4G通信技術在遠程醫療中的應用

史長生，支朝朋，杜洪良

武警河北總隊醫院 a.醫務處；b.信息科；c.物流中心，河北 石家莊050081

4G通信技術在遠程醫療中的應用

史長生a，支朝朋b，杜洪良c

武警河北總隊醫院 a.醫務處；b.信息科；c.物流中心，河北 石家莊050081

本文介紹了遠程醫療及4G通信技術的概念、特點，闡述了4G通信技術在放射醫學、家庭保健、內科、外科、急診等學科的遠程醫療中的應用，指出4G通信技術將促進我國遠程醫療的發展。

4G通信技術；遠程醫療；醫院信息化

0 前言

遠程醫療作為融合醫學科學、信息技術與通信技術為一體的新興科學，發揮的作用與意義已被世人所認知。而真正的遠程醫療需要統一的標準，高質量的會診畫面，網絡的安全保證，任何人員和任意時間的醫學互動和會診[1]。現代移動無線通信手段的發展實現了醫院與患者隨意的移動空間和時間的延伸。4G時代的來臨將推動遠程醫療向更高層次發展，特別是4G網絡普及率不斷提高和4G手機用戶數量快速增長，面向家庭和個人的遠程醫療健康監護系統已成為遠程醫療領域的熱點，而移動健康醫療也將成為遠程醫療發展的趨勢之一。

1 遠程醫療的概念

遠程醫療是遠程醫學的重要組成部分。遠程醫學是利用遠程通信技術，以雙向傳送數據、語音、圖像的方式開展的遠程醫學活動。遠程醫療一般是通過網絡技術在相隔較遠的求醫者和醫生之間進行雙向信息傳送，完成對求醫者的信息搜集、診斷以及醫療方案的實施等工程[2]。

遠程醫療系統主要由以下3部分組成：① 醫療服務的提供者。即醫療服務源所在地，一般位于大城市的醫療中心，具有豐富的醫學資源和診療經驗；② 遠地尋求醫療服務的需求方。可以是當地不具備足夠醫療能力或條件的醫療機構，也可以是家庭患者；③ 聯系兩者的通信網絡和診療裝置。

隨著醫療技術的長足發展，很多醫療軟件公司開發了醫院信息系統HIS（Hospital Information System）、醫療服務系統HSS（Hospital Service System）、圖像存儲與傳輸系統PACS（Picture Archiving and Communication Systems）和實驗室（檢驗科）信息系統LIS（Laboratory Information System)，這些系統主要的任務就是把日常產生的各種醫學檢驗數據和影像（包括生化分析儀、核磁、、CT、超聲、各種X光機、各種紅外儀、顯微儀等設備產生的圖像）通過各種接口（模擬、DICOM、網絡）以數字化的方式海量保存起來，當需要的時候在一定的授權下能夠很快地調回使用，同時增加一些輔助診斷管理功能[3-5]。這些大幅醫學圖像傳輸對網絡帶寬要求非常高，而即使采用3G模式的傳輸，在靜止的狀態其最高的傳輸速率也只不過2 Mbps，會造成圖像、聲音以不連續、非同步、不清晰的方式傳遞，從而影響診斷和治療方案的確定，影響遠程會診的質量。隨著4G時代的到來，上述問題可以得到解決。

2 4G通信技術概念和特點

2.1 概念

第4代移動電話行動通信標準（fourth generation of mobile phone mobile communications standards，4G），指的是第四代移動通信技術。它是寬帶（broadband）接入和分布式的網絡，具有100 Mbps的下載速度，20 Mbps的上傳速度。不僅可對全速移動用戶提供高質量影像服務，實現三維圖像的高質量傳輸，還能提供通信信息之外的定位定時、數據采集、遠程醫療等綜合功能。

2.2 特點

（1）速度快頻譜寬。4G系統的目標速率明顯超過3G，對于大范圍高速移動用戶（火車或者高速公路上的汽車，一般時速＜250 km）數據速率為2 Mbps，對于中速移動用戶（一般城市交通工具，時速＜60 km）數據速率為20 Mbps，對于低速移動用戶（室內或步行，時速＜5 km）數據速率100 Mbps。為使4G通信達到100 Mbps的傳輸速度，每個信道將占有100 MHz的頻譜，相當于WCDMA網絡的20倍。

（2）多種通信業務融合。基于IPv6的高速移動通信網絡以移動數據為主，改變了傳統的以電話為主的觀念。4G可被稱為“多媒體移動通信”，不僅可將個人通信、信息系統、娛樂和廣播等業務無縫連接為一個整體進而滿足用戶各種需求，而且可使數據、語音、視頻等大量信息通過高帶寬的信道進行傳送。

（3）無縫漫游。4G系統實現全球統一的標準，各類媒體、移動終端及網絡之間能進行“無縫連接”，將不同模式的無線通信，如廣播電視網、蜂窩移動網、衛星網、無線局域網和藍牙等集成到一起，真正實現一部手機在全球的任何地點都能進行通信，為跨國遠程會診提供了通信基礎。

（4）4G系統還將具備接口開放、多網絡和多協議共存以及能從2G、3G平穩過渡等特點。低速與高速的用戶以及各種各樣的終端設備能夠共存與互通，使用戶在投資最少的情況下實現到4G時代的過渡。這為現階段使用3G遠程會診系統的用戶，提供了可升級的接口[6]。

3 4G通信遠程醫療的優勢

基于4G通信的遠程醫療結合了高速移動通信和多種模式無線通信技術，能夠實現無線遠程醫療、遠程監護、遠程醫療教學等。它不僅融合了移動通信和多媒體網絡技術，可提供足夠的帶寬以保證大容量多媒體數據的安全高速傳輸，還有助于醫療資源的高度共享，隨著遠程家庭監護的推廣，患者可以隨時隨地得到醫護人員的幫助和救護，特別是在災害、事故和戰場救援中能夠發揮獨特的優勢。

4 4G通信技術在遠程醫療中的應用

根據美國最大的無線通信公司Verizon的最新資料，2013年9月密歇根St. Clair公司利用4G LTE網絡研制出先進的遠程醫療解決方案，為醫護人員和急救室提供具有雙向音頻和視頻直播無緩沖寬帶網絡。并使用專業的醫療視頻傳感器采集現場視頻，使得急診室的醫生通過服務器查看高清晰度視頻畫面，并可以遠程評估患者的病情。由醫護人員傳遞重要的信息，如癥狀和生命體征，醫生可以放大傷害，提供診斷，制定治療計劃，在病人到達之前聯系專科醫務人員和預定急診室。這種實時、高質量的視頻溝通有助于急救人員和專科醫生更迅速地做出明智的臨床決策，從而減少診斷時間，最大限度挽救病人的生命。

4.1 在放射醫學中的應用

作為計算機支持工作項目的一部分，4G通信網絡可用來傳遞MRI和CT圖像。研究證實通過4G通信網絡的帶寬，可用低成本網絡傳遞13張會厭炎或咽后膿腫的頸側軟組織X線片和15張關節積液的肘部X線片，經最優秀的放射學專家和兒科急診醫師閱讀這些圖片，兩者的解讀均100%正確。

4.2 在家庭保健中的應用

自1982年起到現在，由美國圣弗朗西斯科和華盛頓VA醫療中心監護的病人已超過11000人。當電池快用完時，起博器將改變其正常的工作節律，這可從心電圖中檢測出來，裝在電話上的儀器可把心電圖傳給中心，中心就能夠在非常遠的地方檢測出這些異常問題[7]。

糖尿病病人自我保健，尤其是血糖自我監測，對糖尿病治療極為重要。基于4G通信網絡的血糖監測系統，可作為糖尿病病人初級保健助手，對病人的癥狀、血糖、飲食和藥物進行監控。

病人還可在攝像機前與醫生交談，將關節活動范圍，體溫表讀數或其他與身體狀況有關的可視信息傳給醫生[8]。裝在家庭視頻元件上的各種儀器還可傳遞心音、血壓測量值等，將視頻與其他技術結合后進行家庭監護和會診。

隨著4G無線通信的發展，一旦發現自覺癥狀時，可通過4G網絡將12 h持續心電圖傳送到中心。在多個國家，已有30000人向該系統申請預定這項商業服務。

4.3 在外科中的應用

遠程醫療可幫助經驗不足的醫師成功地完成手術，使微創外科手術（如腹腔鏡手術）技術得到更廣泛的應用。已有研究表明通過4G無線通信模塊，經驗有限的主刀醫師可在遠程外科醫師的指導和幫助下進行腹腔鏡手術，且無一例并發癥[9]。

隨著4G移動通信網絡的廣泛覆蓋，移動健康監護系統能實現對用戶遠程、即時的健康監護，用戶不但能及時了解自身的健康狀況，還能及時應對諸如心血管疾病、高血壓等突發疾病[10]。因此，將移動健康監護系統帶入社區和家庭，對患者或亞健康人群實施移動遠程健康監護，不論是提高預防能力，減少患者或者亞健康人群的經濟負擔，還是增強醫院的醫療服務能力，減少醫護人員的工作量，都具有非常重要的現實意義。

[1] 馬錫坤．醫院網絡終端準入控制解決方案[J]．中國醫療設備, 2011,26(11):30-32．

[2] 陳玨珺．醫院信息網絡設備的維護[J]．硅谷,2011,(9):192．

[3] 劉鑫,李松,李福林．X射線攝影技術數字化研究進展[J]．醫療衛生裝備,2011,32(3):73-79

[4] 高俠,李瓊,勝璐靈．醫院信息網絡安全的管理及防范[J]．西部中醫藥,2011,(7):50-51．

[5] 陳佳杰,王瑋,熊曉雙,等．淺談基于PACS的醫學影像教學系統在Web上的應用[J]．中國數字醫學,2012,7(2):80-81．

[6] 陳利佳,李剛榮,汪鵬,等．遠程醫療中的3G視頻直播技術應用[J]．中國數字醫學,2012,7(12):70-74

[7] Paacilainen P,Korhonen I,L?tj?nen J,et al．Circadian activity rhythm in demented and non-demented nursing-home residents measured by telemetric actigraphy[J]．J Sleep Res,2005,14(1):61-68

[8] J．Y．Jung,J．W．Lee,ZigBee．Device Design and Implementation for Context-Aware U-Healthcare System[R]．Second International Conference on Systems and Networks Communications,2007．

[9] 彭勝華．基于GPS和GPRS遠程醫療監護報警系統的設計[J]．中國組織工程研究,2012,16(13):2328-2331．

[10] Rajesh Rai,Monika Verma,Meena Badole．Telemedicine for Body Scanner Based on 4G Technology[J．International Journal of advancement in electronics and computer engineering,2012(4):44-50．

Application of 4G Communication Technology in Telemedicine

SHI Chang-shenga, ZHI Chao-pengb, DU Hong-liangc
a.Department of Medical; b.Department of Information; c.Department of
Logistics Center, Armed Police Corps Hospital of Hebei, Shijiazhuang Hebei 050081, China

This paper introduces the concept and structure of telemedicine as well as the concept and characteristic of 4G communication technology, expounds the application of 4G communication technology in radiation medicine, family health care, and departments of internal medicine, surgery, and emergency, fi nally points out that 4G communication technology will promote the development of telemedicine in China.

4G communication technology; telemedicine; hospital informatization

R197.324

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2014.07.027

1674-1633(2014)07-0077-02

2014-01-13

2014-03-03

作者郵箱：41507427@qq．com