5G 移动网络技术在现有医疗系统的应用

李东锋 梧州市疾病预防控制中心

引言

移动通信自上个世纪末期诞生以来大约每十年便经历一次标志性的技术改革，1G 时代让人们认识了无线通话，2G 时代让人们认识了短信和文字界面，3G 时代让人们认识到了简单的网络应用，进入4G 时代后，让人们体验到了高速下载，而5G 代将让人们认识到全面连接以及多样化终端。

一、5G 网络的特点

5G网络比4G具有更强的性能，其传输速率是4G网络的10至100 倍，空口延迟为4G 网络的五分之一，最低可达到0.5ms，频谱效率为三至五倍，能量效率是4G 网络的100 倍。5G 网络具有极高的速度、极大的容量以及极低的延迟和传输能耗。随着业务的不断发展，网络应是无所不在且广泛覆盖的，只有这样才能支持更加丰富的服务，给予用户更好的体验，供用户在更复杂多变的场景中使用。就用户边缘速率而言，4G 网络为DL2Mps，5G 网络为DL10 至100Mps。在移动性方面，4G 网络每小时小于300 公里，而5G 网络为每小时小于500 公里。就单个空中接口延迟而言，4G 网络为10ms，而5G 网络可低至4ms。在接入延迟方面，4G 网络为100ms，而5G 网络可低至10ms。相较于4G 网络，5G 网络有着更高的速度，使得对于速度要求较高的应用得以实现，随着新兴技术的使用，其速度还将有进一步提升的空间。

二、5G 网络升级现有医疗模式

（一）目前网络条件下医疗信息化发展的局限性

目前网络条件下医疗信息化发展面临的问题主要包括无法实现实时高清音视频远程会诊；不能满足医学图像的大数据量和低延迟的高效传输；不能支持高延迟和高可靠性的远程控制医疗服务的开发。而5G 技术可以很好地解决上述限制，其较高的带宽可以实现医生和患者之间的4K 高清音频和视频无延迟互动，并实现大量医学图像的高速高清传输和共享。5G 技术远程控制和检查应用程序的低延迟和高效率实现了医疗方面的实时控制，且其具有较高的可靠性，可实现对远程手术应用的精确控制，并可安全有效地直接访问医疗相关系统。5G 技术具有较广的连接性，可以在各种复杂和多变的情况下高效使用，例如医院院内、院外和院前急救等各种环境下的医学检测设备以及医生和患者的可穿戴连接设备。

（二）高清视频和虚拟现实等技术

5G 超大带宽将推动高清视频和虚拟现实等技术在医疗行业的应用。4K 和8K 高清视频、虚拟现实（VR）、增强现实（ARG）等技术可用于远程咨询、紧急救援和医疗教学等场景，使场外咨询和现场治疗变得更加清晰和便捷，教学更加生动形象，能够真实地实现异地医疗咨询和会诊，使区域医疗达到一体化。5G 高带宽技术的应用让多通道云视频、起搏器、患者面部表情和医生端辅助流以及患者身体体征数据得以有效和准确地传输。

（三）医学远程操控

5G 网络的低延迟和高可靠性促进了远程医疗向远程控制治疗的方向发展和进步，从而使专家可以远程控制机械臂和超声探头等技术进行医学的远程操控，满足实时同步操作。如果在手术过程中发生紧急情况，远程医疗专家可以实时查看并提供技术指导，从而真正意义上打破手术的时间和空间限制。例如上海华山医院安装了远程辐射监控设备，使辐射水平以数字的形式显示，医生通过手机就能直接监控就诊室、CT 室和留置室等，且配备了辐射检测装置，任何一个环节出现异常，能够直接向相关医生手机进行报警，医生能够通过收到的信息对病人进行会诊。在未来的发展中也有望实现智能手术，即基于5G 技术，实现远程控制手术机器人进行医疗手术，这将为更多的偏远地区患者提供便利的医疗服务。

（四）人工智能医疗辅助

5G 网络具有广泛的连接特性，这将强有力地支持患者和医生可穿戴设备的数据访问传输，以及药品、消耗品和设备甚至医疗人员的位置管理，实现整个医疗过程的可追溯性和回看性。5G 能够智能的连接医学方面一切可能连接的事物，并促进医学人工智能的快速发展，5G 技术能使人工智能数据更加丰富、可靠和敏捷，这将极大地促进医疗方面人工智能在人体健康管理、常见慢性病管理和医疗辅助诊断等方面的蓬勃发展。

（五）基于5G 的医疗组网方案

基于5G 网络的数据收集终端在发送信息之前，需通过5G 基站通过搭载和传输网络与核心网建立起信息和命令的对接，在经过移动边缘计算处理后，将目的业务通过搭载和传输网络与5G 基站传输到数据显示终端。用户侧网关和边缘计算节点的下沉会减少核心反复多次的传输，并确保了各种数据的时效性，这些性能是传统网络不可取代的。如今无线应用程序变得越来越普遍，这种组网方法可以使部署更加灵活多样，易于维护并且降低维护成本。