5G技术下智慧医疗平台的设计与应用

罗继军

(北京市建筑设计研究院有限公司，北京 100045)

0 引言

智慧医疗平台是5G技术在医疗行业的重要应用之一，借助互联网+、大数据、区块链、人工智能等前沿技术的使用，5G医疗主要是通过构建应用服务和应用业务平台，向医院提供安全可靠的、全方面集成的技术服务，如医疗检测与诊断、医疗护理与指导、远程操控等。在2020年的新冠肺炎疫情防控工作中，从远程诊疗到医疗辅助、医疗关怀，再到监督防控，多项5G智慧医疗技术应用在协助抑制疫情发展方面取得显著效果。笔者根据近年参与设计的智慧医疗平台建设和应用方面的经历，归纳了一些体会，供同行参考。

1 智慧医疗平台的设计与应用

1.1 智慧医疗平台的设计

5G智慧医疗平台架构如图 1 所示。在智慧医疗平台中，对时延有较高要求(毫秒级)的数据处理，可将其分流到核心内网，提供本地多边缘计算处理能力，执行数据采集、数据处理和结果反馈；在AR、VR场景下，智慧医疗平台采用边缘计算，融合AI 算法，利用多边缘计算处理用户信息和图像素材，提供实时三维内容渲染场景。这里智慧医疗平台的时延指标是端到端5ms以内的时延，医护终端设备进行5G化改造并配置5G前置设备后，每个医护终端设备通过5G前置设备进入5G智慧医疗平台。

图1 智慧医疗平台架构

1.2 智慧医疗平台的应用

(1)智慧导诊(门诊挂号系统)

在医疗中使用的引导患者自助就诊挂号系统，借助智慧医疗平台，可输入自身疾病的症状表现，或点击导诊页面显示的身体结构图相应部位，系统会列出该部位的症状，患者选择与自己相同的症状，之后系统会根据患者选择的症状，再经由智慧导诊系统多维度计算，精准推荐就诊科室以及显示科室的医生排班表，引导患者挂号就诊，不再担心挂错号。

目前大部分医院已借助微信公众号等交流平台，实现线上挂号、缴费等基本功能，可以在线进行医疗咨询、相关检验、影像解读等医疗报告的检索、查询，并通过智慧医疗平台进行患者的身份认证，解决了多年存在的“一院一卡、互不通用”的难题。

例如，北京天坛医院整合优质资源，已构建辐射全国的医疗联合体，实现非疑难重症的患者留在当地即可接受标准化治疗，通过远程医疗中心可以开展临床会诊、影像诊断、病例讨论、远程手术指导、培训交流等工作，已成为医联体、对口支援、京津冀协同发展等工作的重要合作平台。

(2)AI+5G远程在线诊疗

通过网络、视频、电话等远程通信技术，使用5G远程诊疗设备，采集病人的高清视频影像，实时传输至诊疗室，利用AI技术将检查结果综合分析后做出诊断并制定适合患者治疗方案，是将现代医学与AI技术和最新的5G通信技术相结合的医疗模式。

当患者感到身体不适时，只需通过智慧医疗平台向人工智能(AI)设备描述症状，人工智能设备在数字影片上自动标注勾画病灶，然后由放疗科医生检查纠正，就可以为主治医生阅片提供参考，此系统提高了诊断、治疗的精确度，可大幅度减少误诊、漏诊。同时，借助智慧医疗平台，利用5G网络的大流量、大带宽、高速率的特性，可通过AI+5G远程在线诊疗系统和三甲专家医生视频分析病症，方便各地专家开展会诊，提高医生工作效率，提升诊断准确率和指导效率，减轻患者的负担。

例如，北京天坛医院整合优质资源，已构建辐射全国的5G智慧医疗平台，实现轻症的患者在当地标准化治疗，通过AI+5G远程在线诊疗开展病例讨论、临床会诊、影像诊断、手术指导、培训交流等工作，已成为对口支援、协同发展的重要交流合作平台。

(3)数字化三维空间设计手术方案

5G网络环境下的数据采集和运算能力惊人，监测采集的都是PB级的数据，利用常规影像学图片即CT与核磁共振，在影像三维重建中，自动重构器官真实的3D 模型，实现3D 实体器官模型的打印，重建出能区别正常脏器、病变部分、动脉、静脉、胆道等结构的立体图像，并且可以360度旋转查看，也可以结合普通影像学查看，提前充分了解解剖结构，再将病人症状与医疗信息库数据比对后，即可提供诊疗建议，帮助医生进行术前规划，确保手术更加精准，避免因为一些很小的变异而导致很大的操作困难。

(4)5G移动医护

通过移动医护解决医疗人力资源短缺的医疗问题，在日常查房护理的基础上，医护人员在5G网络环境下，对医院床旁监护仪、便携式监护仪等生命体征监测进行统一管理，实现实时化、移动化的影像和体征数据采集，并上传至云平台，实现远程无接触式7×24h监测、预警、分析，与医院内的信息化系统进行对接，对相关数据进行集中分析，实时掌握院区内所有患者情况，提升了查房的效率和护理服务的质量，将诊断和医疗护理服务延伸至患者身边。

(5)5G无线输液

输液是临床最常见的治疗手段之一，特别是手术期抗感染及补充血容量，通过5G网络，输液可以由无线警报器通过传感器获得病人输液进度，值班护士在病区护士站可以对病区所有患者的输液速度、剩余时间等进行实时监控，一旦出现异常情况可立即报警，尤其是处于输液剩余时间不到1min时，护士站里的终端或值班护士身上的智能设备(穿戴型)会发出“滴滴”报警信号和红光闪烁，提醒值班护士第一时间前往现场处理，更换药液，有效提高工作效率，减少工作压力。

(6)5G医疗服务机器人

目前已经可以根据医院物品运输的需求及分类，完成以下配送任务，如：住院药房药品至病区配送、PIVAS输液包至病区配送、手术室库房至手术室内部物资配送、检验科标本自动化配送和消毒供应中心无菌物品配送等。

机器人的方案优势：基于激光SLAM及IMU导航技术，实现机器人在室内自动构图、自动驾驶，通过多传感融合技术实现智能避障，结合AI图像处理技术，专门针对医院场景优化图像识别技术，在医院复杂环境下实现更加安全的自动避障和精准定位，保证运动能力和高安全性；具备高性能多机调度控制系统包含计划任务的协同调度、繁忙时段错峰调度、交通管制下的堵塞控制调度、临时任务及特殊优先级插队调度、冲突情况处理调度、异常情况后台调度等，适配各种复杂场景下物流机器人的运行，可保障医院大规模物流机器人高效运行；全面的智能物联体系架构和周密的安全架构设计，与医院现有的信息化系统(包括HIS、EMR、SPD、HRP等系统)对接，实现物流系统与核心业务系统的数据打通，保证了业务端到端的闭环管理。

5G医疗服务机器人已在2020年的武汉新建的方舱医院内使用，可以与值班护士合作进行导诊分诊、监控病房，与医生合作进行辅助诊断，尤其是对隔离方舱病人远程诊疗，另外可根据人群活动规律，日间夜间采取不同工作模式，24h与医护人员、患者交流互动。

(7)5G应急救援

目前的应急救援救护工作模式仅为在现场对危、急、重症病人进行简单的急救处理和运输，由“120”或“999”接入医院急救科后再实施对症抢救。5G网络大带宽、低时延、高可靠的特性将在应急救援工作中发挥关键作用，实现 “上车即入院”的模式，配备5G通讯设备的应急救援救护车可以及时对危、急、重症病人进行“院前急救”，即到达患者身边那一刻起，就可利用现场的超声、心电监护仪、呼吸机等医疗设备中得到患者的体征数据、心电图影像以及抢救过程和现场的环境等数据以视频的形式、用“毫秒级”速度实时通过5G网络回传至医疗机构，提前分诊、提前远程介入治疗，患者到达急救科后便可快速进入抢救。这就意味着，急救车还没到，急诊科医生就能制定救治方案，甚至手术室和医疗设备配置可以准备完毕，为患者赢得了宝贵的抢救时间。

2019年在北京召开的“园博会”，组织者通过5G 技术整合北京市重点医疗机构专家资源，共同为世界园艺博览会提供医疗保障，搭建的智慧医疗平台包含了急救指挥服务中心、远程会诊、远程急救、远程手术等系统，成为应急救援的新标准和新模式。

(8)5G远程示教

指面向医疗卫生技术人员进行的教育培训。通过5G网络，借助5G智慧医疗平台，结合云视频能力，实现“一对多”的模式开展远程直播和教学，利用VR/AR等载体进行多项复杂的手术示教，结合 3D 数字化模型进行教学培训，相对比传统的录播视频示教方式，学员的代入感更强，交互内容更多，而相对使用成本更低。

(9)数据挖掘

在5G智慧医疗平台的基础上，医生从患者的医疗数据中收集与某种疾病相关的指标或危险数据，建立有意义、有价值的模型，从而找出发病机理和病情之间的联系，实现精确地检测。在5G环境下，利用云计算，“超级手术室”的概念已经呼之欲出，不但能够海量采集数据，而且能够云端运算和数据分析，并实时传输回手术室，为手术提供准确参考与依据，进行决策和分配资源。

1.3 智慧医疗平台的问题和解决方案

(1)问题：缺乏建设标准与评价体系，出现平台与业务模型脱节、模块组成模糊不清、人性化精细化不足、系统智能化程度不高、伦理规范、监管措施尚未开展等问题，总体规划与需求脱节，前期可行性研究深度不够，平台还存在稳定性和安全性的隐患。

(2)解决方案：建立建设标准与评价体系，完善5G智慧医疗平台设计，制定5G医疗相关法律法规，加强前期可行性研究深度，健全医疗健康物联网监管安全体系，开展卫生监督和社会监督，搭建并完善用户反馈平台，切实保障用户权益。

2 结束语