5G 網絡技術在醫院信息化建設中的應用探討

楊榮芳

（創業慧康科技股份有限公司，浙江 杭州 310052）

物聯網（Internet of Things）本質是“物物相連的互聯網”，通過信息傳感設備，按照約定的協議，將物品與互聯網連接起來，進行信息交互和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。物聯網技術有三大主要特點：一是全面系統化的感知，對RFID、傳感器等技術加以充分利用，對物品信息進行高效識別；二是可靠的傳遞，結合有線網絡、WIFI 無線網絡、4G/5G 等通信網絡將信息進行可靠的傳輸；三是智能處理，通過云計算、邊緣計算、人工智能等技術的使用，使得數據分析、處理的效率大幅提高，實現業務的智能分析與決策輔助[1]。

1.相關技術

物聯網通信技術：在物聯網當中，通過傳感器設備能夠實現信息傳遞，而要保證其更具實效性，必須對成本、功耗予以有效控制，同時要真正做到對等通信。在構建物聯網的過程中，可以采用的組網技術較多。不同的物聯網網絡技術適合不同的應用場景。物聯網網絡技術根據傳輸距離主要分為四大類：一是短距網，主要是藍牙、ZIGBEE、RFID、NFC、UWB 等；二是低功耗廣域網，如Lora、Sigfox、NB-LOT；三是局域網，如WIFI 等；四是廣域網，如3G/4G/5G 等。

5G 是第五代移動通信技術（5th generation Wireless Systems）的簡稱，是現今最新的蜂窩移動通信技術。相較于之前使用最多的4G 網絡系統，其網絡通信性有了 大幅度的提升。同以往移動通信技術過分注重用戶峰值速率相比，5G 的所有性能指標都優越，除用戶峰值速率（20 Gbps）外，在連接數密度（106/km2）、用戶體驗速率（0.1～1 Gbps）、流量密度（10 Tbps/km2）、移動性（500 km/h）、端到端時延(1 ms)等技術指標上均具有更強的性能。5G 技術工作的頻段更高，頻譜更寬。不久的將來，5G 勢必走向30 GHz 以上毫米波頻段。相對于6 GHz 以下分配殆盡的頻譜資源，毫米波（30 GHz～300 GHz）頻段有相當多帶寬資源，可最大化加快通信速度，為5G 超高速通信業務提供了保障。5G 的上傳下載速率較之4G 網絡都有幾到幾十倍的明顯提高，用戶體驗明顯改善。5G 網絡在實現高速率通訊的同時，海量連接是5G 技術最大的突破，支持多用戶波束智能賦型、更多用戶高效收發數據和接入更多設備，并可減少不同網絡用戶間的干擾。5G 網絡的端到端時延可以降到1 ms 以下，是4G 網絡時延的1%，這1 ms 內的時延級別將徹底顛覆人類未來生活。5G 網絡技術表現出速率高、容量大、延時低的顯著技術特點。5G 網技術的高速率、低延時、海量連接、高穩定性等性能優勢，為智慧醫療提供了有力的技術保障。能夠解決醫院信息化、智能化建設對速率更高的要求，更快的網速對醫院診治科教研訓過程中對AR、VR、高清視頻語音、影像實時傳輸提供了技術支持[2]。

射頻識別技術：在智慧醫院物聯網技術的應用中，射頻識別技術的應用是不可或缺的。射頻識別是對目標物進行識別、標識。此種技術具有明顯的優勢，防水性能較高，并可抵御高溫，而且壽命較長。更重要的是，遠距離讀取數據也可實現，相關數據可以進行加密處理，并可對大量數據進行存儲、更改，當物體處于運動狀態時，同樣可以進行識別。此種技術主要采用無線射頻方式，通過雙向通信可以使得數據交換目的切實達成，并能夠實現自動識別。

2.物聯網技術在醫院信息化建設中的應用

醫院物聯網建設的總體思路：智慧醫院建設是醫院發展的必然趨勢，隨著移動互聯網技術和物聯網技術的發展，以WIFI、藍牙、Lora、Zigbee 等不同技術協議為基礎的醫療應用大量進入醫院場景，利用物聯網技術高頻率、自動化、實時的數據采集方式，可以有效降低醫院管理成本，實現患者服務與后勤運維的全程監測，加速人工智能應用的發展，例如AI 醫生、臨床科研分析、臨床決策支持CDSS、運維管理決策支持等應用。物聯網技術給醫院帶來便捷和安全的同時，也帶來了新的問題。主要問題可以歸納為以下兩方面：一是編碼標準不統一，協議各式各樣。在目前大部分醫院物聯網建設過程中，主要以各科室獨立應用系統的形式分布在門診、醫技、住院、病理、藥房、后勤等多個院內職能部門開展。各家醫療物聯網廠商使用的技術不同，通訊協議不同，導致底層硬件與上層應用無法互聯互通，底層硬件壁壘嚴重，各業務系統之間數據共享困難。同時由于物聯網協議不同，導致醫院在建設物聯網應用時，無法復用原有網絡，多種網絡甚至多重網絡建設既增加了醫院投資成本，也增加了醫院的運維成本。二是物聯網設備安全風險突出。數據安全自物聯網發展以來一直被給予重視，現有的物聯網設備缺乏身份驗證，沒有加密傳輸，信息容易被人截取，甚至設備能被黑客控制，造成患者隱私泄露。如何保證醫院能安全地使用醫療物聯網設備成為醫院急需解決的問題之一。

如圖1 所示:醫院物聯網的建設首先需要有頂層設計，在網絡層面建立統一的物聯網網絡，通過物聯網智能網關將不同的物聯網協議進行集成與協議轉化，形成真正的“一網多用”。在信息軟件層面，建立物聯網中臺。物聯網中臺作為一個醫院物聯網應用的基礎支撐性平臺，為智慧醫院中所有智能設備提供平臺化管理服務，包括設備管理、運行監控、路由轉換、連接適配等公共需求服務。物聯網中臺縱向可支持系統應用和智能設備的聯通，橫向可支撐物聯網系統應用的擴展和系統間的互聯互通，形成醫院內統一平臺化戰略，以滿足智慧醫院長期健康、快速發展的要求[3]。

圖1 醫院物聯網頂層架構設計

物聯網技術在遠程監護中的應用：利用物聯網技術的特性，對近距離通信技術、無線射頻技術、以穿戴式設備為主的生命體征監測設備等加以整合，構建起遠程智能監護系統，通過感知監控模塊就可使得相關數據能夠及時傳輸至數據中心，實現被照護人員生命體征的實時監測，利用數據庫軟件來對數據予以分析、整理，實現健康跟蹤分析與指導干預管理。當患者的生命體征出現異常變化，相關的儀器設備就可以及時將數據提供給醫護人員，這樣就可在第一時間進行處置，大大減輕醫護人員的工作負荷，大幅提高時間利用率[4]。

物聯網技術在人員安全管理中的應用：對于醫院來說，要加強人員管理。這里所說的人員是指醫務人員、患者、探訪人員。為了保證人員管理更具實效性，應該要依據其身份來對進出權限予以設定，重要場所、核心辦公區必須要加強進出管控，并要保證相關的記錄是詳細的。醫院在展開人員安全管理時，需要充分利用電子標簽、電子地圖、無線定位、安防監控等技術。相關人員佩戴電子工牌或者電子手環，通過定位網絡實現對人員的行動路線進行管理，發現異常情況時及時報警。目前在醫院人員常規定位應用上，主要采用藍牙定位技術，將藍牙信標與藍牙終端（標簽、手機）之間的信號強度轉換為距離數據，通過三點定位原理融合多源定位技術，確定實時高精度位置。在特殊的場景中，例如急診中心患者流向管理、手術室流向管理，需要更高精度的定位和時間停留管理，則主要采用UWB定位技術[5]。

在用藥管理中的應用：將物聯網技術加以充分應用后，可以使得醫院用藥管理的信息化程度大幅提高，醫務人員、藥房人員可以切實完成好藥品發取工作，通過掃描配藥單條形碼，實現身份和處方信息核對，防止藥品發放錯誤。從現有醫療系統來看，藥品質量達不到標準的情況較為常見，這對整個醫療行業產生的負面影響非常大，對物聯網技術予以應用后就可使得這個問題有效解決。通過智能標簽，就能夠對藥物名稱、類型、生產的廠家、批次、國藥準字號等有切實了解，利用標簽也使得藥品信息能夠直接公開。除此以外，對傳感設備加以利用的話，醫院、廠家就能夠對藥品物流的相關狀況有切實了解，進而保證存儲、運輸等方面的管理得到加強，全過程監管、動態監管的目標能夠切實達成，使得藥品安全、藥品質量大幅提高。

物聯網技術在移動醫護中的應用：物聯網技術的應用能夠對患者身份標識予以優化，利用RFID 技術能夠準確識別患者腕帶信息。醫務人員能夠借助這些信息了解患者的用藥記錄、疾病情況、醫囑要求、診療信息等相關數據。特別是當患者病情出現異常之后，可以第一時間了解記錄信息，無需再次重復檢查，優化了整個醫療服務流程。住院患者的臨床護理可以采取雙重身份識別模式，提升護理工作效率，有效降低因為護理人員自身原因導致給藥、注射等出現失誤的概率，為患者帶來更加優質的護理服務。在對住院患者護理的安全管理方面，必須盡快推動護理信息系統的完善，比如借助PDA、條形碼、二維碼等技術形式的綜合運用提高準確識別率[6]。

物聯網技術在后勤管理的應用：醫院后勤管理改革是醫療改革的重要環節，通過物聯網傳感器，實現對醫院水、電、燃氣等能耗的在線監測，實現對醫院環境的在線監測，實現對醫院機電設備、醫療設備的實時監測，使后勤管理的目標由“被動維修”轉變為“主動運維”，任何不安全、不合理、不節能的設備或運維策略將會在隱患階段就被發現，后勤的關注點將從“管理化”轉移到“服務化”，由勞動密集型的部門轉化為知識密集型的部門，關注的重點將從“物”轉移到“人”。

3.結語

隨著醫院智慧服務、智慧管理等文件的發布，推進落實物聯網技術在醫院信息化建設中的廣泛應用，必然可以有效促進醫院智慧化進程，為廣大患者帶來更加高質量的醫療服務，促進醫療服務效率的提升，實現醫院的現代化管理。