5G远程超声检查在网络远程会诊及边远牧区义诊中的应用探索

张其杰 杨 杰 阿衣努尔·买买提力 米力努尔·艾尼瓦尔 胡轩楠 巧丽潘·玉奴 古丽努尔·阿不力米提 伍 利 陈 萱 叶新华 宋宁宏

新疆维吾尔自治区克孜勒苏柯尔克孜自治州（以下简称克州）由于交通不便，医疗资源匮乏，边疆群众“看病远、治病难”的问题一直难以解决。远程医疗的出现有助于改善这一现状［1-2］。在发展日益迅速的影像技术领域，超声因其独特的优势占有重要地位。与X线、CT和MRI等检查手段相比，超声具有便携、易于获取、价格低廉、无辐射、实时评估等优点，在疾病诊断和指导治疗，尤其是健康筛查中有着广泛应用。但该检查对操作者临床实践经验要求较高，高水平超声医师在医疗资源匮乏地区稀缺［3-5］。远程超声有助于实现医疗资源共享，但其实时动态图像的远程呈现对数据传输的实时性、稳定性及带宽要求均较高，使该技术的开展受到限制，而5G远程通信技术的出现有望突破这一壁垒。本研究回顾性分析了我院在克州地区开展的5G远程超声诊断病例，探讨其在网络远程会诊及边远牧区义诊中的应用。

资料与方法

一、研究对象

选取2020年6月至2022年4月行超声检查患者512例，男183例，女329例，年龄18～86岁，平均（45.00±0.57）岁。其中，行传统床旁超声检查156例，超远程会诊114例，远程会诊185例（包括阿克陶县维吾尔医医院121例和乌恰县人民医院64例），远程义诊57例；其中，超远程会诊是指在新疆克州人民医院就诊患者接受我院超声医师实时超远程超声检查；远程会诊是指患者经下级医院5G远程诊疗终端接受我院超声医师实时远程超声检查；远程义诊是指边远牧区义诊中的患者经我院5G超声机器人移动车接受我院超声医师实时远程超声检查。参与会诊、义诊患者均为在当地医疗条件下诊断困难或无条件就诊的患者，其中5G超声机器人移动车主要用于义诊中无条件就诊的边远牧区患者。本研究经新疆克州人民医院医学伦理委员会批准，所有入选患者均签署知情同意书。

二、仪器与方法

1.设备：使用武汉华大智造科技有限公司提供的远程超声诊断系统（MGIUS-R3），该系统采用六轴协作机械臂执行系统，扫描覆盖区域850 mm，医师端通过仿形探头控制患者端机械臂，末端探头与竖直方向最大夹角为70°，轴向旋转角度范围为-170°～170°。共配备2套医师端（图1A）和5套患者端（图1B），两者间信号传输基于5G移动通信技术（中国移动）；其中，医师端分别安置于新疆克州人民医院和我院超声科；患者端分别安置于新疆克州人民医院超声科、手术麻醉科、两家下级医院（阿克陶县维吾尔医医院和乌恰县人民医院）和5G超声机器人移动车（图1C、D）。

图1 5G远程机器人超声诊断系统

2.会诊流程：患者端所在医院为会诊发起方，需提前登录远程超声诊断系统进行预约登记，录入患者个人信息、检查部位、具体预约时间等信息，并于会诊当天与医师端所在医院建立5G远程通信，会诊医师根据检查信息开始远程操作机械臂进行检查。检查完毕，会诊医师填写检查报告单，患者端医师打印。见图2A。我院作为新疆克州人民医院远程超声会诊的上级单位，同时新疆克州人民医院也负责下级县医院的远程会诊检查及边远牧区义诊中的检查。会诊医师均为副主任及以上职称。

图2 5G远程超声会诊流程及医患双方问卷评估

3.应用评价：①以常规检查项目为主，涉及甲状腺、妇科、腹部、乳腺和泌尿生殖系统，比较超远程会诊、远程会诊及远程义诊与传统床旁超声在常规检查项目方面的差异；②远程超声会诊依据所采集的实时动态图像进行疾病的诊断分析，信号传输的实时性和有效性直接影响操作者的图像采集及对疾病的判断。通过分析比较信号传输相关参数，包括带宽、双向延迟和丢包率，对远程信号传输质量进行评估；③在远程机械臂进行超声检查过程中，医师对于操作过程、图像及与患者交流的满意度直接影响检查结果；同时，检查能否顺利进行取决于患者的配合程度，可通过接受度、紧张度、探头压迫舒适度及隐私保护满意度得以反映。所有参与医师及患者检查结束后填写简易评估量表，用于评估远程超声诊断临床应用的可行性，并与传统床旁超声评分进行比较，评分越高，体验越好。见图2B。

三、统计学处理

结 果

一、检查项目方面

超远程会诊、远程会诊及远程义诊与传统床旁超声在常规检查项目构成比方面比较差异均无统计学意义。见表1。

表1 传统床旁超声与5G远程超声在克州地区开展检查项目情况 例

二、远程信号传输评估

与超远程会诊和远程义诊比较，远程会诊的信号传输带宽更高，双向延迟和丢包率均更低，差异均有统计学意义（均P＜0.001）。见表2。

表2 5G远程超声在克州地区信号传输参数比较（）

表2 5G远程超声在克州地区信号传输参数比较（）

与远程会诊比较，***P＜0.001

类型远程会诊超远程会诊远程义诊带宽（Mbps）77±7 50±8***52±7***双向延迟（ms）63±13 83±10***81±8***丢包率（%）2.1±0.7 4.0±0.5***3.8±0.5***

三、医患双方问卷评估

1.对于医师而言，远程会诊的操作满意度、图像满意度和交流满意度评分与传统床旁超声比较差异均无统计学意义；远程会诊和远程义诊的操作满意度、图像满意度和交流满意度评分均低于传统床旁超声，差异均有统计学意义（均P＜0.05）。见表3。

表3 传统床旁超声与5G远程超声临床应用医师评分（） 分

表3 传统床旁超声与5G远程超声临床应用医师评分（） 分

与传统床旁超声比较，*P＜0.05，**P＜0.01，***P＜0.001

类型传统床旁超声远程会诊超远程会诊远程义诊操作满意度8.1±0.9 7.8±0.8 7.5±0.7**7.6±0.6*图像满意度8.4±0.6 8.1±0.8 7.9±0.6**7.7±0.8**交流满意度8.5±0.5 8.3±0.6 8.0±0.5**7.9±0.8**

2.对于患者而言，在接受度方面，超远程会诊与传统床旁超声比较差异无统计学意义；而远程会诊和远程义诊的接受度评分均低于传统床旁超声，差异均有统计学意义（均P＜0.05）。远程会诊、超远程会诊和远程义诊的紧张度评分均低于传统床旁超声，差异均有统计学意义（均P＜0.05）。远程会诊、超远程会诊和远程义诊的探头压迫舒适度、隐私保护满意度评分均高于传统床旁超声，差异均有统计学意义（均P＜0.05）。见表4。

表4 传统床旁超声与5G远程超声临床应用患者评分（） 分

表4 传统床旁超声与5G远程超声临床应用患者评分（） 分

与传统床旁超声比较，*P＜0.05，**P＜0.01，***P＜0.001

类型传统床旁超声远程会诊超远程会诊远程义诊接受度8.2±0.6 7.8±0.7*8.0±0.9 7.8±0.9*紧张度8.3±0.6 7.6±0.6***7.7±0.5***7.7±0.6**探头压迫舒适度6.9±0.7 7.4±0.6**7.3±0.8*7.4±0.7*隐私保护满意度7.0±0.7 8.3±0.5***8.2±0.6***7.9±0.7***

讨 论

远程医疗这一概念最早出现于20世纪70年代，字面解释就是“远距离诊疗”，是指通过信息和计算机技术来增加获得护理和医疗信息的机会进而达到诊治患者的目的［6］。其包含4个关键要素：①提供临床医疗支持；②克服距离障碍，将不同地理位置的用户关联起来；③借助各种类型的信息和计算机技术；④以改善健康为目标。传统上可分为同步和非同步远程医疗2种模式，前者是指信息双向实时交互式传输共享，而后者一般指信息非实时传输，包含存储和再传递的过程［7］。超声检查依靠其在疾病诊断中的独特技术优势，较早地被应用于远程医疗中。其所采集的影像为动态图像，要想实现实时清晰传输，对移动通信的速率和双向延迟要求均较高，受限于当时的信息传输技术水平，无法支持同步模式，只能采用非同步模式，即当地医师将采集完成的超声影像进行远距离传输，远程专家根据所采集的影像做出相应诊断。由于超声检查对操作者的依赖性，所采集的图像常差强人意，影响疾病诊断的准确性。即使远程口头指导图像采集过程，也无法完全复现原本意图，且严重降低了检查效率。

随着具有高速率、大容量、低延迟的5G移动通信技术出现，使得实时远程超声诊断成为可能。本研究所使用的远程超声诊断系统由华大智造科技有限公司提供，通过5G网络实现医师端与患者端的远程连接。本研究结果显示，与远程会诊比较，超远程会诊和远程义诊的带宽更低，且具有更高的双向延迟及丢包率，差异均有统计学意义（均P＜0.05）。尽管信号传输参数存在差异，但3种远程会诊的带宽均＞20 Mbps，同时双向延迟均＜100 ms，丢包率均＜5%，表明网络状态均良好，可执行正常远程操作。该系统采用六轴协作机械臂执行系统，扫描覆盖区域850 mm，医师端通过仿形探头控制患者端机械臂，末端探头与竖直方向最大夹角为70°，轴向旋转角度范围为-170°～170°。会诊医师通过灵活的机械臂调整超声探头方位，进而寻找最为满意的扫描切面，并可实时调节图像参数，优化图像。本研究结果显示，远程会诊的操作满意度、图像满意度和交流满意度评分与传统床旁超声比较差异均无统计学意义，但超远程会诊和远程义诊的操作满意度、图像满意度和交流满意度评分均低于传统床旁超声，差异均有统计学意义（均P＜0.05），可能与5500 km的超远距离或车载移动传输导致信号质量下降有关，但仍可以满足临床诊断需求。在2019年开展的一项随机多中心临床试验中，5G远程超声突出的图像一致率、优良率及操作适用性合格率也得以证实［8］。

另外，患者端探头的接触力与医师端仿形探头的下压力保持一致，机械臂远端设有压力传感器，能够实时记录压力数值。对于不同体型的患者，医师可通过适当增加或减少机械臂的下压力来获取理想的图像信息，真实模拟现场操作。为避免检查某些部位（如脖颈部）时用力过度，可预先根据不同检查部位设置对应的机械臂压力最大值，稳定时力灵敏度0.1 N，以免造成患者不适。本研究结果显示，5G远程超声机器人的探头压迫舒适度评分甚至高于传统床旁超声，差异有统计学意义（P＜0.05）。但相较于传统床旁超声，患者接受远程超声检查时更为紧张，两者紧张度评分比较差异有统计学意义（P＜0.05），可能更多是出于对新事物的陌生感，随着该项技术的开展与普及，这一现象有望得到改善。目前在检查过程中，我院安排专人在患者排队接受检查时预先进行科普宣教，以有效缓解患者面对机械臂时的紧张度。基于我院现有经验，超远程会诊与传统床旁超声在患者接受度评分比较差异无统计学意义，可能与该部分患者均来自克州阿图什市，文化程度较高，对新鲜事物更易于接受有关；相反，远程会诊和远程义诊的对象多居住于边远牧区，对5G远程超声检查的接受度评分显著低于传统床旁超声（均P＜0.05）；但在隐私保护满意度方面，市区和边远牧区患者评分均高于传统床旁超声（均P＜0.05），尤其在涉及身体私密部位检查时，由于5G远程超声现场无需医师参与，避免了由于医患双方性别不同带来的尴尬。

不同于CT、MRI等检查，超声检查更注重医师的操作手法，探头的位置、角度、力度及超声波参数的设置决定所采集图像的质量，进而直接影响对疾病的诊断。以往远程超声会诊采用非同步模式，最终得到的只有一个诊断结果，对提高当地医疗水平意义不大［7］。在提供远程医疗支援的同时，兼顾远程教学指导也非常重要，关于5G技术在超声远程教学中的应用已有相关报道［9-10］。我院所使用的远程超声诊断系统，可以实时语音沟通，不仅能够指导患者就诊，还能通过共享屏幕为当地医师进行现场讲解教学，实时互动，犹如现场观摩。同时，该系统配备回放功能，可对疾病的典型动态超声图像予以保存，供当地医师反复观察学习。此外，远程超声系统还广泛应用于多种传染病防治中，如新冠肺炎疫情的诊治［11-13］，以及辅助手术，其中5G远程超声引导下经皮肾穿刺碎石取石术率先由我院成功开展并报道［14］。

综上所述，初步建立5G远程超声检查的临床应用体系，有利于促进我国东部发达地区优质医疗资源向边疆地区有效下沉，是响应国家卫生健康委员会医疗体制改革的一次可贵实践与模式创新。