5G在智慧醫療領域應用中的問題及對策

摘 要：在介紹國內外智慧醫療現狀的基礎上，進一步介紹5G速度快、頻譜寬、低時延的特點。其次，介紹醫療轉型的三個階段，來闡述5G在智慧醫療中的重要性。同時，從網絡層、平臺層、應用層、終端層出發來簡述5G智慧醫療的架構。最后，分析5G在智慧醫療健康領域應用中存在的問題，并提出相應的對策建議。

關鍵詞：智慧醫療;5G;應用;架構

中圖分類號：TN86;R197.3 ? ?文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1003-5168（2022）1-0150-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2022.01.034

Prob Lems and Counter mea sures in the app Lica tion of 5G Smart Medicine

MA Chunping

（The First Affiliated Hospital of Henan University of Traditional Chinese Medicine，Zhengzhou 450000，China）

Abstract：Based on the current situation of intelligent medical treatment at home and abroad， The studyfurther introduces the characteristics of 5G， such as high speed， wide spectrum and low delay. Secondly， introduce the three stages of medical transformation， to elaborate the importance of 5G in smart medicine. At the same time， from the network layer， platform layer， application layer， terminal layer to describe the framework of 5G smart medicine. Finally， the problems existing in the application of 5G in the field of intelligent health care are analyzed， and the corresponding countermeasures and suggestions are put forward.

Keywords：intelligent medical;5G;application;architecture

0 引言

2021年7月，工業和信息化部、中央網絡安全和信息化委員會辦公室等十部門印發《5G應用“揚帆”行動計劃（2021—2023年）》（以下簡稱《行動計劃》）的通知，引起業界高度關注。其中，《行動計劃》為“5G+智慧醫療”的發展指明了方向，明確要求發展5G醫療機器人等產品，加強5G醫療健康網絡基礎設施部署，豐富5G技術在醫療健康行業的應用場景，加快培育技術先進、性能優越、效果明顯的智慧醫療服務新業態[1]。

1 智慧醫療產業的發展現狀

“智慧醫療”并不是一個新生概念。2008年底，IBM首次提出“智慧醫院”的概念，提出將物聯網技術應用于醫療領域，構建以病人為中心的醫療信息管理和服務體系[2]。十多年過去了，“智慧醫院”場景并未在全球范圍內開花結果，主要原因是：醫療資源不均衡，前期投入高、建設難度大，缺乏標桿落地項目，相關專業人員短缺等。因此，主要市場集中在人口密集的科技發達地區，產品生產主要集中在科技大國。

美國作為世界智慧醫療頭號強國，占據全球智慧醫療市場約80%的份額，生產全球40%以上的智慧醫療設備[3]。美國的智慧醫療產業擁有強大的研發實力，包括植入式醫療設備、大型成像診斷設備、遠程診斷設備和手術機器人等醫療設備，并均處于世界前列。其中，加利福尼亞州、明尼蘇達州和馬薩諸塞州是智慧醫療產業的聚集區，明尼蘇達州擁有數以千計的智慧醫療企業和眾多的國際巨頭企業總部。

由于老齡化日益嚴重，醫療設備老化亟待更新換代，歐洲各國的智慧醫療產業規模也逐漸擴大[4]。其中，德國的智慧醫療產業規模僅次于美國，緊隨其后的是法國（歐洲第二大醫療設備生產國）、英國（全球最大進口醫療設備國）、意大利（擁有相對完備的智慧醫療產業）、西班牙（以進口為主的國家）等。盡管數量眾多，但歐洲的智慧醫療產業未能超越美國成為全球霸主，其中很大的原因是歐洲智慧醫院多數是更新改造工程，起點高，存在阻力，總體進程緩慢。

同樣由于已進入高度老齡化社會，日本的智慧醫療市場規模急劇擴大。同時，近年來陷入虧損的日本電子業巨頭紛紛向智慧醫療產業轉型，兩大因素的共同推進，讓日本成為僅次于歐美的第三大智慧醫療消費市場[5]。不同的是，日本的智慧醫療產業中與老年疾病相關的產品銷量更高，包括心臟起搏器、人造心臟瓣膜等植入性產品。

隨著新醫改政策的逐步實施，中國智慧醫療產業突飛猛進。尤其是近年來從“互聯網+醫療”“AI+大健康”到“5G+智慧醫療”，國內醫療健康產業通過與人工智能、物聯網、大數據等先進科技的融合，使醫療服務業向智能化方向轉型升級[6]。

2 5G的優勢

在設計理念上，傳統的通信系統更偏重于信息編譯碼、點對點之間的物理層面傳輸等技術，而5G側重于廣泛的多點、多天線、多用戶、多小區的相互協作、相互組網，通過提升室內無線網絡的覆蓋性能來提升其業務支撐能力[7]。從物理實現的角度來分析，5G是在傳統通信的基礎上，將新的無線傳輸技術應用其中，完成多用戶的區域網絡構建，進一步提高傳輸性能。

2.1 速度快

隨著時代的進步和科技的發展，人們對網絡的需求和依賴程度越來越高，對用戶體驗要求達到了史無前例的新高度，產品只有提高信號傳輸速度才能得到廣泛的推廣和使用[8]。與4G通信系統相比，5G通信系統的目標速率更快，尤其是對大范圍的高速移動用戶（通常是指乘坐飛機、高鐵、汽車等交通工具的用戶），5G通信系統的數據速率比4G通信系統的要更高。

2.2 頻譜寬

傳統的通信系統（主要是指1G至4G）的工作頻段大部分在3 GHz以下，這就會出現通信頻譜資源不夠分配的現象。而5G的工作頻段是高頻段（如毫米波、厘米波頻段）頻譜，這樣可以充分使用閑置的頻譜資源，避免頻譜資源的浪費，同時實現了短距離、極高速的穩定通信，滿足傳輸容量和傳輸速率等方面的通信需求。在應用方面，高頻段毫米波通信主要應用在小型化的天線和設備上，其具有較高的天線增益。但是，高頻段無線電波也存在諸多缺點，如穿透和繞射障礙物的能力低、信號傳輸距離短、易受氣候環境干擾等[9]。

目前，我國正在高頻段通信進行全面布局，這是因為高頻段頻譜資源雖然豐富，但仍須統籌規劃，科學合理設計，避免頻譜資源的浪費。在現有的科技水平下，高頻段的頻譜資源利用率高低受到技術水平的限制，雖然已經成功攻克了光載無線組網等諸多技術難點，但還是會造成頻譜資源的浪費。

2.3 低時延

在實際的遠程醫療應用中，對系統的時延有著較高的要求，而5G通信系統有著較低的時延，能夠滿足遠程醫療的需求。根據生物學統計數據可知，人與人的面對面交流感覺到時延和卡頓的閾值大約為140 ms[10]。在工業化領域，對網絡延時有著非常高的要求，這是為了保障產品的質量和生產效率。以無人駕駛領域為例，信號的傳輸速度越快，時延就會越低，交通事故的發生概率也就會隨之降低。在遠程醫療中，產生時延的情況包括遠程會診、遠程咨詢、遠程手術，為了使遠程醫療的效果更好，則需要通信時延更小。一般情況下，5G通信系統對時延的要求限制到1 ms以內，但在遠程醫療的實際應用中，可以對5G通信系統的通信時延提出更高的要求，使之更接近傳統醫療。

3 5G智慧醫療的市場前景

5G通信是開啟智慧醫療市場的“金鑰匙”，具體通過常見的醫療轉型三部曲來闡釋。

第一階段主要實現醫院內信息化覆蓋。最具標志性的是“電子病歷”“線上預約”“電子付費”等，可以減少紙質化辦公，提高醫療機構的內部運轉效率。該階段的參與者有醫院、數據服務商、ERP企業，它們通過信息數據的規整、分析和處理，重塑醫院的內部流程，提高整體工作效率。但由于缺乏高速的傳輸途徑和實時的智能計算能力，該階段的信息利用效率仍然低下[11]。

第二階段主要實現區域醫療信息化，以及跨區遠程醫療共享和協作。主要參與者有政府機構、醫院、通信運營商和提供相關解決方案的企業，利用5G通信技術，搭建一個完善的醫療信息化專用網絡。5G通信不僅能夠高效地解決醫院內部的數據傳輸和處理存在的問題，還打破了醫院間、區域間的信息共存障礙，患者的健康數據可以得到充分的收集和存儲，在一定程度上實現了遠程醫療協作的應用場景[12]。最典型的案例就是無須在醫院等待檢查報告，醫院會將其發送到患者的微信號里。目前，還有在不斷推進的不同醫院之間患者數據互通，方便病患能夠更便捷地進行轉院和換院。

第三階段是實現個人健康管理和精準醫療服務。受益于5G通信，醫療機構可借助大數據分析、人工智能、物聯網、云計算等技術，進一步拓展醫療數據的應用范圍，讓輕病患者不來醫院也能治愈、讓重病患者能獲得更精準的有效醫治。在這一階段，醫患雙方的體驗會有質的改善，相關的應用也會以前所未有的速度拓展出新，推動智慧醫療市場的大爆發[13]。5G是智慧醫療產業發展中承上啟下的關鍵環節，沒有5G通信的高速率、低延遲、大連接的特性，醫療數據就無法實現高效實時傳輸和運算，應用拓展就會受到制約。

當前，5G在醫療健康的應用場景根據其覆蓋的位置不同，分為院內醫療、遠程醫療兩種應用場景。其中，院內醫療可分為智慧導診、移動醫護、智慧院區管理、AI在線診療、醫療物流機器人、5G云護理等6個應用場景。遠程醫療應用場景包括遠程會診、遠程超聲、遠程手術、應急救援、遠程內鏡等14個應用場景[14]。

但歸根結底，無論應用拓展如何延伸，智慧醫療的應用都需要遵從3個出發點。一是面向醫務人員的“智慧醫療”，建成核心的信息化建設，讓醫務人員可以更專注于救治的專業工作;二是面向患者的“智慧服務”，目的是方便患者就醫問診。包括就診前的在線預約、信息提醒，醫院里的一體機、自助機，以及衍生出來的一些服務，這些智慧服務讓患者在進行治療時更加方便與快捷;三是面向醫院管理的“智慧管理”，主要是應用于醫院精細化管理，如HIS系統、HRP系統、物質管理系統、藥品耗材檢驗管理系統等。

4 5G智慧醫療的產業構成

智慧醫療的建設并非一家醫院可以大包大攬，需要大數據、人工智能、物聯網、云計算等眾多產業主體共同打造。因此，近年來不論是國際科技巨頭，還是傳統醫療企業紛紛發力搶灘這片藍海市場。從整體架構上來看，5G智慧醫療產業整體分為四部分。

4.1 網絡層：實現實時、可靠、安全的信息傳輸

5G自身的高速率、低時延、頻譜寬三大特性分別對應著三大應用場景，通過對不同的應用場景分配相應的網絡，可以實現通信主體之間穩定、準確、低延遲的信息交流。

4.2 平臺層：實現智能、準確、高效的信息處理

隨著科技的進步，5G的大規模應用，會產生海量的數據，作為承載數據存儲、運算和分析的重要部分，平臺層在承上啟下的同時，也面臨著巨大的壓力。面對著散亂無序的信息，通過人工智能、云存儲等信息技術，為前端應用傳遞有用的信息。云計算、大數據等新興信息技術的應用，將推動醫療信息化及遠程醫療平臺的改造升級。

4.3 應用層：實現成熟、多樣化、人性化的信息應用

面對著“百姓看病難”的問題以及中國人口老齡化速度加快的社會現狀，醫院的運營模式轉變迫在眉睫。5G對不同應用場景的支撐，如無線醫療監測與護理應用、醫療診斷與指導應用、遠程操控應用等，可有效緩解醫院運營面臨的難題。

4.4 終端層：主要有智能化醫療器械及終端設備

常見的智能終端包括遠程會診視頻會議終端、視頻采集終端、醫療器械等。從功能的角度來看，終端層主要完成信息的接收和發送，它們既是信息收集的重要載體，也是信息存儲的主體。通常情況下，通過智能終端可以完成對信息的采集和展示工作。

5 難點和建議

盡管前景無限，但5G在醫療健康領域的應用還不夠成熟，存在著諸多問題。從整體規劃來看，5G醫療的規劃并不完善，各部門之間的協調與合作仍存在諸多問題;從應用方面來看，5G在醫療領域的應用剛起步，目前相關的研究不充足;從標準與評價體系來看，目前5G醫療在數據、傳輸以及終端設備、醫療器械等方面缺乏統一的標準與評價體系。對此，提出以下5點建議。

5.1 加速推進5G進程

統籌5G醫療健康的頂層設計，聚焦5G關鍵技術在醫療衛生領域的應用需求，合理規劃和分配頻率、標識、碼號等資源，完善產業發展。

5.2 加強政策引導

優先建立和健全相關產業政策，如加強統一規劃與監管保障，引導醫療健康服務網絡建設，并鼓勵各大醫院加強合作，共享醫療資源，保障行業健康發展。

5.3 堅持技術創新

鼓勵并扶持一批應用于醫療健康領域的5G研發企業;強化企業、高校、科研院所之間溝通與合作，積極推進科研成果轉化。

5.4 制定行業標準

智慧醫療領域有很多新興產業產品，至今還沒有統一標準。如AI輔助診療，目前國內尚無完善的產品上市準則，導致行業發展受阻。亟須形成相關新興產品的測評規范體系，為后續的產業政策制定提供理論依據，為產品標準化和行業標準的制定奠定物質基礎。

5.5 積極建設示范點

首先，要在全國不同區域范圍內建立智慧醫療創新產品的應用示范中心。其次，遴選一批基礎較好的地區，全面開展智慧醫療區域應用示范，以循序漸進的方式讓百姓了解5G智慧醫療、接受智慧醫療服務。

6 結語

作為5G的重要應用領域，智慧醫療產業發展前景廣闊。隨著我國多項利好政策的出臺，更是為5G在智慧醫療領域的應用創造了良好的政策環境，進一步促進了5G與智慧醫療的深度融合。5G通信技術在智慧醫療中的應用，能夠實現居民健康信息與社區服務保障機構的對接，有效解決高端人才的缺乏和高端醫療設備的不足。在此基礎上，基層醫院更是能夠借助具有高端醫療資源的醫院的資源，實現醫療資源的均衡，縮小區域醫療資源的差距。充分解決高端醫療資源嚴重分布不均衡等問題，節省大量的人力物力，對深化我國醫療衛生事業改革，發展社區衛生服務具有深遠影響。

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收稿日期：2021-11-18

作者簡介：馬春萍（1968—），女，本科，高級工程師，研究方向：醫院信息化。

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