“統(tǒng)治”醫(yī)療世界的達芬奇機器人是如何誕生的？

　　斯坦福研究院：一個神奇的地方

　　為戰(zhàn)爭而生

　　2015年8月，在谷歌上市11周年之際，華爾街做了一項有趣的統(tǒng)計，統(tǒng)計了自谷歌上市以來，11 年中股票回報率超過谷歌（1277%）的美股公司，在參與統(tǒng)計的近6000家美股公司中，只有13家公司的回報率超過了谷歌，其中，有一家叫直覺外科（Intuitive Surgical）的回報率，遠遠超過了谷歌！

　　達芬奇機器人的技術(shù)源于擁有官方背景的斯坦福研究院（SRI），上世紀(jì)80年代末的時候，一群科學(xué)家在斯坦福研究院開始了外科手術(shù)機器人的研發(fā)，初衷是要研制出適合戰(zhàn)地手術(shù)的機器人。

　　在后續(xù)的研究中，手術(shù)機器人引起了美國國防部的關(guān)注，他們對這種醫(yī)生可以遠程操作來對士兵進行手術(shù)的系統(tǒng)很感興趣，很快的，這種興趣變成了實際行動。1990年的時候項目組收到了美國國家衛(wèi)生研究院的投資，希望他們能夠盡快的研究出可供實際使用的原型。

　　走向商業(yè)化

　　在1994的時候Frederic Moll博士對這套系統(tǒng)非常感興趣，當(dāng)時他在SRI主任Guidant手下工作，他多次請求將“Lenny”（早期達芬奇機器人）商業(yè)化，以最大化它的價值，然而當(dāng)時鮮有人看到這一點，大家都在忙著如何將它變得更酷一點。

　　于是Frederic Moll叫上剛從Acoson公司辭職的John Freund，和SRI經(jīng)過多次協(xié)商后成功購買了關(guān)于Lenny機器人的知識產(chǎn)權(quán)。之后在1995年成立了Intuitive Surgical Devices Inc（直覺外科公司），他們一開始就引入了風(fēng)險投資，投資者包括菲爾德基金、塞拉利昂資本和摩根斯坦利。

　　后來，公司的幾位聯(lián)合創(chuàng)始人Moll、Freund都已經(jīng)離開了公司，現(xiàn)任Guthart在1996年才加入，他之前曾在斯坦福研究院（SRI）工作過。其余高管大多是后期加入的。目前高管中持股較多的是董事局主席Lonnie Smith和CEO Guthart，分別持有1.15%和0.93%的股份。

　　四代機器人

　　手術(shù)機器人“達芬奇”得名于500年前畫家達·芬奇在圖紙上畫出的最早的機器人雛形。后人以此為原型設(shè)計出了用于醫(yī)學(xué)手術(shù)的機器人，并以“達芬奇”的名字命名。

　　其實，達芬奇手術(shù)機器人更為正式的名稱應(yīng)為“內(nèi)窺鏡手術(shù)器械控制系統(tǒng)”。它是由美國直覺外科（Intuitive Surgical）公司研制的一款高級外科手術(shù)機器人系統(tǒng)。它被廣泛應(yīng)用于成人和兒童的腹部外科、泌尿外科、婦產(chǎn)科以及心臟手術(shù)。其設(shè)計理念是通過使用微創(chuàng)的方法來實施復(fù)雜的外科手術(shù)。

　　目前已經(jīng)推出了四代產(chǎn)品：

　　1996年推出了第一代達芬奇機器人

　　2006年推出了第二代產(chǎn)品，機械手臂活動范圍更大了，允許醫(yī)生在不離開控制臺的情況下進行多圖觀察

　　2009年在第二代基礎(chǔ)上增加了雙控制臺、模擬控制器、術(shù)中熒光顯影技術(shù)等功能，進而推出了第三代產(chǎn)品

　　第四代機器人在2014年推出，靈活度、精準(zhǔn)度、成像清晰度等方面有了質(zhì)的提高，公司在2014年下半年還開發(fā)了遠程觀察和指導(dǎo)系統(tǒng)。

　　達芬奇手術(shù)機器人可以模仿外科醫(yī)生的手部動作，通過控制臺的指令來進入病人體內(nèi)進行手術(shù)。公司希望能通過機器人來實現(xiàn)精確微創(chuàng)手術(shù)（Minimally invasively surgery），最大程度減輕手術(shù)患者因手術(shù)創(chuàng)傷而引起的痛苦，并減少相應(yīng)恢復(fù)時間和住院成本。

　　手術(shù)界的“微軟”

　　我一直堅信，在商業(yè)領(lǐng)域，如果你要創(chuàng)建一家公司，如果你是一名創(chuàng)業(yè)者、企業(yè)家，你肯定希望壟斷市場，避免競爭，因此，只有失敗者才相互競爭。

　　達芬奇手術(shù)機器人在手術(shù)界的壟斷地位，讓它能常年保持70%的毛利率。其原因，一方面是因為醫(yī)療機器人行業(yè)的高門檻，還有就是麻煩的FDA審批。其實主要的還是直覺外科公司的知識產(chǎn)權(quán)保護產(chǎn)生了較大的技術(shù)壁壘。

　　一般研發(fā)手術(shù)機器人都需要雄厚的資金和尖端的技術(shù)做準(zhǔn)備，整個研發(fā)涉及了醫(yī)學(xué)、生物力學(xué)、機械力學(xué)、材料學(xué)、計算機圖形學(xué)、計算機視覺、人工智能、數(shù)學(xué)分析、機器人等多個學(xué)科。想要入行就必須要有數(shù)十年的技術(shù)積累和不斷的研發(fā)投入。

　　ISGR公司的研發(fā)投入和收入成正比，研發(fā)一般占據(jù)營收的8%左右，還有充足的人才儲備。

　　至于FDA（美國食品和藥品管理局）認(rèn)證，在美國任何一個醫(yī)療設(shè)備的系統(tǒng)開發(fā)都需要通過FDA嚴(yán)格的監(jiān)測和評估，更不要說手術(shù)機器人這么大型的設(shè)備了。一臺手術(shù)機器人從實驗室到成功應(yīng)用不僅需要大量資金，另一方面就是需要時間來檢驗，不可能拿小動物來進行手術(shù)的吧，所以必須要求機器人時刻保持高精度不出錯，總的來說，安全性和有效是最重要的。

　　FDA的監(jiān)測系統(tǒng)有幾大類，其中手術(shù)機器人需要通過PMA和510k的要求，大家都知道通過FDA測試往往需要數(shù)年，這進一步增加了行業(yè)壁壘，目前看來，至少在未來幾年里都鮮有像樣的競爭產(chǎn)品出現(xiàn)。

　　超高替換成本

　　由于產(chǎn)品以及使用對象的特殊性，手術(shù)機器人需要特定的培訓(xùn)和后續(xù)的服務(wù)和配件，已經(jīng)采購其機器的醫(yī)院，如果之后想更換機器人（當(dāng)然目前還只有達芬奇可供選擇），會面臨非常高的替換成本，就像銀行的IT系統(tǒng)一樣。所以直覺外科公司一旦鎖定用戶實現(xiàn)銷售，沒有特別大的質(zhì)量和技術(shù)問題客戶是不會放棄使用的。

　　另外，操作達芬奇是需要上崗證的，學(xué)習(xí)該機器也需要一段時間（大中華區(qū)唯一的培訓(xùn)基地位于香港威爾士親王醫(yī)院），一旦習(xí)慣了一種操作方式后，很難再去適應(yīng)其他的機器的，因而就潛在的設(shè)置了技術(shù)壁壘。

　　吸金之王

　　直覺外科公司的成長大致可以分為三個階段：

　　2000年-2003年的成長初期，處于虧損狀態(tài)，

　　2004年-2009年的成長中期，該時期銷量快速上升，盈利能力迅速改善，市值最高，

　　2009年以后的相對成熟期，該時期營收、利潤仍能保持穩(wěn)定增長，但是增速下降明顯，市值也恢復(fù)正常，趨向于市場平均水平。

　　作為醫(yī)療機器人的領(lǐng)軍企業(yè)，直覺外科公司（ISRG）市值最高曾達到220億美元。公司于2000年6月上市，前幾年由于技術(shù)太前瞻、市場認(rèn)知度較低等原因，股價表現(xiàn)平平，此時公司的PS（市銷率）是12倍。在2001年-2004年P(guān)S都維持在10倍以下。

　　在2004年，ISGR終于扭虧為盈，此時由于盈利能力仍較弱，PE達到了58倍，估值顯著高于同時期美股醫(yī)療器械公司平均25倍PE的水平，顯示了市場對其抱有較高的信心。

　　2005年迎來轉(zhuǎn)折，其開發(fā)的達芬奇機器人被美國FDA 510k批準(zhǔn)用于婦科微創(chuàng)手術(shù)，使得達芬奇手術(shù)機器人的應(yīng)用場景極大擴展。該年營業(yè)收入同比增加60%，凈利潤從上一年的2300萬美元增長到了9400萬美元，而股價出現(xiàn)了3倍的上漲，首次超過100美元，總市值從13億美元增長到了40億美元，相應(yīng)的PS比率達到了18倍，PE還是保持在45倍。

　　2006年雖然營收仍保持64%的高增長，但由于新產(chǎn)品利潤率低及計提折舊等原因，股價保持平穩(wěn)，而PE基本與05年持平?？梢娫谶M入成長中期后，盈利能力也逐漸成為了企業(yè)獲得高估值的核心能力。

　　2007年直覺外科公司的股價一度上漲到了300美元，總市值突破100億美元，PS比率也超過了20倍。

　　在2008年金融危機期間，達芬奇機器人銷量仍然保持了高速增長。但受市場整體估值水平影響，PE從2007年的86倍下降到了2008年的24倍，ps也降為7倍左右。

　　2010年后進入相對成熟期營收增速趨于平緩，盈利能力也保持相對穩(wěn)定，PE保持在25-35倍，仍高于普通醫(yī)療器械公司的平均PE。

　　在機器人公司常用的EV/EBITDA這一指標(biāo)上，直覺外科公司的EV/EBITDA基本與PE趨勢一致。

　　2012年，由于新開發(fā)的第三代手術(shù)機器人的出色性能和巨大銷量，股價達到最高峰594美元，較上市初期上漲超30倍！

　　自2000年上市以來到2012年，得益于達芬奇機器人的高昂售價以及滲透率的不斷提升，直覺外科公司的營業(yè)收入都保持了高速增長，年復(fù)合增長率45%，2004年營業(yè)收入首次突破一億美元，2009年突破10億美元大關(guān)，持續(xù)的高速增長讓達芬奇機器人迅速覆蓋了美國的各大醫(yī)院。

　　同時由于該設(shè)備是耐用品，在美國市場趨于飽和，海外市場開拓偏慢的情況下，增長乏力問題開始顯現(xiàn)，2014年營業(yè)收入21.3億美元，首次出現(xiàn)同比下降。

　　達芬奇手術(shù)機器人在醫(yī)療外科手術(shù)界的稀缺性也使得公司能獲得超高的毛利率和凈利率，作為一家設(shè)備供應(yīng)商，自2005年后，直覺外科的毛利率可以長年維持在70%左右，凈利率一直高于20%，毛利率和凈利率水平均明顯高于行業(yè)平均。

　　售后銷售更給力

　　直覺外科公司的營利模式以銷售達芬奇機器人為基礎(chǔ)，同時獨家出售長期穩(wěn)定的重復(fù)消耗的耗材、配件工具及服務(wù)。

　　在銷售模式方面，直覺外科公司主要采用直銷和代理商模式，在美國國內(nèi)公司均采用直銷模式，在開拓國際市場方面，由于代理商模式會有助于迅速開拓市場，公司一開始較多的采用代理商模式，但隨著市場認(rèn)可度的不斷提高，正逐漸向直銷模式轉(zhuǎn)變。

　　由于達芬奇機器人已經(jīng)覆蓋了美國三分之二以上的中大型醫(yī)院，甚至連一些社區(qū)醫(yī)院也已經(jīng)配備了達芬奇機器人，寄期望于其在美國國內(nèi)的高速成長已不太可能，從收入結(jié)構(gòu)的變化，我們也可以看出達芬奇機器人的盈利成長模式正在逐步發(fā)生改變。

　　每臺達芬奇機器人售價約為100-230萬美元。從2009年開始，配件及服務(wù)收入超過系統(tǒng)銷售收入，未來這種趨勢還會持續(xù)。

　　2012年工具配件服務(wù)等經(jīng)常性收入的占比只有57%，而到2014年這一比率已經(jīng)增加到了70%。經(jīng)常性收入指的是工具、配件等耗材收入以及維保、培訓(xùn)等服務(wù)收入。

　　由于達芬奇機器人的器械安全直接關(guān)乎到人的安全健康，直覺外科公司對機械臂手術(shù)刀等耗材產(chǎn)品作了嚴(yán)格的使用限制，這個器械上面安裝了記憶芯片，每插在機器人上一次，芯片就會計數(shù)+1，10次以后機器人就不能使用這個器械了，目的之一是intuitive公司多賺錢，因為這個是個耗材必須從他們公司買，目的之二是避免器械里面結(jié)構(gòu)故障，造成手術(shù)危險。

　　10次手術(shù)過后機器人就會自動鎖死，必須更換新的機械臂后才能重新開機，這項規(guī)定讓達芬奇手術(shù)機器人的開機費非常高（平均為4-6萬左右），這增加了患者的使用成本，但是對于直覺外科公司來說，卻是保證穩(wěn)定營業(yè)收入的一大好方法。

　　據(jù)統(tǒng)計，每一例手術(shù)，需要消耗的耗材就價值700-3200美元，按每臺手術(shù)機器人一年執(zhí)行200個手術(shù)來計算，每臺機器人的工具配件收入可以達到14萬-64萬美元，每臺機器人每年的協(xié)議服務(wù)達10萬-17 萬美元，這樣測算，每一臺達芬奇機器人的經(jīng)常性收入可以達到24萬-81萬美元，按平均值50萬美元來測算，若復(fù)合上述假設(shè)，則現(xiàn)有達芬奇機器人每年可產(chǎn)生經(jīng)常性收入3200*50萬美元=16億美元，與2014年的實際數(shù)據(jù)較為接近。

　　等風(fēng)來

　　手術(shù)機器人相對人手最大的優(yōu)勢就在于它的精確性和微創(chuàng)性，所以在處理一些復(fù)雜手術(shù)的時候（如手術(shù)區(qū)有大量神經(jīng)末梢）會有很大的優(yōu)勢，隨著醫(yī)療技術(shù)，手術(shù)儀器的不斷進步，手術(shù)后的不良反應(yīng)率正逐漸下滑，若能大規(guī)模普及手術(shù)機器人，開展微創(chuàng)手術(shù)，不良反應(yīng)率還會大大下降。

　　目前醫(yī)療外科手術(shù)機器人最主要的應(yīng)用領(lǐng)域在泌尿外科和婦科手術(shù)。婦科手術(shù)自2009年后取代泌尿科手術(shù)成為占比最大的手術(shù)類型，其次是泌尿科手術(shù)，普通外科第三，但增長速度最快。在美國，前列腺手術(shù)和子宮切除的滲透率都超過70%，而在歐洲和其他發(fā)達國家，滲透率則明顯偏低。

　　達芬奇機器人之前執(zhí)行的手術(shù)更集中在一些癌癥和復(fù)雜精密手術(shù)，自2000年開展首例手術(shù)機器人前列腺癌根治性切除以來，北歐國家超過一半以上的前列腺手術(shù)由手術(shù)機器人完成。而在美國，這個比例高達83%，使用達芬奇機器人進行前列腺手術(shù)已成為一種“標(biāo)準(zhǔn)術(shù)”。

　　在美國的一些一流醫(yī)院，機器人做微創(chuàng)手術(shù)的比例已經(jīng)超過全院外科手術(shù)的50%，很多接受達芬奇手術(shù)的病人，可以做到手術(shù)后24小時出院，因為傷口小，損傷小，恢復(fù)就非?？?。目前在中國等新興市場，由于裝機數(shù)量的局限，手術(shù)滲透率還很低，達芬奇機器人相對人手的優(yōu)勢是顯而易見的，所以未來將會有很大的市場需求空間。

　　截止2014年，直覺外科公司已經(jīng)銷售達芬奇手術(shù)機器人系統(tǒng)3266臺，其中美國2223臺，歐洲549臺，日本191，其它地區(qū)301臺。累計銷量自2008年超過1000臺以來，連續(xù)幾年均保持高速增長，但是從2013年開始增速放緩，2013年達芬奇機器人全球裝機量達2966臺，2014年達3266臺，增速10.1%。

　　從地區(qū)分布可以看出，達芬奇機器人的主要市場還是在美國，在全球其他地區(qū)的推廣速度偏慢，很大一個原因是其高昂的售價。隨著裝機量的不斷上升，達芬奇機器人執(zhí)行的手術(shù)數(shù)量也迅速增加。2014年，使用達芬奇機器人進行的手術(shù)有57萬個，同比增長9%，增速較前幾年有所回落。平均每臺機器人每年要執(zhí)行180例手術(shù)，將近2天一次的使用頻率。

　　達芬奇手術(shù)系統(tǒng)已經(jīng)通過FDA許可的手術(shù)類型有腹腔鏡、婦科、胸廓、泌尿外科、心臟手術(shù)等，其中主要的應(yīng)用目標(biāo)市場為：婦科、泌尿外科、泌尿外科、心臟手術(shù)。

　　目前婦科手術(shù)是使用達芬奇頻率最高的手術(shù)，2014年達芬奇機器人在美國完成了23.5萬例婦科手術(shù)（2013年24萬例，2012年22.2萬例）。普通外科是第二大、也是發(fā)展最快的手術(shù)類型，2014年完成了110.7萬例普通外科手術(shù)。隨著第四代產(chǎn)品技術(shù)的進一步提升，達芬奇手術(shù)機器人的應(yīng)用范圍將更為廣泛，對其銷量也會有一個較大的促進作用。

　　十全九美，還缺一美

　　當(dāng)然除了技術(shù)、用戶黏性等核心競爭力外，直覺外科公司近年來也面臨著一系列的問題。主要來自于醫(yī)療事故的法律糾紛以及美國的新醫(yī)保政策。

　　2014年有直覺外科公司有93個法律糾紛，基本來自手術(shù)醫(yī)療事故，公司支付了7700萬美元來和解這些訴訟。奧巴馬的醫(yī)療改革法案也對公司的產(chǎn)品銷售有一定影響：奧巴馬上任之后力推的醫(yī)療改革法案（Affordable Care Act）于2012年正式在國會通過，該法案的核心思想在于人人強制醫(yī)保，這會讓一些醫(yī)院面臨一定的預(yù)算壓力，從而減少高端設(shè)備的采購。

　　達芬奇機器人高昂的手術(shù)費用也是阻礙其大規(guī)模推廣的一大原因。

　　機器人的機械臂是一種高值耗材，使用時臨時安裝到機器人上，每條機械臂有使用次數(shù)限制，10次后便不能繼續(xù)使用。機械臂的價格大概每條10萬軟妹幣，每臺手術(shù)平均至少要使用4條臂，所以開機費用4-6萬大概就是從這來的。機器一直處于開機狀態(tài)本身就有損耗，壞了的話維修費用遠勝機械臂。實際使用中，每臺手術(shù)結(jié)束后都是要關(guān)機的。

　　機械臂是這里的核心部件，看起來很像腹腔鏡器械，通用有針持、抓鉗、剪刀等不同的臂，位置可互換。與腹腔鏡器械不同的是，每條臂都有很多小的關(guān)節(jié)，可以完成各種復(fù)雜到人手有時都無法完成的動作。

　　中國，中國，中國

　　達芬奇手術(shù)機器人的市場目前還是以美國本國市場為主，收入占比大于七成。

　　在美國，達芬奇機器人已經(jīng)非常普及，在包括社區(qū)醫(yī)院在內(nèi)的全國5000多家醫(yī)院里，達芬奇機器人的裝機量已經(jīng)達到2200多臺，只要是略具規(guī)模的醫(yī)院，肯定會配備達芬奇機器人。

　　除了美國本土市場外，另一個較大的市場是歐洲市場，也是達芬奇最先開拓的市場，在獲得FDA的510 k認(rèn)證之前，達芬奇機器人就拿到了歐盟的CE認(rèn)證，從而打開了歐洲市場，相對于美國市場來說，歐洲市場還有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

　　而在中國，則完全不同。

　　達芬奇機器人在中國的唯一代理商是美中互利公司。

　　自2006年解放軍總醫(yī)院引進第一臺達芬奇手術(shù)機器人以來，達芬奇機器人已經(jīng)進入中國十年。然而由于達芬奇手術(shù)機器人屬于甲類大型醫(yī)用設(shè)備，國內(nèi)任何醫(yī)院引進該設(shè)備，均需衛(wèi)計委直接批準(zhǔn)，所以引入速度一直較慢，自2006年引入第一臺達芬奇機器人以來，中國大陸目前的總裝機量還不到40臺，從達芬奇機器人數(shù)量也可以從側(cè)面看出各地醫(yī)療水平高低。

　　若在海外市場尤其是中國等新興市場開拓上能繼續(xù)取得突破，每年銷售的達芬奇機器人保持在500臺左右，則直覺外科公司的營業(yè)收入能增速能保持在20%左右。

　　“獨孤求敗”

　　達芬奇機器人由于其領(lǐng)先的技術(shù)優(yōu)勢，目前幾乎沒有競爭對手。

　　然而，ISGR并不是第一個研制出手術(shù)機器人的公司，94年研制出AESOP機器人、98年更高級的ZEUS機器人的computer motion 公司比ISGR更早進入市場，不過，因其產(chǎn)品一直沒有獲得FDA認(rèn)可。所以遲遲沒有打開市場。

　　2000年直覺外科上市后，兩家公司開始了專利之爭，在2003年，ISGR收購了微創(chuàng)手術(shù)機器人先驅(qū)computer motion，ZEUS的技術(shù)也被移植到達芬奇機器人中，直覺外科公司通過并購的方式消除了最大的競爭對手。至此，世界范圍內(nèi)微創(chuàng)手術(shù)機器人達芬奇一家獨大，已經(jīng)橫行霸道吃肉數(shù)十年。

　　當(dāng)然，世界范圍內(nèi)也有很多家公司看上了這塊肥肉市場，包 括三星，庫卡，德國某公司，韓國某公司，強生+Google等等很多巨頭都已經(jīng)投入研究，不過卻對ISGR已有的地位無法形成太大的壓力，就是占據(jù)金融交易終端的彭博社一樣，習(xí)慣一旦養(yǎng)成將很難更改。

　　國內(nèi)方面，號稱是收編了哈工大某機器人研究團隊的博實股份近期股票不斷漲停，由此可見投資者對于機器人概念的瘋狂程度。

　　作為A股唯一醫(yī)療機器人企業(yè)。目前該公司已完成第二代樣機的產(chǎn)品定型，即將進入型式檢驗，在申請臨床實驗許可證后，將開展臨床實驗。如進展順利，需要2~3年時間才能取得醫(yī)療器械產(chǎn)品注冊，因而短期內(nèi)不會有業(yè)績貢獻。

　　但如果產(chǎn)品驗證成熟（直接競爭對手是美國達芬奇的醫(yī)療機器人），未來將能夠提供腹、胸、盆腔外科手術(shù)一攬子解決方案，覆蓋普通外科、胸外科、泌尿外科、婦科等十余個外科手術(shù)科類，應(yīng)用前景廣闊。

　　用一句話形容ISGR目前的狀況就是：縱橫江湖三十余載，生平求一敵手而不可得，誠寂寥難堪也。