二十一、醫(yī)用機器人

128． 分類：手術(shù)、康復、輔助、服務(wù)

醫(yī)療機器人是指用于醫(yī)療衛(wèi)生、健康護理、助老助殘等人體健康相關(guān)的機器人，根據(jù)應(yīng)用場景和國際機器人聯(lián)合會（IFR）分類可以分為手術(shù)機器人、康復機器人、輔助機器人、服務(wù)機器人四大類

129． 規(guī)模：全球 1000 億，中國 200 億，國產(chǎn)化率 5％

2019 年全球醫(yī)療機器人市場規(guī)模 156 億美元，2021 年預計 207 億美元，2019 年中國醫(yī)療機器人市場規(guī)模 141 億元，2021 年預計 200 億元，國產(chǎn)化率僅 5％

130． 政策：北京上海率先納入醫(yī)保
工信部 2021 年 2 月 9 日發(fā)布《醫(yī)療裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021－2025年）》將手術(shù)機器人列為重點發(fā)展領(lǐng)域，北京、上海醫(yī)保局先后將手術(shù)機器人納入醫(yī)保支付目錄可全額報銷

131． 產(chǎn)業(yè)鏈：上游軟硬件、中游本體、下游醫(yī)院
醫(yī)療機器人技術(shù)集醫(yī)學、生物力學、機械學、機械力學、材料學、計算機圖形學、計算機視覺、數(shù)學分析、機器人等諸多學科為一體，包括材料，光電技術(shù)，視覺成像、算法、機械控制、耗材設(shè)計等
工作原理分感知、分析、行動三個步驟，首先機器人通過傳感器系統(tǒng)感知外部環(huán)境信息，然后通過人工智能算法對各類信息進行分析學習給出下一步動作指令，最后驅(qū)動系統(tǒng)根據(jù)指令完成具體動作并實時反饋

下面依次介紹
二十二、手術(shù)機器人

132． 定義：三類，高清三維成像、安全高效操作臺、靈活穩(wěn)定機械臂
手術(shù)機器人屬于三類醫(yī)療器械，主要應(yīng)用于外科，起到輔助或替代醫(yī)生手術(shù)的作用，醫(yī)生通過清晰的成像系統(tǒng)，在操作臺發(fā)出指令，靈活的機械臂以微創(chuàng)手術(shù)形式，完成術(shù)中定位、切斷、穿刺、止血、縫合等操作，具有三大優(yōu)勢
高清三維手術(shù)視野：高分辨率三維（3D）鏡頭超越人眼局限，為主刀醫(yī)生帶來患者體腔內(nèi)三維立體高清影像
540度靈活穩(wěn)定操作：人手上下翻轉(zhuǎn)角度最多180度，機器人手腕可以自由旋轉(zhuǎn)540度，同時濾除不必要的人手顫動
安全高效操作臺：減少醫(yī)生和患者的暴露和感染風險，可以坐著、遠程手術(shù)，提高效率

133． 分類：腔鏡、骨科、神外、血管等
手術(shù)機器人按手術(shù)類型可分為軟組織和硬組織，從軟到硬可以分為腹腔鏡、自然腔道、血管介入、穿刺介入、骨科、神經(jīng)外科等，最復雜的是腹腔鏡機器人，畢竟里面玩意兒比較多，危險系數(shù)高的是血管介入和神外，精準度要求高的是神外和骨科機器人
腔鏡手術(shù)機器人是系統(tǒng)最復雜、技術(shù)難度最大、臨床價值和商業(yè)價值最高的產(chǎn)品，美國直覺外科的達芬奇手術(shù)機器人全球市占率 88％
骨科手術(shù)機器人主要應(yīng)用于脊柱外科和關(guān)節(jié)外科，學科成熟，較為容易替代醫(yī)生，容易實現(xiàn)規(guī)�；�
神經(jīng)外科手術(shù)機器人可分為導航定位手術(shù)機器人和開顱手術(shù)機器人，可視化導航功能可以幫助醫(yī)生解決視野局限的痛點，并且能讓定位操作變得簡單
血管介入手術(shù)機器人應(yīng)用于心臟、腦部、外周血管相關(guān)疾病的介入手術(shù)

134． 市場：全球 500 億，中國 30 億
2020 年全球手術(shù)機器人市場規(guī)模 83．21 億美元，其中腔鏡 52．5 億美元，骨科 13．9 億美元，區(qū)域來看，美國 46 億美元占 55．1％ 滲透率13％，歐盟 18 億美元占 21．4％

2020 年中國手術(shù)機器人市場規(guī)模 4．25 億美元 27．6 億元，占全球 5．1％，滲透率僅 0．5％，其中腔鏡 3．18 億美元，骨科 0．43 億美元

135． 技術(shù)趨勢：力觸覺反饋、單孔、遠程、納米靶向柔性、AI
微創(chuàng)和精細化是手術(shù)的兩大追求，主要是以下五大趨勢
力觸覺反饋：傳統(tǒng)外科手術(shù)中醫(yī)生可以通過皮膚直接感知到力和觸覺從而進行力度精確的操作，手術(shù)機器人力反饋系統(tǒng)通過器械末端的力傳感器以電流的形式進行模擬和傳導給醫(yī)生，觸覺反饋是觸覺傳感器感受到組織順應(yīng)性、硬度、質(zhì)地、溫度等并反饋給醫(yī)生
單孔：當前手術(shù)機器人需要在病人身上開多個創(chuàng)口，單孔手術(shù)機器人可以將原來的多個操作孔減少至一個孔甚至自然腔道，避免多操作臂碰撞及其復雜的術(shù)前擺位，簡化手術(shù)流程，進而減少病人麻醉時間及出血量，對患者損傷小、恢復快，能夠同時提高術(shù)中的安全性及縮短術(shù)后的恢復時間

遠程：遠程手術(shù)需要 4K 以上超高清畫面，同時連接生命監(jiān)測儀、心電圖機、除顫監(jiān)護儀等設(shè)備，需要 5G 網(wǎng)絡(luò)帶寬 15Mbps～1Gbps 延時 1ms，VR 眼鏡可進行三維觀察
納米靶向柔性：通過磁場控制和血管注入在人體內(nèi)自由移動，將藥物靶向輸送至人體病灶區(qū)域，人體結(jié)構(gòu)復雜，受限于人體內(nèi)的狹小空間，柔性機器人的操作會更加便利 AI人工智能：自動化手術(shù)導航利用AI識別人體器官和手術(shù)機械，規(guī)劃手術(shù)路徑，預警主動脈等危險區(qū)域，可以利用大數(shù)據(jù)給出建議

136． 歷史：500 年前達芬奇，2000 年直覺外科，2010 天智航
500 年前意大利文藝復興畫家、科學家、發(fā)明家達芬奇利用自己的解剖學知識和機械知識，設(shè)計了人類歷史上第一個人形機器人
2000 年 FDA 批準直覺外科公司（Intuitive Surgical）達芬奇手術(shù)機器人，開啟了商業(yè)化道路
2010 年天智航研發(fā)制造我國首款手術(shù)機器人，滯后于美國十年

137． 腔鏡：全球直覺外科、中國微創(chuàng)精鋒威高術(shù)銳康多
腔鏡手術(shù)機器人全稱內(nèi)窺鏡手術(shù)器械控制系統(tǒng)，由其標配“三件套”控制臺、手術(shù)機械臂和三維成像系統(tǒng)組成，可應(yīng)用于心臟外科、普通外科、泌尿外科、胸外科、肝膽胰外科、胃腸外科、婦科等，技術(shù)路線為多孔→單孔→自然腔道

全球龍頭直覺外科達芬奇，加拿大 Titan Medical、TransEnterix、英國CMR 等

直覺外科 Intuitive Surgical：全球龍頭
1995 年，直覺外科成立，2000 年 FDA 批準達芬奇手術(shù)機器人上市2016 年，與復星醫(yī)藥合資成立直觀復星（復星40％股權(quán)）2019 年，營收 45 億美元其中耗材 24 億美元，凈利潤 14 億美元，商業(yè)模式是典型的剃刀刀片模式，目前全球裝機 6335 臺，年手術(shù)量超過 120 萬臺，全世界每 26 秒就有一個醫(yī)生使用達芬奇開展手術(shù)，占據(jù)全球 80％ 市場，股價 20 年上漲 100 倍

中國微創(chuàng)醫(yī)療、精鋒醫(yī)療、威高妙手、術(shù)銳、康多等，尚未出現(xiàn)龍頭

138． 骨科：全球史賽克、中國天智航
骨科手術(shù)長期受限于看和動作控制兩大問題，骨頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)難以看到，結(jié)構(gòu)復雜、容易誤傷血管神經(jīng)，植入類骨科手術(shù)對精度要求非常高，人力操作難以控制，適用于創(chuàng)傷、脊柱、關(guān)節(jié)等手術(shù)

骨科機器人由主控臺、機械臂、光學定位相機組成，具體流程如下
1）術(shù)前／術(shù)中獲取患者損傷部位的影像并上傳到主控臺完成識別，醫(yī)生通過主控臺規(guī)劃手術(shù)路徑設(shè)計
2）醫(yī)生將機械臂拖動至術(shù)區(qū)后，機械臂按照規(guī)劃好的手術(shù)路徑進行精準定位，并完成切割和／或植入
3）光學跟蹤系統(tǒng)負責術(shù)中實時定位監(jiān)測，對定位誤差進行實時動態(tài)調(diào)整，引導機械臂自動調(diào)整

全球史賽克、美敦力、強生、捷邁邦美、施樂輝等紛紛通過收購的方式布局，Mazor、NuVasive、Think Surgical、Zimmer Biomet 等

史賽克 Stryker：骨科全球龍頭
史賽克Stryker是全球最大的骨科醫(yī)療器械公司，以醫(yī)療系統(tǒng)為主（44％），其次是創(chuàng)傷骨科（35％）、神經(jīng)技術(shù)及脊柱（21％）
2013 年 14 億美元收購 Mako，全球突破 1000 臺，專注關(guān)節(jié)手術(shù)，市占率9％
2019 年 5 億美元收購 Mobius Imaging、Cardan Robotics 布局骨科脊柱外科

中國天智航、微創(chuàng)醫(yī)療、鍵嘉、柳葉刀、三壇醫(yī)療、羅森博特、鑫君特、長木谷、元化智能等
688277 天智航：中國龍頭
天智航是國內(nèi)第一家、全球第五家取得產(chǎn)品上市許可證的手術(shù)機器人企業(yè)，與北京航天航空大學、積水潭醫(yī)院產(chǎn)學研醫(yī)結(jié)合，累積獲得專利授權(quán)171項（發(fā)明29項），覆蓋骨盆、髖臼、四肢等部位創(chuàng)傷手術(shù)及全節(jié)段脊柱外科手術(shù)，兼容二維三維影像配準技術(shù)，累計銷售機器人 107 臺，在 100 余家醫(yī)療機構(gòu)完成手術(shù)量超萬例，2020 年 7 月在科創(chuàng)板上市

139． 神經(jīng)外科：全球捷邁邦美，中國柏惠維康、華科精準、華志微創(chuàng)
神經(jīng)外科手術(shù)主要針對腦部、脊髓、神經(jīng)的手術(shù)，在操作上具有手術(shù)空間小、定位困難等難點，神經(jīng)外科手術(shù)機器人主要包括術(shù)前規(guī)劃軟件、導航定向系統(tǒng)、機器人輔助器械定位、操作系統(tǒng)，通過對腦部病灶位置精確的空間定位，輔助醫(yī)生夾持和固定手術(shù)器械等，并完成如活檢手術(shù)、深腦刺激、經(jīng)顱磁刺激、立體定向腦電圖、神經(jīng)內(nèi)窺手術(shù)等的神經(jīng)外科手術(shù)，應(yīng)用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎癥疾病、帕金森病和癲癇病在內(nèi)的神經(jīng)系統(tǒng)疾病、腦血管病和腦梗死
全球美國 Prosurgics Pathfinder、法國Medtech ROSA、英國Renishaw NeuroMate，中國柏惠維康、華科精準、華志微創(chuàng)等

140． 泛血管介入：全球西門子，中國唯邁、愛博、奧朋、梅奧心磁
泛血管介入機器人應(yīng)用在心臟、腦部、外周血管相關(guān)疾病的介入手術(shù)，傳統(tǒng)需要醫(yī)生長期暴露在 X 射線下對身體傷害很大，醫(yī)生疲勞和人手操作不穩(wěn)定會直接影響手術(shù)治療，血管介入機器人主要包括圖像導航系統(tǒng)、機械裝置與控制系統(tǒng)和力反饋系統(tǒng)等，術(shù)中實施導管推進和導航，術(shù)前和術(shù)中依據(jù)影像數(shù)據(jù)構(gòu)建病患血管的三維形態(tài)圖和分析血管交叉口、彎道、彈性、斑塊的特征，從而實現(xiàn)在手術(shù)過程中對手術(shù)器械的跟蹤和定位

全球西門子 Corindus、Moray、Stereotaxis 等，中國唯邁醫(yī)療、愛博醫(yī)療、奧朋醫(yī)療、梅奧心磁等

141． 其它：自然腔道、穿刺，中國龍頭微創(chuàng)
自然腔道手術(shù)機器人是指通過人體自然路徑進入目標部位，并可控制其進行診斷或手術(shù)的機器人，應(yīng)用于支氣管鏡檢查（肺結(jié)核）、結(jié)腸鏡檢查、胃鏡檢查等，全球直覺外科Ion、強生Monarch、MedRobotics，中國微創(chuàng)等

穿刺手術(shù)機器人是通過MRI、超聲、CT等成像技術(shù)將目標解剖定位，引導反饋針頭達到目標解剖結(jié)構(gòu)，輔助完成經(jīng)皮穿刺手術(shù)的機器人，應(yīng)用于檢測早期肺癌、乳腺癌、前列腺癌、腎結(jié)石，全球Biobot、NDR、ISYS、EDDA，中國微創(chuàng)、邁納士、精勱、磅策、橫樂等

微創(chuàng)醫(yī)療：全面布局龍頭

微創(chuàng)醫(yī)療機器人 2014 年成立，布局腔鏡「圖邁」「蜻蜓眼」、骨科「鴻鵠」、血管介入、自然腔道支氣管、經(jīng)皮穿刺五大黃金賽道，是國內(nèi)最全面的醫(yī)療機器人公司，2021 年 10 月在港股上市

二十三、康復機器人

142． 分類：康復治療、生活輔助

康復機器人輔助人體完成肢體動作，實現(xiàn)助殘行走、康復治療、負重行走、減輕勞動強度等功能，針對患有脊髓脊柱損傷、腦卒中損傷、腦外傷等疾病的殘障人士，失能失智人群，如癱瘓、老年癡呆、阿爾茲海默癥等，可分為康復治療和生活輔助型機器人

生活輔助型機器人主要面向老年群體和殘疾群體，通常是個人購買用于輔助日常生活，針對患有老年慢性病以及永久殘疾患者等存在行動障礙的人群，主要包括飲食輔助、移動輔助、衛(wèi)生護理、智能假肢、智能輔具等

康復治療型機器人主要面向術(shù)后康復群體，通常是醫(yī)院購買，針對腦血管疾病、骨科、工傷等術(shù)后的康復治療需求，主要包括上下肢康復訓練、步態(tài)／步行訓練、關(guān)節(jié)訓練等

143． 市場：全球 100 億，中國 10 億

2020 年全球康復機器人市場 100 億元，中國 10 億

144． 技術(shù)：機械本體、運動控制

康復機器人系統(tǒng)設(shè)計可以劃分為機械結(jié)構(gòu)設(shè)計、電氣與電子控制系統(tǒng)設(shè)計、康復訓練或輔助方案設(shè)計、運動控制策略設(shè)計、人機交互軟件設(shè)計等多個部分
機械結(jié)構(gòu)設(shè)計：綜合考慮患者的病情特點、人體關(guān)節(jié)運動特點、安全舒適性、人機交互等因素，以實現(xiàn)科學的康復訓練方案為前提，擴展訓練動作維度，提高關(guān)節(jié)活動度，探索新材料技術(shù)在康復機械中的應(yīng)用，使康復機器人本體更加簡潔輕巧，穿戴便捷舒適
運動控制策略設(shè)計：從控制策略主要分為力控制策略、力場控制策略、生物電信號控制策略，運用力傳感器直接檢測機器人與患者肢體部位之間的相互作用力并對之進行控制的力控制策略，常用的是力位混合控制和阻抗控制

145． 康復：牽引式卓道、懸掛式金矢

康復機器人按照治療部位的不同分為上肢康復機器人和下肢康復機器人，按照與人體耦合方式的不同又可進一步分為末端驅(qū)動牽引式、懸吊式、外骨骼式三大類
末端驅(qū)動式上肢康復機器人是以并聯(lián)連桿機構(gòu)或串聯(lián)機器人機構(gòu)為主體機構(gòu)，通過對上肢功能障礙患者的上肢運動末端進行支撐和固定使患者按照預定軌跡或者自由軌跡進行被動訓練或主動訓練，從而達到康復訓練目的的康復設(shè)備。與患者相對獨立，通常僅通過患者手部與機器人末端相連，并對前臂進行一定支撐，整體結(jié)構(gòu)清晰、緊湊，系統(tǒng)整體可靠性高，患者上機簡單、使用方便，以實現(xiàn)多關(guān)節(jié)復合訓練動作為主，能夠滿足日常生活中最為頻繁的點到點動作的訓練

末端驅(qū)動式下肢康復機器人又稱為坐臥式康復機器人，多用于適用于運動功能完全喪失的癱瘓患者和中風患者的康復訓練前期，優(yōu)勢在于在運動訓練過程中患者處于坐立、斜躺或平躺姿態(tài)，無需下肢為身體提供支撐。通常采用一對腳踏板與患者的雙足相接觸，成本較低，易于操作使用，但只能實現(xiàn)相對簡單的訓練策略和末端運動軌跡，另有一種坐臥式外骨骼康復機器人，由兩條機械腿組成，下肢沿著機械腿并列進行安放固定，既可以方便地實現(xiàn)單關(guān)節(jié)的運動，也能夠完成多關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)的訓練，但佩戴較為麻煩，耗時較長。
懸吊式下肢康復機器人通過穿戴于患者腰胸部的挽具， 以及連接挽具和頭頂上方支架的繩索，以提拉軀干的方式實現(xiàn)體重支撐，保持患者的直立姿態(tài)，由腳踏板、跑步機或地面與患者雙足相互作用，完成下肢的交替運動

全球瑞士 Lokomat、德國LokoHelp、美國 Robomedica 等，中國卓道醫(yī)療、廣州一康、上海傅利葉、中航創(chuàng)世、南京埃斯頓、微創(chuàng)、上海電氣康復、蘇州好博、南京偉思、上海金矢等

卓道醫(yī)療：末端驅(qū)動式康復機器人龍頭
卓道醫(yī)療成立于 2015 年，2018年獲得國內(nèi)第一張末端牽引式上肢康復機器人醫(yī)療器械注冊證，2020 年年底獲得懸吊式下肢康復機器人注冊證，其中ArmGuider?上肢康復機器人擁有靈活、柔順的懸浮式機械臂結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)豐富的上肢多關(guān)節(jié)復合訓練功能， Nimbot? 上肢機器人擁有全球首款實現(xiàn)肩部復合體五自由度設(shè)計的機械動力外骨骼結(jié)構(gòu)，SmartSling?下肢康復訓練機器人國內(nèi)首款實現(xiàn)髖膝全自由度訓練，其產(chǎn)品已落地超過 400 家醫(yī)院

上海金矢：懸掛式康復機器人黑馬
上海金矢成立于 2016 年，專注于肢體康復機器人的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，iReGo下肢康復運動訓練機器人已獲得國家二類醫(yī)療器械證，集步態(tài)分析、行走訓練、坐站訓練、平衡訓練、游戲訓練于一體，雙側(cè)急停開關(guān)、超聲波、傳感器、減重繃帶和防跌倒機制等多重保護給病人提供充足的安全保障

146． 外骨骼：機械助力、電助力

外骨骼 Exoskeleton 源自節(jié)肢動物門幾丁質(zhì)體表層，保護生物相對脆弱柔軟的軀體和臟器，比如螃蟹、蝦的外殼，外骨骼機器人可為穿戴者提供保護，并根據(jù)人的肢體活動來感應(yīng)、驅(qū)動機械關(guān)節(jié)執(zhí)行動作，幫助使用者跑得更快、跳得更高、負重能力更強

上肢外骨骼機器人是一種基于人體仿生學及人體上肢各關(guān)節(jié)運動機制而設(shè)計的，用于輔助上肢功能障礙患者進行康復訓練的康復輔助設(shè)備，特殊的機械機構(gòu)緊緊依附于上肢功能障礙患者的上肢，患者進行主、被動訓練
下肢外骨骼機器人是一種基于步態(tài)模擬并在各個關(guān)節(jié)處配置相應(yīng)的自由度及活動范圍，可自行進行步態(tài)模擬工作的設(shè)備。
外骨骼機器人兼具輔助替代和訓練治療雙重功能，要能夠?qū)崿F(xiàn)自主控制，可應(yīng)用在醫(yī)療、軍事、工業(yè)等多領(lǐng)域，有望滲透至人類生活的各個方面

外骨骼機器人技術(shù)路線分為機械助力、電助力，機械助力主要通過彈簧輔以機械結(jié)構(gòu)，但功能比較單一，并需要自己對外骨骼施加一定的力量，使用不太方便，電助力更有優(yōu)勢，但成本也更高

147． 外骨骼：全球Rewalk、Ekso、Cyberdyne，中國醫(yī)療程天、工業(yè)傲鯊

全球外骨骼機器人有以色列Rewalk、美國Ekso、Indego、Sarcos、SuitX、日本Cyberdyne、新西蘭Rex 等

中國程天、傲鯊、大艾、布法羅、邁步、偉思、尖叫、邁寶、奇諾、峰湃、傅利葉等

程天科技：醫(yī)用外骨骼龍頭
程天科技 2017 年成立，專注養(yǎng)老、康復領(lǐng)域，2020 年 4 月獲得首個由中國國家藥監(jiān)局NMPA（原CFDA）中樞神經(jīng)病變下肢外骨骼機器人二類醫(yī)療器械許可證，2021 年 3 月獲批第二張，覆蓋超 50 家醫(yī)院，3 萬人次試用

傲鯊智能：工業(yè)外骨骼龍頭
傲鯊智能 2018 年成立，上肢外骨骼機器人“MAPS 脈”有 4 個自由度，采用伺服電機驅(qū)動，應(yīng)用于汽車工業(yè)領(lǐng)域以提高工人效率，下肢外骨骼機器人“HEMS 尉”有 6 個主動自由度和 6 個被動自由度，用于力量增強和負重訓練，出貨上百臺
下面看一個視頻，畫面中，他背著 3 個外賣箱，還能行走爬樓毫不費力，其設(shè)計自重 16Kg，額定負載 50Kg，12個運動自由度，工作時通過外骨骼把力量傳導到地面，使用者肩膀只需要承受 5～10 Kg的力，如同背著一臺筆記本電腦

150 斤彈藥箱，兩人輕松搬運

二十四、輔助服務(wù)機器人

148． 輔助服務(wù)：AI 診斷、移動
醫(yī)療輔助機器人是指能輔助醫(yī)療過程、提升醫(yī)護人員能力、減少不必要的醫(yī)護資源投入以及提升醫(yī)護效率和質(zhì)量的智能化醫(yī)療機器裝置，可分為診斷機器人、移動機器人
輔助診斷別稱是人工智能，可分為影像、IVD、病理，我們將在人工智能篇詳細介紹，請持續(xù)關(guān)注本公眾號史晨星（shichenxing1）
移動機器人應(yīng)用于物流配藥、消毒殺菌、測溫巡檢等場景

149． 市場：10 億
2020 年中國醫(yī)療輔助機器人市場規(guī)模約 10 億元

151． 產(chǎn)業(yè)：中國龍頭諾亞、鈦米
醫(yī)院物流機器人包括諾亞、鈦米、獵戶星空、賽特智能、衛(wèi)邦科技、桑谷醫(yī)療等

諾亞：醫(yī)院物流龍頭
諾亞醫(yī)院物流機器人成立于 2014 年，將5G無人駕駛技術(shù)賦能醫(yī)院物資配送場景，實現(xiàn)了醫(yī)院 95％ 物資的全院級流通配送，已入駐百余家國內(nèi)頭部醫(yī)院