基于5G移動技術在遠程醫療中的應用研究

孫葉 徐旭 江磊

摘 要：遠程醫療就是利用現代通信技術獲取病人信息，專家借助通信網絡向遠距離之外的患者進行診斷和治療。利用5G技術的高速率、低延時等優點，結合虛擬現實（VR）技術與傳統遠程醫療系統構架，建立基于5G技術的遠程VR直播教學系統、遠程VR手術系統以及可穿戴設備的遠程醫療信息服務網絡化平臺。目前我國遠程醫療服務的使用率在逐漸提高，需要培訓更多的專業人才，醫用資源較為緊缺，遠程醫療服務發展的優勢明顯大于劣勢，遠程醫療服務的發展符合時代發展需要，它的快速發展需要不斷地實踐、規范和推廣。

關鍵詞：5G；隱私保護；遠程醫療

一、引言

目前遠程醫療服務應用于多種病例方向，一方面節省了患者的就醫費用，另一方面很大程度上緩解了患者看病貴的問題。網絡系統的開放方便了患者提前了解自己的病情，并找出專業的醫生，通過網絡發送相關的病情資料?？梢酝ㄟ^網絡提前預約醫生和了解相關注意事項，增強病患與醫生的溝通與互動，使得醫生提前掌握病患的基本情況并確定會診時間。這種診斷方式不僅可以節省醫患雙方的時間和精力，而且可以有效降低看病的成本。

二、網絡架構

智能手表電量通常只能維持24 h的工作時間，而能源供應只能靠電池，若通信工作過程中消耗能量過多，達不到用戶需求，將得不到用戶認可。5G有著低功耗的要求，可支持大規模物聯網應用。近年來，可穿戴產品有了長足的發展，但因功耗以及網速的限制，發展遇到很多瓶頸，而5G的出現將會從技術層面解決這一問題。基于5G的可穿戴設備設計構架見圖1。

可穿戴設備不僅僅是一種硬件設備，也是通過軟件支持與數據交互、云端交互等來實現強大創新型的功能。傳統4G網絡下的可穿戴設備因為網絡速率，延時等問題發展停滯不前，功能局限單一。而在5G網絡下，低功耗的大連接與低時延的高可靠場景主要面向物聯網業務中，將集中解決傳統移動通信無法有效快速支持物聯網和并行垂直行業的應用，5G技術所拓展出了全新應用場景?？纱┐髟O備通過5G網絡把實時采集到的數據低延時的傳送到檢測端，再由檢測端進行數據分析，給穿戴者提供最優的身體管理辦法，形成可穿戴式的遠程醫療檢測系統。

三、擬解決方法

（1）總體構架設計

基于5G的遠程VR手術直播教學系統以醫療資源優質的醫院為中心，與若干個醫療資源薄弱的醫院建立遠程教學系統，從而開展聯合醫療會診、醫學研討、醫療教學等業務，滿足先進醫療技術的廣泛教學傳播。通過遠程VR手術直播系統的構建，使專家醫生的醫療技術作為實景教學教材傳播到醫療資源匱乏的醫療機構，均衡當地醫療資源。基于5G的遠程VR手術直播教學系統構架見圖2。

（2）組網拓撲設計

系統采用360°全景的拍攝裝備（PHIIMAX 3D全景照相機）采集整個手術過程，采集到的信號通過線纜直連的方式，將信號與本地拼接服務器進行實時拼接、投影變換、H.264編碼和推流（將現場的視頻信號傳到網絡的過程），完成采集信號的本地拼接，系統所需實時消息傳輸協議（real time message protocol，RTMP）的推流碼率為6～20 Mbps，進而將拼接好的信號傳輸到云端進行實時轉碼（實時H.265轉碼）及分發加速，直播拉流碼率為3～10 Mbps，信號通過逆變換、解碼可通過各種顯示段進行即時收看。由于H.264算法優化，能夠以＜1 Mbps的速度實現分辨率在1280 P×720以下的數字圖像的傳送，而H.265可以實現利用1～2 Mbps的速度傳輸720 P數字圖像，即分辨率為1280 P×720的高清音視頻傳輸，而5G技術使得這一目標可以輕松實現。傳統的遠程會診系統對網絡具有一定的糾錯功能，但在丟失數據包20%情況下遠程會診視頻通話會受網絡延遲的影響而導致兩地畫面不同步，畫面延時嚴重，而5G技術讓移動網絡速度從每秒100 MB提高到1 GB，完美克服此類技術難題。在5G技術的加持下，VR技術在醫療領域的植入讓術前討論、術間操控等過程更為具象準確，5G技術使手術過程同步，降低手術的風險，高效處理手術中任意的突發狀況，可直接避免醫療事故的發生。

目前，可穿戴醫療設備能很好的緩解以上問題，該設備利用穿戴的傳感器直接或間接與人體接觸，對一些指標數據進行實時動態監測?？纱┐麽t療設備的出現和應用，不僅為診療提供了重要的依據，同時也能有效推動醫療中和醫療后的大數據分析技術發展。

四、總結

5G通信技術與遠程醫療的結合，能夠將個人移動健康系統對接入社區服務保障機構，下沉優質醫療資源，能夠有效緩解地方醫院的高端醫學人才的匱乏和高端醫療設備不全的兩大難題。通過建設統一標準、開放獨立、互通互聯、資源共享和安全實用的5G遠程醫療系統，覆蓋醫療資源發達的周邊地域，為醫療專家研討、遠程會診及遠程VR手術等業務提供便利，使5G技術真正服務于人民，服務于社會，成為均衡我國醫療資源的重要力量。

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