5G技術(shù)助力“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療”健康管理模式發(fā)展*

——張千彧 邱 賓 劉偉軍* 武甲庚

5G(第五代蜂窩移動通信技術(shù)的簡稱，5th Generation Mobile Networks)作為通信創(chuàng)新技術(shù)，正處于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)形成期和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用試驗期，各國都把5G作為國家經(jīng)濟(jì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵戰(zhàn)略舉措。我國積極推動5G在各行各業(yè)的落地應(yīng)用，醫(yī)療健康成為重要應(yīng)用領(lǐng)域之一。

5G不是4G的簡單延伸，而是一個真正意義上的融合網(wǎng)絡(luò)，其以融合和統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，提供人與人、人與物、物與物之間高速、安全和自由的聯(lián)通。

2019年，作為5G的預(yù)商用之年，醫(yī)療機(jī)構(gòu)和相關(guān)企業(yè)都在積極關(guān)注5G技術(shù)，“5G+互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療”的應(yīng)用試驗與試點已經(jīng)在部分醫(yī)院展開。

1 5G技術(shù)在醫(yī)療中的應(yīng)用

5G技術(shù)在醫(yī)療行業(yè)中的應(yīng)用都是基于5G運營商通訊網(wǎng)絡(luò)[1]，以運營商優(yōu)勢網(wǎng)絡(luò)+云服務(wù)模式，構(gòu)建應(yīng)用服務(wù)平臺面和應(yīng)用業(yè)務(wù)平臺，向醫(yī)院各方面業(yè)務(wù)提供集成、安全、可靠的技術(shù)服務(wù)[2]。5G運營商通訊網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)見圖1。

1.1 遠(yuǎn)程醫(yī)療探視與護(hù)理

2019年11月28日，陜西省人民醫(yī)院首個5G項目——新生兒科虛擬現(xiàn)實VR探視啟用[3]，該項目利用5G與VR技術(shù)形成可遠(yuǎn)程探視的穿戴產(chǎn)品，解決新生兒科病房探視和護(hù)理的特殊性問題。

圖1 5G運營商通訊網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

圖2 遠(yuǎn)程醫(yī)療探視與護(hù)理架構(gòu)圖

圖3 遠(yuǎn)程會診架構(gòu)圖

5G時代，日常健康數(shù)據(jù)采集、健康狀況監(jiān)測、慢性病管理、理療康復(fù)等醫(yī)療模式將發(fā)生變革，隨之將涌現(xiàn)出更多的支持醫(yī)療物聯(lián)的智能產(chǎn)品，包括終端監(jiān)測攝像儀、體征檢測儀、3D佩戴設(shè)備等[4]，幫助患者收集日常體征數(shù)據(jù)、生理參數(shù)和健康行為信息，通過遠(yuǎn)程管理平臺以及醫(yī)療設(shè)備終端便能及時指導(dǎo)患者輔助患者用藥、飲食、運動和睡眠，實現(xiàn)動態(tài)精準(zhǔn)的探視和健康護(hù)理，打破時間和空間的限制，提高患者疾病預(yù)防與護(hù)理耐力。遠(yuǎn)程醫(yī)療探視與護(hù)理架構(gòu)見圖2。

1.2 遠(yuǎn)程醫(yī)療會診

2019年5月23日，珠海市人民醫(yī)院、高欄港醫(yī)院和橫琴醫(yī)院的專家通過5G技術(shù)進(jìn)行三家醫(yī)院聯(lián)合會診[5]，對基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)胸痛患者進(jìn)行會診，患者在基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)即可享用專家遠(yuǎn)程診療服務(wù)。

5G技術(shù)下的遠(yuǎn)程會診，通過數(shù)據(jù)中心、服務(wù)器、工作站和數(shù)字專線的建立完成了遠(yuǎn)程醫(yī)療數(shù)據(jù)中心、遠(yuǎn)程專用網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程會診系統(tǒng)以及管理中心的建設(shè)，實現(xiàn)了電子病歷、檢驗資料、影像資料等大量醫(yī)療數(shù)據(jù)的快速傳輸和同步調(diào)閱，同時實現(xiàn)了高清穩(wěn)定的語音和視頻實時交互，具有實時性、順暢性和高效性，解決了現(xiàn)有4G網(wǎng)絡(luò)大批量數(shù)據(jù)傳輸費時費力低延時的瓶頸問題[6]。遠(yuǎn)程會診架構(gòu)見圖3。

1.3 遠(yuǎn)程醫(yī)療診斷

2019年5月7日，廣州市第一人民醫(yī)院借助5G技術(shù)，成功完成廣東省內(nèi)首例5G遠(yuǎn)程超聲診斷，實現(xiàn)了跨越60公里全程極速同步[7]。2019年7月4日，四川大學(xué)華西醫(yī)院，利用5G技術(shù)，為300多公里外的兩名患者實施遠(yuǎn)程消化內(nèi)鏡診斷，均獲得成功[8]。

遠(yuǎn)程醫(yī)療診斷系統(tǒng)是基于5G技術(shù)，在遠(yuǎn)程診斷數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)上構(gòu)建區(qū)域診斷服務(wù)中心、遠(yuǎn)程診斷數(shù)據(jù)中心和遠(yuǎn)程診斷應(yīng)用中心，實現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷服務(wù)、區(qū)域診斷管理和遠(yuǎn)程診斷應(yīng)用。遠(yuǎn)程診斷服務(wù)包括病理、生化、影像和心電診斷。

在遠(yuǎn)程醫(yī)療診斷中，信號的穩(wěn)定、清晰、實時以及醫(yī)療檢查設(shè)備的快速響應(yīng)和反饋都非常重要。5G技術(shù)具有穩(wěn)定、高速、低延遲的優(yōu)點[9]，可以實現(xiàn)對邊遠(yuǎn)地區(qū)病患的遠(yuǎn)程醫(yī)療診斷、醫(yī)療咨詢和醫(yī)療需求。遠(yuǎn)程醫(yī)療診斷架構(gòu)見圖4。

1.4 5G急救通道

2019年4月8日，浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院濱江院區(qū)打造了全國首個“5G遠(yuǎn)程綠色急救通道”[10]。2019年5月17日，四川省人民醫(yī)院急救中心正式上線5G+醫(yī)療急救系統(tǒng)，為爭分奪秒的醫(yī)療急救加裝助推器[11]。

圖4 遠(yuǎn)程醫(yī)療診斷架構(gòu)圖

圖5 5G急救通道架構(gòu)圖

圖6 遠(yuǎn)程機(jī)器人手術(shù)架構(gòu)圖

5G急救通道是基于5G技術(shù)，搭載人工智能、AR、VR和無人機(jī)等應(yīng)用建立5G急救中心，整合了5G疾病探視、5G遠(yuǎn)程會診、5G遠(yuǎn)程診斷等多個子系統(tǒng)，實現(xiàn)無人機(jī)航飛監(jiān)控、遠(yuǎn)程高清影音互動以及VR浸入式全景[12]診療的數(shù)字化生命救援通道，全方位升級醫(yī)療急救體系，較大程度上縮短搶救時間，為患者爭取更大生機(jī)[13]。5G急救通道架構(gòu)見圖5。

1.5 遠(yuǎn)程機(jī)器人手術(shù)——實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源下沉

2018年12月18日，解放軍總醫(yī)院肝膽胰腫瘤外科借助5G網(wǎng)絡(luò)利用機(jī)器人系統(tǒng)為福建醫(yī)科大學(xué)的一只實驗豬進(jìn)行肝小葉切除手術(shù)，這是世界首次5G遠(yuǎn)程手術(shù)測試[14]。2019年3月16日，解放軍總醫(yī)院第一醫(yī)學(xué)中心成功實施了全國首例帕金森病“腦起搏器”遠(yuǎn)程手術(shù)[15]。

遠(yuǎn)程機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)基于5G技術(shù)，通過檢測模塊、傳感系統(tǒng)、通信模塊、信息處理系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及機(jī)器裝備建立[16]，實現(xiàn)了遠(yuǎn)程手術(shù)和優(yōu)質(zhì)資源下沉。該手術(shù)系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)信號質(zhì)量與清晰度的要求更高,5G技術(shù)的高帶寬能夠滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩鄻有?，適應(yīng)高清視頻的苛刻要求，其低延時性(1毫秒左右)能夠確保機(jī)械系統(tǒng)與醫(yī)生操控是高度同步[17]。遠(yuǎn)程機(jī)器人手術(shù)架構(gòu)見圖6。

2 發(fā)展趨勢與研究方向

2.1 發(fā)展趨勢

目前，5G在醫(yī)療健康領(lǐng)域的應(yīng)用尚處于試驗測試階段，中國移動、中國聯(lián)通、中國電信三大運營商通過在部分醫(yī)院部署5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境[18]，探索其在醫(yī)療場景的應(yīng)用方式、流程和效果等，5G醫(yī)療健康產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢有以下三點：

(1)統(tǒng)籌化。5G技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進(jìn)入全面提速的關(guān)鍵發(fā)展時期，沒有頂層設(shè)計和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其發(fā)展將良莠不齊，所以政府的醫(yī)療統(tǒng)籌布局和產(chǎn)業(yè)頂層設(shè)計對5G醫(yī)療健康產(chǎn)業(yè)有著重要的指導(dǎo)意義[19]。5G醫(yī)療健康產(chǎn)業(yè)的融合發(fā)展需要更多的科研機(jī)構(gòu)、相關(guān)企業(yè)和行業(yè)組織共同參與，協(xié)同完成行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定、技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用、產(chǎn)品的開發(fā)與推廣、服務(wù)的支撐與安全保障，通過合理規(guī)劃信息資源和統(tǒng)一規(guī)劃基礎(chǔ)設(shè)施，完善5G醫(yī)療產(chǎn)業(yè)宏偉藍(lán)圖，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源的融合、共享和下沉[20]。

(2)智能化。5G技術(shù)的應(yīng)用，必將突破信息壁壘，打破原先信息孤立的局面，醫(yī)院業(yè)務(wù)的流程以模塊化向數(shù)字化轉(zhuǎn)型，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、醫(yī)療云技術(shù)的全面應(yīng)用，智慧醫(yī)療也將進(jìn)入高速發(fā)展期。

在智慧型醫(yī)療模式下，萬物互聯(lián)成為核心業(yè)態(tài)形式。主要表現(xiàn)有三：其一，物聯(lián)化，實現(xiàn)患者與醫(yī)務(wù)人員、醫(yī)療機(jī)構(gòu)、醫(yī)療設(shè)備之間的互動，逐步達(dá)到全面信息化；其二，互聯(lián)化，實現(xiàn)醫(yī)療信息可以及時有效的傳輸；其三，閉環(huán)化，實現(xiàn)醫(yī)療數(shù)據(jù)決定醫(yī)療決策[21]。建設(shè)智慧型醫(yī)院，本質(zhì)就是對醫(yī)療機(jī)構(gòu)進(jìn)行信息化建設(shè)，促使傳統(tǒng)醫(yī)院向數(shù)字化智慧型醫(yī)院轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)醫(yī)療資源的共享與利用。

(3)個性化。我國醫(yī)療資源相對短缺，加之老齡化和慢性病管理問題，醫(yī)療機(jī)構(gòu)將面臨較大就診壓力，這對醫(yī)療服務(wù)提出了新的要求，醫(yī)療運營模式將不得不轉(zhuǎn)變。隨著5G技術(shù)深入的應(yīng)用，移動醫(yī)療、輔助醫(yī)療和家庭醫(yī)療等服務(wù)模式的延伸將促使個體的治療者向各具有個性化的健康管理者轉(zhuǎn)變，將健康需求從“個體治療”轉(zhuǎn)變?yōu)椤熬珳?zhǔn)預(yù)防”[22]。

2.2 研究方向

未來5G技術(shù)可為醫(yī)療行業(yè)提供創(chuàng)新的基礎(chǔ)支撐，以改善就醫(yī)體驗，提升工作效率，優(yōu)化運營管理。5G技術(shù)在“網(wǎng)絡(luò)+醫(yī)療”領(lǐng)域的主要研究有以下5個方向。

(1)基于數(shù)據(jù)圖像與數(shù)據(jù)視頻交融技術(shù)的遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)研究，主要包括遠(yuǎn)程醫(yī)療診斷、醫(yī)療會診和醫(yī)療指導(dǎo)，主要應(yīng)用場景有遠(yuǎn)程疾病會診、遠(yuǎn)程疾病診斷和VR示教培訓(xùn)等。

(2)基于海量信號無線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)采集與監(jiān)測技術(shù)的體征監(jiān)測管理研究，主要包括體征生理參數(shù)的監(jiān)測，主要應(yīng)用場景有遠(yuǎn)程無線監(jiān)測、智能移動查房、遠(yuǎn)程無線輸液等。

(3)基于圖像數(shù)據(jù)處理與工程數(shù)據(jù)反饋技術(shù)的精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)研究，主要包括遠(yuǎn)程體征診斷和遠(yuǎn)程機(jī)械化手術(shù)研究，主要應(yīng)用場景有5G移動急救、遠(yuǎn)程機(jī)器人體檢和遠(yuǎn)程機(jī)器人手術(shù)等。

(4)基于生理體征識別與大規(guī)模天線技術(shù)的密集組網(wǎng)高精度角度測量研究，主要包括遠(yuǎn)距離高精度體征監(jiān)測和高精度立體定位研究，主要應(yīng)用場景有醫(yī)鬧取證、公眾區(qū)域人像識別和體溫監(jiān)測、應(yīng)急與涉險人員定位、自然災(zāi)害救援等。

(5)基于數(shù)據(jù)庫整合與大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的公眾健康管理研究，主要包括全國性的慢性非傳染性疾病管理與傳染病管理研究，主要應(yīng)用場景有全國慢病干預(yù)與管理、全國重大傳染病流行病學(xué)研究、全國疫情實時動態(tài)監(jiān)測與預(yù)警等。

3 展望

5G技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的深度融合應(yīng)用，必將徹底變革傳統(tǒng)醫(yī)療場景與診療模式。目前，5G醫(yī)療的初期探索已起到良好的示范作用，但尚不具規(guī)模性和成熟性，依然存在挑戰(zhàn)和問題，主要體現(xiàn)在三個方面：第一，5G醫(yī)療產(chǎn)業(yè)布局不夠合理，急需提高產(chǎn)業(yè)協(xié)同效益；第二，5G醫(yī)療應(yīng)用缺少技術(shù)驗證，急需可行性研究；第三，5G醫(yī)療產(chǎn)業(yè)存在機(jī)制運作障礙，相關(guān)應(yīng)用落地困難，急需出臺行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、評價方法和監(jiān)管機(jī)制。挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存，5G醫(yī)療健康是 5G 技術(shù)的一個重要應(yīng)用領(lǐng)域，其發(fā)展趨勢不可阻擋。隨著5G技術(shù)與大數(shù)據(jù)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)、人工智能技術(shù)以及區(qū)塊鏈技術(shù)深度融合[23]，5G醫(yī)療對推進(jìn)深化醫(yī)藥衛(wèi)生體制改革、加快“健康中國”建設(shè)和推動醫(yī)療健康產(chǎn)業(yè)發(fā)展，具有不可替代的作用。