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康復機器人行業尚處于幼稚期,百億市場亟待開發

時間:2016-08-24

來源:網絡轉載

導語:目前行業處于導入期,行業內各企業紛紛跑馬圈地,產業格局還沒有形成。那些具備技術和制造先發優勢,同時積極搭建民營銷售渠道,合作模式靈活的公司將率先受益行業爆發,成為國產化進程中的龍頭標。

國內康復機器人行業市場空間廣闊,是未來幾年投資大機遇。目前行業處于導入期,行業內各企業紛紛跑馬圈地,產業格局還沒有形成。那些具備技術和制造先發優勢,同時積極搭建民營銷售渠道,合作模式靈活的公司將率先受益行業爆發,成為國產化進程中的龍頭標。

康復機器人屬于醫療機器人領域的分支,產品系列及應用領域日益廣闊

康復機器作為機器人技術與醫工技術結合的產物,目標是實現替代/輔助康復治療師,簡化傳統“一對一”的繁重的治療過程,幫助病患重塑中樞神經系統。目前康復機構配備主要是功能較多、自動化程度較高的、多自由度的牽引式/懸掛式康復機器人,但近年來在此基礎上技術升級的穿戴式康復機器人即外骨骼機器人異軍崛起。機器人在康復及療養領域上有著巨大的潛力,這類系統不僅能夠對行動障礙進行治療(如由中風、創傷性腦損傷及其它損傷引起的行動障礙),也能夠作為社會與行為障礙的干預與治療工具,包括自閉癥類群、多動癥等,未來還將朝著促進原居安老、推遲老年癡呆癥的發生,通過陪護緩解老年人孤獨的方向上進一步發展。

全球康復機器人市場呈高速增長態勢,四大因素導致國內外行業發展差距大

2015年全球康復機器人銷售額(行業規模)為5.77億美元,保守預計到2020年,市場規模將達到17.3億美元,復合年均增長率達24.51%。其中北美市場約9.3億美元,發展中國家約1.5億美元,造成康復機器人市場在發達國家和發展中國家的市場規模及增速不同的主要原因是產品接受度及廠商研發投入、政府支持力度、醫療保健支出及飲食種族導致的中風發病率。

國外康復機器人行業迎來外骨骼時代,市場爆發點在于個人用戶

歐美等發達國家康復機器人產業起步較早,適合康復機構使用的牽引式/懸掛式機器人廠商眾多,經過10多年的發展,競爭格局趨于穩定且市場趨于飽和。近年來興起的外骨骼式機器人,基于仿生學和人體工程學設計,在患者的后期康復和殘疾人輔助方面治療效果和用戶體驗更加卓越。據測算,美國就有約189億美元的市場空間。外骨骼不僅適合康復中心等機構用戶,而且在個人用戶普及方面顯示出巨大潛力:1)Rewalk與EKSO先后通過了FDAforperson的認證;2)機械外骨骼在康復領域的應用已經獲得美國軍方的權威認可,有望納入退伍軍人保險;3)美國首家保險公司公布將外骨骼機械人納入保險范圍,外骨骼有望全面納入醫療保險。

國內康復機器人行業尚處于幼稚期,百億市場亟待開發

國內尚處于機構用戶普及階段,進入到臨床應用的只有牽引式/懸掛式康復機器人。保守潛在市場空間約180億,三大因素助力市場增長:1)國民收入的增長和居民醫療保健意識的提高,而目前我國康復醫師占比例僅1.7人/10萬人,康復機器人是解決我國康復醫療行業現有專業人才供需矛盾的必然選擇;2)國內各知名高研院所及企業加大研究,康復機器人專利申請數量呈上升趨勢,陸續有新產品上市,在中低端市場有一定保有量;3)在醫保覆蓋范圍及保險比例不斷提高,醫療器械國產化趨勢,以及國家衛生部頒布的標準中明確要求三級康復醫院配備等利好政策不斷催化。

未來康復機構特別是民營性質大量興建,為國產化創造巨大的發展契機

近年來,國家政策對社會資本辦醫的扶持力度不斷加大,同時康復醫院以其人才要求低、盈利周期短、易復制擴張的優點極易受到社會資本的青睞,截止目前康復醫院中民營占比已經達到58.1%。我們認為,未來民營醫院將成為采購康復機器人主力,相較于公立醫療機構渠道壁壘高且建設費用高,更加注重設備的功能性、可靠性、對價格不敏感的特點,民營醫療機構采購周期短且規模化,更看重性價比,國產康復機器人以其高性價且合作方式靈活將率先切入民營康復機構市場。

康復機器人行業近況:品系豐富,應用領域日益寬廣

康復機器人屬于醫療機器人領域的分支,是機器人技術與醫工技術結合的產物。中樞神經系統具有高度的可塑性是近30多年在神經康復領域的最主要的成果之一,這也是康復醫學和機器人技術結合的最重要的醫學依據。其總的目標是替代/輔助康復治療師,對行動障礙進行治療(如由中風、創傷性腦損傷及其它損傷引起的行動障礙),簡化傳統康復治療“一對一”的繁重的治療過程。

從Handy1開始至今已有近30年的發展歷史。最早實現商業化的康復機器人是由英國MikeTopping公司1987年研制的Handy1。早期研發的康復機器人均以單自由度為主,代表性的產品有美國的NUSTEP康復器、德國的THERA-Vital智能康復訓練器、以色列的APT系列智能康復訓練器、意大利的Fisiotek下肢被動運動訓練器。上述設備運動模式單一,而價格也便宜,所以被醫療單位廣泛應用。

目前國外的康復機構配備的主要是功能更多、自動化程度較高的、多自由度的牽引式/懸掛式康復機器人。牽引式/懸掛式康復機器人的分類尚未有通用的標準。按照針對的肢體部分不同,主要可分為牽引式上肢康復機器人、牽引式下肢康復機器人和懸掛式下肢康復機器人。

牽引式上肢康復機器人系統:是一種以普通連桿機構或串聯機器人機構為主體機構,使機器人末端與患者手臂連接,通過機器人運動帶動患者上肢運動來達到康復訓練目的的機械系統。機器人系統與患者相對獨立,僅通過患者手部與機器人末端相連.其結構簡單、易于控制,系統可靠性高,但自由度低導致引入不需要的康復運動,或需要的康復運動無法完全實現。代表性產品有瑞士的Armeo,意大利的TechnoBody。

牽引式下肢康復機器人:牽引式下肢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。其優勢在于在運動訓練過程中,患者處于坐立、斜躺或平躺的姿態,無需下肢為身體提供支撐。但是對于已經能夠部分自主控制下肢肌肉收縮的患者而言,坐臥的身體姿勢不利于患肢步行功能的恢復。

牽引式下肢康復機器人有兩種,一種是末端牽引式康復機器人,屬于下肢康復機器人中的低端設備:采用一對腳踏板與患者的雙足相接觸,除此之外機構和患者之間再無其他的相互作用點。這類機器人成本較低,易于操作使用,但只能實現相對簡單的訓練策略和末端運動軌跡,多用于緩解癱瘓帶來的關節僵硬、肌肉萎縮等并發癥,康復效果非常有限。另一種是多關節牽引式下肢康復機器人,屬于下肢康復機器人中的中高端設備。此類下肢康復機器人既可以方便地實現單關節的運動,也能夠完成多關節協調的訓練,運動軌跡在工作空間內自由可編程,并具備多種主被動康復訓練策略。代表性產品有土耳其耶爾德茲技術大學設計Physiotherabot,瑞士公司Swortec的MotionMaker。

懸掛式下肢康復機器人:懸掛式下肢機器人又稱為直立式康復機器人,不適用于下肢運動功能完全喪失的病人,多用患者中后期康復。患者在使用直立式下肢康復機器人進行康復運動時采用站立的姿態。作用介質主要分為三種,分別是腳踏板、跑步機和地面。但患者軀干被束縛懸掛,舒適性差,對后期康復患者的適應性差,且價格昂貴,售價幾百萬元。代表性的產品有瑞士的Lokomat,德國的LokoHelp,美國的Robomedica。

近年來一種可穿戴外骨骼康復機器人異軍崛起。可穿戴外骨骼式康復機器人基于仿生原理進行設計,結合人體工程學,能舒適穿戴于患肢.患肢,每個自由度在機器人上都對應一個單獨驅動裝置。因此,可以確保其運動與人體自由度運動同軸.可以實現更自然有效的康復訓練,但目前多用于后期康復訓練和殘疾人輔助。代表性的有以色列公司ReWalkRobotics公司的ReWalk系列,日本Cyberdyne公司的HAL、美國BerkeleyBionics公司的eLEGS、新西蘭RexBionics公司的REX。

康復機器人系統設計可以劃分為機械本體設計和運動控制策略兩部分。

機械本體設計:應綜合考慮患者的病情特點、實現功能、訓練模式、安全舒適性等,提高訓練動作的種類,增大動作幅度,積極探索新材料技術在康復機械中的應用,使機械更加簡潔輕巧,穿戴起來更加舒適。

 

運動控制策略設計:是目前的一個難點,因為康復機器人是一個具有時變、強耦合和非線性的動力學特征的系統,加上患者在過程中因肌張力的變化、肌肉痙攣等造成的環境不確定性,其控制十分復雜。如果控制系統不穩定,會給病患部位造成二次損傷。康復機器人運動控制策略從控制手段主要分為:力控制策略、力場控制策略及生物電信號控制策略。運用力傳感器是直接檢測機器人同病患部位之間的相互作用力并對之進行控制的力控制策略,是機器人輔助康復運動控制中應用最廣泛的一種控制策略,力位混合控制和阻抗控制又是其中最為常用的兩種方法。

現在的康復機器人種類已經十分豐富,應用領域也不再限于康復訓練。如今出現了很多種殘疾人輔助康復機器人,例如智能輪椅、導盲手杖、機器人假肢以及各種外骨骼助力裝置。康復機器人在社會行為障礙的干預與治療方面也顯示出巨大的潛力,包括自閉癥類群、多動癥以及其它目前相當普遍且數量不斷上升的兒童行為障礙。隨著人口老齡化趨勢越來越明顯,康復機器人技術還朝著促進原居安老、推遲老年癡呆癥的發生,通過陪護緩解老年人孤獨的方向上進一步發展。

全球康復機器人市場高速增長,發達國家進入外骨骼機器人時代

1.未來五年呈高速增長態勢,發達國家與發展中國家差距明顯

英國市場研究公司Technavio在2016年3月份發布報告稱2015年全球康復機器人銷售額(行業規模)為5.77億美元,預計到2020年,市場規模將達到17.3億美元,復合年均增長率達24.51%。康復機器人市場在美國歐洲等發達地區的市場份額及增速要明顯高于發展中國家。

2.四大因素致使康復機器人市場全球發展不均衡

產品知曉度、政府支持力度、醫療保健支出及中風發病率等因素是康復機器人市場在發達國家和發展中國家的市場規模及增速不同的主要原因。

中風是一種以腦部缺血及出血性損傷癥狀為主要臨床表現的疾病,又稱腦卒中,具有發病率高、死亡率高、致殘率高、復發率高以及并發癥多的“四高一多”特點。

中風已經成為當今世界對人類危害最大的3種疾病之一,并且在發達國家的發病率遠高于發展中國家。世界衛生組織發布的全球疾病負擔報告顯示2013年全球新發腦卒中人數達2800萬人,發展中國家中風發病率為670人/10萬人,而發達國家為990人/10萬人。

3.巨額研發投入是市場增長的重要推動力

在發達國家,近年來由于診療水平的提高,中風的死亡率有所降低,但致殘率仍居高不下,約80%的存活者尚有不同程度的功能障礙,即中風后遺癥,康復治療需求嚴峻。傳統的康復療法是由康復治療師對患者進行一對一的康復治療,存在效率低下、效果難以控制等問題,并且發達國家的技術人才的人力成本很高。康復機器人的出現極大的降低了康復師的工作量,提高了康復師的治療效率,并能促進患者的主動參與、客觀評價康復訓練的強度、時間和效果,使康復治療更加系統化和規范化。發達國家的廣闊市場前景催生了眾多康復機器人廠商,它們投入了巨額的研發及推廣資金,大大提高了康復機器人的技術體驗和在治療師及民眾間的知曉度,進一步促進了康復機器人的普及。

4.醫療保健支出與康復機器人市場規模是線性相關的

高醫療保健支出的國家為使用康復機器人之類的先進設備來縮短康復的時間并且提高效果創造了有利條件。2015年,北美地區是康復機器人市場最大的貢獻者,約合2.82億美元并且未來五年將保持27%的高復合增長率,該地區有著世界上最高的醫療保健支出,二者的相關系數高達99%。

5.康復機器人行業發展與政府的引導與扶持密不可分

發達國家在康復機器人領域引領整個產業的研發方向,近年來眾多外骨骼機器人廠商涌現,這與發達國家對于該產業的引導與扶持是密不可分的。以美國與日本為例,美國的外骨骼機器人廠商EKSO從公司創立到產品的研發推廣都得到了美國軍方與國防部的大力支持,日本方面,外骨骼機器人廠商CYBERDYNE則列為“日本LifeInnovation大國戰略發展計劃”的重要環節,所在地區將被納入筑波國家戰略特區。

6.國外康復機器人行業迎來可外骨骼時代,市場爆發點在于個人用戶

外骨骼機器人以其獨特的優勢在殘疾人輔助及后期康復細分替代傳統康復機器人潛力巨大。歐美等發達國家的康復醫療行業較為發達,康復機器人產業起步較早,適合康復機構使用的牽引式/懸掛式機器人廠商眾多,經過10多年的發展,競爭格局趨于穩定且市場趨于飽和。近年來興起的外骨骼式機器人在患者的后期康復和殘疾人輔助方面效果更加卓越,外骨骼機器人基于仿生學和人體工程學的設計使其擁有末端牽引式康復機器人無法比擬的治療效果與用戶體驗,不僅適合康復中心等機構用戶,而且在個人用戶普及方面顯示出巨大潛力。

外骨骼機器人本身的技術及用戶體驗在不斷升級,各家廠商的研發費用與銷售推廣費用保持高速增長。外骨骼機器人的更新換代十分迅速,電池容量更大,更加輕質便攜,步態控制能力和可定制性也不斷提升。

Rewalk與EKSO先后通過了FDAforperson的認證,該認證敲開了美國潛在個人用戶的大門。廠商的不斷加入能夠逐漸普及大眾的認識以及促使不斷升級技術體驗,規模化后外骨骼價格降低。

機械外骨骼在康復領域的應用已經獲得美國軍方的權威認可,有望納入退伍軍人保險。2015年12月中旬,美國退伍軍人事務部宣布,同意為符合條件的癱瘓老兵提供Rewalk外骨骼機器人的評估、訓練和配備。

今年5月份,美國首家保險公司公布將外骨骼機械人納入保險范圍,個人版未來很有可能普遍加入歐美國家的醫保計劃。因為每年全球由于脊髓損傷后遺癥而再次住院的費用超過100億美元,每年還在迅速增加中。使用外骨骼機器人系統后,將能大大減少再次住院的總體費用,未來可能會獲得保險公司的認同而進入醫保。

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