5G与人工智能赋能下VR探视在临床的实施与应用

王威

摘要：结合5G网络和万物互联的大背景，利用VR（虚拟现实）技术实现“5G+VR探视系统”在医院ICU、CCU、EICU、PICU等重症监控科室的临床应用。大庆龙南医院对于患者的陪护和探视进行了有效的管控，做到轻症无陪护、重症一陪护、隔离病房无陪护。建立“5G+VR探视服务”有效解决患者家属陪护难、探视更难的瓶颈，在医疗领域用信息化的手段为患者及家属提供全新的虚拟现实的沟通交流方式，又能有效避免人员聚集交叉感染。同时也解决了医患沟通，远程会诊，学习示教的各种问题。

关键词：5G+VR医疗探视系统；非接触远程实时监控及探视能力；5G智慧医疗；5G+VR探视中心

一、基本情况

大庆龙南医院地处石油、石化企业中心区域，是一所集医疗、教学、科研、预防保健于一体的综合性国家三级甲等医院，专科特色突出，多学科综合实力强劲，是黑龙江省首家智慧医院。2017年大庆龙南医院智慧医疗体系，以人民健康为中心，以改善百姓看病就医体验为出发点，围绕百姓就医反映比较突出的热点、难点问题，推出具有龙南医院特色的“六位一体”看病不求人的诊疗模式，即：预约挂号不求人、检验检查不求人、结果查询不求人、寻医问药不求人、健康管理不求人、入院出院不求人。智慧医疗新体系架构的应用社会反响良好，大庆龙南医院荣获“全国百强数化医院”“改善医疗服务最具示范案例”“现代化企业管理创新”“全国智慧医院优秀案例”等荣誉，2020年信息中心荣获“全国改善医疗服务示范科室”。

2020年7月医院开始在ICU、PICU、EICU、CCU四个重症监护室铺设5G线路，在多楼宇间机房内搭建各类服务器及网络交换设备。在门诊五楼建设5G+VR探视服务中心，组建各类终端设备。5G＋VR探视是依托于5G网络低时延、大带宽的特点，基于虚拟现实（VR）的应用方案，针对面向5G的智慧医疗方案，可视为智慧医院的典型应用。2021年1月，大庆龙南医院和中国移动大庆分公司共同打造东北三省首家5G+VR探视中心在医院门诊大楼五楼阳光大厅正式启用。在探视中心的4个探视区域内患者家属分别可以对4个重症监护室的患者进行探视服务。

二、业务创新亮点

（一）设计理念

国家工信部多次下文，致力于推动5G+VR/AR+医疗健康等方向的发展。在医院感染控制要求下，在规定时间内家属才能听到医生对患者的病情介绍。如何实现家属实时探视，一直是医院的难题。国家卫健委曾强调，避免因探视引发感染问题，因此国内医院都不允许随意探视陪护。

VR技术在医疗行业的应用广泛，打造5G医疗行业专网，作为新时期医院网络的核心架构，能高效整合医院的网络与终端设备，提供低时延、高带宽和数据不出院等能力，为院内诊疗服务、终端互联奠定可靠的基础。在有限的空间和资源的情况下，如何为患者提供高效、优质、便捷、温暖的服务，满足患者对医疗资源的渴望，成为困扰医院的难题。通过信息化手段，构建的信息化系统功能，融入VR技术，创新探索远程治疗及探视新模式，不管对于当前医院监护室管理模式，还是探索院内其他方向的应用，都具有积极意义。

5G隔离探视是以本地及远程视频直播平台为基础，辅以语音交互通道，由VR、全景和高清摄像头作为数据采集前端，直播播控平台作为数据中间层，微信小程序、HTML5承载应用控制，实现隔离空间场景下人员非直接接触的双向交互。VR全景摄像头可以实现沉浸式的实时场景感官，带有云台的高清平面摄像头可以实现对特定目标的清晰呈现。

业务创新：医院充分利用医院独有的智慧医疗优势，推出东三省首家5G+VR隔离探视服务的创新举措，有效解决患者家属陪护难、探视更难的瓶颈，减少人群聚集，避免交叉感染，再一次彰显了“智慧”优势。

（二）技术创新

5G+VR隔离探视在技术方案方面运用了5G的高带宽、低时延的特性，融合5G行业专网和边缘云以本地及远程视频直播为基础，辅以语音交互通道，并基于虚拟现实（VR）的应用方案[1]，为了展现生动、逼真的场景，VR技术可以帮助呈现立体的世界，在集8K全景视频采集输入、5G网络图像传输、高速图像拼接、直播推流终端观看等于一体的VR+8K全景探视方案，充分满足了患者家属探视的需求，实现隔离空间场景下人员非直接接触的双向交互。

投入使用的5G相关新硬件VR头显、探视车、高清全景摄像头、5G基站、流媒体服务器、主屏、移动核心机房等硬件设备全面支撑本方案的实施，使用体验更顺畅，效率更高，实现闭环管理与环节质控，提升医疗服务质量。

（三）管理创新

由于当前4K/8K超高清视频与5G技术结合的应用不断出现，该技术广泛应用于活动及事件直播、视频监控、商业性质的远程现场实时展示等领域，成为前景广阔的市场基础应用。根据医院的管理要求，医院为有效提升院内管控，减少交差感染的风险，在5G+VR隔离探视服务中心，可以通过手机、PC机以及VR头显等多种方式体验观看，尤其是VR头显用户可以体验沉浸式观看，不仅可以看见患者在病房内的状态，还能看见整个病房的情况，让患者家属了解到医护人员的诊疗情况，这样也对建立良好的医患关系起到帮助，有效提升医院管理水平，体现了医者仁心和医院的人文关怀。

三、探视服务解决临床问题

5G在行业应用，需要考虑并融合边缘计算、人工智能、网络切片和无线网络定制化等技术，才能实现更低的部署成本和更灵活的网络功能，从而让5G网络更加契合企业的应用和生态，赋能传统企业的数字化转型。综合来看，5G不仅为各行业提供了新的可能性，还将在各种技术融合后形成新的概念，为企业带来新一轮的创新机会。结合医院对于院内监护室的管理政策，医院对于患者的陪护和探视进行有效的管控，做到轻症无陪护、重症一陪护、隔离病房无陪护。在这样的背景下，5G+VR探视服务有效解决患者家属陪护难、探视更难的瓶颈，不仅为患者及家属提供全新的相互沟通交流的方式，又能有效避免人员聚集交叉感染。同时也解决了医患沟通、远程会诊、学习示教的各种问题。

四、技术解决方案

（一）MEC多接入边缘计算

MEC（Multi-access Edge Computing，多接入边缘计算是ETSI标准组织提出的概念，是在靠近终端用户的边缘位置为用户提供所需服务和云计算功能的网络架构，将内容、应用或服务部署到靠近终端用户的网络边缘，来提供可靠且极致的业务体验。

将5G和边缘计算加以结合，将算力、存储和自动化部署运维等一些通常与中央数据中心相关的功能扩展到网络边缘，则能真正发挥5G的低时延、大带宽和一网多能优势，从而将5G优势最大化，并最终实现将差异化行业应用变现。大庆龙南医院的远程隔离探视系统，以本地及远程视频直播为基础，辅以“和对讲”语音交互通道，在新生儿病房、CCU心脏监护室病房、NICU神经重症医学科病房、ICU病房分别固定安装一台360°全景相机，搭配1辆医疗采集车+4K高清平面摄像头及配套硬件设备，以VR、全景和高清摄像头做为数据采集前端，直播播控平台作为数据中间层，服务器端计算资源及内容分发加速保障，探视者自由选择观看机位，既可观看病房内的实时全景动态，也可观察到患者细致的特写镜头，服务器端通过对视频业务的管理控制，为手机观看端、HTML5承载应用控制。

新生儿病房、CCU心脏监护室病房、ICU病房、NICU神经重症医学科病房采用统一采播流程，见图1。

（二）系统功能说明

系统主要由视频采集端、播控服务管理平台、观看端三部分组成。在视频采集端，将全景摄像机（自带视频拼接服务）、平面摄像机通过路由器进行并联；采集到的图像编解码后通过5GCPE上传到服务器端[2]；直播控制平台将直播画面推送到观看设备上，同时能控制视频源切换。

1.视频采集端

平面摄像头通过采集车移动至病床，对目标点位进行视频采集。原始视频流经过路由器并联后统一进行编解码，然后上传至服务器端。带有云台的高清平面摄像头可以实现对特定目标的清晰呈现，语音系统作为主要沟通手段辅助观察掌握隔离病房内的情况。

2.播控服务管理平台

控制桌面安装于本地逻辑服务器，而运算及存储服务器资源采用云服务器，实现中间服务统一部署统一管理。本地逻辑服务器与医院前置机进行HIS数据交互。提供后台逻辑控制桌面及服务器远程访问管理，服务器提供直播视频流转码、渲染、推流、内容分发加速服务。

3.观看端

本地探视区可通过安装在探视病房外的VR一体机及电视大屏观看，大屏通过图像同步软件实时抓取VR一体机的图像，也可以使用移动设备通过网页Web观看。远程观看可以使用移动设备通过网页Web访问服务器[3]，在院区外观看，同时可通过界面上的虚拟按钮对摄像头进行缩放、转动等控制。

探视者在医院开放的探视时间段内进行预约，可以在本地通过VR头显或远程通过手机管理和切换全景摄像头的画面，既可以体验全景真实场景也可以观看到病患的细致特写。探视者还可以使用设备自带的语音模块，通过语音交互系统在探视观看的同时和隔离病房内的患者或医护人员进行语音通话。医护人员可通过网页Web控制后台对探视者进行探视预约管理，探视者通过鉴权系统登录直播中心进行探视。医院管理者可在后台统一管理直播探视，并可随时监控患者及病房情况。

五、探视系统取得成效

5G+VR的探视模式，探视者可在远端或在隔离病房外通过VR头显、手机连接VR摄像头，查看隔离病房内的环境情况，通过高清平面摄像头重点查看目标病患的康复情况，为患者家属探视及医院管理带来便利，打造非接触远程实时监控及探视能力，缓解隔离患者及家属的焦虑，减轻护士护理之外的事务性工作压力，提高医院新技术应用水平，赋能医院通过视频对病区监控管理的能力。医院建立了完善的5G+VR探视预约制度和管理制度。当每位患者家属通过VR头显看见亲人留下激动泪水的时候，当每位患者家属看到亲人最后一面不再有遗憾的时候，我们深感新技术的创新举措应用为患者带来的不仅仅是一次优质的服务，更是成就着有温度、有情怀的医疗品质；检验着敬佑生命、救死扶伤的医疗本质；沉淀着甘于奉献、大爱无疆的初心使命！

大庆龙南医院率先开阔思路，主动作为，提前谋划，科学布局，结合广大市民实际需求，打造5G+VR探视中心，全新的探视模式社会反应良好，《黑龙江日报》、学习强国等媒体都进行了全方位的报道。未来大庆龙南医院将继续探索新技术，为更多的患者带来带来便利，此项目在其他医院完全可复制推广。

参考文献

[1]王晓云， 刘光毅， 丁海煜， 等. 5G技术与标准[M]. 北京：电子工业出版社， 2019.

[2]RODRIGUEZ J.5G：开启移动网络新时代[M].江甲沫，韩秉君，沈霞，等，译. 北京：电子工业出版社，2016.

[3]张燕翔. 虚拟/增强现实技术及其应用[M]. 北京：中国科学技术大学出版社，2017.

作者单位：大庆龙南医院信息中心