第一上海：直觉外科(ISRG.US)机器手术系统领先，出货量奠定持续性收入基础，首予“买入”评级

本文来自“第一上海”，作者：张弘扬。文中观点不代表智通财经观点，原文标题《远程机器手术系统的行业领跑者》。

摘要

直觉外科(ISRG.US)机器手术系统历经四代更新，技术处于领先地位：公司主要生产销售达芬奇手术系统，可以使医生远程操控机械臂进行微创手术。截止2018年底，公司收入37.24亿元，同比增速19.03%。公司毛利26.04亿元，毛利率69.92%。公司归母净利润达11.28亿元，同比增速70.89%。公司目前主要有S系列（第二代），Si系列（第三代），Xi系列（第四代）及两个改进型号X,SP，目前以Si的单控制台版本和Xi系列共同构成了公司的主力出货型号。

微创手术便利性使达芬奇手术系统具有高替代率：开放式手术操作简单，适用范围广，但术后恢复时间长，成本高，更为痛苦。而微创手术则部分地修正了这一缺陷，创口减小。但该技术对医生的操作要求较高，同时适用的范围较小。而达芬奇手术系统的3D视觉系统和机械臂的采用改善了这一情况，随着手术系统的广泛推广及医生使用次数的不断增多，达芬奇手术系统对传统手术方式的渗透率也将逐步提升，这也成为了采用达芬奇手术系统的手术量增量的重要来源，从2012年的45万台次增长到2018年的103.7万台次。

系统出货量奠定公司持续性收入基础：随着达芬奇手术系统的高渗透率，手术系统的出货量以及单台系统施行手术量也将得到明显上升，这也增强了公司的持续性盈利能力。公司目前美国地区单台系统手术施行量达到235.61台次，单台次手术置换成本为1972.38美元，非美国地区达到158.66台次，单台次手术置换成本为1678.87美元。

目标价729.4美元，首次评级买入：公司产品目前处于明显的技术领先状态，能够进行同类竞争者较少。随着医生对于公司设备使用的熟练，达芬奇手术系统对于传统手术替代率也将有明显提升。而这也将进一步提高公司的耗材持续性收入。综合考虑到公司的龙头效应及商业模式的持续盈利性。我们根据公司2020年的预测盈利15.75亿美元，以55倍PE为估值中枢，对应公司目标价729.4美元，相对于现价有23.36%的上升空间，给予买入评级。

远程机器手术系统的行业领跑者

INUITIVESURGICAL,INC.（以下简称“公司”或“直觉外科”），主要从事外科手术机器人的研发,生产和销售。公司以达芬奇为系统品牌，销售远程手术机器系统，同时向使用系统的客户销售相关的手术用具及配件，并向客户提供维修及培训等服务。

远程机器手术这一理念最早来源于科幻小说中，伴随着两种技术（遥操作，内窥镜）的逐渐成熟而逐渐成为现实中的产品。最早时期，随着麻醉技术和消毒技术的逐步完善，人们主要通过开放式手术进行临床操作。由于开口大，适用条件受限小，目前开口手术仍然是手术的主要形式，并在人体的几乎每个部位使用。然而开放手术的大切口恰恰也是此类手术的缺点，该形式对患者造成了严重的创伤，同时导致了较长的住院及恢复时间，住院费用高，患者痛苦时间长。

19世纪，一种名为“Lichtleiter”的光引导机械被发明出来，用于观察泌尿系统、直肠和咽喉。1980年，随着CCD和视频设备的出现，内窥镜类设备逐步焕发生命力，并产生了微创的腹腔镜技术。手术技术也进入MIS手术时代，微创手术允许医生通过较小的切口完成手术，从而缩短了恢复时间，减少并发症并降低住院费用。1987年，第一例腹腔镜胆囊切除术的完成，成为了腹腔镜技术实用的标志性事件。然而腹腔镜手术由于空间限制和操作人的精细度限制,只能应用于相对容易的手术中,在复杂重建的手术方面作用有限。

1990年，远程操作技术随着计算机技术的发展开始逐渐实用，同时远程机器系统相对于人更为稳定精细，多窥镜的使用也可以使操作者从各个角度观察手术实施位置，因而规避了腹腔镜微创手术的局限。因此多个研究团队开始进行远程操控手术机器人的研究，其中就包括斯坦福研究院（SRI）的PhilGreen和JohnBowersox。

开始时，SRI通过内部自筹经费启动了项目研发，随着项目进展，美国国家卫生研究所（NIH）开始为该项目提供资金支持。而由于手术机器人可进行远程操作，这就意味着医生可以在安全的后方对前线士兵进行即时救助，因此该技术在战地手术方面的价值逐渐被关注，美国国防部高级计划研究局（DARPA）也开始进行投资。最后SRI完成“telepresencesurgerysystem”的研发，该系统对早期的达芬奇手术机器原型机产生关键影响。

到了1995年，FredericMoll关注到了SRI的远程手术机器系统，并和其他两位创始人共同创立IntuitiveSurgical，从SRI获得远程手术机器人的技术授权，并将手术机器人的研发团队招入公司，构成了公司的研发力量。1997年，公司发布测试改造的新系统Lenny，并更新了两代版本：Leonardo和Mona，最终推出了公司目前的核心产品DaVinci手术系统。2000年，公司在纳斯达克证券交易所上市，同时FDA批准达芬奇手术机器人允许在普外手术中使用，成为全球首套可以在腹腔手术中使用的手术机器人。2001年FDA批准其在胸腔手术与前列腺切除术中使用。

然而在达芬奇手术系统公开销售前，公司被竞争对手ComputerMotion起诉，该公司的Zues手术系统为声控内窥镜控制系统，主要方便腹腔镜医生更好地观察手术位置的情况，因而体积更小更便宜，但功能单一。而达芬奇系统在允许医生远程进行手术操作，同样需要提供人体腹腔内部的3D立体视觉，因此两方开始了长达4年的诉讼斗争。2003年，双方基本耗尽资金，进行合并。至此达芬奇手术系统逐渐成为目前主流的手术机器系统。同时，在使用达芬奇手术系统时，需要同时搭配相关的手术用具及配件。因此手术系统，配件及维修及培训服务就构成了公司目前的主要收入来源。

公司股权结构较为分散，以财务投资者为主，其中普信集团，Vanguard和贝莱德分别持有公司9.0%，7.7%，7.4%的股权。富达集团和道富集团分别持有公司5.6%和4.1%的股权。

截至2018年12月31日，公司收入37.24亿元（美元，下同），同比增速19.03%，归母净利润为11.28亿元，同比增速为70.89%，净利润率达30.21%。公司总资产为78.47亿元，归属上市公司股东权益66.79亿元。公司总资产回报率为14.37%，股本回报率为16.87%。

公司业务及相关行业情况

如上所述，公司主要从事手术机器人的研发、生产及制造，通过手术机器设备的出

售、手术耗材的出售及维修培训服务获取利润。

如下图所示，公司一般通过直接销售或系统租赁将系统提供给客户。截至2018年12月31日，公司系统均价在154.3万美元，租金一般在23.6万美元/年。之后在手术系统持续可用的15-20年期间。公司通过销售手术耗材获取进一步利润，目前基本每台手术系统可贡献的耗材平均收入在39.4万美元/年。同时公司在销售系统初期就与客户签订维修及培训服务协议。该协议3-4年更新，价格稳定在12.7万美元/年左右。通过销售系统，公司可获得一次性的金额收入并完成铺货，之后可通过已经售出的系统存量源源不断地产生持续性的业务收入。因而公司也将收入分成了三部分，分别为系统，设备及耗材，维修服务。

因此，从上述分析中我们可以看出，公司商业模式及核心数据在于系统出货量。

（1）系统销售=系统出货量*平均单价

（2）设备及耗材=系统保有量*单系统承接手术量*单手术耗材均价

                         =（上年系统保有量+系统出货量-以旧换新量）*单系统承接手术量*单手术耗材均价

（3）维修服务=系统保有量*维修服务费

                      =（上年系统保有量+系统出货量-以旧换新量）*维修服务费

接下来我们将从系统，手术耗材及维修三个板块分别详细介绍公司的产品结构和价格体系。

达芬奇手术系统

截至2018年12月31日，公司系统业务分部收入为11.27亿美元，同比增速23.83%，收入占比达到30.26%。其中，系统总出货量达到926台，其中277台属于以旧换新的系统更换，剩余的649台为新增的系统出货量。一般来说公司系统的整体均价在154万美元左右。但当有新系统面世时，为了进行推广，公司可能会对其进行降价销售。这也是2016年系统出货量稳定增长，但收入产生下滑的一个原因。

公司的达芬奇手术机器人主要由3个部分组成，即医生控制系统、三维成像视频影像平台和移动平台（机械臂，摄像臂和手术器械组成）。实施手术时主刀医师不与病人直接接触，而是通过医生控制系统进行操作，同时通过三维视觉系统进行手术位置情况的观察。之后医生的操作信号被传导到移动平台，由机械臂以及手术器械模拟完成医生的技术动作和手术操作。在一场手术机器人进行的典型手术中，主刀医生位于手术室无菌区之外的控制台中，通过双手操作主控制器，用脚踩踏板控制器械和内窥镜，手术器械尖端与外科医生的双手同步运动。而此时，助手医生则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，同时监控机械臂的运行。为了确保患者安全，助手医生对于机械臂的控制相较于主刀医生具有更高优先权。

目前，公司共开发了四代达芬奇系统。如之前所述，1997年推出的达芬奇手术机器系统即第一代系统，该系统已经具备了目前达芬奇手术系统的基本雏形。2006年，第二代达芬奇手术机器人系统S系列推出。该系统扩大了移动平台上机械臂的活动范围，从而允许医生在不离开控制台的情况下多图观察。2009年，第三代Si系统推出，该系统推出了三个子版本，分别为Si-e系统、Si单台系统、Si双台系统。其中Si-e系统为最早版本的Si系统，有三个机械臂，单控制台。Si单台系统则增加了一个机械臂，形成了目前手术机器人移动平台端的标配。Si双台系统则是Si系统中的高端版，具有双控制台，可分别进行控制操作。2014年，第四代达芬奇手术系统Xi系列推出，主要是在移动平台的灵活度，精准度和三维成像平台的清晰度方面进行了重大升级。该系列和Si系统类似，分成单控制台和双控制台两个版本。2017年2季度和2018年3季度，后续型号X和SP推出，主要是对平台硬件进行了功能效果升级。

因此，截至目前，公司的第一及第二代系统已经基本不再销售。第三代Si系统的4臂单控制台版本则由于价格相对低廉，因此作为高性价比版本仍然受到关注。而第四代系统Xi则作为高端强效版被广泛引入。因此公司的Si四臂单台和Xi系列共同构成了出货的主要型号。

同时，由于公司的手术机器系统价格昂贵，单台价格在120-200万美元，平均价格也在150万美元。因此公司一般通过两种方式进行手术系统的销售，即直接销售方式和经营租赁方式。对于直接销售方式而言，公司系统售价在120万-200万美金之间，目前平均售价连续两年基本稳定在154万美金，出货量持续增长，从2014年的417台增长至2018年的697台。而对于经营租赁而言，公司的经营租赁费用基本稳定在22-24万美金/年的水平。然而随着公司型号的迭代及产品售价的上升，公司经营租赁销售的增长速度要高于直接销售产品，从2014年的14台增长到2018年的229台，经营租赁销售量占比也从2014年的3.25%增长至2018年的24.73%。可以预计，随着公司产品的不断迭代更新，经营租赁的销售量占比在其后有望持续小幅提升。

同样，由下图可见，虽然公司的产品型号不断更新，功能变强，单价变高，但公司直接出售系统的平均单价却连续几年保持稳定，这也间接说明了经营租赁的系统种类主要集中在公司产品的高端型号。因此随着公司产品迭代，经营租赁方式可能成为未来公司进行新系统铺货的一个重要方式。因此可能会随之产生一个问题：公司资产负债表变重，现金流压力增大。

然而公司的产品毛利率稳定在70%左右的水平。这也就意味着，一个平均单价在150万美金的设备，制造成本可能不到50万美金。如果以经营租赁22万美金的租金计入，则意味着公司两年的经营租赁费用即可收回生产成本，6-7年左右经营租赁方式产生租金基本与系统出售贡献现金打平。而公司的系统平均置换周期大概在16-20年左右（详见下文描述），因此较短的回收周期和成本覆盖周期也使得公司的现金流压力及资产负债表变重程度要远优于典型的重资产公司。

另外需要特别提及的是，公司出售的系统分为以旧换新和新增销售两种。截止2018年底，公司销售的926台系统中，有649台为新增销售，剩余的都是以旧换新。以旧换新的系统更换基本都稳定在当年出货量的30%左右，占整个公司系统保有量的4%-6%。这也间接体现出系统的平均置换周期在16-20年左右。和上文的销售模式结合起来可以看到，采用经营租赁模式销售的系统，在6-7年可与直接销售贡献收入打平，并在随后的10-15年里持续贡献经营性收入。

而如果从地域销售的情况看，美国目前的销售量和保有量较多。但主要的增速贡献来源于欧洲和亚洲地区，其中亚洲地区近两年的出现较高增长。目前非美国地区的出货量占比达到了37.26%。从销售量情况看，截止2018年底，公司美国地区销售量达到581台，非美国地区销售量在345台。其中美国地区的平均单价从145万美金迅速下降到119万美金，主要来源于大量经营租赁模式的使用及较高的保有量带来了较高的以旧换新量，拉低了平均单价。而非美国地区的系统平均单价稳定在126万美金，主要来源于非美国地区主要引进较为成熟的低一档型号，试验性地用作并不复杂的手术操作。这也与达芬奇手术的学习曲线较为陡峭有关（详情在下文详述）。

而从保有量情况看，公司在美国地区的保有量已经达到3196台，而非美国地区处于快速增长状态，2018年底已经达到1790台。其中欧洲872台，亚洲651台。伴随着非美国地区的销售高增速，非美国地区的系统保有量也在快速增长。这也为公司在设备及耗材，服务收入的增长奠定了基础。

然而需要注意的是，由于达芬奇手术系统与传统手术操作方式不同，需要手脚协同，同时视野扩展到三维，也需要医生逐渐积累这种新视野下的相关手术经验。因此达芬奇手术系统的学习曲线是相对比较陡峭的。同时达芬奇手术系统价格也比较昂贵。这也导致了出现新的厂商开始研究低成本的手术机器系统，用于简单手术。

因此达芬奇手术系统这一单一的产品结构也可能受到需求不匹配的冲击。目前公司已经开展低成本手术系统研制，从而丰富公司的产品组合，进一步满足不同的需求，目前尚未有特别典型的成品出现。

系统辅助设备及耗材

截至2018年12月31日，公司辅助设备及耗材分部收入为19.62亿美元，同比增速19.86%，收入占比达到52.68%。随着公司手术系统保有量的不断增多，公司的器械及耗材收入早在2013年就超越系统销售成为公司的第一大业务分部。由于公司规定，出于安全及准确度要求，手术用器械及机械臂在10次手术之后就会在系统中自行锁死，强行要求更换后才可以继续使用。因此可以说，手术器械及耗材与系统上进行的手术量呈现较强的正相关关系。

而从公司对于设备的毛利率情况看，公司系统及辅助设备的总体毛利率稳定在70%的水平。截止2018年，公司系统+辅助设备器材总体毛利达21.83亿元，毛利占比达80%左右。

而从下图可以看出，公司的手术量持续处于快速上升状态。截止2018年，公司的手术量已经达到103.7万台。其中美国进行的手术最多，达到75.3万台，主要集中在泌尿科，妇科和普外科领域。其中普外科持续处于高速增长状态，手术量达到了32.5万台。妇科手术以dVH（子宫切除术）为主，手术量达到26.5万台。然而随着美国针对良性dVH更多采用温和疗法，尽量避免实行手术，因而该类型手术增速较小。泌尿外科手术2018年达到12.8万台，与普外手术共同构成了美国手术增量的主要来源。

而从国际手术量上看，截止2018年底，共进行28.4万台手术，其中一半左右是泌尿外科手术，即dVP。普外科手术也开始有一定的明显增长。

随着通过公司施行的手术量不断增多，公司单台系统施行的手术量也在不断增多。但是单台手术置换成本基本稳定，有小幅上升。从美国的情况看，截止2018年，公司单系统施行手术量在235.61台，每台手术的置换成本平均在1972.38美元。而从非美国地区情况看，单系统施行手术量在158.66台，每台手术的平均置换成本在1678.87美元。

从上述数据可以看出：

（1）非美国地区的单系统施行手术量和平均置换成本均偏低，主要来源于达芬奇系统陡峭的学习曲线，置换成本高昂导致很多地区只会用它施行相对简单的手术。同时良性病相对于恶性病更难报销，因此导致选择使用达芬奇手术系统的情况也更少。

（2）美国地区及非美地区单系统实行手术量在持续增加。美国地区从2016年的219.66台上升至2018年的235.61台，主要来源于达芬奇手术在经历长期的医生培训后，适用的手术越来越广。而达芬奇手术系统小创口，观察全面的优点得到凸显，因此导致使用达芬奇系统的手术渗透率在提升。

（3）美国地区及非美地区平均置换成本稳定，主要来源于公司要求辅助设备操作每10台手术强制更换，因此每种手术的置换成本是相对固定的。

培训及维修服务

相较于系统及耗材设备，维修服务的收费模式则相对固定。公司会与系统的购买客户签订维修及培训服务协议，约2-3年进行续签，服务费约为10-14万/年。截至2018年12月31日，公司维修及培训服务分部收入为6.35亿美金，同比增速9.16%，收入占比达到17.05%。

而从毛利率情况看，该服务主要是包括对客户进行系统使用培训，同时对系统提供定期检修。成本主要是人力，毛利率持续稳定在66%左右的水平。增长也较为稳定，基本伴随这系统保有量增长而增长，增速在10%-15%左右的水平。

而分地区来看，维修及培训服务费在美国收费较高，基本稳定在14万左右/年。而在其他地区则稳定在10万/年。根据前文对于系统保有量的分析及预测，我们可以很清晰地估计出公司的维修服务费相关情况。详情如下图。

竞争优势

微创手术便利性使达芬奇手术系统对传统手术渗透率高

如前所述，在前两代手术中，开放式手术以操作简单，适用范围广而被广泛采用。然而给病人带来的伤害也十分明显，术后恢复时间长，成本高，更为痛苦。而微创手术则部分地修正了这一缺陷，创口减小。但该技术对医生的操作要求较高，同时适用的范围较小。而达芬奇手术系统则进一步地改善了这一情况，3D视觉系统使得医生可以较为完整地观看到整个手术实施部位的各角度情况，同时机械臂的采用使得医生可以更为精准稳定地完成整台手术。

由于达芬奇手术系统的独特操作方式，也使得医生需要重新积累手术经验，包括观察，手术配合等，学习曲线较为陡峭，随着手术系统的广泛推广及医生使用次数的不断增多，可以预计达芬奇手术系统的优势将为得到更加明显的体现，对传统手术方式的渗透率也将逐步提升，这也成为了采用达芬奇手术系统的手术量增量的重要来源，从2012年的45万台增长到2018年的103.7万台。

广泛的系统出货为耗材贡献持续性收入奠定基础

同样，随着达芬奇手术系统的高渗透率，手术系统的出货量以及单台系统施行手术量也将得到明显上升，这也增强了公司的持续性盈利能力。从目前看，非美国地区的系统出货量增量明显。全球单台系统施行手术量均处于上升状态。由于公司规定每进行10台手术后，为了保证机械臂等的安全稳定性，均需要进行更换。因此这也就确保了公司的持续性收入保持持续增长状态。

技术优势使得公司产品具有相对优势的竞争地位

目前公司产品经历四代迭代，在成像清晰度，信号传递的实时性和机械臂的稳定性上，都有较为明显的技术优势。由于手术的精密程度要求，机械臂的稳定性和信号传输的低延迟是机器手术系统的重要指标。同时医疗器械的上市也需要FDA的批准。另外，机器手术系统学习曲线较为陡峭，手术经验需要一定时间熟悉积累，这都提高了医生对于机器手术系统的转换成本。这也成为了公司产品的重要护城河。

目标价729.4美元，买入评级

公司产品目前处于明显的技术领先状态，能够进行同类竞争者较少。同时公司产品具有创口小，适用范围广的特点。随着医生对于公司设备使用的熟练，达芬奇手术系统对于传统手术替代率也将有明显提升。而这也将进一步提高公司的耗材持续性收入。综合考虑到公司的龙头效应及商业模式的持续盈利性。我们根据公司2020年的预测盈利15.75亿美元，以55倍PE为估值中枢，对应公司目标价729.4美元，相对于现价有23.36%的上升空间，给予买入评级。