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康复机器人行业尚处于幼稚期,百亿市场亟待开发

2016年08月24日 10:11:10 中国传动网

国内康复机器人行业市场空间广阔,是未来几年投资大机遇。目前行业处于导入期,行业内各企业纷纷跑马圈地,产业格局还没有形成。那些具备技术和制造先发优势,同时积极搭建民营销售渠道,合作模式灵活的公司将率先受益行业爆发,成为国产化进程中的龙头标。

康复机器人属于医疗机器人领域的分支,产品系列及应用领域日益广阔

康复机器作为机器人技术与医工技术结合的产物,目标是实现替代/辅助康复治疗师,简化传统“一对一”的繁重的治疗过程,帮助病患重塑中枢神经系统。目前康复机构配备主要是功能较多、自动化程度较高的、多自由度的牵引式/悬挂式康复机器人,但近年来在此基础上技术升级的穿戴式康复机器人即外骨骼机器人异军崛起。机器人在康复及疗养领域上有着巨大的潜力,这类系统不仅能够对行动障碍进行治疗(如由中风、创伤性脑损伤及其它损伤引起的行动障碍),也能够作为社会与行为障碍的干预与治疗工具,包括自闭症类群、多动症等,未来还将朝着促进原居安老、推迟老年痴呆症的发生,通过陪护缓解老年人孤独的方向上进一步发展。

全球康复机器人市场呈高速增长态势,四大因素导致国内外行业发展差距大

2015年全球康复机器人销售额(行业规模)为5.77亿美元,保守预计到2020年,市场规模将达到17.3亿美元,复合年均增长率达24.51%。其中北美市场约9.3亿美元,发展中国家约1.5亿美元,造成康复机器人市场在发达国家和发展中国家的市场规模及增速不同的主要原因是产品接受度及厂商研发投入、政府支持力度、医疗保健支出及饮食种族导致的中风发病率。

国外康复机器人行业迎来外骨骼时代,市场爆发点在于个人用户

欧美等发达国家康复机器人产业起步较早,适合康复机构使用的牵引式/悬挂式机器人厂商众多,经过10多年的发展,竞争格局趋于稳定且市场趋于饱和。近年来兴起的外骨骼式机器人,基于仿生学和人体工程学设计,在患者的后期康复和残疾人辅助方面治疗效果和用户体验更加卓越。据测算,美国就有约189亿美元的市场空间。外骨骼不仅适合康复中心等机构用户,而且在个人用户普及方面显示出巨大潜力:1)Rewalk与EKSO先后通过了FDAforperson的认证;2)机械外骨骼在康复领域的应用已经获得美国军方的权威认可,有望纳入退伍军人保险;3)美国首家保险公司公布将外骨骼机械人纳入保险范围,外骨骼有望全面纳入医疗保险。

国内康复机器人行业尚处于幼稚期,百亿市场亟待开发

国内尚处于机构用户普及阶段,进入到临床应用的只有牵引式/悬挂式康复机器人。保守潜在市场空间约180亿,三大因素助力市场增长:1)国民收入的增长和居民医疗保健意识的提高,而目前我国康复医师占比例仅1.7人/10万人,康复机器人是解决我国康复医疗行业现有专业人才供需矛盾的必然选择;2)国内各知名高研院所及企业加大研究,康复机器人专利申请数量呈上升趋势,陆续有新产品上市,在中低端市场有一定保有量;3)在医保覆盖范围及保险比例不断提高,医疗器械国产化趋势,以及国家卫生部颁布的标准中明确要求三级康复医院配备等利好政策不断催化。

未来康复机构特别是民营性质大量兴建,为国产化创造巨大的发展契机

近年来,国家政策对社会资本办医的扶持力度不断加大,同时康复医院以其人才要求低、盈利周期短、易复制扩张的优点极易受到社会资本的青睐,截止目前康复医院中民营占比已经达到58.1%。我们认为,未来民营医院将成为采购康复机器人主力,相较于公立医疗机构渠道壁垒高且建设费用高,更加注重设备的功能性、可靠性、对价格不敏感的特点,民营医疗机构采购周期短且规模化,更看重性价比,国产康复机器人以其高性价且合作方式灵活将率先切入民营康复机构市场。

康复机器人行业近况:品系丰富,应用领域日益宽广

康复机器人属于医疗机器人领域的分支,是机器人技术与医工技术结合的产物。中枢神经系统具有高度的可塑性是近30多年在神经康复领域的最主要的成果之一,这也是康复医学和机器人技术结合的最重要的医学依据。其总的目标是替代/辅助康复治疗师,对行动障碍进行治疗(如由中风、创伤性脑损伤及其它损伤引起的行动障碍),简化传统康复治疗“一对一”的繁重的治疗过程。

从Handy1开始至今已有近30年的发展历史。最早实现商业化的康复机器人是由英国MikeTopping公司1987年研制的Handy1。早期研发的康复机器人均以单自由度为主,代表性的产品有美国的NUSTEP康复器、德国的THERA-Vital智能康复训练器、以色列的APT系列智能康复训练器、意大利的Fisiotek下肢被动运动训练器。上述设备运动模式单一,而价格也便宜,所以被医疗单位广泛应用。

目前国外的康复机构配备的主要是功能更多、自动化程度较高的、多自由度的牵引式/悬挂式康复机器人。牵引式/悬挂式康复机器人的分类尚未有通用的标准。按照针对的肢体部分不同,主要可分为牵引式上肢康复机器人、牵引式下肢康复机器人和悬挂式下肢康复机器人。

牵引式上肢康复机器人系统:是一种以普通连杆机构或串联机器人机构为主体机构,使机器人末端与患者手臂连接,通过机器人运动带动患者上肢运动来达到康复训练目的的机械系统。机器人系统与患者相对独立,仅通过患者手部与机器人末端相连.其结构简单、易于控制,系统可靠性高,但自由度低导致引入不需要的康复运动,或需要的康复运动无法完全实现。代表性产品有瑞士的Armeo,意大利的TechnoBody。

牵引式下肢康复机器人:牵引式下肢机器人又称为坐卧式康复机器人,多用于适用于运动功能完全丧失的瘫痪患者和中风患者的康复训练前期。其优势在于在运动训练过程中,患者处于坐立、斜躺或平躺的姿态,无需下肢为身体提供支撑。但是对于已经能够部分自主控制下肢肌肉收缩的患者而言,坐卧的身体姿势不利于患肢步行功能的恢复。

牵引式下肢康复机器人有两种,一种是末端牵引式康复机器人,属于下肢康复机器人中的低端设备:采用一对脚踏板与患者的双足相接触,除此之外机构和患者之间再无其他的相互作用点。这类机器人成本较低,易于操作使用,但只能实现相对简单的训练策略和末端运动轨迹,多用于缓解瘫痪带来的关节僵硬、肌肉萎缩等并发症,康复效果非常有限。另一种是多关节牵引式下肢康复机器人,属于下肢康复机器人中的中高端设备。此类下肢康复机器人既可以方便地实现单关节的运动,也能够完成多关节协调的训练,运动轨迹在工作空间内自由可编程,并具备多种主被动康复训练策略。代表性产品有土耳其耶尔德兹技术大学设计Physiotherabot,瑞士公司Swortec的MotionMaker。

悬挂式下肢康复机器人:悬挂式下肢机器人又称为直立式康复机器人,不适用于下肢运动功能完全丧失的病人,多用患者中后期康复。患者在使用直立式下肢康复机器人进行康复运动时采用站立的姿态。作用介质主要分为三种,分别是脚踏板、跑步机和地面。但患者躯干被束缚悬挂,舒适性差,对后期康复患者的适应性差,且价格昂贵,售价几百万元。代表性的产品有瑞士的Lokomat,德国的LokoHelp,美国的Robomedica。

近年来一种可穿戴外骨骼康复机器人异军崛起。可穿戴外骨骼式康复机器人基于仿生原理进行设计,结合人体工程学,能舒适穿戴于患肢.患肢,每个自由度在机器人上都对应一个单独驱动装置。因此,可以确保其运动与人体自由度运动同轴.可以实现更自然有效的康复训练,但目前多用于后期康复训练和残疾人辅助。代表性的有以色列公司ReWalkRobotics公司的ReWalk系列,日本Cyberdyne公司的HAL、美国BerkeleyBionics公司的eLEGS、新西兰RexBionics公司的REX。

康复机器人系统设计可以划分为机械本体设计和运动控制策略两部分。

机械本体设计:应综合考虑患者的病情特点、实现功能、训练模式、安全舒适性等,提高训练动作的种类,增大动作幅度,积极探索新材料技术在康复机械中的应用,使机械更加简洁轻巧,穿戴起来更加舒适。

 

运动控制策略设计:是目前的一个难点,因为康复机器人是一个具有时变、强耦合和非线性的动力学特征的系统,加上患者在过程中因肌张力的变化、肌肉痉挛等造成的环境不确定性,其控制十分复杂。如果控制系统不稳定,会给病患部位造成二次损伤。康复机器人运动控制策略从控制手段主要分为:力控制策略、力场控制策略及生物电信号控制策略。运用力传感器是直接检测机器人同病患部位之间的相互作用力并对之进行控制的力控制策略,是机器人辅助康复运动控制中应用最广泛的一种控制策略,力位混合控制和阻抗控制又是其中最为常用的两种方法。

现在的康复机器人种类已经十分丰富,应用领域也不再限于康复训练。如今出现了很多种残疾人辅助康复机器人,例如智能轮椅、导盲手杖、机器人假肢以及各种外骨骼助力装置。康复机器人在社会行为障碍的干预与治疗方面也显示出巨大的潜力,包括自闭症类群、多动症以及其它目前相当普遍且数量不断上升的儿童行为障碍。随着人口老龄化趋势越来越明显,康复机器人技术还朝着促进原居安老、推迟老年痴呆症的发生,通过陪护缓解老年人孤独的方向上进一步发展。

全球康复机器人市场高速增长,发达国家进入外骨骼机器人时代

1.未来五年呈高速增长态势,发达国家与发展中国家差距明显

英国市场研究公司Technavio在2016年3月份发布报告称2015年全球康复机器人销售额(行业规模)为5.77亿美元,预计到2020年,市场规模将达到17.3亿美元,复合年均增长率达24.51%。康复机器人市场在美国欧洲等发达地区的市场份额及增速要明显高于发展中国家。

2.四大因素致使康复机器人市场全球发展不均衡

产品知晓度、政府支持力度、医疗保健支出及中风发病率等因素是康复机器人市场在发达国家和发展中国家的市场规模及增速不同的主要原因。

中风是一种以脑部缺血及出血性损伤症状为主要临床表现的疾病,又称脑卒中,具有发病率高、死亡率高、致残率高、复发率高以及并发症多的“四高一多”特点。

中风已经成为当今世界对人类危害最大的3种疾病之一,并且在发达国家的发病率远高于发展中国家。世界卫生组织发布的全球疾病负担报告显示2013年全球新发脑卒中人数达2800万人,发展中国家中风发病率为670人/10万人,而发达国家为990人/10万人。

3.巨额研发投入是市场增长的重要推动力

在发达国家,近年来由于诊疗水平的提高,中风的死亡率有所降低,但致残率仍居高不下,约80%的存活者尚有不同程度的功能障碍,即中风后遗症,康复治疗需求严峻。传统的康复疗法是由康复治疗师对患者进行一对一的康复治疗,存在效率低下、效果难以控制等问题,并且发达国家的技术人才的人力成本很高。康复机器人的出现极大的降低了康复师的工作量,提高了康复师的治疗效率,并能促进患者的主动参与、客观评价康复训练的强度、时间和效果,使康复治疗更加系统化和规范化。发达国家的广阔市场前景催生了众多康复机器人厂商,它们投入了巨额的研发及推广资金,大大提高了康复机器人的技术体验和在治疗师及民众间的知晓度,进一步促进了康复机器人的普及。

4.医疗保健支出与康复机器人市场规模是线性相关的

高医疗保健支出的国家为使用康复机器人之类的先进设备来缩短康复的时间并且提高效果创造了有利条件。2015年,北美地区是康复机器人市场最大的贡献者,约合2.82亿美元并且未来五年将保持27%的高复合增长率,该地区有着世界上最高的医疗保健支出,二者的相关系数高达99%。

5.康复机器人行业发展与政府的引导与扶持密不可分

发达国家在康复机器人领域引领整个产业的研发方向,近年来众多外骨骼机器人厂商涌现,这与发达国家对于该产业的引导与扶持是密不可分的。以美国与日本为例,美国的外骨骼机器人厂商EKSO从公司创立到产品的研发推广都得到了美国军方与国防部的大力支持,日本方面,外骨骼机器人厂商CYBERDYNE则列为“日本LifeInnovation大国战略发展计划”的重要环节,所在地区将被纳入筑波国家战略特区。

6.国外康复机器人行业迎来可外骨骼时代,市场爆发点在于个人用户

外骨骼机器人以其独特的优势在残疾人辅助及后期康复细分替代传统康复机器人潜力巨大。欧美等发达国家的康复医疗行业较为发达,康复机器人产业起步较早,适合康复机构使用的牵引式/悬挂式机器人厂商众多,经过10多年的发展,竞争格局趋于稳定且市场趋于饱和。近年来兴起的外骨骼式机器人在患者的后期康复和残疾人辅助方面效果更加卓越,外骨骼机器人基于仿生学和人体工程学的设计使其拥有末端牵引式康复机器人无法比拟的治疗效果与用户体验,不仅适合康复中心等机构用户,而且在个人用户普及方面显示出巨大潜力。

外骨骼机器人本身的技术及用户体验在不断升级,各家厂商的研发费用与销售推广费用保持高速增长。外骨骼机器人的更新换代十分迅速,电池容量更大,更加轻质便携,步态控制能力和可定制性也不断提升。

Rewalk与EKSO先后通过了FDAforperson的认证,该认证敲开了美国潜在个人用户的大门。厂商的不断加入能够逐渐普及大众的认识以及促使不断升级技术体验,规模化后外骨骼价格降低。

机械外骨骼在康复领域的应用已经获得美国军方的权威认可,有望纳入退伍军人保险。2015年12月中旬,美国退伍军人事务部宣布,同意为符合条件的瘫痪老兵提供Rewalk外骨骼机器人的评估、训练和配备。

今年5月份,美国首家保险公司公布将外骨骼机械人纳入保险范围,个人版未来很有可能普遍加入欧美国家的医保计划。因为每年全球由于脊髓损伤后遗症而再次住院的费用超过100亿美元,每年还在迅速增加中。使用外骨骼机器人系统后,将能大大减少再次住院的总体费用,未来可能会获得保险公司的认同而进入医保。

供稿:网络转载

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