4G通信技术在远程医疗中的应用

史长生，支朝朋，杜洪良

武警河北总队医院 a.医务处；b.信息科；c.物流中心，河北 石家庄050081

4G通信技术在远程医疗中的应用

史长生a，支朝朋b，杜洪良c

武警河北总队医院 a.医务处；b.信息科；c.物流中心，河北 石家庄050081

本文介绍了远程医疗及4G通信技术的概念、特点，阐述了4G通信技术在放射医学、家庭保健、内科、外科、急诊等学科的远程医疗中的应用，指出4G通信技术将促进我国远程医疗的发展。

4G通信技术；远程医疗；医院信息化

0 前言

远程医疗作为融合医学科学、信息技术与通信技术为一体的新兴科学，发挥的作用与意义已被世人所认知。而真正的远程医疗需要统一的标准，高质量的会诊画面，网络的安全保证，任何人员和任意时间的医学互动和会诊[1]。现代移动无线通信手段的发展实现了医院与患者随意的移动空间和时间的延伸。4G时代的来临将推动远程医疗向更高层次发展，特别是4G网络普及率不断提高和4G手机用户数量快速增长，面向家庭和个人的远程医疗健康监护系统已成为远程医疗领域的热点，而移动健康医疗也将成为远程医疗发展的趋势之一。

1 远程医疗的概念

远程医疗是远程医学的重要组成部分。远程医学是利用远程通信技术，以双向传送数据、语音、图像的方式开展的远程医学活动。远程医疗一般是通过网络技术在相隔较远的求医者和医生之间进行双向信息传送，完成对求医者的信息搜集、诊断以及医疗方案的实施等工程[2]。

远程医疗系统主要由以下3部分组成：① 医疗服务的提供者。即医疗服务源所在地，一般位于大城市的医疗中心，具有丰富的医学资源和诊疗经验；② 远地寻求医疗服务的需求方。可以是当地不具备足够医疗能力或条件的医疗机构，也可以是家庭患者；③ 联系两者的通信网络和诊疗装置。

随着医疗技术的长足发展，很多医疗软件公司开发了医院信息系统HIS（Hospital Information System）、医疗服务系统HSS（Hospital Service System）、图像存储与传输系统PACS（Picture Archiving and Communication Systems）和实验室（检验科）信息系统LIS（Laboratory Information System)，这些系统主要的任务就是把日常产生的各种医学检验数据和影像（包括生化分析仪、核磁、、CT、超声、各种X光机、各种红外仪、显微仪等设备产生的图像）通过各种接口（模拟、DICOM、网络）以数字化的方式海量保存起来，当需要的时候在一定的授权下能够很快地调回使用，同时增加一些辅助诊断管理功能[3-5]。这些大幅医学图像传输对网络带宽要求非常高，而即使采用3G模式的传输，在静止的状态其最高的传输速率也只不过2 Mbps，会造成图像、声音以不连续、非同步、不清晰的方式传递，从而影响诊断和治疗方案的确定，影响远程会诊的质量。随着4G时代的到来，上述问题可以得到解决。

2 4G通信技术概念和特点

2.1 概念

第4代移动电话行动通信标准（fourth generation of mobile phone mobile communications standards，4G），指的是第四代移动通信技术。它是宽带（broadband）接入和分布式的网络，具有100 Mbps的下载速度，20 Mbps的上传速度。不仅可对全速移动用户提供高质量影像服务，实现三维图像的高质量传输，还能提供通信信息之外的定位定时、数据采集、远程医疗等综合功能。

2.2 特点

（1）速度快频谱宽。4G系统的目标速率明显超过3G，对于大范围高速移动用户（火车或者高速公路上的汽车，一般时速＜250 km）数据速率为2 Mbps，对于中速移动用户（一般城市交通工具，时速＜60 km）数据速率为20 Mbps，对于低速移动用户（室内或步行，时速＜5 km）数据速率100 Mbps。为使4G通信达到100 Mbps的传输速度，每个信道将占有100 MHz的频谱，相当于WCDMA网络的20倍。

（2）多种通信业务融合。基于IPv6的高速移动通信网络以移动数据为主，改变了传统的以电话为主的观念。4G可被称为“多媒体移动通信”，不仅可将个人通信、信息系统、娱乐和广播等业务无缝连接为一个整体进而满足用户各种需求，而且可使数据、语音、视频等大量信息通过高带宽的信道进行传送。

（3）无缝漫游。4G系统实现全球统一的标准，各类媒体、移动终端及网络之间能进行“无缝连接”，将不同模式的无线通信，如广播电视网、蜂窝移动网、卫星网、无线局域网和蓝牙等集成到一起，真正实现一部手机在全球的任何地点都能进行通信，为跨国远程会诊提供了通信基础。

（4）4G系统还将具备接口开放、多网络和多协议共存以及能从2G、3G平稳过渡等特点。低速与高速的用户以及各种各样的终端设备能够共存与互通，使用户在投资最少的情况下实现到4G时代的过渡。这为现阶段使用3G远程会诊系统的用户，提供了可升级的接口[6]。

3 4G通信远程医疗的优势

基于4G通信的远程医疗结合了高速移动通信和多种模式无线通信技术，能够实现无线远程医疗、远程监护、远程医疗教学等。它不仅融合了移动通信和多媒体网络技术，可提供足够的带宽以保证大容量多媒体数据的安全高速传输，还有助于医疗资源的高度共享，随着远程家庭监护的推广，患者可以随时随地得到医护人员的帮助和救护，特别是在灾害、事故和战场救援中能够发挥独特的优势。

4 4G通信技术在远程医疗中的应用

根据美国最大的无线通信公司Verizon的最新资料，2013年9月密歇根St. Clair公司利用4G LTE网络研制出先进的远程医疗解决方案，为医护人员和急救室提供具有双向音频和视频直播无缓冲宽带网络。并使用专业的医疗视频传感器采集现场视频，使得急诊室的医生通过服务器查看高清晰度视频画面，并可以远程评估患者的病情。由医护人员传递重要的信息，如症状和生命体征，医生可以放大伤害，提供诊断，制定治疗计划，在病人到达之前联系专科医务人员和预定急诊室。这种实时、高质量的视频沟通有助于急救人员和专科医生更迅速地做出明智的临床决策，从而减少诊断时间，最大限度挽救病人的生命。

4.1 在放射医学中的应用

作为计算机支持工作项目的一部分，4G通信网络可用来传递MRI和CT图像。研究证实通过4G通信网络的带宽，可用低成本网络传递13张会厌炎或咽后脓肿的颈侧软组织X线片和15张关节积液的肘部X线片，经最优秀的放射学专家和儿科急诊医师阅读这些图片，两者的解读均100%正确。

4.2 在家庭保健中的应用

自1982年起到现在，由美国圣弗朗西斯科和华盛顿VA医疗中心监护的病人已超过11000人。当电池快用完时，起博器将改变其正常的工作节律，这可从心电图中检测出来，装在电话上的仪器可把心电图传给中心，中心就能够在非常远的地方检测出这些异常问题[7]。

糖尿病病人自我保健，尤其是血糖自我监测，对糖尿病治疗极为重要。基于4G通信网络的血糖监测系统，可作为糖尿病病人初级保健助手，对病人的症状、血糖、饮食和药物进行监控。

病人还可在摄像机前与医生交谈，将关节活动范围，体温表读数或其他与身体状况有关的可视信息传给医生[8]。装在家庭视频元件上的各种仪器还可传递心音、血压测量值等，将视频与其他技术结合后进行家庭监护和会诊。

随着4G无线通信的发展，一旦发现自觉症状时，可通过4G网络将12 h持续心电图传送到中心。在多个国家，已有30000人向该系统申请预定这项商业服务。

4.3 在外科中的应用

远程医疗可帮助经验不足的医师成功地完成手术，使微创外科手术（如腹腔镜手术）技术得到更广泛的应用。已有研究表明通过4G无线通信模块，经验有限的主刀医师可在远程外科医师的指导和帮助下进行腹腔镜手术，且无一例并发症[9]。

随着4G移动通信网络的广泛覆盖，移动健康监护系统能实现对用户远程、即时的健康监护，用户不但能及时了解自身的健康状况，还能及时应对诸如心血管疾病、高血压等突发疾病[10]。因此，将移动健康监护系统带入社区和家庭，对患者或亚健康人群实施移动远程健康监护，不论是提高预防能力，减少患者或者亚健康人群的经济负担，还是增强医院的医疗服务能力，减少医护人员的工作量，都具有非常重要的现实意义。

[1] 马锡坤．医院网络终端准入控制解决方案[J]．中国医疗设备, 2011,26(11):30-32．

[2] 陈珏珺．医院信息网络设备的维护[J]．硅谷,2011,(9):192．

[3] 刘鑫,李松,李福林．X射线摄影技术数字化研究进展[J]．医疗卫生装备,2011,32(3):73-79

[4] 高侠,李琼,勝璐灵．医院信息网络安全的管理及防范[J]．西部中医药,2011,(7):50-51．

[5] 陈佳杰,王玮,熊晓双,等．浅谈基于PACS的医学影像教学系统在Web上的应用[J]．中国数字医学,2012,7(2):80-81．

[6] 陈利佳,李刚荣,汪鹏,等．远程医疗中的3G视频直播技术应用[J]．中国数字医学,2012,7(12):70-74

[7] Paacilainen P,Korhonen I,Lötjönen J,et al．Circadian activity rhythm in demented and non-demented nursing-home residents measured by telemetric actigraphy[J]．J Sleep Res,2005,14(1):61-68

[8] J．Y．Jung,J．W．Lee,ZigBee．Device Design and Implementation for Context-Aware U-Healthcare System[R]．Second International Conference on Systems and Networks Communications,2007．

[9] 彭胜华．基于GPS和GPRS远程医疗监护报警系统的设计[J]．中国组织工程研究,2012,16(13):2328-2331．

[10] Rajesh Rai,Monika Verma,Meena Badole．Telemedicine for Body Scanner Based on 4G Technology[J．International Journal of advancement in electronics and computer engineering,2012(4):44-50．

Application of 4G Communication Technology in Telemedicine

SHI Chang-shenga, ZHI Chao-pengb, DU Hong-liangc
a.Department of Medical; b.Department of Information; c.Department of
Logistics Center, Armed Police Corps Hospital of Hebei, Shijiazhuang Hebei 050081, China

This paper introduces the concept and structure of telemedicine as well as the concept and characteristic of 4G communication technology, expounds the application of 4G communication technology in radiation medicine, family health care, and departments of internal medicine, surgery, and emergency, fi nally points out that 4G communication technology will promote the development of telemedicine in China.

4G communication technology; telemedicine; hospital informatization

R197.324

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2014.07.027

1674-1633(2014)07-0077-02

2014-01-13

2014-03-03

作者邮箱：41507427@qq．com