華為、中移動助力,鄭大附一院完成5G遠程會診、B超、急救等多項實驗
據悉,近日在鄭州大學第一附屬醫(yī)院(后簡稱:鄭大附一院)的辦公樓附近,多了一些形似熱水器的黑科技箱子(如下圖所示),它們是醫(yī)院正在建設中的5G網絡基站。
目前,在鄭大一附院(鄭東院區(qū))、互聯網系統(tǒng)與應用國家工程實驗室(河醫(yī)院區(qū))和國家大數據綜合試驗區(qū)核心區(qū)龍子湖智慧島之間,共有30個基站正在安裝中,3月15日左右便能全部安裝完畢,月底將投入使用。
2018年10月,2018數字經濟峰會暨5G重大技術展示交流會上,河南移動以“豫見5G 觸手可及”為主題精彩亮相,并展示了在移動5G環(huán)境下的遠程醫(yī)療成果。
移動5G遠程醫(yī)療展臺(圖片來源:三門峽移動)
在移動5G醫(yī)療應用示范展區(qū),鄭大一附院遠程醫(yī)學中心工作人員現場向與會嘉賓展示了遠程會診、遠程B超、移動查房機器人等遠程醫(yī)療前沿技術。
鄭大一附院黨委副書記、互聯網醫(yī)療系統(tǒng)與應用國家工程實驗室主任趙杰教授表示,未來采用移動5G技術,只要有移動5G信號,即便是身在偏遠農村,也完全可以實現足不出戶可以享受到鄭大一附院專家的診療服務。
移動5G救護車遠程會診(圖片來源:三門峽移動)
病人上了救護車,用原來的4G信號連接速度較慢,如果采用移動5G技術,在救護車上就可以把病人的檢查信息和現場場景直接快速傳輸到醫(yī)院,使專家們完成對病人病歷的閱讀,在車上就可以開檢查單,到了醫(yī)院就可以直接做相關檢查,可大大縮短病人的院前搶救時間,簡單的說,就是病人上了救護車就相當于到了急救中心。
基于5G網絡的遠程B超(圖片來源:三門峽移動)
借助5G技術,這個小小的無線B超探頭就是一個操作柄,上下、左右、旋轉移動,可以靈活地操控遠程醫(yī)療另一端機器臂。病人躺在家鄉(xiāng)的病床上,千里萬里之外的專家醫(yī)生對病人的身體情況一目了然,作為可視化精準醫(yī)療利器和急救速查、初步篩查的好工具,遠程B超和遠程醫(yī)療有利于提高醫(yī)護人員的工作效率,提高診療水平,最大程度減少診療出錯和因此引起的醫(yī)患糾紛。
除了遠程B超,無線輸液也是5G醫(yī)療時代的另外一個黑科技。
靜脈輸液是臨床最常見的治療手段之一,輸液過程中,病人往往需要盯著輸液瓶,一旦遇到跑針或輸液快結束的情況,得隨時呼叫護士來處理。在5G醫(yī)療時代,這一切將變得簡單起來。
據鄭大一附院遠程醫(yī)療中心工作人員陳保站介紹,無線輸液可以由無線警報器通過傳感器獲得病人輸液進度,在輸液快結束時可以自動報警呼叫護士,病人就再也不用擔心時刻緊盯輸液瓶,也不需要人工呼叫。
除此之外,該系統(tǒng)還可以對輸液的進度、速度、輸液情況進行實時監(jiān)控,讓輸液速度等過程更加標準化。一個病區(qū)的輸液情況如何,護士在一張顯示屏中便可一目了然。
5G醫(yī)院的9大應用場景
2018年6月,鄭州市正式成為國內18個5G應用示范城市之一。其中,鄭大一附院和中國移動聯合推進的智慧醫(yī)療應用既是國家示范的一部分,也是河南省人民政府2019年1月發(fā)布的《河南省5G產業(yè)發(fā)展行動方案》規(guī)劃的重點發(fā)展領域。2018年,鄭大一附院河南省遠程醫(yī)學中心與中國移動河南分公司簽署了全國5G智慧醫(yī)療共建合作協(xié)議,并應邀參加2018年數字經濟峰會和中國移動5G聯合創(chuàng)新中心。
日前,中國移動在鄭大一附院(鄭東院區(qū))、互聯網系統(tǒng)與應用國家工程實驗室(河醫(yī)院區(qū))和國家大數據綜合試驗區(qū)核心區(qū)龍子湖智慧島之間部署了1GPs VPN專網和5G基站,已實現了重點區(qū)域5G網絡的小規(guī)模組網,初步搭建了“一網三區(qū)”院內院外5G醫(yī)療異地應用示范的測試環(huán)境。
此外,醫(yī)院還在遠程會診、遠程B超、遠程生理信號傳輸、遠程急救等領域進行了實驗。未來將在醫(yī)聯網、遠程應急救援、VR手術、遠程醫(yī)療、無線輸液、患者定位和網絡安全等方面展開5G技術合作和應用研究。
這些應用場景,也恰好是互聯網醫(yī)療系統(tǒng)與應用國家工程實驗室、華為 Wireless XLabs、鄭州大學第一附屬醫(yī)院、中國信息通信研究院、中國移動通信集團有限公司于2018年1月13日聯合編著并發(fā)布的《無線醫(yī)療白皮書》中的9大場景。
結合醫(yī)療業(yè)務特征,《無線醫(yī)療白皮書》將無線醫(yī)療應用場景總結為 3 大類:
第一類:基于醫(yī)療設備數據無線采集的醫(yī)療監(jiān)測與護理類應用,如無線監(jiān)護、無線輸液、移動護理和患者實時位置采集與監(jiān)測等。
第二類:基于視頻與圖像交互的醫(yī)療診斷與指導類應用,如實時調閱患者影像診斷信息的移動查房、采用醫(yī)療服務機器人的遠程查房、遠程實時會診、應急救援指導、無線手術示教和無線?圃\斷等。
第三類:基于視頻與力反饋的遠程操控類應用,如遠程機器人超聲檢查、遠程機器人內窺鏡檢查和遠程機器人手術。
這三類無線應用場景對網絡的帶寬和時延要求各有不同,具體要求如下圖所示:
圖片來源:互聯網醫(yī)療系統(tǒng)與應用國家工程實驗室無線醫(yī)療白皮書
項目參與者之間協(xié)同配合
在本次5G智慧醫(yī)療項目中,鄭大附一院、移動公司和華為等單位各司其職,協(xié)同合作。
中國移動主要提供5G網絡的端到端解決方案,包括網絡規(guī)劃、網絡建設、網絡切片、網絡性能優(yōu)化、網絡維護,終端供給、醫(yī)療設備定制、醫(yī)療設備及網絡的互通測試等工作。據悉,公司現已完成30個站點勘察,電源、天面調整、傳輸網絡改造等工程配套工作正在開展。目前30個基站正在安裝中,預計3月15日全部安裝完畢,3月底投入使用。
智慧醫(yī)療應用的生態(tài)系統(tǒng)建設與5G網絡的融合將是一個逐步深入的過程,移動作為5G行業(yè)的使能者,還積極協(xié)助醫(yī)療設備企業(yè)改進相關產品。
華為Wireless XLabs負責人則表示,華為與運營商的合作由來已久,華為為運營商客戶提供5G解決方案,同時和客戶一起推進產業(yè)生態(tài)的建設與落地。
在醫(yī)院方面,華為很早就已經與鄭大一附院有合作。包括為醫(yī)院提供遠程醫(yī)療相關的存儲、數據中心、云等服務和設備等。在國家工程實驗室成立之初,華為參與到實驗室的研究方向探討和建設。Xlabs更多的參與到了前沿技術實驗室、無線醫(yī)聯網、智能醫(yī)療終端、遠程超聲、5G急救車等環(huán)節(jié)。
據悉,Xlabs在探索未來的過程中,已經在多個業(yè)務方向上成立了SIG,包含運營商、醫(yī)院、醫(yī)療設備商等產業(yè)鏈280多個合作伙伴,形成了40多個合作研究項目。在無線醫(yī)聯方向上,與國內外一些著名醫(yī)院、頂級醫(yī)療設備商、醫(yī)療終端創(chuàng)新公司、醫(yī)療IT廠商都形成了廣泛和深入的合作。
不同場景的技術方案
河南移動相關負責人介紹稱,在5G醫(yī)療行業(yè),無線網絡面臨的最大挑戰(zhàn)就是低時延和高可靠性,不同類別的應用場景對應的技術難點也不同,為了滿足各應用場景的使用,項目分別采用了如下技術:
監(jiān)護類和診斷類:充分利用5G的高帶寬,低時延性能,優(yōu)化網絡結構和網絡拓撲。在降低時延方面:5G物理層支持不同的子載波間隔,大的頻域子載波間隔配置,以縮短時域調度時延;通過Minislot的調度方式,降低調度時延;在提升可靠性方面:PDCP 層引入了復制功能,將同一個承載映射到不同的邏輯信道,物理層采用不同載波發(fā)送,保證傳輸可靠性。
而遠程操控類:面對遠程操控類應用時,為了最大程度發(fā)揮5G網絡高帶寬和低時延的性能,采用如上技術的同時,在面對上行數據發(fā)送中,UE采用可配置調度方式,直接在預先分配資源上發(fā)送數據、縮小時延;而且物理層專用控制信道也采用冗余方式,保證傳輸可靠性。通過增強型的MCS映射技術,提高5G空口的可靠性;并且采用諾基亞剛剛在MWC獲得創(chuàng)新性移動服務和應用獎的vMEC解決方案,將業(yè)務服務器入口由遠端拉近到本地接入網,從網絡架構上降低業(yè)務時延,并提升業(yè)務可靠性。
華為Wireless XLabs負責人也補充道:“移動醫(yī)療、遠程醫(yī)療的發(fā)展非?,這些應用得以快速發(fā)展的關鍵因素之一是網絡。醫(yī)院內的通信較復雜,包括普通消費者的手機通信和醫(yī)療設備通信等。從技術上看,有wifi、有線、藍牙等,可以說是七國八制,管理難度非常大。”
醫(yī)院內的無線醫(yī)療應用又非常豐富,監(jiān)護類、診斷類與遠程操控類三類應用,對網絡的大聯接、低時延高可靠、大帶寬要求能同時滿足,而當前wifi的實際使用的效果不好。醫(yī)院更希望能網絡歸一、安全、可靠、無盲區(qū)覆蓋、大容量、免運維,這些要同時滿足,無線醫(yī)聯網基于4G、5G技術,在運營商網絡上實現了醫(yī)院的虛擬專網。解決了移動醫(yī)療設備、無線醫(yī)療設備在接入、數據通信方面的時延、可靠性、干擾問題,同時也免去了醫(yī)院專人運維的問題。
以急救為例,現代急救工作不是簡單的人力動員和物資調配,而是集急救信息采集、傳輸、處理、反饋和醫(yī)療資源統(tǒng)一配置等多系統(tǒng)、全方位、立體化的網絡化體系,急救現場傷員信息采集主要涉及傷員基本信息、位置信息、生理信息、傷情分類信息、醫(yī)療處置信息、VR或視訊信息等多維數據,支持完成病人血壓、脈搏、體溫、心電圖、CT、B超、DR等相關檢查,因此,移動急救需要解決關鍵信息采集設備、后臺數據處理和傳輸通路三大關鍵問題。
鄭州大學第一附屬醫(yī)院遠程醫(yī)學中心主任翟運開表示,在移動5G救護車遠程會診方面,5G大聯接、低延時、高可靠的特點解決了移動救護中存在網絡不穩(wěn)定、帶寬不足、數據傳輸不安全等問題,支持患者病情及現場視頻圖像與指揮中心及目地醫(yī)院信息共享,支撐了急救信息的可靠傳輸,對實現急救資源的合理配置、提高急救保障水平具有重要意義。
在5G網絡覆蓋范圍局限的情況下,目前,互聯網醫(yī)療系統(tǒng)與應用國家工程實驗室通過搭建一套集視頻會議系統(tǒng)、雙向轉診系統(tǒng)、應急指揮系統(tǒng)、衛(wèi)星通訊系統(tǒng)的遠程應急指揮與救治平臺,支持遠程專家對傷員的基本信息、生理信號和醫(yī)療處置等信息進行非實時信息查詢和視頻會診,對疑難危重患者及時實施遠程指導和院內資源調度,提高了院前救治效率。
翟主任表示:“5G不是萬能的,它只是數據傳輸的通路,進一步提高了數據傳輸的效率和質量,但5G也有其局限性,在醫(yī)療應用中,5G移動網絡也需要和有線網絡結合使用!
據悉,移動醫(yī)療重在解決偏遠地區(qū)、醫(yī)療水平落后地區(qū)的醫(yī)療資源供給不足問題,而這些地區(qū)往往也是網絡基礎設施比較落后的地區(qū)。毫無疑問,只有包括5G在內的通信網絡建設完成之后,所謂5G醫(yī)療應用才有規(guī);茝V的條件。
5G如何顛覆傳統(tǒng)B超、查房和手術?
遠程B超和查房機器人,在5G出現之前,便已經在醫(yī)院開石應用,但受限于技術,一直沒有得以普及。
對此翟主任表示,B超診斷技術是一種經濟、實用、可重復、無損傷的醫(yī)學檢查手段,具有無侵襲、不影響人體及適應性廣的優(yōu)點,遠程B超打破了時間和空間的限制,通過網絡傳輸檢查全景、檢查部位和控制指令等信息,實現遠程對患者身體特定部位B超圖像采集、分析和打印,并出具檢查報告。
目前,遠程B超的實現需要解決機械臂的靈敏度自適應、控制指令實時傳輸、超高清音視頻實時傳輸、患者特定部位B超動態(tài)圖像信息分布式存儲、動態(tài)數據處理等系列技術問題。翟主任表示:“當前,5G網絡主要支撐B超數據采集、傳輸和指令回傳等,網絡一旦鋪設,這類問題并不復雜,但遠程B超機械與電子設備本身、后臺數據處理特別是智能化處理更需要進一步解決。”
查房機器人方面,雖然現有的技術通過音視頻通話已經實現了患者與專家“面對面”交流,部分也集成了血壓、體溫、耳鏡、皮膚鏡、心電圖等基礎檢查,但它們大多受制于醫(yī)療數據量大、傳輸網絡不穩(wěn)定、數據傳輸不安全、缺乏患者歷史診療信息等因素,很難實現采集數據實施動態(tài)傳輸、存儲和歷史信息實時查詢等功能。
現有的傳輸網絡,尚不能滿足專家查房過程中對患者即時數據和歷史醫(yī)療診療數據的動態(tài)實時訪問需求。因此,基于5G的醫(yī)療機器人會在未來有廣闊的發(fā)展空間,特別是對基層醫(yī)療資源薄弱地區(qū)將發(fā)揮聯通基層和上級專家的作用。
而在遠程手術方面,翟主任雖然十分看好其應用,但他認為目前還存在一些醫(yī)療方面的難點。翟主任認為,遠程手術實施既是技術問題,更是醫(yī)療問題。而在技術層面,5G通信技術只是其中之一。在這一領域,遠程人體手術仍需解決5G網絡芯片和設備研發(fā)、5G網絡基站大規(guī)模部署、全高清視頻圖像編解碼、5G網絡切片、邊緣計算、NFV/SDN等技術核心問題,以降低網絡傳輸時延,確;颊逪IS、LIS、PACS、EMR等大容量醫(yī)學信息動態(tài)實時查詢、全高清視頻圖像分布式存儲和智能設備的實時操控指令安全可靠傳輸。
同時,因為手術類型術前準備內容差異很大,在遠程人體手術前,需要分類對遠程手術進行試驗測試和驗證其實施的基礎條件、基本流程、操作規(guī)范、應用范圍等相關指標參數,在這方面尚缺乏相關的國家政策、相關技術標準、管理體系、臨床規(guī)范等方面的研究和實踐,遠程人體手術仍有很長一段路要走。
5G政策如何支持?
5G技術在醫(yī)療的發(fā)展,除了醫(yī)院全力配合之外,政策的支持至關重要。
目前,工信部是我國擬訂實施行業(yè)規(guī)劃、產業(yè)政策和標準,管理通信業(yè),指導推進信息化建設的主要部門。為適應和促進5G系統(tǒng)在我國的應用和發(fā)展,工信部結合我國頻率使用的實際情況,在全球率先發(fā)布了5G系統(tǒng)在3000-5000MHz頻段(中頻段)內的頻率使用規(guī)劃,并為三大運營商分別批復了5G試驗頻率使用許可,推動全國范圍的大規(guī)模5G試驗將展開。國家衛(wèi)健委則是擬訂國民健康政策,擬訂衛(wèi)生健康事業(yè)發(fā)展法律法規(guī)草案、政策、規(guī)劃,制定部門規(guī)章和標準并組織實施等部門。
國家衛(wèi)健委和工信部在互聯網醫(yī)療專用網絡、寬帶普遍服務、醫(yī)療扶貧、醫(yī)療健康大數據、醫(yī)療人工智能等方面有很好的協(xié)調機制,共同參與出臺《國務院辦公廳關于促進“互聯網+醫(yī)療健康”發(fā)展的意見(國辦發(fā)〔2018〕26號)》、《國務院辦公廳關于促進和規(guī)范健康醫(yī)療大數據應用發(fā)展的指導意見(國辦發(fā)〔2016〕47號)》等文件。
5G作為新一代網絡通信技術,已經在遠程會診、應急救援、遠程B超和遠程VR手術等方面驗證了其局部可行性,國家衛(wèi)健委和工信部都非常重視5G在醫(yī)療領域的應用,在相關重點項目、示范應用、標準研制、平臺建設等方面都不斷給予關注。
相信隨著5G在醫(yī)療衛(wèi)生領域的應用模式、標準和技術等成熟后,兩部委相關政策將會陸續(xù)出臺,以解決了院內院外或異地醫(yī)療服務協(xié)同業(yè)務的開展,推動我國醫(yī)療健康服務的高質量發(fā)展。

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