5G在醫(yī)療健康領(lǐng)域下一個階段的落地場景有哪些?

什么是5G呢？5G的英文名稱是Fifth-generation。它是第五代移動通信技術(shù)的簡稱，它結(jié)合了4G、Wi-Fi、終端連接和毫米波的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，同時還運用了云的基礎(chǔ)架構(gòu)、邊緣智能服務(wù)和虛擬化網(wǎng)絡(luò)核心等技術(shù)。5G不僅是4G的一個簡單延伸，而且是一個真正意義上的融合網(wǎng)絡(luò)，它帶給我們最直接的感受就是：更快的速度，更穩(wěn)定的連接與更大的容量。

1與傳統(tǒng)4G比較

先來講一下通信技術(shù)，通訊主要分為兩種：有線通信和無線通信。人們之間打電話，信息數(shù)據(jù)要么在實物上傳播（看得見、摸得著），要么在空中傳播（看不見、摸不著）。在有線介質(zhì)上傳播數(shù)據(jù)，提高速度相對容易。實驗室環(huán)境下測試，單條光纖最大速度已達到了26Tbps，是傳統(tǒng)網(wǎng)線的兩萬六千倍。而空中傳播這部分，才是移動通信的瓶頸！

所以，5G的重點是研究無線這部分的瓶頸突破。我們目前的手機主要是使用電波進行通信，它的頻率資源是有限的。為了避免干擾和沖突，我們在電波這條公路上進一步劃分車道。一直以來，我們主要是用中頻~超高頻進行手機通信。目前主流的4G LTE，屬于超高頻和特高頻。隨著1G、2G、3G、4G的發(fā)展，使用的頻率是越來越高的。原因是頻率越高，速度越快，頻率越高，車道（頻段）越寬。簡單說就是：更高的頻率帶來更大的帶寬，也就帶來更快的速度。

5G與4G網(wǎng)絡(luò)相比最大的區(qū)別在于：一是速率高：4G網(wǎng)絡(luò)最大網(wǎng)速峰值可以達到1G的上網(wǎng)速率，而5G則可以最高達到幾十G，甚至更高，速率可以達到前者的上百倍。舉個簡單的例子：目前在4G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下載一部高清電影大概需要5~10分鐘，如果用5G網(wǎng)絡(luò)，也許就需要1秒，甚至更少的時間。二是延時低：5G網(wǎng)絡(luò)的延時從4G的50毫秒左右降到了1毫秒，反應(yīng)速度快了，意味著能夠更好地支持物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。比如現(xiàn)在的自動駕駛汽車，測試的速度基本都不會超過60Km/h。為什么呢？如果速度太快，從發(fā)出指令到汽車收到指令這段時間，受網(wǎng)絡(luò)延時的影響，自動駕駛汽車說不定已經(jīng)和其他汽車碰撞了。5G網(wǎng)絡(luò)的低延時會讓無人駕駛汽車更加安全。三是高容量：雖然4G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)開始使用MIMO（英文全稱是Multiple-Input Multiple-Output，意為“多進多出”）技術(shù)，但是由于4G網(wǎng)絡(luò)的天線比較大，一般都是用4天線、8天線居多，并沒有做到“大規(guī)模、海量”的Massive MIMO天線。而5G網(wǎng)絡(luò)則可以放入更多的天線，也就成為了加強版的Massive（海量的）MIMO技術(shù)。當(dāng)頻率處于30Ghz時，基站最多可使用256個天線同時收發(fā)信號，因此可以將移動網(wǎng)絡(luò)的帶寬容量提升數(shù)十倍乃至更大。

2 5G在醫(yī)療方面的應(yīng)用

目前，5G在醫(yī)療健康領(lǐng)域尚處于試驗測試階段，通過在部分醫(yī)院部署5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，嘗試其在醫(yī)療場景的應(yīng)用方式、應(yīng)用流程、應(yīng)用效果等。那些涉及大量數(shù)據(jù)傳輸、需要高清視頻、對信息傳輸時延要求短、設(shè)備的投入數(shù)量主要是高清視訊設(shè)備、PDA的少量設(shè)備，且醫(yī)療安全風(fēng)險較低的醫(yī)療場景，5G才能充分發(fā)揮其所具備的優(yōu)勢。

經(jīng)過收集整理，5G在醫(yī)療健康領(lǐng)域下一個階段的落地場景主要有以下幾個方面：

2.1遠程醫(yī)療應(yīng)用場景

2.1.1移動急救

急救人員、救護車、應(yīng)急指揮中心和醫(yī)院之間通過相互溝通協(xié)作開展的醫(yī)療急救服務(wù)。信息采集、數(shù)據(jù)處理和傳輸效率成為移動急救面臨的主要難題。在急救現(xiàn)場，救援人員需要對患者進行初步檢查，并將相關(guān)檢查結(jié)果實時傳送到應(yīng)急指揮中心和醫(yī)院。同時需要根據(jù)患者的傷病情況，醫(yī)院專家通過移動設(shè)備提供遠程指導(dǎo)，救援人員實施初步救治，為后續(xù)的醫(yī)院治療打下基礎(chǔ)。在運輸過程中，還需要將患者生命體征數(shù)據(jù)、電子病歷信息等上傳到遠程系統(tǒng)，便于專家第一時間掌握患者相關(guān)情況。急救人員需要與指揮中心、專家保持視頻通話，需要低時延才能保證實時性和同步性，這就更需要5G提供的超低時延性能。在移動急救過程中，5G可以保證醫(yī)生對前端情況的實時動態(tài)掌控，可以為急救醫(yī)生或前端機器人提供準(zhǔn)確指導(dǎo)和操控。同時需要連接生命體征監(jiān)護儀、心電圖機、除顫監(jiān)護儀、血液分析儀等諸多設(shè)備，保證各類連接主體進行正常通信，在提高效率的同時盡可能的減少醫(yī)療安全事故的發(fā)生。

未來在5G環(huán)境下，從超級急救車到達患者身邊那一刻起，一路上，救護車的實時位置、患者的基本信息和實時生命體征都能集成展示，包括患者的體征數(shù)據(jù)、監(jiān)護影像以及現(xiàn)場的環(huán)境和施救過程等，都會以視頻的形式“毫秒級”速度實時傳到醫(yī)院。這意味著，急救車還沒到醫(yī)院，急診科醫(yī)生就能制定救治方案，甚至手術(shù)室和配置已經(jīng)準(zhǔn)備好了，為患者贏得了寶貴的搶救時間。

2.1.2遠程診斷

遠程診斷是指利用通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，邀請方醫(yī)療機構(gòu)通過向受邀方醫(yī)療機構(gòu)提供病患臨床及CR、DR影像資料，由受邀方出具診斷報告。包括遠程影像診斷、遠程心電診斷、遠程超聲診斷、遠程病理診斷等。

在整個診斷過程中，由邀請方將相關(guān)檢查檢驗資料上傳到遠程醫(yī)療平臺，三甲醫(yī)院專家通過移動端從遠程醫(yī)療平臺獲取相關(guān)資料以及根據(jù)這些資料出具診斷報告，再將這些報告回傳到遠程醫(yī)療平臺供邀請方和患者使用。遠程診斷中電子病歷、診斷結(jié)果等的傳輸速率在200Kbps，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基本上能夠滿足。但是CR、DR、MRI等影像資料和B超資料的通信速率要求在13Mbps，而現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的速率在10Mbps，導(dǎo)致影像資料的傳輸時間過長，要耗費專家?guī)追昼姇r間才能完成下載，影響了診斷工作效率。

5G的傳輸速率能夠達到1Gbps，能夠以更高上傳和下載速率為數(shù)據(jù)傳輸帶來便利性。5G的高可靠性還能保證在院外傳輸醫(yī)療數(shù)據(jù)，避免出現(xiàn)被盜取的危險，保護患者的隱私安全。

2.1.3遠程會診

借助5G通信網(wǎng)絡(luò)，邀請方和受邀方通過遠程視頻系統(tǒng)共享醫(yī)學(xué)資料，對患者的病情進行會診診治。同遠程診斷類似，遠程會診也需要通過遠程醫(yī)療平臺實時上傳患者的影像報告、血液分析報告、電子病歷等數(shù)據(jù)，專家從遠程醫(yī)療平臺實時下載查看相關(guān)資料，為基層醫(yī)生提供診斷指導(dǎo)。

遠程會診過程中，主要涉及到高清視頻通話和資料共享。在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)條件下，可以配置1080P的高清視頻設(shè)備。但未來隨著4K等超高清視頻設(shè)備的應(yīng)用，其傳輸速率在20Mbps，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)將無法滿足。

5G能為基層醫(yī)生、專家、患者之間進行超高清視頻通話提供技術(shù)保障，而且專家在視頻過程中，還能實現(xiàn)秒速下載患者資料。同時，5G的低時延性保證了彼此之間通話的實時性，提供了溝通的順暢性和高效性。

2.1.4遠程機器人超聲

基于通信、傳感器和機器人技術(shù)，由醫(yī)療專家根據(jù)患者端的視頻和力反饋信息，遠程操控機器人開展的超聲檢查醫(yī)療服務(wù)。該類超聲檢查無需指派專業(yè)醫(yī)生到現(xiàn)場，只需護士提供設(shè)備儀器安置工作即可，主要由醫(yī)療專家在遠程操控完成。

遠程機器人超聲涉及到操作搖桿控制信號和力反饋觸覺信號兩路視頻信號，還包括醫(yī)生視頻、患者視頻、B超探頭影像等。

在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，分別率只能夠達到1080P，超聲影像的清晰度仍需要進一步提高，為醫(yī)生診斷提供更好的參考數(shù)據(jù)。當(dāng)分辨率達到4K時，超聲影像能夠更清晰地展示檢查部位的情況，醫(yī)生觀察效果更佳。

這些都需要高帶寬、低時延的網(wǎng)絡(luò)做保障，才能較好地解決機械臂的靈敏度自適應(yīng)、操作指令的實時傳輸、超高清視頻語音的實時傳輸以及B超影像的動態(tài)傳輸?shù)葐栴}。

2.1.5遠程機器人手術(shù)

同遠程機器人超聲類似，遠程機器人手術(shù)也是基于通信、傳感器和機器人技術(shù)，由醫(yī)療專家根據(jù)手術(shù)室的視頻和反饋信息，遠程操控機器人開展手術(shù)治療服務(wù)。

雖然目前部分醫(yī)院已經(jīng)引進了手術(shù)機器人（如達芬奇手術(shù)機器人），但是目前的通信設(shè)施無法滿足其大量數(shù)據(jù)的傳輸速率和傳輸?shù)蜁r延要求，不適宜開展遠程機器人手術(shù)治療。

遠程機器人手術(shù)過程中醫(yī)生需要佩戴3D眼鏡等設(shè)備，實時觀察手術(shù)現(xiàn)場畫面。5G的高帶寬能夠滿足各類數(shù)據(jù)的傳輸和能夠滿足超高清視頻要求，而且其低時延性能夠確?，F(xiàn)場機械臂運行與醫(yī)生端的操控是高度同步的，不會因延遲而導(dǎo)致醫(yī)療專家出現(xiàn)誤判情況，提高手術(shù)的成功率。

2.1.6遠程機器人查房

以后來查房的可能不是醫(yī)生，而是一個5G聯(lián)網(wǎng)的行走機器人。遠端的醫(yī)生用操縱桿或者手機，通過5G網(wǎng)絡(luò)就能控制機器人“走”到病床前。醫(yī)生通過查房機器人頭部的屏幕和攝像機，就能看到患者高清的畫面，和患者視頻對話。同時，查房機器人“渾身”上下的多種傳感器，還能采集病人各種病理數(shù)據(jù)，幫助醫(yī)生進行輔助判斷，大大提高醫(yī)生的工作效率，醫(yī)生隨時隨地都能遠程查房。

2.1.7虛擬示教培訓(xùn)（遠程示教）

虛擬示教培訓(xùn)是指青年醫(yī)生借助VR/AR設(shè)備，在培訓(xùn)專家的遠程或現(xiàn)場指導(dǎo)下，進行相關(guān)的醫(yī)學(xué)治療操作，特別是手術(shù)虛擬示教培訓(xùn)成為醫(yī)院提升青年醫(yī)生技能的重要手段。AR/VR手術(shù)培訓(xùn)屬于強交互應(yīng)用場景，用戶可通過交互設(shè)備與虛擬手術(shù)環(huán)境或者現(xiàn)實環(huán)境進行互動，使接受培訓(xùn)者能夠感受到虛擬環(huán)境的變化，沉浸感更強。強交互VR/AR對帶寬和時延提出了雙需求，沉浸感的提升依賴于畫質(zhì)分辨率、渲染和交互處理速度、數(shù)據(jù)傳輸速度的全面提高，特別是數(shù)據(jù)的傳輸速度的提高對強交互VR/AR的體驗效果尤為重要。

根據(jù)VR/AR的四個發(fā)展階段，對數(shù)據(jù)的傳輸速率和傳輸時延要求在逐步提高，傳輸速率從25Mbps提高到1Gbps，傳輸時延從40ms縮短到10ms?，F(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)條件無法滿足相應(yīng)要求，經(jīng)常使得佩戴者出現(xiàn)人體眩暈現(xiàn)象，導(dǎo)致舒適性和獲取性較差。而5G的速率一般都在1Gbps，高峰值甚至可以達到10Gbps，而其時延通常在10ms以內(nèi)，能夠很好地滿足AR/VR手術(shù)培訓(xùn)要求，營造高度沉浸式體驗環(huán)境

2.1.8遠程監(jiān)護

遠程監(jiān)護是利用無線通信技術(shù)輔助醫(yī)療監(jiān)護，實現(xiàn)對患者生命體征進行實時、連續(xù)和長時間的監(jiān)測，并將獲取的生命體征數(shù)據(jù)和危急報警信息以無線通信方式傳送給醫(yī)護人員的一種遠程監(jiān)護形式。依托5G低時延和精準(zhǔn)定位能力，可以支持可穿戴監(jiān)護設(shè)備在使用過程中持續(xù)上報患者位置信息，進行生命體征信息的采集、處理和計算，并傳輸?shù)竭h端監(jiān)控中心，遠端醫(yī)護人員可實時根據(jù)患者當(dāng)前狀態(tài)，做出及時的病情判斷和處理。

2.2院內(nèi)應(yīng)用場景

2.2.1智慧導(dǎo)診

隨著醫(yī)療體制改革的不斷深入，利用現(xiàn)代醫(yī)療信息化手段，優(yōu)化就醫(yī)流程，讓廣大患者有序、輕松就醫(yī)已成為醫(yī)院提高服務(wù)水平的迫切需求。醫(yī)院通過部署采用云-網(wǎng)-機結(jié)合的5G智慧導(dǎo)診機器人，利用5G邊緣計算能力，提供基于自然語義分析的人工智能導(dǎo)診服務(wù)，可以提高醫(yī)院的服務(wù)效率，改善服務(wù)環(huán)境，減輕大廳導(dǎo)診臺護士的工作量，減少醫(yī)患矛盾糾紛，提高導(dǎo)診效率。

2.2.2導(dǎo)航定位

院內(nèi)導(dǎo)航是就診指引，根據(jù)患者的需要實時顯示掛號處、就診室、檢查檢驗室、繳費處等信息，并為其制定到達路線，縮短患者找尋時間，提高患者就診體驗。

目前的院內(nèi)導(dǎo)航主要依靠GPS定位，定位精度不高，無法滿足室內(nèi)定位需求。另外就是WIFI網(wǎng)絡(luò)或藍牙定位方式，但是受限于干擾太多，應(yīng)用體驗一直不是很好。

未來“融合定位”是5G高精度定位的主要趨勢。5G的高精度融合定位技術(shù)能夠準(zhǔn)確地識別用戶所處的環(huán)境，并結(jié)合實際情況選取合適的定位系統(tǒng)。

2.2.3移動查房（移動醫(yī)護）

移動醫(yī)護將醫(yī)生和護士的診療護理服務(wù)延伸至患者床邊。在日常查房護理的基礎(chǔ)上，醫(yī)護人員通過5G網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)影像數(shù)據(jù)和體征數(shù)據(jù)的移動化采集和高速傳輸、移動高清會診，解決WiFi網(wǎng)絡(luò)安全性差的問題，提高查房和護理服務(wù)的質(zhì)量和效率。此外，在放射科病房、傳染病房等特殊病房，醫(yī)護人員還可以控制醫(yī)療輔助機器人移動到指定病床，在保護醫(yī)務(wù)人員安全的前提下，完成遠程護理服務(wù)。

醫(yī)生在查房過程中使用手持移動終端通過無線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接醫(yī)療信息系統(tǒng)，實現(xiàn)電子病歷的實時輸入、查詢或修改，以及醫(yī)療檢查報告快速調(diào)閱的一種查房形式。雖然目前的網(wǎng)絡(luò)條件已經(jīng)實現(xiàn)了醫(yī)生與患者的在線交流，移動設(shè)備上也集成了在線查詢生命體征數(shù)據(jù)、心電圖等功能，但卻存在醫(yī)療數(shù)據(jù)量大、傳輸不穩(wěn)定、數(shù)據(jù)易泄露等風(fēng)險，難以實現(xiàn)相關(guān)資料的實時采集和實時傳輸。

5G網(wǎng)絡(luò)的高寬帶可以有效解決醫(yī)療數(shù)據(jù)傳輸量大（比如CT影像、超聲影像、CR/DR影像等）、傳輸不穩(wěn)定的情況，高可靠性可以有效避免相關(guān)數(shù)據(jù)在傳輸過程中的泄漏問題。另外，醫(yī)生可以一邊查房一邊實時下載或查閱患者資料，為下一步診療決策做準(zhǔn)備。

2.2.4無線監(jiān)測

通過生命體征監(jiān)測儀或可穿戴智能設(shè)備對患者的血壓、血糖、心率等進行實時、持續(xù)的監(jiān)測，并將這些體征數(shù)據(jù)通過無線通信的方式傳輸給醫(yī)護人員。無線監(jiān)測主要是針對術(shù)后患者和突發(fā)性疾病患者，術(shù)后患者在康復(fù)過程中容易出現(xiàn)術(shù)后并發(fā)癥，病情變化風(fēng)險大，需要實時動態(tài)對其進行監(jiān)測。

突發(fā)性疾病患者特別是冠心病和腦卒中患者，通過無線監(jiān)測可以實時掌握其活動情況，發(fā)生異常情況可以第一時間展開急救。無線監(jiān)測需要持續(xù)、實時、動態(tài)的反映被監(jiān)測者的生命體征情況，能夠?qū)⒎治鎏幚磉^的數(shù)據(jù)傳送到醫(yī)護人員顯示終端，以便實時掌控其情況。特別是針對突發(fā)性疾病患者，無線監(jiān)測的報警時間直接影響患者的搶救相應(yīng)時間。

除了對設(shè)備、患者生命體征的監(jiān)測，還可以實現(xiàn)對部分設(shè)備的控制。比如在無線輸液監(jiān)測中，基于5G網(wǎng)絡(luò)的無線輸液管理系統(tǒng)，可以通過輸液監(jiān)測器等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，對患者的輸液進度進行實時動態(tài)監(jiān)測，由于5G的低時延性，如果發(fā)生跑針或輸液快結(jié)束時，能夠快速向護士報警，護士能夠第一時間前來處理，避免醫(yī)療事故的發(fā)生。

2.2.5智慧管理

在5G智慧醫(yī)院里，實時取證的快捷方式讓醫(yī)鬧和黃牛們下崗了，并使他們無處可逃。未來，醫(yī)院將為護理部、安保部人員配置移動視頻取證終端，實現(xiàn)對醫(yī)鬧、黃牛等突發(fā)事件現(xiàn)場實時取證、視頻錄制，以配合對講功能，快速有效處理這些突發(fā)事件。在醫(yī)院的關(guān)鍵出入口、收費處、掛號處、醫(yī)患溝通辦等重點場所還會部署智能視頻捕捉系統(tǒng)，實現(xiàn)人臉識別和智能報警，減輕安保壓力，提高安保處置效率。

同樣患者體征實時監(jiān)測、院內(nèi)人員安全管理、醫(yī)療設(shè)備全生命周期管理是智慧醫(yī)院建設(shè)中的共同訴求。利用5G海量連接的特性，構(gòu)建院內(nèi)醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)，將醫(yī)院海量醫(yī)療設(shè)備和非醫(yī)療類資產(chǎn)有機連接，能夠?qū)崿F(xiàn)醫(yī)院資產(chǎn)管理、院內(nèi)急救調(diào)度、醫(yī)務(wù)人員管理、設(shè)備狀態(tài)管理、門禁安防、患者體征實時監(jiān)測、院內(nèi)導(dǎo)航等服務(wù)，提升醫(yī)院管理效率和患者就醫(yī)體驗。

2.2.6AI智能輔助診斷

隨著計算機技術(shù)和醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的不斷進步，醫(yī)學(xué)影像已逐漸由輔助檢查手段發(fā)展成為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)最重要的臨床診斷和鑒別診斷方法。5G智慧醫(yī)療解決方案以PACS影像數(shù)據(jù)為依托，通過大數(shù)據(jù)+人工智能技術(shù)方案，構(gòu)建AI輔助診療應(yīng)用，對影像醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)進行建模分析，對病情、病灶進行分析，為醫(yī)生提供決策支撐，提升醫(yī)療效率和質(zhì)量，能夠很好的解決我國的醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域存在諸多問題，比如：供給嚴重不平衡，影像科醫(yī)生數(shù)量不足，尤其是具有豐富臨床經(jīng)驗、高質(zhì)量的醫(yī)生十分短缺；診斷結(jié)果基本由影像科醫(yī)生目測和經(jīng)驗決定，誤診、漏診率高；受限于影像科醫(yī)生讀片速度，耗時較長等等。
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