5G 网络技术在医院信息化建设中的应用探讨

2021-09-15杨荣芳

科技经济导刊 2021年24期

杨荣芳

（创业慧康科技股份有限公司，浙江杭州 310052）

物联网（Internet of Things）本质是“物物相连的互联网”，通过信息传感设备，按照约定的协议，将物品与互联网连接起来，进行信息交互和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网技术有三大主要特点：一是全面系统化的感知，对RFID、传感器等技术加以充分利用，对物品信息进行高效识别；二是可靠的传递，结合有线网络、WIFI 无线网络、4G/5G 等通信网络将信息进行可靠的传输；三是智能处理，通过云计算、边缘计算、人工智能等技术的使用，使得数据分析、处理的效率大幅提高，实现业务的智能分析与决策辅助[1]。

1.相关技术

物联网通信技术：在物联网当中，通过传感器设备能够实现信息传递，而要保证其更具实效性，必须对成本、功耗予以有效控制，同时要真正做到对等通信。在构建物联网的过程中，可以采用的组网技术较多。不同的物联网网络技术适合不同的应用场景。物联网网络技术根据传输距离主要分为四大类：一是短距网，主要是蓝牙、ZIGBEE、RFID、NFC、UWB 等；二是低功耗广域网，如Lora、Sigfox、NB-LOT；三是局域网，如WIFI 等；四是广域网，如3G/4G/5G 等。

5G 是第五代移动通信技术（5th generation Wireless Systems）的简称，是现今最新的蜂窝移动通信技术。相较于之前使用最多的4G 网络系统，其网络通信性有了大幅度的提升。同以往移动通信技术过分注重用户峰值速率相比，5G 的所有性能指标都优越，除用户峰值速率（20 Gbps）外，在连接数密度（106/km2）、用户体验速率（0.1～1 Gbps）、流量密度（10 Tbps/km2）、移动性（500 km/h）、端到端时延(1 ms)等技术指标上均具有更强的性能。5G 技术工作的频段更高，频谱更宽。不久的将来，5G 势必走向30 GHz 以上毫米波频段。相对于6 GHz 以下分配殆尽的频谱资源，毫米波（30 GHz～300 GHz）频段有相当多带宽资源，可最大化加快通信速度，为5G 超高速通信业务提供了保障。5G 的上传下载速率较之4G 网络都有几到几十倍的明显提高，用户体验明显改善。5G 网络在实现高速率通讯的同时，海量连接是5G 技术最大的突破，支持多用户波束智能赋型、更多用户高效收发数据和接入更多设备，并可减少不同网络用户间的干扰。5G 网络的端到端时延可以降到1 ms 以下，是4G 网络时延的1%，这1 ms 内的时延级别将彻底颠覆人类未来生活。5G 网络技术表现出速率高、容量大、延时低的显著技术特点。5G 网技术的高速率、低延时、海量连接、高稳定性等性能优势，为智慧医疗提供了有力的技术保障。能够解决医院信息化、智能化建设对速率更高的要求，更快的网速对医院诊治科教研训过程中对AR、VR、高清视频语音、影像实时传输提供了技术支持[2]。

射频识别技术：在智慧医院物联网技术的应用中，射频识别技术的应用是不可或缺的。射频识别是对目标物进行识别、标识。此种技术具有明显的优势，防水性能较高，并可抵御高温，而且寿命较长。更重要的是，远距离读取数据也可实现，相关数据可以进行加密处理，并可对大量数据进行存储、更改，当物体处于运动状态时，同样可以进行识别。此种技术主要采用无线射频方式，通过双向通信可以使得数据交换目的切实达成，并能够实现自动识别。

2.物联网技术在医院信息化建设中的应用

医院物联网建设的总体思路：智慧医院建设是医院发展的必然趋势，随着移动互联网技术和物联网技术的发展，以WIFI、蓝牙、Lora、Zigbee 等不同技术协议为基础的医疗应用大量进入医院场景，利用物联网技术高频率、自动化、实时的数据采集方式，可以有效降低医院管理成本，实现患者服务与后勤运维的全程监测，加速人工智能应用的发展，例如AI 医生、临床科研分析、临床决策支持CDSS、运维管理决策支持等应用。物联网技术给医院带来便捷和安全的同时，也带来了新的问题。主要问题可以归纳为以下两方面：一是编码标准不统一，协议各式各样。在目前大部分医院物联网建设过程中，主要以各科室独立应用系统的形式分布在门诊、医技、住院、病理、药房、后勤等多个院内职能部门开展。各家医疗物联网厂商使用的技术不同，通讯协议不同，导致底层硬件与上层应用无法互联互通，底层硬件壁垒严重，各业务系统之间数据共享困难。同时由于物联网协议不同，导致医院在建设物联网应用时，无法复用原有网络，多种网络甚至多重网络建设既增加了医院投资成本，也增加了医院的运维成本。二是物联网设备安全风险突出。数据安全自物联网发展以来一直被给予重视，现有的物联网设备缺乏身份验证，没有加密传输，信息容易被人截取，甚至设备能被黑客控制，造成患者隐私泄露。如何保证医院能安全地使用医疗物联网设备成为医院急需解决的问题之一。

如图1 所示:医院物联网的建设首先需要有顶层设计，在网络层面建立统一的物联网网络，通过物联网智能网关将不同的物联网协议进行集成与协议转化，形成真正的“一网多用”。在信息软件层面，建立物联网中台。物联网中台作为一个医院物联网应用的基础支撑性平台，为智慧医院中所有智能设备提供平台化管理服务，包括设备管理、运行监控、路由转换、连接适配等公共需求服务。物联网中台纵向可支持系统应用和智能设备的联通，横向可支撑物联网系统应用的扩展和系统间的互联互通，形成医院内统一平台化战略，以满足智慧医院长期健康、快速发展的要求[3]。

图1 医院物联网顶层架构设计

物联网技术在远程监护中的应用：利用物联网技术的特性，对近距离通信技术、无线射频技术、以穿戴式设备为主的生命体征监测设备等加以整合，构建起远程智能监护系统，通过感知监控模块就可使得相关数据能够及时传输至数据中心，实现被照护人员生命体征的实时监测，利用数据库软件来对数据予以分析、整理，实现健康跟踪分析与指导干预管理。当患者的生命体征出现异常变化，相关的仪器设备就可以及时将数据提供给医护人员，这样就可在第一时间进行处置，大大减轻医护人员的工作负荷，大幅提高时间利用率[4]。

物联网技术在人员安全管理中的应用：对于医院来说，要加强人员管理。这里所说的人员是指医务人员、患者、探访人员。为了保证人员管理更具实效性，应该要依据其身份来对进出权限予以设定，重要场所、核心办公区必须要加强进出管控，并要保证相关的记录是详细的。医院在展开人员安全管理时，需要充分利用电子标签、电子地图、无线定位、安防监控等技术。相关人员佩戴电子工牌或者电子手环，通过定位网络实现对人员的行动路线进行管理，发现异常情况时及时报警。目前在医院人员常规定位应用上，主要采用蓝牙定位技术，将蓝牙信标与蓝牙终端（标签、手机）之间的信号强度转换为距离数据，通过三点定位原理融合多源定位技术，确定实时高精度位置。在特殊的场景中，例如急诊中心患者流向管理、手术室流向管理，需要更高精度的定位和时间停留管理，则主要采用UWB定位技术[5]。

在用药管理中的应用：将物联网技术加以充分应用后，可以使得医院用药管理的信息化程度大幅提高，医务人员、药房人员可以切实完成好药品发取工作，通过扫描配药单条形码，实现身份和处方信息核对，防止药品发放错误。从现有医疗系统来看，药品质量达不到标准的情况较为常见，这对整个医疗行业产生的负面影响非常大，对物联网技术予以应用后就可使得这个问题有效解决。通过智能标签，就能够对药物名称、类型、生产的厂家、批次、国药准字号等有切实了解，利用标签也使得药品信息能够直接公开。除此以外，对传感设备加以利用的话，医院、厂家就能够对药品物流的相关状况有切实了解，进而保证存储、运输等方面的管理得到加强，全过程监管、动态监管的目标能够切实达成，使得药品安全、药品质量大幅提高。

物联网技术在移动医护中的应用：物联网技术的应用能够对患者身份标识予以优化，利用RFID 技术能够准确识别患者腕带信息。医务人员能够借助这些信息了解患者的用药记录、疾病情况、医嘱要求、诊疗信息等相关数据。特别是当患者病情出现异常之后，可以第一时间了解记录信息，无需再次重复检查，优化了整个医疗服务流程。住院患者的临床护理可以采取双重身份识别模式，提升护理工作效率，有效降低因为护理人员自身原因导致给药、注射等出现失误的概率，为患者带来更加优质的护理服务。在对住院患者护理的安全管理方面，必须尽快推动护理信息系统的完善，比如借助PDA、条形码、二维码等技术形式的综合运用提高准确识别率[6]。

物联网技术在后勤管理的应用：医院后勤管理改革是医疗改革的重要环节，通过物联网传感器，实现对医院水、电、燃气等能耗的在线监测，实现对医院环境的在线监测，实现对医院机电设备、医疗设备的实时监测，使后勤管理的目标由“被动维修”转变为“主动运维”，任何不安全、不合理、不节能的设备或运维策略将会在隐患阶段就被发现，后勤的关注点将从“管理化”转移到“服务化”，由劳动密集型的部门转化为知识密集型的部门，关注的重点将从“物”转移到“人”。