5G技術在海上醫療救治平臺衛勤保障的應用及探討

李雅瓊，倪 健，駱星九

0 引 言

隨著5G技術的蓬勃發展，智慧醫療近在眼前。2019年7月，中國信息通信研究院、互聯網醫療健康產業聯盟等單位聯合發布了《5G時代智慧醫療健康白皮書(2019年)》白皮書，正式拉開了5G智慧醫療應用序幕[1]。5G作為最新一代蜂窩移動通信技術，具有增強移動寬帶、高可靠低時延通信以及海量機器類通信的特性[2]。通過5G技術，提高獲取、處理、傳輸、使用醫療信息的能力，從而達到醫療設備一體化管控與醫療數據充分共享的目的。目前，陸地醫療系統已經開始了5G遠程會診、遠程影像、手術機器人的研發與應用，這些必將在海上艦船上得以廣泛應用。通過5G技術加持，可在未來海上醫療救護能力上得到較大飛躍。本文將探討海上大型救治平臺在5G通信技術條件下如何快速高效準確的開展海上醫療救治，提高海軍衛生裝備的信息化水平。

1 海上醫療救護現狀

當前海上艦艇編隊依托大型骨干裝備形成了較為完整的海上衛勤保障鏈，基本滿足了海上傷病員急救、緊急救治、早期治療、部分專科治療和后送全程衛勤保障的需要[3]。但受到艦用條件限制，基礎網絡的架設與陸上醫院還有較大差距，無法完全滿足平時醫療系統數據日益復雜的傳輸要求，未能將醫療信息化能力完全發揮出來。

1.1 海上醫療救治能力大幅提升隨著我國大型醫院船，如866艦、南醫12艦、南醫13艦以及航母、綜合補給艦、兩棲攻擊艦的逐步列裝，海上醫療衛生裝備整體水平和能力得到了大幅提高，極大完善了海上醫療救治鏈，其中866醫院船具有接近陸上三甲醫院的能力水平，其他艦船也具有較強醫療救治能力[4]。先進醫療裝備的配備，對醫療設備的管理以及醫療數據的采集與統計呈現提出了新的要求。安全、穩定、高速、便捷的通訊網絡是實現海上醫療信息化能力快速提升的基礎。

1.2 艦船醫療通訊手段有限當前，海上艦船內部醫療通訊網絡以有線局域網為主要形式，通過計算機終端、交換機、路由器、服務器、網關等設備組網實現。由于艦船環境的特殊性，全船局域網絡需要在艦船設計規劃時就進行設計布點，交付后的節點修改、加裝需要破壞船艙壁板，重新布線，施工難度很大。后期加裝的先進醫療設備及其相關網絡應用都需要根據網絡冗余量，進行通盤考量。其次，出于各種方面的考慮，艦船極少使用無線節點，眾多無線應用例如移動檢診、人員生命體征采集、人員定位、無線手持電子傷票、智能門禁系統等無法使用，極大的限制了醫護人員的工作效率，降低了信息化設備的智能化程度。

1.3 艦船和岸基之間醫療數據共享困難當前，艦艇編隊之間一般采用短波通信或者衛星通信的方式實現，互為補充手段[5]。短波通信頻率帶寬少，信道數量有限，適合傳輸短報文，并不適用于大容量醫療數據的傳輸。艦船與岸基之間的通信手段主要為衛星通信，同樣存在通訊帶寬窄，資源較少，傳輸不穩定的問題[6]。遠程醫學作為海上遇到疑難病癥或其他難以解決的問題時一種重要的輔助手段，目前也只能做到標清音視頻通話和傳輸簡單文本信息的程度。離真正的手術指導，甚至手術機器人輔助操作還有較大距離。

2 5G技術在海上醫療救治平臺的應用方向

5G網絡具有高速率低時延隱私性強等特性，在獨立的艦船空間當中，5G網絡打破原有有線網絡和低速帶寬的限制，延伸出很多有效應用，在海上醫療救治、人員健康維護、衛生裝備保障、衛生防疫防護等方面均可依托5G網絡，實現數據互聯互通，提高醫療救治能力。

2.1 5G移動檢診艦船內部空間復雜區域較大，醫師站護士站使用固定臺式或筆記本電腦端錄入醫療信息。當前的移動醫護工作站依托本地應用僅能完成部分生命體征數據的手動采集以及查閱文字的報告，而醫療活動是一個隨時發生變化的實時性活動。在護理過程中，需要實時調閱影像資料、采集更全面的生命體征信息。通過5G網絡可以高速采集各項數據指標，在影像資料動則幾百兆的情況下，調閱影像僅需1～2 s。在遇到危急情況時，護士作為第一現場護理人員，能夠實時傳輸或存儲傷病員視頻。醫師可通過5G平板，在傷病員床旁即可完成全部醫療活動，包含實時調閱影像資料，遠程音視頻的實時通信會診，調閱傷病員的手術視頻資料等。針對艦船隔離病房，更是可通過在線實時通信進行醫患溝通。

2.2 生命體征監測當前生命體征監測一般采用手環、手表、背心、頭盔等方式[7]。在艦船環境下，監測設備的通訊主要靠超寬帶和藍牙傳輸，雖然可監測部分體征信息，但是數據連續性較低，并且不能進行復雜計算和大數據量的傳輸。通過給手環等監測設備加裝5G網絡模塊，可實時監測心率、心率變異性、血氧飽和度等多種基礎生理指標，通過處理后發送到數據服務器，調用專業心理分析計算模型，對腦力負荷、心理疲勞、專注程度等指標進行結算評估，將人員的心理情緒狀態以圖、表、形、文字方式實時顯示在專屬頁面上，出現數據值異常即時報警，實時準確掌握艦上人員生命體征。

2.3 人員智能定位海上艦船工作崗位遍布全船，人員較為分散，當發生緊急事件時，需要迅速確認人員位置，開展緊急救援。由于艦船艙室位置分布比較復雜，狹窄過道多，空間密閉，人員定位干擾較大。目前很難做到精確定位(定位到艙室)。通過5G網絡基礎的布設，依托集中管理平臺的數據計算能力，有望將定位數據信息快速準確的計算并傳輸。人員智能化定位還可實現應急情況下的人員調配，通過建立平戰時不同崗位及人員數量的數字化模型，在醫療任務緊張時，通過可視化平臺最大限度的配置醫療資源，實現最優解決方案[8]。

2.4 遠程醫學當前艦船遠程醫療主要依靠船載衛星通信系統，可實現多方音視頻對話及醫療數據傳真等功能，但在音視頻數據流暢程度、清晰度以及醫療大容量數據的傳送等方面還存在較大不足。2020年2月16日，中國首顆民營5G低軌寬帶衛星在軌30天后成功開展通信能力試驗[9]。通過5G衛星，大數據量的醫療數據可在艦船編隊之間，艦船與岸基醫院之間傳輸。這些數據包括高清手術音視頻、救援場景音視頻；檢查影像以及傷病員傷情高清圖像。這些音視頻、圖像的快速有效無延時傳輸，可實現高質量的遠程會診，甚至通過手術機器人實施遠程手術成為現實。

2.5 電子傷票PDA當前電子傷票在陸上使用較多，多采用無線自組網絡進行通訊。海上電子傷票使用無線射頻方式，傳輸距離為10 cm之內，大大限制了海上醫療救治的救治效率[10]。通過艦船5G網絡，電子傷票可以采用移動手持PDA方式，不僅可簡單傳輸傷病員傷情，還可記錄高清圖片和視頻，讓接收醫護可快速掌握傷病員基本情況和已經完成的救治操作。

2.6 智能門禁系統基于5G網絡的數據吞吐能力，可發展艦船智能門禁系統，打破當前人工查驗或刷卡式的傳統門禁方式。將艦船工作人員的面部及身份信息錄入系統，分配門禁權限，快速進行測溫、身份識別、人員軌跡記錄等工作。可與醫療系統、定位系統、防疫防護等系統進行聯動實時掌握人員流動及分布情況。

3 5G技術在海上醫療救護平臺面臨的挑戰

5G技術在海上醫療救治平臺的“必要型”場景應用仍需開發。雖然5G在海上醫療救治、人員健康維護、智能門禁等多方面可開展應用，其高可靠低時延的特性可以得到充分利用，但是部分場景中5G網絡并非剛性需求，“必要型”應用還有待挖掘。

相對于單艦船醫療救護信息的傳輸，海上醫療救護階梯信息鏈的傳遞顯得更為重要。如何將“傷病員發生——單艦救護所——編隊救護所——醫院船——后方醫院”鏈路上的重要醫療信息快速高效的傳輸是一直以來面臨的挑戰，5G通訊的艦船部署目前還處于單艦的試點階段，將來整個海上編隊的5G通訊建設將是海上醫療救護更加關鍵的通訊手段。

5G技術在海上醫療救治平臺中的安全防護問題。防護安全與使用便利是一對矛盾，5G的高效傳輸也帶來了潛在風險和危害[11]。遠程醫學系統、遠程手術、電子傷票PDA等系統，需要超低延時才能滿足急救與日常醫療工作的相應需求。如果提高安全防護措施，就可能會降低數據傳輸速率。因此，需要在安全與速率之間尋求平衡。在部署5G應用之前，推演應用發展過程中可能出現的各種風險隱患，掌握信息安全控制主動權。

4 結 語

海上救治平臺的醫療數據傳輸的穩定性，可靠性與安全性要求較高，由于受到艦船自身條件限制，當前的醫療網絡基礎還較為薄弱，通過5G通信技術的加持，可在多個方面推動技術升級，提高救治效率。真正實現醫療數據的實時共享，醫療操作便捷高效，網絡傳輸安全穩定。在未來海上醫療救護平臺上，5G醫療應用必將成為研究的重點方向之一。