大,前景可期
受到人口老龄化、国家政策利好、以及深度学习AI算法的应用和机械辅助硬件升级的影响,手术机器人的需求量和供给量在同步提升,机器人辅助的手术在规模上进一步扩大,市场渗透率持续提升。从市场规模来看,全球手术机器人市场增长势头强劲。自2018年至2022年,全球手术机器人市场从58.6亿美元增长至131.8亿美元,复合年增长率达22.46%。预计2025年全球手术机器人市场规模将达到269亿美元,到2030年,这一数字将攀升至631.2亿美元,2025年至2030年的复合年增长率为18.60%。
数据来源:观研天下数据中心整理
从国内来看,近年来,中国手术机器人市场表现亮眼,成为全球手术机器人市场增长的重要驱动力。2022年中国手术机器人市场规模达到约44.7亿元,近五年年均复合增长率高达42.97%,预计2025年市场规模将进一步增长至148.1亿元。预计2025-2030年中国手术机器人市场将以36.76%的年复合增长率增长,到2030年市场规模将达到约708.5亿元人民币。从市场结构细分来看,腔镜机器人在国内市场占比最大,达到整体市场的74.9%,其次为骨科机器人(10%)及经皮穿刺机器人(4.9%)。
数据来源:观研天下数据中心整理
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