智能化医院的兴起：5G+智慧医疗

段文清，段剑峰，杨静文，寸仙娥

1.大理大学第一附属医院 设备科，云南 大理 671000；2.北京京东尚科信息技术有限公司成都分公司，云南 大理 671000；3.西南石油大学 计算机学院，云南 大理 671000；4.大理大学 数计学院，云南 大理 671000

引言

如果说 1G 到 4G 解决的主要问题就是人与物、事和地之间的互动性问题，那么从 5G 时代起，关注焦点就来到了人与物、事与地之间的互动性连接上。智慧医疗系统是基于先进的电子通信网络技术和以自动构建全国电子医院病历数据管理信息系统平台为技术核心的新型现代医疗卫生信息化服务网络平台。而5G具有高通量、低时延、大连接三大特点，所以它们不仅可以轻松实现几个视频网络之间近乎实时同步的移动遥控视频操作；还可以实现“万物互联”，将所有的移动智能终端都非常方便地相互连接；并借助VR视频技术，让智能视频由一个平面化转变成了一个立体化等显著的技术优势。将其广泛化和运用普及到了现代医疗卫生产品和保健行业，将助力推动我国现代医学保健服务行业发展走向数字化、移动式、远程化、智能化，为人们提供高质量的医疗服务。

智慧医疗技术的成熟是一个需要不断发展的过程。我国从二十世纪八九十年代就开始探索远程医疗救护，但是由于当时的技术局限，很多设想未能实现。譬如以前尝试远程会诊，很多时候没讲几句话视频就发生断线；医生、护士拿着 iPad 查房，当医生准备汇报病人的情况时，信号不好，相关页面打不开等情况时有发生。这不仅影响管理工作，也影响诊疗效果，在实际工作中难以普及。理论上现在的5G通信技术可以解决以上提到的这些问题，但到了实际应用层面，它能否真的能起到作用还是一个未知数。因此，5G+智慧医疗应用还是一个不断完善发展的过程。

1 5G+智慧医疗

“智慧医疗”是在先进的通信技术下，以建立电子病历为核心的医疗信息化系统平台[1]。从早期的手机挂号、网上导诊到今天的远程会诊，智能诊治都属于智慧医疗范畴。不同的通信技术条件下，智慧医疗的覆盖面也不同。5G+智慧医疗基于5G通信技术，5G“高通量、低时延、大连接”的优势使得智慧医疗更加智慧化、数字化、移动化、远程化。国内智慧医疗概念的提出仅有十余年的历史，大部分涵盖以下三大领域。

（1）“智慧医疗”是面向医护人员，是建立在医疗电子化和电子病历为基础和核心的信息化建设的基础之上，是电子病历和图像、检测等其他系统的功能互联互通的；

（2）面向老年患者的“智慧服务”，如医疗服务一体机，包括预订治疗、预约就诊、信息提示、手机支付等，使老年人的就诊过程更加方便，更加便捷；

（3） 面向医院的“智慧管理”，通过医院信息系统的构建，内外网的分离，提升医院精细化管理和管理质量[2]。“智慧医疗”实际上是智慧城市的一部分，二十世纪九十年代末开始提出“智慧城市”概念，后来延伸成了物联网，简单地说就是如何让“物和物”相连。如果要实现“物和物”相连，那么相关的技术也要达到标准。虽然我们有能力建立网络，但是我们建的网络还不完善。智慧城市所依赖的网络远大于现存网络，其中包含的大数据、云计算等问题更是超出我们目前可以解决的范畴。而“智慧院区”是智慧城市运用的某方面，都需要用到物联网提供的更好更大的服务和管理平台[3]。

1.1 5G通信技术

5G是指第五代移动通信技术，相比较于第四代移动通信技术，5G数据传输速率更高，能够实现高清视频、虚拟现实等大数据量的传输。可以快速实现人与物的交换互通，大大缩短二者之间距离，且信息传输不受时间空间的限制，提升用户使用体检感；从发展趋势来看，5G 技术不仅是通信技术发展的重要历程，更是智慧医疗发展的重要契机。在未来，5G技术更高的传输速度，将使得占用存储空间大的数据在医院的不同部门之间快速完成传输，而患者完整的病历资料将在医疗系统中实现共享，减少重复诊治，降低病患医疗支出；其次，5G技术的低功耗特点可以减少医院设备的充电时间，增加使用次数，使医院能够部署更大的物联网系统，促进了医院物联网的快速发展和普及；低延时作为5G重要的技术优势，能够不断降低两者之间的时差，为一些精密手术的远程操作实现提供了可能。如北京、上海等地专家能为西藏的患者远程开展开颅，搭桥等精密手术，促进优质医疗资源共享[1]。

1.2 5G＋智慧医疗

将5G技术与物联网、大数据、人工智能等前沿技术相结合运用在医疗领域，具有显著优势。一个重要优势是5G同时具有大数据带宽的传输特性，能够同时实现支持4k流畅度的高清数字视频图像数据在线传输和无损压缩的各种放射科医学图像、病理切片等数据传输，这在目前我国现代临床医学诊疗领域无疑是一次质的技术突破和重大飞跃。基于5G开发的远程会诊系统能实现高清操作，上级医生足不出户就能为基层医生演示操作，轻松实现面对面的操作体验，这极大地提升了我国基层医生的技能水平，为我国基层医疗力量的发展做出了突出贡献。

5G具有的低时延、高可靠性，将有效地应用于遥感器和远程操纵类的应用，使得远程手术，遥感查房等远程操作得以普及运用。5G 医疗专用网络的开发运用，将大大提升网络安全性，保障敏感的储存数据和数据交互，实现信息安全。未来，通过 5G专用网络全覆盖的实现，上下级医师之间可以实现随时任意的互联和信息与技术交流，满足诸如应急救灾等多个场景下的不同移动式医疗服务需求[4]。

1.3 5G+智慧医疗与移动设备的结合

近几年，随着智能手机的普及运用，人们已经习惯于使用手机来获取医疗服务。从早期的手机挂号到医院智能导诊，再到如今蓬勃发展的线上诊疗。移动设备与5G+智慧医疗的结合大大提升了医疗服务水平[5]。在我国的新型冠状病毒肺炎疫情防治过程中，智慧医疗发挥了重要作用，新型冠状病毒肺炎疫情防控期间，基于5G通信技术开展的行程追溯、个人信息识别、线上诊疗、远程操控等为减少群众接触，阻断疫情传播以及满足群众日常诊疗需求提供着病便利。据国家卫健委统计数据，2020年的互联网平台诊疗咨询量是去年同期的20余倍，线上处方的开单量也较去年同期增加了10倍[6]。

2 5G+智慧医疗的未来前景

随着现代医疗技术水平的不断提高和人们管理健康意识的增强，伴随新兴5G无线通信技术时代的步伐，医院将会产生翻天覆地的变化，能让目前的健康管理、就医诊疗、术后恢复等医疗领域插上了智能化腾飞的“翅膀”，使患者享受到更加完整、快速、精准的人性化优质医疗服务。5G正式商用的到来以及与互联网+、大数据、人工智能、区块链等前沿技术的充分整合和运用，5G医疗健康呈现越来越强大的影响力和生命力，对推进深化医疗卫生体制改革、加快“健康中国”建设和推动医疗健康发展，起到重要的支撑作用，5G智能化医院的兴起具有广阔的未来前景。

慢性病管理更智能化，5G赋能智慧医疗，关口前移，让人们触手可及。现阶段的高血压、慢阻肺、骨质疏松症发病机制复杂，影响因数居多，临床治疗药物的有效靶点机制不清晰。通过应用5G和智能硬件的采集传输能力，借助数据管理平台的支持，在智能监测、数据传输、远程诊疗和互动、早期干预等方面克服了传统管理方法的许多弊端，让慢性病管理更智能、更精准。

实时监测，远程监护，可对身体状况更好监控。人的生命体征参数包含呼吸、心率、血压、血氧和体温五项，借助非接触式生物雷达设备、智能穿戴设备、连续血压检测仪等，将所采集的数据，通过5G网络传输至数据汇总平台，方便医生实时监测，随时掌握病人的身体状况。

运程会诊和超声，我国幅员辽阔，医疗资源分布不均，边疆偏远农村医疗服务往往不及时。由于5G网络具有高速传输数据特性，支持4k/8k远程高清会诊和医学影像数据高速传输与共享，就能实现专家们随时随地开展会诊，大大提高会诊准确率和指导效率。远程超声通过远端专家操控机械臂对基层医院的患者实施超声检查，这普遍应用于医联体上下级医院和对口帮扶偏远山区，从而提升基层医院的技术水平和服务能力。

远程手术，利用5G的毫秒时延特性、5G网络的切片技术、医工机器人和高清音视频交互系统，远端专家可以对基层医院的患者实施及时的远程救治手术，随时掌控手术进程和患者病情，实现跨地域远程精准手术操控和指导，从而大幅降低患者就医成本。

5G智慧应急救援，急救医学目前我国还处于初级阶段，将来通过5G边缘医疗云提供安全可靠医疗数据传输，实现信息资源共享、系统互联互通，为院前急救、智慧医疗提供强大的技术支持。5G智慧应急救援系统包括智慧急救云平台、车载急救管理系统、远程急救会诊指导系统、急救辅助系统等部分组成。

远程示教，利用5G网络高速通信技术，将来的远端专家教授、基层的医护人员就可以在办公室面对面进行互动医疗教育和学术交流，结合具体场景对接相应的医学设备，如心脏导管室手术示教、神经外科手术示教、B超示教等，结合3D数字化模型进行教学培训，5G手术示教和回放，这大大缩短医学教育培训时间，极大提高培训效率和质量。

5G院内应用场景，智慧导医人工智能导致服务，手机就能远程挂号约定就医，减轻大厅导医台护士工作量，避免医护纠纷矛盾，提高导医效率。移动医护，将医生护士的诊疗服务延伸至病人床边。智慧院区管理，利用5G海量的连接特性，构建院内医疗物联网，实现医院管理智能化、人性化，提升医院管理效率和患者就医体验。AI辅助医疗，借助大数据+人工智能技术构建，对影像医学数据进行建模分析，对病情、病灶进行分析，为医生提供决策支撑提升医疗效率和质量，能很好解决我国医学影像领域存在的诸多问题[2]。

3 5G+智慧医疗建设的意义

5G+智慧医疗可以解决部分医疗资源配置和医疗技术等问题：

（1）远程会诊。我国的基层医疗机构对于 CT 片中的肺小结，究竟是结核，还是肿瘤等病，由于基层医生的经验不足、医疗技术水平等问题，可能造成误诊。运用5G后可以通过远程会诊来解决，从而提高基层医疗机构的医疗技术水平。

（2）远程救援。对战争、瘟疫、地震等大型灾难，紧急医疗救援至关重要。远程救援日常最多运用于是胸痛中心、脑卒中救治和指导基层医疗机构急难危重症病人救治。冠心病抢救关键是把握发病时候的几分钟时间，5G 智慧医疗可通过穿戴设备将病人的心电等信息传到相关的医疗机构和相关人员，医生通过 5G 智慧医疗获得的病人信息，马上可诊断病人患冠心病或是脑血管问题。5G 智慧医疗具备的医疗影像信息互联互通，特别在指导基层医疗机构冠心病和脑卒中以及疑难重病救治中将会发挥更大的作用。上述如入院，救护车病人影像等信息与医院实时互联互通，有效提高基层医疗机构和远程救治质量和水平[2]。

（3）远程诊断。CT、MR、B 超等影像诊断，现在县级医院具备医疗诊断设备，但诊断质量水平有待提高。5G具有了实时大通量、低时延、快捷高效率等的三大特点，通过与各级大中型医院进行影像诊断信息的实时互联，提高了我国基层各类医疗机构的医院影像信息诊断服务质量和医疗服务水平[3]。

4 未来多元5G+智慧医疗运用场景的探索

5G网络时代，万物互联的基础医学医疗设备是智慧医院的未来发展方向，即以人工智能为基础构建云计算平台，形成现代医院决策模型，对海量的数据信息进行实时同步接收和分析加工处理，融入医疗知识库的信息，医生借助于云计算平台能够对病患者海量的数据信息进行智能化分析诊断，将诊疗结果信息及时自动地反馈到临床一线医护人员，实现智慧医疗的一个生态化闭环系统循环。另外，未来多元5G+智慧医院还包含远程医疗、移动医疗、应急救援、直升机救护等，形成立体智慧医疗服务体系。

4.1 智慧物联网医疗平台

物联网技术是应用于各行各业的新兴工具，是一系列技术的总称，涉及传感器、通信、互联网、软件、云计算、大数据人工智能等多个领域，快速通信的5G时代兴起，开始了万物互联。智慧医疗SPD物联网平台以智慧复核台为核心，实现以库房/科室为中心的采购、供应、使用与结算一体化管理平台，同时可与医院HIS、HRP、LIS等系统深度对接更完整地实现应用和管理数据分析，进行效益分析，支持管理者决策。智慧医疗SPD物联网平台颠覆了医院医疗产品传统的管理模式，它将物联网技术与自动感知、识别、盘点和智能补货实现了物物互联、信息互通，解放了医护双手，让医务人员回归本职工作，医疗产品也同时实现了在院内流转使用的时时监控和全流程追溯管理，大大降低医疗安全风险，有力促进医院运营管理提质增效，减少病人负担，降低医疗成本。助力医院运营管理实现精细化、智慧化，让医疗产品运营管理更智能，更高效。

4.2 建立医疗大数据服务云平台

健康状况越来越受到家庭的关注，高血压、脑血栓、糖尿病等一系列的慢性病高发，导致医院数据库容量不断膨胀，各种医疗数据呈现井喷式的增长，特别是物联网技术在医疗上的应用，产生了巨大的医疗大数据。这些庞大的医疗数据表面看起来好像杂乱无章，无规律可循，但经过仔细分析研究后，发现其中又包含一定的医学规律可循。医疗大数据通过 5G 通信技术构建了自己的医疗云服务平台，通过平台对患者的各类基础信息和生命特征数据进行同步实时接收、存储、分析和处理，同时自动匹配对接医学疾病库、病毒库等信息库系统，通过对患者各种数据挖掘、搜集、分析和处理，借助人工智能等一系列技术加工处理，做出正确分析判断和精确的决策后及时反馈至医院，这是我国5G智慧医疗未来的发展方向。5G医疗大数据服务云平台的功能包含以下两方面。

（1）数据的储存备份和分析处理。患者各种穿戴设备采集的信息、保存在医院信息系统中的各种数据实时上传至医疗大数据服务云平台，能将各种患者信息数据及时存储和备份云中，建立相应的各种数据库，如医学知识库、病人信息库、专家库信息等。通过5G 网络及医疗大数据服务云平台，医务人员可随时通过无线网上传及下载数据，进行移动办公，为患者服务[2]。上传到服务云平台的医学数据具有数据量大、客观性、真实性等优势，能与数据挖掘处理、人工智能等新兴技术相结合，可催生了新型医学应用场景，诸如远程会诊、超声、手术、示教、监护、应急救援和疾病预测、健康管理和医学视频分析等，医生借助云平台可以对患者的目前数据与历史数据之间进行分析对比判断，找出它们之间的内在特征规律，只要建立目标疾病与其他患者的临床表现之间的内在联系的关系，就能有效地动态在预测疾病发生、发展趋势的基础上，面向患者制订出最佳的治疗和护理方案，从而大幅提高医疗质量和治愈效率，达到降低医护人员的风险压力和工作量目的[7]。

（2）信息数据共享。通过云平台医院内各个部门间均可以直接提升数据资源共享和交互交融的效果，就诊信息患者也可以通过智能手机随时获取查询。另外，医务人员可以借助 5G 网络和云平台，各个医疗机构之间的信息数据就能实现实时互动共享，从而助力各医疗服务资源突破地域的局限，打破传统观念和管理的束缚，有力促进同级和上下级医疗资源之间的沟通交流、互助合作，使医学各学科的诊疗技术更加时效化、规范化和科学化。

4.3 远程医疗、移动医疗服务平台

高速率、大容量、低延时的5G网络，具备超大宽带数据图像视频传输能力，赋能4k/8k的远程高清会诊，实现医学影像数据的高速传输与共享。5G技术在现有网络环境上应用，大幅改善其性能和提升传输数据速率，在移动条件下可以实现 4k、8k 的高清音视频传输，满足多种大数据量如医学影像资料等的实时传送；也可以对医疗设备实现远程自动控制，打破了原来医疗设备有线链接的传统，给医学赋予了朝着无线人性化的远程移动和智能化方向发展。基于实时数据图像、语音视频等技术，大数据、5G 通信技术、互联网应用于远程会诊、示教和遥控监测、手术等医疗手段有可能成为现实。另外，医护人员利用移动医疗服务平台还可以任意轻松实现多种医疗技术的应用，如移动查房、移动心电、移动图像等，即每位患者的病史、临床检验结果、治疗情况，组织专家进行会诊等信息，在任何一个地方医生都可以随时访问到，从而真正地实现了移动医学、远程治疗，解决目前国内医疗人力资源短缺的问题[8]。

4.4 应急智慧救援系统

随着数字化、网络化、智能化为特征的医疗科技革命的深入推进，5G通信技术的融入，助力急救医学成为一门新兴的多专业综合学科，构建了现代医院应急智慧救援系统：5G智能急救信息系统，形成了时空立体化、服务人性化、安全一体化的新型医疗应急智慧救援系统，由智慧急救云平台、车载急救管理系统、远程急救会诊指导系统、急救辅助系统等几个部分组成，可以在短时间内对威胁人类生命安全的意外灾伤和疾病采取紧急救护措施。120智慧急救云平台主要包括一体化急救平台系统、急救智能智慧调度系统、结构化院前急救电子病历系统，主要实现的功能有急救调度、急救质控管理后台运维管理等。5G 边缘医疗云融合5G切片和边缘计算技术，实现算力下沉到边缘云节点，数据安全隔离传输，满足医院内、外、间多场景下低延时、大存储和高算力的要求，实现信息资源共享、系统互联互通，为院前急救、智慧医疗等提供强大技术支撑，达到精准、快速、有效急救生命的目的[5]。

随着5G时代的到来，诸如物联网、大数据、云计算等新兴技术的应用普及，推动了医院目前的应急救援服务系统的不断升级换代。如以5G急救智慧医疗驾驶车为主的服务体系，它是全方位智慧医疗紧急救援服务系统，有机地集成了急救云平台、调度系统、紧急事故处理指挥、遥控医疗会诊系统模块、车载视频终端系统模块、遥控生命预警与监测系统，以及空中直升机航空紧急救助为一体，给急救病患者全方位提供了医疗紧急救助。记录患者的大量的生命特征和信息，若身体状况、生命特征参数、病情等及时回传至医护中心，实现全方位无缝互联互动，为医生快速制订实施方案和抢救措施提供方便，提前做好术前预防和准备工作，极大减少了救治时间，大幅提高了危重患者的急救效率和生命救护服务的质量，进一步优化了医护人员的服务流程和服务模式，保证抢救生命的珍贵时间内救援患者[9]。

5 结论

5G+智慧医疗发展前景广阔，在未来，推进智能化医院：即5G+智慧医疗的发展，对提升医生诊断和治疗水平、加快医学技术的发展、有效解决医疗资源地域差异、实现全国性医疗公平具有重要的历史性里程碑意义。虽然当下的智慧医疗蓬勃发展，但也存在着标准与评价体系不健全，可行性、安全性研究不完善、落地困难等现实问题。今后智慧医疗的发展需要加快医疗标准化建设，不断完善可行性及安全性，紧跟大数据、人工智能的发展，推动转化落地[6]。智慧医疗也要建立以人为本的物联网思维和思考模式，实现创建5G智慧医疗服务平台的目标[10]。