行业 | Da Vinci第一批专利即将过期：我们能否搭上末班车？(上）

近年来，手术机器人的概念十分火爆。达芬奇手术机器人作为划时代的产品，一方面进行了很好的市场教育，另一方面，因为其对专利的垄断，也一定程度上制约了行业的发展。风起云涌之下，国际医疗巨头，国内初创企业，纷纷揭竿而起想要挑战达芬奇的霸主地位，希望在手术机器人领域分一杯羹。值达芬奇第一批专利即将过期之时，我们回顾Intuitive Surgical的发展历程，并拆解达芬奇手术机器人的技术和专利，以期为国内手术机器人的发展提供一定的洞见和参考。

文章概览

（上篇）

一、Intuitive Surgical.Inc发展历程

二、Da Vinci手术机器人组成部分解析

（下篇）

三、Da Vinci手术机器人系列产品梳理

四、Da Vinci专利分析

五、结语

本文分上下两篇，上篇讲述 Intuitive Surgical.Inc发展历程和da Vinci手术机器人组成部分解析，下篇将进行da Vinci手术机器人系列产品梳理以及da Vinci专利分析。

一、 Intuitive Surgical.Inc发展历程

Intuitive Surgical.Inc(ISRG）总部位于加利福尼亚州桑尼维尔，是机器人辅助微创手术的先驱和全球领导者，专注于开发，制造和销售da Vinci手术系统。

Dr. Frederic H. Moll是da Vinci创始人，他曾在医院实习，在实习期间发现开放式手术在人体上不仅造成切口过大、也会引起细菌感染的风险，因此要想用一种微创的方式改变这种情况。当时斯坦福研究院SRI(Stanford Research Institute)，正在为美国军方研究一种用于战场的远程手术系统，这种远程手术系统比人工手术产生的创口和伤害都要小得多。这正好符合了Frederic H. Moll的心愿，于是与Acuson的Rob Younge、John Freund，三人一起于1995年创办了了Intuitive Surgical Devices公司，并得到SRI远程手术机器人的技术授权。于是，未来彻底改变手术方式的机器人的故事，就这样缓缓拉开了序幕。

Intuitive Surgical一开始是以SRI远程手术机器人为原型机作为基础，1997年研发出第一版系统，并以“Lenny”达芬奇的幼名作为命名，随后又有“Leonardo”和“Mona”两代更新版本，最终在1999年推出的核心产品 “da Vinci”手术系统，并获得FDA认证，以及首次公开募股的4600万美元融资。有了FDA认证后，da Vinci系统开始在普通外科手术中应用，2005年其开发的达芬奇机器人被美国 FDA 批准用于妇科微创手术，使得达芬奇手术机器人的应用场景极大扩展。目前达芬奇手术系统已经通过FDA 许可的手术类型有腹腔镜、妇科、胸廓、泌尿外科、心脏手术等。

2012-2017年达芬奇手术机器人应用手术场景

Intuitive Surgical发展历程大致可以分为三个阶段，第一个阶段是2000年-2003年的成长初期，由于前沿的技术与传统手术方式截然不同，使得医生不太能够接受，公司处于亏损状态；第二个阶段是2004 年-2009 年的成长中期，市场占有率逐年增长，医院普及率越来越高，盈利能力迅速改善；第三个阶段是2009 年以后的相对成熟期，经过成长期的迅速扩张，成熟期的发展较为稳定、缓慢，利润仍能保持稳定增长，但是增速下降明显。

今年6月，Intuitive Surgical发布了公司2017年年报，在2017年，得益于美国普通外科手术率和全球泌尿外科手术率的增长，总收入较去年相比增长了大约18％。2018年第二季度的收入为9.09亿美元，比2017第二季度7.59亿美元增长约20％。

2012-2017年总收入

总收入大概分为三个部分：销售手术系统、销售相关设备配件、收取服务费用。每台da Vinci手术机器人系统售价50万至250万美金不等，2017年销售系统所得收入为9亿2800万美金。另外其他收入如每台手术机器人系统所需要的设备与配件，每台配件700-3500美金不等，2017年销售相关设备及配件收入为16亿3700万美元；产品服务费用收入为5亿7300万美元，此外还有产品租赁收入2600万美元。

2017年Intuitive Surgical收入细分模块

作为医疗机器人的领军企业，Intuitive Surgical市值最高曾达到 220 亿美元。截至2018年6月30日，全球共有4666间达芬奇手术室，其中亚洲地区共有606间，有超过500万台da Vinci手术机器人系统在全球66个国家和地区使用。

截至2018年6月30日

达芬奇手术室在全球的配置情况

从2015-2018年，Intuitive Surgical共计发明了80件新产品，大到机器人系统，小到配套手术器械。2018年最新推出了新一代单孔机器人da Vinci SP，目前正在研发Flexible Catheter，一种手术机器人系统能够通过非常小的气道导航并到达外周结节并获得组织样本，从而进行肺组织活检，现阶段正在等待FDA批准。

2015-2018年Intuitive Surgical产品线

二、Da Vinci手术机器人组成部分解析

Da Vinci手术机器人系统一般由三部分组成：外科医生控制台、床旁机械臂系统、成像系统。这样的组成可以使医生控制内窥镜进入人体内部，产生三维立体视觉，使手术视野放大10-15倍。机械手臂增加活动的自由度，能够进入人手伸不进去的地方，并可完成转动、挪动、紧握等动作，具有人手无法比拟的稳定性及精准度。Da Vinci手术机器人系统实现了外科医生的梦想——坐在椅子上手术，机械手操作无误，扩大手术视野。

外科医生控制台（Sugeon Console）由主刀医生坐在控制台中，位于手术室无菌区之外，使用双手操作两个主控制器及脚踏板来控制器械和一个三维高清内窥镜。控制台能实现手眼高度统一，手术器械尖端与外科医生的双手同步运动。

1994年Intuitive Surgical制造了第一台医生控制台，在推出第一代da Vinci系统后，控制台逐渐改进，2009年推出的da Vinci Si实现了双控制台操作，有利于两名医生同时进行手术，并且把视觉系统与控制系统两者集成。控制系统中运动比例缩放功能将使医生手部的自然颤抖或无意的移动减小到最小程度，从而进一步提高手术操作精确度。主刀医生还可以从外科医生控制台中选择将视图从全屏模式切换到一种多图像模式（TilePro TM显示），该模式能够显示出手术部位三维图像的同时，还能显示出由其他设备提供的最多两个附加图像。

1994年Intuitive Surgical的第一台医生控制台

床旁机械臂系统(Patient Cart)是外科手术机器人的操作部件，其主要功能是为器械臂和摄像臂提供支撑。助手医生在无菌区内的床旁机械臂系统边工作，负责更换器械和内窥镜，协助主刀医生完成手术。为了确保患者安全，助手医生比主刀医生对于床旁机械臂系统的运动具有更高优先控制权。

Da Vinci手术机器人系统工作示意图

成像系统(Video Cart)内装有外科手术机器人的核心处理器以及图象处理设备，在手术过程中位于无菌区外，可由巡回护士操作，并可放置各类辅助手术设备。外科手术机器人的内窥镜为高分辨率三维(3D)镜头，对手术视野具有10倍以上的放大倍数，能为主刀医生带来患者体腔内三维立体高清影像，使主刀医生较普通腹腔镜手术更能把握操作距离，更能辨认解剖结构，提升了手术精确度。成像系统经过产品迭代，目前可实现1440*900像素的分辨率。

（精彩未完待续）