5G智慧醫療平臺設計探索

甘興龍 楊英豪 陳皓宇

1.南方電網數字電網研究院 廣東 廣州 510000

2.中通服中睿科技有限公司 廣東 廣州510630

1 引言

5G網絡作為互聯網新時代的新興技術,受到了國家的高度重視,指出要不斷提升公共服務的均等化、大眾化、便民化水平。隨著我國5G技術的迅速發展,以及與云計算、邊緣計算等技術的充分結合運用,使得5G+醫療產業具有優秀的發展及應用前景,對推進深化醫藥衛生體制改革、加快智慧醫療建設起到承上啟下的作用。傳統4G網絡的帶寬、時延、連接數不能很好的實現4K高清視頻及無損醫學影像數據的實時傳輸,無法實現遠程醫療的需求而5G網絡很好的彌補了這一缺點,同時結合上邊緣計算和云計算技術,可以有效實現高并發、數據隔離、網絡安全等需求,實現智慧醫療水平質的飛躍。

2 存在問題及發展方向

2.1 現狀及存在問題

隨著信息化建設在我國的快速推進,在互聯網+醫療方面,國內現有醫療信息系統在建設與應用方面均存在一些不足:

2.1.1 遠程醫療硬件水平不足

目前遠程醫療技術受限于傳統的通信技術,如4G網絡帶寬較低、傳輸速率不足、時延較高等因素,使得在遠程會診、遠程手術等方面效果不佳,遠程醫療中不能獲取更為清晰準確的患者信息,不能做出更為準確判斷。而高時延的缺點使得在醫療過程中無法提供實時的數據交換,不能實時進行醫療指導。

2.1.2 遠程醫療人力消耗大

盡管5G技術的出現有效解決了醫療數據實時傳輸的難題,打破數據在時空上的限制,能夠在硬件水平上實現遠程醫療。但遠程醫療的治療效果仍然依賴于醫生的業務水平,同時勢必耗費醫生大量的時間與精力。

2.1.3 醫用網絡可靠性較低

在醫療行業快速發展的同時,其面臨的網絡信息安全風險也與日俱增,我國醫療行業的等級保護整體安全風險較高、安全防護水平較為落后,存在較多的安全隱患。而醫療信息安全要求嚴格,醫療數據保密性較高,因此亟須提升醫療系統的安全建設,強化網絡安全管理制度。

2.2 發展方向

針對上述存在的問題,基于5G網絡的智慧醫療平臺在建設過程中,應當從5G網絡特點、人工智能技術及云計算與大數據等方面考慮,明確基于5G網絡的智慧醫療平臺的建設需求及思路,利用5G技術具備高速率、大帶寬、低時延、廣連接等特點,使其具有遠程高清視頻等功能,有效的擴展智慧醫療平臺的功能。

基于5G網絡的智慧醫療平臺能夠充分發揮5G技術的優點,創造更為豐富的醫療健康行業的應用,形成一個技術先進、效果明顯、性能優越的5G應用,更好的擴展5G網絡的應用范圍,培養一個可推廣、可復制的5G醫療新模型、新業態。

3 5G智慧醫療平臺建設思路

建設基于5G網絡的智慧醫療平臺,能夠隨時隨地為異地患者進行遠程醫療,及時為患者提供有效且精準的治療,提升醫療單位的服務質量。通過對專科疾病的多元特征進行采集、醫療方法的選擇及后續醫療的信息進行分析與訓練,逐步建成一個智能化、精細化、規范化的醫療系統。

3.1 基于5G網絡的遠程醫療平臺

本文提出的醫療平臺包含遠程會診、遠程急救、遠程手術等功能,醫療系統通過5G網絡與專用邊緣網關,同時搭載緊急醫療平臺及智能物聯網設備,提升醫院診療流程的效率,并面向廣大患者與醫護人員。

相比于傳統通信技術,平臺使用的5G網絡一方面實現實時傳輸數據中的低時延,使得遠程手術、遠程會診成為現實。另一方面5G實現了大規模醫療數據的高可靠、高速度傳輸,使其在遠程醫療中能夠獲取更多高清的醫療數據信息,為患者提供更加準確的治療,大大提高遠程會診、遠程手術的效率與質量。

同時5G網絡與云計算相結合,將平臺部署至云端,為平臺提供了數據存儲與人工智能的支持,將數據經本地UPF轉發至醫療平臺,解決了各個醫院間數據互通的問題,實現多模態醫用數據的融合,為遠程醫療提供一個很好的基礎。

5G網絡與邊緣計算相融合,能夠滿足遠程醫療的低時延及大寬帶的需求,采用多層級協同聯合的通信管理方法,采用邊緣接入網關和云服務器對醫療設備進行管理,對各類終端的異常進行及時響應和防御增強,提升網絡信息安全系數及鏈接效率,為建設5G智慧醫療平臺奠定堅實基礎。

3.2 智慧醫療平臺架構

基于5G網絡的智慧醫療平臺,其總體架構主要分為三個層面:平臺基礎層、服務架構層和服務用戶層。每層之間僅存在醫療數據信息的傳送關系,且各層之間的耦合度較低,因此各個層級的功能調整并不會相互影響。

3.2.1 平臺基礎層

基礎層作為平臺數據信息獲取的主要來源,是負責獲取數據與平臺接口連接,同時提供大數據分析、功能模塊管理等基礎支撐,在網絡安全方面實現用戶授權認證、敏感數據授權訪問、數據信息的安全交互、軟件應用認證等,并對所有涉密操作進行智能監控及審計管理。基礎層將對該層所有的模塊進行封裝,消除各個功能模塊間底層的差異性,并統一向平臺上層提供功能模塊接口。

3.2.2 服務架構層

架構層針對遠程醫療的需求特點,構建了一個遠程終端-邊緣計算-云平臺的架構,在數據獲取輸入的同時,結合入侵檢測算法與網絡安全防護算法,實現對于功能應用與數據信息的安全保護。利用邊緣服務器與云服務器為資源搜索、服務恢復、參數更新等提供支持,對易造成的安全入侵進行有效的恢復。

3.2.3 服務用戶層

用戶層是面向患者及醫護人員開放及提供服務的層級,能夠提供具有相應功能模塊的網頁及APP的界面,在功能上實現病理影像的高速傳輸及4K/8K高清視頻通信,通過5G醫療平臺實時傳輸患者的檢測數據信息實現只能輔助診斷,同時依托5G網絡與圖像識別技術,基于專病數據庫的數據分析與模型訓練,實現病理影像的機器智能化診斷。

4 結束語

綜上所述,在我國通信網絡進入5G快車道的時代,與此同時隨著云計算、大數據、人工智能等領域的高速發展,各個醫院的信息化建設將會大力提升醫療領域發展的前景,推動運用5G網絡提升醫療行業的基礎設施。因此,本文提出了基于5G網絡的智慧遠程醫療平臺的總體設計方案,為5G+醫療行業的發展提供方向,提升遠程醫療服務能力、質量與水平,改善患者的就醫質量與體驗,促進業務間充分協同發展,豐富5G網絡在醫療行業的應用場景。