海南省基于5G+物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)信息平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

劉陽，陳光焰，劉謙

1. 中南大學(xué)湘雅醫(yī)學(xué)院附屬海口醫(yī)院（海口市人民醫(yī)院） 信息管理處，海南 海口 570208；2. 海南省衛(wèi)生健康委員會(huì) 統(tǒng)計(jì)信息中心，海南 海口 570203；3. 海南省人民醫(yī)院（海南醫(yī)學(xué)院附屬海南醫(yī)院） 信息管理處，海南 海口 570311

引言

為加快推進(jìn)“健康海南”進(jìn)入全國領(lǐng)先行列，助推海南省“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療健康”建設(shè)，在《國務(wù)院辦公廳關(guān)于推進(jìn)分級診療制度建設(shè)的指導(dǎo)意見》[1]的方針指引下，對標(biāo)《基層醫(yī)療衛(wèi)生信息系統(tǒng)基本功能規(guī)范》[2]，整理全省基層醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)資源短缺、醫(yī)療資源嚴(yán)重不平衡等突出問題，具體問題如下：① 鄉(xiāng)村醫(yī)生能力素質(zhì)弱。截至2019年底的統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，全省的2548個(gè)行政村中共有2988名村醫(yī)，但是取得執(zhí)業(yè)（助理）醫(yī)師人數(shù)僅有667人，鄉(xiāng)村醫(yī)生開展診療服務(wù)急需上級醫(yī)師協(xié)助；② 基層醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)檢驗(yàn)、心電、彩超、影像人員缺乏。由于醫(yī)技人員培養(yǎng)周期長，經(jīng)過規(guī)范化培訓(xùn)后，受人才向城市醫(yī)院流動(dòng)趨勢的影響，導(dǎo)致出現(xiàn)基層醫(yī)技人員相互兼職等不合規(guī)現(xiàn)象，并且診斷報(bào)告的合法性缺少法律保障；③ 全省基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)遠(yuǎn)程會(huì)診系統(tǒng)僅覆蓋到鄉(xiāng)鎮(zhèn)衛(wèi)生院，村衛(wèi)生室無法開展遠(yuǎn)程門診、遠(yuǎn)程會(huì)診、遠(yuǎn)程診斷等問題。

結(jié)合“新基建”的重點(diǎn)方向和5G、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)，依托現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施，對全省各市（縣）基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)進(jìn)行信息化能力提升，建設(shè)遠(yuǎn)程診斷、智慧急救、人工智能輔助診療等內(nèi)容，促進(jìn)優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源下沉。實(shí)現(xiàn)三級綜合醫(yī)院的病理、DR、CT、MR的診斷能力覆蓋到市縣醫(yī)院和鄉(xiāng)鎮(zhèn)衛(wèi)生院；心電、胎心監(jiān)護(hù)能力覆蓋到村衛(wèi)生室；超聲、眼科診斷能力覆蓋到鄉(xiāng)鎮(zhèn)衛(wèi)生院；從根本上提升海南省基層醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)的診療和服務(wù)能力的可及性。

1 方法

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

海南省基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)信息平臺(tái)具有“兩個(gè)技術(shù)支撐”，“三個(gè)能力下沉”和“一個(gè)智慧提升”的技術(shù)特點(diǎn)。“兩個(gè)技術(shù)支撐”是指5G技術(shù)和人工智能技術(shù)；“三個(gè)能力下沉”是指遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)、應(yīng)急救援的能力下沉；“一個(gè)智慧提升”是指基層智慧醫(yī)療能力提升。

1.1.1 系統(tǒng)架構(gòu)

從總體系統(tǒng)架構(gòu)來看，本次建設(shè)的基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)5G物聯(lián)網(wǎng)信息平臺(tái)是基于已經(jīng)建成的海南省全民健康信息平臺(tái)開發(fā)的信息交換平臺(tái)（圖1），部署在采用混合云架構(gòu)[3]的海南省政務(wù)云平臺(tái)。平臺(tái)利用海南省全民健康信息平臺(tái)提供的系統(tǒng)及工具軟件進(jìn)行開發(fā)，利用已有的基于全民健康信息平臺(tái)的分級診療平臺(tái)，對接電子病歷系統(tǒng)，共享健康檔案數(shù)據(jù)，并在此基礎(chǔ)上升級遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)的功能。

圖1 總體系統(tǒng)架構(gòu)圖

1.1.2 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

5G網(wǎng)絡(luò)整體分為三大部分：切片網(wǎng)絡(luò)、一體化網(wǎng)絡(luò)、運(yùn)營支撐系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)醫(yī)院內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、應(yīng)急救治場景下的互聯(lián)互通，依托全省5G基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)覆蓋省、市（縣）、鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）、村（居）四級醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)。總體5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋采用4/5G融合覆蓋方式，延伸4G網(wǎng)絡(luò)的底層覆蓋能力，試點(diǎn)示范區(qū)域?qū)崿F(xiàn)5G覆蓋，保障本項(xiàng)目創(chuàng)新應(yīng)用的業(yè)務(wù)連續(xù)性，同時(shí)考慮網(wǎng)絡(luò)安全需要，建設(shè)SA制式的5G網(wǎng)絡(luò)。5G基站建設(shè)類型采用宏站+室內(nèi)分布系統(tǒng)的形式。考慮到醫(yī)療機(jī)構(gòu)的整體規(guī)模以及具體應(yīng)用場景，對于大型醫(yī)療機(jī)構(gòu)院區(qū)采用室分進(jìn)行部署，部分縣級以下醫(yī)院可以采用宏站單點(diǎn)覆蓋方式（圖2）。

圖2 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

（1）5G智慧急救車、便攜超聲、便攜式眼底照相機(jī)、可穿戴12導(dǎo)動(dòng)態(tài)心電、一體化終端（外接心電儀、便攜胎心多普勒監(jiān)護(hù)儀）等通過4G VPDN/5G SA切片網(wǎng)絡(luò)接入部署在政務(wù)云的應(yīng)用系統(tǒng)；系統(tǒng)平臺(tái)通過和基層醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)信息系統(tǒng)（基衛(wèi)系統(tǒng)）、分級診療平臺(tái)等對接，實(shí)現(xiàn)各級醫(yī)療機(jī)構(gòu)的接入[4-9]。

（2）利用各市縣原有至海南省公共衛(wèi)生緊急救援指揮中心的6 M專線，傳送急救語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，并將數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)至部署在政務(wù)云的120指揮調(diào)度系統(tǒng)，形成“ 一張網(wǎng)”架構(gòu)。

（3）對于急救車的遠(yuǎn)程視頻，通過5G SA切片網(wǎng)絡(luò)接入部署在政務(wù)云的120指揮調(diào)度系統(tǒng)，省公共衛(wèi)生緊急救援指揮中心及各市縣120指揮調(diào)度中心通過光纖接入120指揮調(diào)度系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)急救車與指揮中心的視頻互通；120指揮調(diào)度系統(tǒng)與海口市120指揮調(diào)度系統(tǒng)、三亞市120指揮調(diào)度系統(tǒng)通過電子政務(wù)外網(wǎng)互通。

1.1.3 信息平臺(tái)軟件系統(tǒng)部署與實(shí)現(xiàn)

海南省基于5G+物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)信息平臺(tái)軟件系統(tǒng)部署在省電子政務(wù)云平臺(tái)，使用云資源狀況：計(jì)算資源VCPU645核，高性能GPU資源2臺(tái)（每臺(tái)服務(wù)器具備CPU20核/內(nèi)存64 GB/ 硬盤SSD 2 TB），存儲(chǔ)資源96 TB×8 臺(tái)=768 TB，中間件服務(wù)器CPU 80核，備份一體機(jī)2臺(tái)（16 GB緩存/309 TB容量；分別部署在位于海口和三亞的政務(wù)云數(shù)據(jù)中心的2個(gè)機(jī)房），見圖3。

圖3 海口政務(wù)云數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

1.1.4 信息平臺(tái)醫(yī)療終端部署與實(shí)現(xiàn)

醫(yī)療終端設(shè)備部署在各基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)，大部分基于5G+物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接入[10-13]。具體包括：① 一體化終端；② 便攜超聲；③ 車載CT；④ 遠(yuǎn)程眼科設(shè)備；⑤ 胎心多普勒監(jiān)護(hù)儀；⑥ 穿戴式12導(dǎo)動(dòng)態(tài)心電儀；⑦ 5G智慧醫(yī)療背包：包含急救背包、全自動(dòng)除顫儀、監(jiān)護(hù)儀、5G平板、電子體溫計(jì)；⑧ MEC邊緣計(jì)算平臺(tái)；⑨ 車載視頻MCU；⑩ 5G一體化智能網(wǎng)關(guān)；移動(dòng)遠(yuǎn)程工作站；下一代防火墻：具備IPS、AV、Anti-DDoS、防數(shù)據(jù)泄漏、上網(wǎng)行為管理等功能。

1.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

系統(tǒng)平臺(tái)功能主要包含遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)、人工智能輔助問診系統(tǒng)、120指揮調(diào)度系統(tǒng)和一體機(jī)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)分級診療、遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)超聲、遠(yuǎn)程胎心判讀、遠(yuǎn)程致盲性眼科診斷、遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)心電功能，并在全省構(gòu)建遠(yuǎn)程智能診斷平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)影像診斷的實(shí)時(shí)質(zhì)控及影像輔助診斷等功能。

1.2.1 遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)

遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)在原有心電、病理等遠(yuǎn)程診斷功能的基礎(chǔ)上，增加影像實(shí)時(shí)質(zhì)控以及影像輔助診斷功能、遠(yuǎn)程胎心監(jiān)護(hù)、遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)超聲診斷、遠(yuǎn)程眼底致盲性眼病診斷、遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)心電診斷。

1.2.2 人工智能輔助問診系統(tǒng)

人工智能輔助問診系統(tǒng)利用健康醫(yī)療大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)構(gòu)建基層人機(jī)耦合的新型基層診療模式，提高鄉(xiāng)鎮(zhèn)衛(wèi)生院醫(yī)師的問診能力，推動(dòng)基層醫(yī)務(wù)人員電子病歷規(guī)范化，去除基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)技術(shù)水平有限和人力資源匱乏等“短板”，優(yōu)化基層診療行為監(jiān)管，促進(jìn)高質(zhì)量的醫(yī)療健康服務(wù)體系建設(shè)。系統(tǒng)主要包括病歷內(nèi)容提取與分析、輔助問診和不規(guī)范病歷統(tǒng)計(jì)分析3個(gè)功能模塊。

1.2.3 120指揮調(diào)度系統(tǒng)

120指揮調(diào)度系統(tǒng)是通過升級原有指揮調(diào)度和地理信息等子系統(tǒng)，新建手機(jī)定位、急救指揮分級調(diào)度、重大事件預(yù)警和處置、患者生命體征檢測與傳輸、聯(lián)網(wǎng)醫(yī)院預(yù)告知等子系統(tǒng)，以完善整個(gè)指揮調(diào)度流程，達(dá)到全省統(tǒng)一調(diào)度的目標(biāo)。并實(shí)現(xiàn)最大限度縮短患者到院搶救時(shí)間，保障人民群眾生命安全。

1.2.4 一體機(jī)管理系統(tǒng)

一體機(jī)管理系統(tǒng)對接海南省基層醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)信息系統(tǒng)（基衛(wèi)系統(tǒng)），移動(dòng)化開展村衛(wèi)生室門診收費(fèi)、門診醫(yī)生站、擺發(fā)藥管理、基本公共衛(wèi)生服務(wù)、家庭醫(yī)生簽約/履約服務(wù)、患者健康檔案管理等內(nèi)容。該系統(tǒng)配備的一體化智能醫(yī)療終端可提供豐富的健康檢測能力，終端不僅內(nèi)置12導(dǎo)靜態(tài)心電、血壓、心率、血氧、血糖，還支持外接12導(dǎo)動(dòng)態(tài)心電、體溫測量、血脂、尿常規(guī)、糖化血紅蛋白等檢測及胎心監(jiān)測項(xiàng)目，檢測項(xiàng)目參數(shù)指標(biāo)符合醫(yī)療設(shè)備相關(guān)法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，確保醫(yī)療檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)檢查數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理和存儲(chǔ)等功能。

1.3 業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程基于海南省區(qū)域分級診療平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)基層首診、雙向轉(zhuǎn)診[14]。具體以遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)中的遠(yuǎn)程心電診斷功能和一體機(jī)管理系統(tǒng)為例，其主要業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)如下。

1.3.1 遠(yuǎn)程心電診斷功能業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)

當(dāng)接收到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)后，將其上傳到文件系統(tǒng)，AI調(diào)度程序?qū)?shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，匯總后將含有預(yù)警信息的片段推送給診斷分析醫(yī)生，由診斷分析醫(yī)生進(jìn)行具體分析和處理[12-13]。

用戶上傳長程數(shù)據(jù)后，后端服務(wù)程序會(huì)根據(jù)分析策略將數(shù)據(jù)進(jìn)行截取和分析，然后將分析結(jié)果調(diào)度給診斷醫(yī)生，由診斷醫(yī)生進(jìn)行二次審核處理后出具報(bào)告。

本系統(tǒng)可以進(jìn)行待機(jī)、上傳數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查看、長程數(shù)據(jù)查看、長程截取、報(bào)告瀏覽等功能操作。實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)流程如圖4所示，長程業(yè)務(wù)流程如圖5所示。

圖4 實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程心電診斷業(yè)務(wù)流程圖

圖5 長程遠(yuǎn)程心電診斷業(yè)務(wù)流程圖

1.3.2 一體機(jī)管理系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)

一體機(jī)管理系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)健康一體機(jī)對基衛(wèi)系統(tǒng)和全民健康信息平臺(tái)分級診療平臺(tái)的數(shù)據(jù)對接。一體機(jī)管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)健康一體機(jī)的用戶配置、參數(shù)維護(hù)、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)整理、數(shù)據(jù)歸類、質(zhì)量控制等，見圖6。

圖6 一體機(jī)管理系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程圖

2 結(jié)果

本系統(tǒng)以及相關(guān)設(shè)備是2021年7月底全部部署到位的，結(jié)合智慧醫(yī)療設(shè)備+遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)，實(shí)現(xiàn)基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)能力提升。系統(tǒng)統(tǒng)一登錄界面如圖7所示。以遠(yuǎn)程心電診斷功能為例，界面如圖8所示。

圖7 海南基層醫(yī)療信息平臺(tái)界面圖

圖8 遠(yuǎn)程心電診斷功能界面圖

隨著本系統(tǒng)應(yīng)用推廣，實(shí)現(xiàn)“三個(gè)能力下沉”和“一個(gè)智慧提升”，促進(jìn)了基層首診、雙向轉(zhuǎn)診，減少了大醫(yī)院的資源消耗，為基層患者節(jié)省了看病的開支。以第一個(gè)部署且應(yīng)用效果較好的文昌市葫蘆村為例，以往村民從葫蘆村到文昌市人民醫(yī)院就醫(yī)，僅路費(fèi)就要24元，加上掛號(hào)費(fèi)、檢查費(fèi)，每次看病費(fèi)用至少上百元，老人還得家屬陪同。而現(xiàn)在老人自行前往村衛(wèi)生室，村醫(yī)利用5G智慧醫(yī)療設(shè)備檢查，考慮醫(yī)保報(bào)銷后，花費(fèi)不足3元。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，該衛(wèi)生室在6個(gè)月的試點(diǎn)期內(nèi)，就有3例心梗患者得到確診，及時(shí)上轉(zhuǎn)到上級醫(yī)院。

本系統(tǒng)目前處于試運(yùn)行期，已經(jīng)取得了初步的效果：截至2021年9月底，一體化智能醫(yī)療終端累計(jì)使用88463次、便攜超聲累計(jì)使用6344次、遠(yuǎn)程眼科設(shè)備累計(jì)使用1447次、穿戴式12導(dǎo)動(dòng)態(tài)心電儀累計(jì)使用1004次、胎心多普勒監(jiān)護(hù)儀累計(jì)使用373次。

由于試運(yùn)行期間培訓(xùn)推廣的力度和各醫(yī)療機(jī)構(gòu)的工作配合尚需要完善，因此導(dǎo)致各市縣應(yīng)用效果差異較大，其中：白沙、陵水和文昌等3個(gè)市縣推廣積極，5G遠(yuǎn)程醫(yī)療設(shè)備使用次數(shù)居前三名；保亭、屯昌和萬寧等市縣則使用率極低。試運(yùn)行2個(gè)月以來，以目前使用率最高的一體化智能醫(yī)療終端，只有0.5次/d。分析主要原因，我們認(rèn)為究其原因是由于配套的相關(guān)政策（正式出臺(tái)全省范圍的收費(fèi)、分成等配套政策）尚未正式出臺(tái)，基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)的積極性還沒有充分調(diào)動(dòng)起來。

3 討論與總結(jié)

對于5G+物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用研究，本研究項(xiàng)目的創(chuàng)新性是在省域范圍內(nèi)的建設(shè)，以往國內(nèi)的研究多集中在市縣以上醫(yī)院信息化、智慧化建設(shè)上[8,10-11]。

針對海南省基層醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)資源短缺、醫(yī)療資源嚴(yán)重不平衡等突出問題，本研究通過文獻(xiàn)分析、調(diào)查、專家咨詢及軟件工程系統(tǒng)方法等，依托“兩個(gè)技術(shù)支撐”，建設(shè)5G+物聯(lián)網(wǎng)信息平臺(tái)在全省范圍內(nèi)大規(guī)模實(shí)現(xiàn)跨地域、跨行業(yè)的5G+物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程醫(yī)療體系，推進(jìn)“三個(gè)能力下沉”和“一個(gè)智慧提升”，對省內(nèi)基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)的診療服務(wù)能力有一定的提升[7]：① 為患者提供了高質(zhì)量低成本的遠(yuǎn)程醫(yī)療救治服務(wù)[9]；② 病理、DR、CT、MR的診斷能力覆蓋到市縣醫(yī)院和鄉(xiāng)鎮(zhèn)衛(wèi)生院；心電、胎心監(jiān)護(hù)能力覆蓋到村衛(wèi)生室；超聲、眼科診斷能力覆蓋到鄉(xiāng)鎮(zhèn)衛(wèi)生院；③ 為下一步實(shí)現(xiàn)醫(yī)聯(lián)體信息化建設(shè)[6]提供了必要的基礎(chǔ)條件，醫(yī)聯(lián)體遠(yuǎn)程心電、胎心、超聲、眼科業(yè)務(wù)將基于本項(xiàng)目開展；④ 與此同時(shí)，通過5G智慧醫(yī)療項(xiàng)目推進(jìn)，裝備了完善先進(jìn)的數(shù)字化醫(yī)療設(shè)備，并初步實(shí)現(xiàn)了功能落地，為今后有效提升全省基層醫(yī)療診治能力和急救能力，緩解了城鄉(xiāng)醫(yī)療資源分布不均衡的問題，改善老百姓獲得更高質(zhì)量醫(yī)療服務(wù)的渠道，促進(jìn)健康保障水平，提升人均預(yù)期壽命，為健康海南建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。

本研究存在不足：① 該平臺(tái)引入了5G和AI兩大技術(shù)支撐，但也帶來了相應(yīng)的技術(shù)限制，5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋和質(zhì)量、所應(yīng)用的AI技術(shù)的成熟度和可靠度，都可能影響業(yè)務(wù)安全可靠的開展[15]。需要從技術(shù)論證、引入、備選方案等進(jìn)行全面的分析解決，確保相關(guān)技術(shù)不成為應(yīng)用安全的漏洞；② 從實(shí)際試運(yùn)行情況來看，各市縣應(yīng)用效果大相徑庭，只有建立全省統(tǒng)一的體制機(jī)制保障才能使整個(gè)5G+物聯(lián)網(wǎng)基層醫(yī)療體系真正運(yùn)轉(zhuǎn)起來[16-17]。下一步，應(yīng)著重研究建立組織保障措施及健全遠(yuǎn)程醫(yī)療運(yùn)行機(jī)制體制，通過政策文件，規(guī)范收費(fèi)行為、確定分配關(guān)系和收入確認(rèn)原則及相關(guān)激勵(lì)、考核措施，積極推動(dòng)醫(yī)保扶持基層機(jī)構(gòu)發(fā)起的遠(yuǎn)程診斷業(yè)務(wù)，全面調(diào)動(dòng)基層醫(yī)生、遠(yuǎn)程專家及患者參與業(yè)務(wù)的積極性。

依照海南省自貿(mào)港醫(yī)療建設(shè)“全省一盤棋、全島同城化”“小病不進(jìn)城，大病不出島”的總體目標(biāo)，系統(tǒng)還需要不斷完善，開辟和探索一條互聯(lián)網(wǎng)+分級診療的創(chuàng)新道路。