智能化醫院的興起：5G+智慧醫療

段文清，段劍峰，楊靜文，寸仙娥

1.大理大學第一附屬醫院 設備科，云南 大理 671000；2.北京京東尚科信息技術有限公司成都分公司，云南 大理 671000；3.西南石油大學 計算機學院，云南 大理 671000；4.大理大學 數計學院，云南 大理 671000

引言

如果說 1G 到 4G 解決的主要問題就是人與物、事和地之間的互動性問題，那么從 5G 時代起，關注焦點就來到了人與物、事與地之間的互動性連接上。智慧醫療系統是基于先進的電子通信網絡技術和以自動構建全國電子醫院病歷數據管理信息系統平臺為技術核心的新型現代醫療衛生信息化服務網絡平臺。而5G具有高通量、低時延、大連接三大特點，所以它們不僅可以輕松實現幾個視頻網絡之間近乎實時同步的移動遙控視頻操作；還可以實現“萬物互聯”，將所有的移動智能終端都非常方便地相互連接；并借助VR視頻技術，讓智能視頻由一個平面化轉變成了一個立體化等顯著的技術優勢。將其廣泛化和運用普及到了現代醫療衛生產品和保健行業，將助力推動我國現代醫學保健服務行業發展走向數字化、移動式、遠程化、智能化，為人們提供高質量的醫療服務。

智慧醫療技術的成熟是一個需要不斷發展的過程。我國從二十世紀八九十年代就開始探索遠程醫療救護，但是由于當時的技術局限，很多設想未能實現。譬如以前嘗試遠程會診，很多時候沒講幾句話視頻就發生斷線；醫生、護士拿著 iPad 查房，當醫生準備匯報病人的情況時，信號不好，相關頁面打不開等情況時有發生。這不僅影響管理工作，也影響診療效果，在實際工作中難以普及。理論上現在的5G通信技術可以解決以上提到的這些問題，但到了實際應用層面，它能否真的能起到作用還是一個未知數。因此，5G+智慧醫療應用還是一個不斷完善發展的過程。

1 5G+智慧醫療

“智慧醫療”是在先進的通信技術下，以建立電子病歷為核心的醫療信息化系統平臺[1]。從早期的手機掛號、網上導診到今天的遠程會診，智能診治都屬于智慧醫療范疇。不同的通信技術條件下，智慧醫療的覆蓋面也不同。5G+智慧醫療基于5G通信技術，5G“高通量、低時延、大連接”的優勢使得智慧醫療更加智慧化、數字化、移動化、遠程化。國內智慧醫療概念的提出僅有十余年的歷史，大部分涵蓋以下三大領域。

（1）“智慧醫療”是面向醫護人員，是建立在醫療電子化和電子病歷為基礎和核心的信息化建設的基礎之上，是電子病歷和圖像、檢測等其他系統的功能互聯互通的；

（2）面向老年患者的“智慧服務”，如醫療服務一體機，包括預訂治療、預約就診、信息提示、手機支付等，使老年人的就診過程更加方便，更加便捷；

（3） 面向醫院的“智慧管理”，通過醫院信息系統的構建，內外網的分離，提升醫院精細化管理和管理質量[2]。“智慧醫療”實際上是智慧城市的一部分，二十世紀九十年代末開始提出“智慧城市”概念，后來延伸成了物聯網，簡單地說就是如何讓“物和物”相連。如果要實現“物和物”相連，那么相關的技術也要達到標準。雖然我們有能力建立網絡，但是我們建的網絡還不完善。智慧城市所依賴的網絡遠大于現存網絡，其中包含的大數據、云計算等問題更是超出我們目前可以解決的范疇。而“智慧院區”是智慧城市運用的某方面，都需要用到物聯網提供的更好更大的服務和管理平臺[3]。

1.1 5G通信技術

5G是指第五代移動通信技術，相比較于第四代移動通信技術，5G數據傳輸速率更高，能夠實現高清視頻、虛擬現實等大數據量的傳輸。可以快速實現人與物的交換互通，大大縮短二者之間距離，且信息傳輸不受時間空間的限制，提升用戶使用體檢感；從發展趨勢來看，5G 技術不僅是通信技術發展的重要歷程，更是智慧醫療發展的重要契機。在未來，5G技術更高的傳輸速度，將使得占用存儲空間大的數據在醫院的不同部門之間快速完成傳輸，而患者完整的病歷資料將在醫療系統中實現共享，減少重復診治，降低病患醫療支出；其次，5G技術的低功耗特點可以減少醫院設備的充電時間，增加使用次數，使醫院能夠部署更大的物聯網系統，促進了醫院物聯網的快速發展和普及；低延時作為5G重要的技術優勢，能夠不斷降低兩者之間的時差，為一些精密手術的遠程操作實現提供了可能。如北京、上海等地專家能為西藏的患者遠程開展開顱，搭橋等精密手術，促進優質醫療資源共享[1]。

1.2 5G＋智慧醫療

將5G技術與物聯網、大數據、人工智能等前沿技術相結合運用在醫療領域，具有顯著優勢。一個重要優勢是5G同時具有大數據帶寬的傳輸特性，能夠同時實現支持4k流暢度的高清數字視頻圖像數據在線傳輸和無損壓縮的各種放射科醫學圖像、病理切片等數據傳輸，這在目前我國現代臨床醫學診療領域無疑是一次質的技術突破和重大飛躍。基于5G開發的遠程會診系統能實現高清操作，上級醫生足不出戶就能為基層醫生演示操作，輕松實現面對面的操作體驗，這極大地提升了我國基層醫生的技能水平，為我國基層醫療力量的發展做出了突出貢獻。

5G具有的低時延、高可靠性，將有效地應用于遙感器和遠程操縱類的應用，使得遠程手術，遙感查房等遠程操作得以普及運用。5G 醫療專用網絡的開發運用，將大大提升網絡安全性，保障敏感的儲存數據和數據交互，實現信息安全。未來，通過 5G專用網絡全覆蓋的實現，上下級醫師之間可以實現隨時任意的互聯和信息與技術交流，滿足諸如應急救災等多個場景下的不同移動式醫療服務需求[4]。

1.3 5G+智慧醫療與移動設備的結合

近幾年，隨著智能手機的普及運用，人們已經習慣于使用手機來獲取醫療服務。從早期的手機掛號到醫院智能導診，再到如今蓬勃發展的線上診療。移動設備與5G+智慧醫療的結合大大提升了醫療服務水平[5]。在我國的新型冠狀病毒肺炎疫情防治過程中，智慧醫療發揮了重要作用，新型冠狀病毒肺炎疫情防控期間，基于5G通信技術開展的行程追溯、個人信息識別、線上診療、遠程操控等為減少群眾接觸，阻斷疫情傳播以及滿足群眾日常診療需求提供著病便利。據國家衛健委統計數據，2020年的互聯網平臺診療咨詢量是去年同期的20余倍，線上處方的開單量也較去年同期增加了10倍[6]。

2 5G+智慧醫療的未來前景

隨著現代醫療技術水平的不斷提高和人們管理健康意識的增強，伴隨新興5G無線通信技術時代的步伐，醫院將會產生翻天覆地的變化，能讓目前的健康管理、就醫診療、術后恢復等醫療領域插上了智能化騰飛的“翅膀”，使患者享受到更加完整、快速、精準的人性化優質醫療服務。5G正式商用的到來以及與互聯網+、大數據、人工智能、區塊鏈等前沿技術的充分整合和運用，5G醫療健康呈現越來越強大的影響力和生命力，對推進深化醫療衛生體制改革、加快“健康中國”建設和推動醫療健康發展，起到重要的支撐作用，5G智能化醫院的興起具有廣闊的未來前景。

慢性病管理更智能化，5G賦能智慧醫療，關口前移，讓人們觸手可及。現階段的高血壓、慢阻肺、骨質疏松癥發病機制復雜，影響因數居多，臨床治療藥物的有效靶點機制不清晰。通過應用5G和智能硬件的采集傳輸能力，借助數據管理平臺的支持，在智能監測、數據傳輸、遠程診療和互動、早期干預等方面克服了傳統管理方法的許多弊端，讓慢性病管理更智能、更精準。

實時監測，遠程監護，可對身體狀況更好監控。人的生命體征參數包含呼吸、心率、血壓、血氧和體溫五項，借助非接觸式生物雷達設備、智能穿戴設備、連續血壓檢測儀等，將所采集的數據，通過5G網絡傳輸至數據匯總平臺，方便醫生實時監測，隨時掌握病人的身體狀況。

運程會診和超聲，我國幅員遼闊，醫療資源分布不均，邊疆偏遠農村醫療服務往往不及時。由于5G網絡具有高速傳輸數據特性，支持4k/8k遠程高清會診和醫學影像數據高速傳輸與共享，就能實現專家們隨時隨地開展會診，大大提高會診準確率和指導效率。遠程超聲通過遠端專家操控機械臂對基層醫院的患者實施超聲檢查，這普遍應用于醫聯體上下級醫院和對口幫扶偏遠山區，從而提升基層醫院的技術水平和服務能力。

遠程手術，利用5G的毫秒時延特性、5G網絡的切片技術、醫工機器人和高清音視頻交互系統，遠端專家可以對基層醫院的患者實施及時的遠程救治手術，隨時掌控手術進程和患者病情，實現跨地域遠程精準手術操控和指導，從而大幅降低患者就醫成本。

5G智慧應急救援，急救醫學目前我國還處于初級階段，將來通過5G邊緣醫療云提供安全可靠醫療數據傳輸，實現信息資源共享、系統互聯互通，為院前急救、智慧醫療提供強大的技術支持。5G智慧應急救援系統包括智慧急救云平臺、車載急救管理系統、遠程急救會診指導系統、急救輔助系統等部分組成。

遠程示教，利用5G網絡高速通信技術，將來的遠端專家教授、基層的醫護人員就可以在辦公室面對面進行互動醫療教育和學術交流，結合具體場景對接相應的醫學設備，如心臟導管室手術示教、神經外科手術示教、B超示教等，結合3D數字化模型進行教學培訓，5G手術示教和回放，這大大縮短醫學教育培訓時間，極大提高培訓效率和質量。

5G院內應用場景，智慧導醫人工智能導致服務，手機就能遠程掛號約定就醫，減輕大廳導醫臺護士工作量，避免醫護糾紛矛盾，提高導醫效率。移動醫護，將醫生護士的診療服務延伸至病人床邊。智慧院區管理，利用5G海量的連接特性，構建院內醫療物聯網，實現醫院管理智能化、人性化，提升醫院管理效率和患者就醫體驗。AI輔助醫療，借助大數據+人工智能技術構建，對影像醫學數據進行建模分析，對病情、病灶進行分析，為醫生提供決策支撐提升醫療效率和質量，能很好解決我國醫學影像領域存在的諸多問題[2]。

3 5G+智慧醫療建設的意義

5G+智慧醫療可以解決部分醫療資源配置和醫療技術等問題：

（1）遠程會診。我國的基層醫療機構對于 CT 片中的肺小結，究竟是結核，還是腫瘤等病，由于基層醫生的經驗不足、醫療技術水平等問題，可能造成誤診。運用5G后可以通過遠程會診來解決，從而提高基層醫療機構的醫療技術水平。

（2）遠程救援。對戰爭、瘟疫、地震等大型災難，緊急醫療救援至關重要。遠程救援日常最多運用于是胸痛中心、腦卒中救治和指導基層醫療機構急難危重癥病人救治。冠心病搶救關鍵是把握發病時候的幾分鐘時間，5G 智慧醫療可通過穿戴設備將病人的心電等信息傳到相關的醫療機構和相關人員，醫生通過 5G 智慧醫療獲得的病人信息，馬上可診斷病人患冠心病或是腦血管問題。5G 智慧醫療具備的醫療影像信息互聯互通，特別在指導基層醫療機構冠心病和腦卒中以及疑難重病救治中將會發揮更大的作用。上述如入院，救護車病人影像等信息與醫院實時互聯互通，有效提高基層醫療機構和遠程救治質量和水平[2]。

（3）遠程診斷。CT、MR、B 超等影像診斷，現在縣級醫院具備醫療診斷設備，但診斷質量水平有待提高。5G具有了實時大通量、低時延、快捷高效率等的三大特點，通過與各級大中型醫院進行影像診斷信息的實時互聯，提高了我國基層各類醫療機構的醫院影像信息診斷服務質量和醫療服務水平[3]。

4 未來多元5G+智慧醫療運用場景的探索

5G網絡時代，萬物互聯的基礎醫學醫療設備是智慧醫院的未來發展方向，即以人工智能為基礎構建云計算平臺，形成現代醫院決策模型，對海量的數據信息進行實時同步接收和分析加工處理，融入醫療知識庫的信息，醫生借助于云計算平臺能夠對病患者海量的數據信息進行智能化分析診斷，將診療結果信息及時自動地反饋到臨床一線醫護人員，實現智慧醫療的一個生態化閉環系統循環。另外，未來多元5G+智慧醫院還包含遠程醫療、移動醫療、應急救援、直升機救護等，形成立體智慧醫療服務體系。

4.1 智慧物聯網醫療平臺

物聯網技術是應用于各行各業的新興工具，是一系列技術的總稱，涉及傳感器、通信、互聯網、軟件、云計算、大數據人工智能等多個領域，快速通信的5G時代興起，開始了萬物互聯。智慧醫療SPD物聯網平臺以智慧復核臺為核心，實現以庫房/科室為中心的采購、供應、使用與結算一體化管理平臺，同時可與醫院HIS、HRP、LIS等系統深度對接更完整地實現應用和管理數據分析，進行效益分析，支持管理者決策。智慧醫療SPD物聯網平臺顛覆了醫院醫療產品傳統的管理模式，它將物聯網技術與自動感知、識別、盤點和智能補貨實現了物物互聯、信息互通，解放了醫護雙手，讓醫務人員回歸本職工作，醫療產品也同時實現了在院內流轉使用的時時監控和全流程追溯管理，大大降低醫療安全風險，有力促進醫院運營管理提質增效，減少病人負擔，降低醫療成本。助力醫院運營管理實現精細化、智慧化，讓醫療產品運營管理更智能，更高效。

4.2 建立醫療大數據服務云平臺

健康狀況越來越受到家庭的關注，高血壓、腦血栓、糖尿病等一系列的慢性病高發，導致醫院數據庫容量不斷膨脹，各種醫療數據呈現井噴式的增長，特別是物聯網技術在醫療上的應用，產生了巨大的醫療大數據。這些龐大的醫療數據表面看起來好像雜亂無章，無規律可循，但經過仔細分析研究后，發現其中又包含一定的醫學規律可循。醫療大數據通過 5G 通信技術構建了自己的醫療云服務平臺，通過平臺對患者的各類基礎信息和生命特征數據進行同步實時接收、存儲、分析和處理，同時自動匹配對接醫學疾病庫、病毒庫等信息庫系統，通過對患者各種數據挖掘、搜集、分析和處理，借助人工智能等一系列技術加工處理，做出正確分析判斷和精確的決策后及時反饋至醫院，這是我國5G智慧醫療未來的發展方向。5G醫療大數據服務云平臺的功能包含以下兩方面。

（1）數據的儲存備份和分析處理。患者各種穿戴設備采集的信息、保存在醫院信息系統中的各種數據實時上傳至醫療大數據服務云平臺，能將各種患者信息數據及時存儲和備份云中，建立相應的各種數據庫，如醫學知識庫、病人信息庫、專家庫信息等。通過5G 網絡及醫療大數據服務云平臺，醫務人員可隨時通過無線網上傳及下載數據，進行移動辦公，為患者服務[2]。上傳到服務云平臺的醫學數據具有數據量大、客觀性、真實性等優勢，能與數據挖掘處理、人工智能等新興技術相結合，可催生了新型醫學應用場景，諸如遠程會診、超聲、手術、示教、監護、應急救援和疾病預測、健康管理和醫學視頻分析等，醫生借助云平臺可以對患者的目前數據與歷史數據之間進行分析對比判斷，找出它們之間的內在特征規律，只要建立目標疾病與其他患者的臨床表現之間的內在聯系的關系，就能有效地動態在預測疾病發生、發展趨勢的基礎上，面向患者制訂出最佳的治療和護理方案，從而大幅提高醫療質量和治愈效率，達到降低醫護人員的風險壓力和工作量目的[7]。

（2）信息數據共享。通過云平臺醫院內各個部門間均可以直接提升數據資源共享和交互交融的效果，就診信息患者也可以通過智能手機隨時獲取查詢。另外，醫務人員可以借助 5G 網絡和云平臺，各個醫療機構之間的信息數據就能實現實時互動共享，從而助力各醫療服務資源突破地域的局限，打破傳統觀念和管理的束縛，有力促進同級和上下級醫療資源之間的溝通交流、互助合作，使醫學各學科的診療技術更加時效化、規范化和科學化。

4.3 遠程醫療、移動醫療服務平臺

高速率、大容量、低延時的5G網絡，具備超大寬帶數據圖像視頻傳輸能力，賦能4k/8k的遠程高清會診，實現醫學影像數據的高速傳輸與共享。5G技術在現有網絡環境上應用，大幅改善其性能和提升傳輸數據速率，在移動條件下可以實現 4k、8k 的高清音視頻傳輸，滿足多種大數據量如醫學影像資料等的實時傳送；也可以對醫療設備實現遠程自動控制，打破了原來醫療設備有線鏈接的傳統，給醫學賦予了朝著無線人性化的遠程移動和智能化方向發展。基于實時數據圖像、語音視頻等技術，大數據、5G 通信技術、互聯網應用于遠程會診、示教和遙控監測、手術等醫療手段有可能成為現實。另外，醫護人員利用移動醫療服務平臺還可以任意輕松實現多種醫療技術的應用，如移動查房、移動心電、移動圖像等，即每位患者的病史、臨床檢驗結果、治療情況，組織專家進行會診等信息，在任何一個地方醫生都可以隨時訪問到，從而真正地實現了移動醫學、遠程治療，解決目前國內醫療人力資源短缺的問題[8]。

4.4 應急智慧救援系統

隨著數字化、網絡化、智能化為特征的醫療科技革命的深入推進，5G通信技術的融入，助力急救醫學成為一門新興的多專業綜合學科，構建了現代醫院應急智慧救援系統：5G智能急救信息系統，形成了時空立體化、服務人性化、安全一體化的新型醫療應急智慧救援系統，由智慧急救云平臺、車載急救管理系統、遠程急救會診指導系統、急救輔助系統等幾個部分組成，可以在短時間內對威脅人類生命安全的意外災傷和疾病采取緊急救護措施。120智慧急救云平臺主要包括一體化急救平臺系統、急救智能智慧調度系統、結構化院前急救電子病歷系統，主要實現的功能有急救調度、急救質控管理后臺運維管理等。5G 邊緣醫療云融合5G切片和邊緣計算技術，實現算力下沉到邊緣云節點，數據安全隔離傳輸，滿足醫院內、外、間多場景下低延時、大存儲和高算力的要求，實現信息資源共享、系統互聯互通，為院前急救、智慧醫療等提供強大技術支撐，達到精準、快速、有效急救生命的目的[5]。

隨著5G時代的到來，諸如物聯網、大數據、云計算等新興技術的應用普及，推動了醫院目前的應急救援服務系統的不斷升級換代。如以5G急救智慧醫療駕駛車為主的服務體系，它是全方位智慧醫療緊急救援服務系統，有機地集成了急救云平臺、調度系統、緊急事故處理指揮、遙控醫療會診系統模塊、車載視頻終端系統模塊、遙控生命預警與監測系統，以及空中直升機航空緊急救助為一體，給急救病患者全方位提供了醫療緊急救助。記錄患者的大量的生命特征和信息，若身體狀況、生命特征參數、病情等及時回傳至醫護中心，實現全方位無縫互聯互動，為醫生快速制訂實施方案和搶救措施提供方便，提前做好術前預防和準備工作，極大減少了救治時間，大幅提高了危重患者的急救效率和生命救護服務的質量，進一步優化了醫護人員的服務流程和服務模式，保證搶救生命的珍貴時間內救援患者[9]。

5 結論

5G+智慧醫療發展前景廣闊，在未來，推進智能化醫院：即5G+智慧醫療的發展，對提升醫生診斷和治療水平、加快醫學技術的發展、有效解決醫療資源地域差異、實現全國性醫療公平具有重要的歷史性里程碑意義。雖然當下的智慧醫療蓬勃發展，但也存在著標準與評價體系不健全，可行性、安全性研究不完善、落地困難等現實問題。今后智慧醫療的發展需要加快醫療標準化建設，不斷完善可行性及安全性，緊跟大數據、人工智能的發展，推動轉化落地[6]。智慧醫療也要建立以人為本的物聯網思維和思考模式，實現創建5G智慧醫療服務平臺的目標[10]。