基于5G的心脑血管疾病互联网诊疗与康复管理平台

丁德胜 黄 鑫

1.中国移动通信集团江苏有限公司；2.广东省电信规划设计院有限公司

0 引言

随着社会老龄化程度逐渐加深，我国每年心脑血管疾病死亡率居高不下且处于不断上升趋势，突发的急性心肌梗塞和恶性心律失常错失早期诊治时间导致的致残率、死亡率也居高不下。关注心脑血管日常动态变化是预防相关疾病突发的有效办法。但传统心电监护设备只能在医院使用，而患者发病多在院外，这就产生了时空错位矛盾。一方面，心脑血管疾病院外诊治缺乏有效长程监护和及时科学诊断，慢病康复与重病及时救治率亟需提升；另一方面，院内医生缺乏在线监测、辅助诊疗技术手段，医疗机构接诊数量、救治能力远远不能满足社会需要。为此，需结合我国国情，制定心脑血管专病的防治策略，实现社会心脑血管专病整体防治水平的提高。

随着5G移动数据通信技术和互联网技术的快速发展，新一代远程心电监测技术及远程实时心电监测系统不仅具备普通心电图的功能，还可以做到24小时的Holter检查，根据病情需要进行实时心电监测。其应用场景也扩展到体检筛查、门诊急诊检查、病区监测、术后随访、急救与分级诊疗等领域，将医疗服务直接输送到社会和家庭末梢，从而实现早预防、早发现、早治疗的全新医疗模式。

本研究遵循国家医疗卫生信息化系统建设标准和技术规范，运用云计算、大数据、物联网、5G网络的技术优势，结合心脑血管疾病专科的特点，探索构建基于5G的心脑血管疾病互联网诊疗与康复管理平台。通过完善、整合、互联互通医联体医院内部现有信息化系统，并对区域内统一医疗信息进行共享、挖掘、利用，结合互联网、大数据、人工智能技术手段，实现区域心电监测诊断、区域协同救治管理、线上诊疗、远程会诊、康复随访、家庭慢病管理以及区域化院前、院中、院后全流程在线医疗服务。

1 业务架构

基于5G的心脑血管疾病互联网诊疗与康复管理平台方案包括人工智能远程心电动静一体化监测诊断、胸痛卒中急救管理、心脑血管专病互联网诊疗、慢病跟踪管理四大子系统。构建心脑血管疾病“5G实时心电监测预警、人工智能辅助诊断、云平台在线诊疗、慢病跟踪管理”创新服务模式，为心脑血管重症、术后、慢病患者提供线上线下全流程医疗服务，有效缓解医疗机构服务压力，提升诊疗救治能力。平台建立“5G数据采集+人工智能评估+危急值预警+医疗急救”这一新型的“互联网+人工智能”医疗模式。用户在院外通过智能穿戴设备采集相关生理参数，通过5G网络发送至5G医疗云中心，利用人工智能技术进行危急值、正异常状态初步评估，如果发生异常危急情况，将用户完整的个人健康档案汇总推送至专家医生团队，医生可以根据患者生理参数异常值并结合个人健康档案信息进行诊断，同时触发医院120急救体系进行快速救治。患者救治过程中信息实时同步、共享至云端，最大限度地缩短早期救治时间，提高急性心脑血管疾病救治成功率。中心医院专家医生团队成立远程诊断中心，为本院及医联体医院出院患者的术后随访、基层社区患者的慢病管理、日常人群的健康管理提供远程诊断服务。基于5G的心脑血管疾病互联网诊疗与康复管理平台业务架构如图1所示。

图1 基于5G的心脑血管疾病互联网诊疗与康复管理平台业务架构

1.1 基于5G的人工智能远程心电动静一体化平台

该子平台以医联体智慧医疗建设为基础，三甲医院作为诊断中心医院，搭建覆盖院内、院外的远程心电监测诊断信息平台。由各院区、科室及医联体下辖各卫生医疗机构共同参与，实现动态/静态心电数据采集存储、5G实时心电监测预警、动态/静态心电分析诊断、心电AI辅助诊断、医联体远程心电诊断等一体化业务管理。

平台建立区域医疗机构远程心电大数据动静一体化管控模块，实现动静一体化心电数据存储应用、区域化心电数据管理质控、智能化心电诊断业务管理、区域疑难病例专家远程会诊。

1.2 基于5G的胸痛卒中中心急救管理平台

该子平台由院前急救数据管理系统、全网时间采集系统、院内急救数据填报系统、急救数据BI视窗系统、术后随访系统、院内管控平台、微信小程序等系统功能组成。对胸痛/卒中救治数据进行汇总查询、统计分析和管理，帮助各级管理者清晰获得不同区域、医院、科室的所有患者的急性心脑血管病急救情况，同时也可获得所有患者急救病例的全部细节数据。

同时，该子平台中汇集了胸痛/卒中中心各技术要点和考核要点信息，可对接中国胸痛中心数据网报平台和中国卒中中心数据网报平台，覆盖各种不同急救事件下的救治操作流程，实现患者救治过程中信息实时同步、共享，记录每个关键时间节点，最大限度地缩短早期救治时间，提高急性心脑血管疾病救治成功率。

1.3 基于5G的心脑血管专病互联网诊疗平台

该子平台通过互联网诊疗实现线下院区+虚拟线上院区的结合，利用实名认证、首复诊识别、电子预约、云诊室、电子处方、移动支付、药品订单等方式，实现优质医疗资源扩散下沉，实现医疗闭环服务。

子平台下包含智慧开放平台、可穿戴设备管理、人工智能、慢病监测、远程会诊等各类功能模块，在信息互联互通的情况下将医疗行为或医疗服务进行更好的可管控的有效延伸，并为医院提升管理能力与效率，创造经济价值。

1.4 基于5G的慢病管理云平台

该子平台通过5G网络、物联网等相关技术，将院内外可穿戴式设备监测报告获取、慢病留言咨询、慢病任务管理相结合。将三级医院与基层社区医院联动组建慢病管理团队机制，借助家庭医生对慢病患者进行长期跟踪随访，同时在平台上创建以权威三甲医院专家为核心的慢病管理医生团队，为区域内的慢病患者提供慢病留言咨询、慢病任务管理等服务。

子平台的设立实现从数据采集、人工智能评估、危急值预警到医疗急救的全流程互联网医疗模式。用户在院外通过智能穿戴设备采集相关生理参数（如单导联心电、十二导联心电、睡眠监测诊断、睡眠呼吸治疗、血压、血氧、血糖等），发送至人工智能云中心进行危急值、正异常状态初步评估，如果发生异常危急情况，将用户完整的个人健康档案汇总推送至专家医生团队，医生可以根据患者生理参数异常值结合个人健康档案信息进行诊断，同时触发医院120急救体系进行快速救治。

2 技术方案

2.1 构建覆盖区域医疗机构的5G网络满足不同应用场景需求

采用医疗专网MEC分流/切片方案，如图2所示，做到内外网严格隔离，满足医院内业务质量保障，能够进行资源灵活调整。网络基于运营商级5G基础架构，RAN硬件共享、频谱专用、5GC独立部署，满足医院专网及长期演进需求。

图2 运营商5G医疗专网MEC分流/切片方案

基于5G医疗云专网，利用5G网络的边缘计算和切片技术，实现各业务场景的灵活应用，同步搭建移动医疗云平台，承载远程监测、高清影像、远程急救、远程会诊移动医疗云平台应用部署。虚拟化医疗急救专网能够灵活保障网络使用优先级和传输速率，降低大部分数据在核心网络中的传输距离，降低传输时延，保障急救中各项数据的实时性。网络架构如图3所示。

图3 基于5G组建移动医疗云专网架构

数据采集终端发送业务流之前，首先通过5G基站经由承载/传送网与核心网建立信令连接，接着核心网与MEC中的UPF网元建立信令连接，将数据采集终端业务流导向MEC。当数据采集终端的业务流抵达至MEC中的UPF网元后，UPF网元将其分配至边缘计算平台（MEP）进行处理。处理完成后的业务流由MEP回传至UPF，再经由承载/传送网和5G基站传送至数据显示终端。

2.2 基于5G的心脑血管疾病互联网诊疗与康复管理平台

基于5G的心脑血管疾病互联网诊疗与康复管理平台采用五层架构设计，分别为基础层、数据层、应用层、服务层和用户层，总体架构设计如图4所示。

图4 基于5G的心脑血管疾病互联网诊疗与康复管理平台框架

底层为基础层。主要是各类硬件及感知层的设备，是作为各基础信息资源收集的硬件基础，包含5G网络设施、智能硬件设备和终端，以及面向外部平台的接口。5G网络低时延、大带宽、广覆盖的优势，为平台应用场景中的实时心电监测预警、数据回传、远程会诊高清视频交互、120车载多路影像和数据等的实时共享提供技术支撑。

向上为数据层。包括院内数据，如医院HIS、LIS、PACS、EMR、CDR等信息化系统，以及院外数据，如卫生信息平台数据、居民健康数据、疾控监管数据等。服务总线（HSB）负责调用医院现有业务系统（HRP、HIS、LIS、PACS等）接口数据，院外数据通过相应的API接口进行联通。

中间层为应用层和服务层，应用层封装四大平台模块服务供服务层调用，其中业务应用层与数据层通过医疗健康服务总线或API接口进行连接。

顶层为用户层，主要分为患者端、医师/药师端、医院端和120急救端，通过WEB端门户、移动端APP、微信小程序等形式实现。系统用户分为患者（智能穿戴设备使用者）、医生、医疗机构管理者等用户角色。

系统架构设计充分考虑系统可运营性和可扩展性，实现业务应用和平台分离，移动医疗应用容器化，实现同类项目复制，可有效节约部署成本，并有利于后期业务灵活扩展和移植。此外，通过建设数据交换共享平台，方便与院内信息化系统数据共享交互。

2.3 方案先进性

（1）基础设施。基于移动边缘计算业务（MEC）构建覆盖院内的5G网络，借助5G网络的低时延、大带宽、高速率、实时性，突破了医疗远程应用服务的网络局限性，满足不同应用场景的需求。利用5G网络的边缘计算和切片技术，实现各业务场景的灵活应用，运营期间根据资源需求快速弹性扩容，有效管控资源利用率和运营成本。

（2）高清视频交互。基于5G移动网络，提供高清视频和图像数据传输，利用大带宽、低时延、高可靠的网络技术，实现120急救车与院内指挥中心之间医疗数据的实时传输、4K高清视频交互（救治指导）、远程会诊、患者健康数据实时快速传输。

（3）云服务应用。基于运营商公有云、医卫机构和中心医院私有云，分层分级进行平台业务应用云化部署，支持资源弹性部署、动态扩容，为监管机构、医院、医生、患者提供便捷化、个性化接入服务。

（4）心电人工智能技术。应用在远程心电动静一体化平台、胸痛卒中中心急救管理平台、心脑血管专病互联网医院诊疗平台、慢病管理云平台，可以辅助医护人员对心电图进行快速精准诊断，为医生决策提供数据支持，建立快速精准的智能医疗体系。

（5）软件架构。软件架构采用纵向分层、横向解耦模式设计，可灵活、快速支撑同类项目功能级输出、模块化复制，可以快速实现项目推广复制。

3 结束语

基于5G网络技术、物联网、大数据、云计算等技术，构建心脑血管疾病互联网诊疗与康复管理平台。该平台的应用使患者就医及医院服务流程得以简化，可实现在整个救治、诊疗、在线问诊过程中患者信息的实时同步；并能实现救护车、医院急诊科、医院手术室、转诊医院、开展协同医疗业务的医联体之间患者救治信息的共享，最大化节省救治时间；同时在患者术后出院远程健康管理上得以跟踪管理，为患者提供全流程闭环服务，提升救治及时率和成功率。

目前，人工智能远程心电产品已在江苏省人民医院、南京鼓楼医院落地应用，基于5G的心脑血管疾病互联网诊疗与康复管理平台已获得了4项软件产品著作权证书，申报课题“基于5G的心脑血管疾病互联网诊疗与康复管理平台”获得2020年第三届绽放杯全国5G应用大赛医疗行业专题赛全国一等奖。

2021年，该平台已经在“南京市1小时都市圈”试点医疗机构开展应用实践，深化推广。平台建设以头部三甲医院实体资源为支撑，以5G网络和互联网为载体，构建开放、互联的信息化平台，助力医联体医院业务、模式、机制创新，构建互联网时代新的服务生态。借助该平台，能够实现上级医院专家团队的诊疗医资力量下沉，同时结合平台各系统区域性应用的特点，将远程会诊、远程急救、慢病管理等协同医疗服务接入医疗机构，延伸到“南京市1小时都市圈”。