基于5G的心腦血管疾病互聯網診療與康復管理平臺

丁德勝 黃 鑫

1.中國移動通信集團江蘇有限公司；2.廣東省電信規劃設計院有限公司

0 引言

隨著社會老齡化程度逐漸加深，我國每年心腦血管疾病死亡率居高不下且處于不斷上升趨勢，突發的急性心肌梗塞和惡性心律失常錯失早期診治時間導致的致殘率、死亡率也居高不下。關注心腦血管日常動態變化是預防相關疾病突發的有效辦法。但傳統心電監護設備只能在醫院使用，而患者發病多在院外，這就產生了時空錯位矛盾。一方面，心腦血管疾病院外診治缺乏有效長程監護和及時科學診斷，慢病康復與重病及時救治率亟需提升；另一方面，院內醫生缺乏在線監測、輔助診療技術手段，醫療機構接診數量、救治能力遠遠不能滿足社會需要。為此，需結合我國國情，制定心腦血管專病的防治策略，實現社會心腦血管專病整體防治水平的提高。

隨著5G移動數據通信技術和互聯網技術的快速發展，新一代遠程心電監測技術及遠程實時心電監測系統不僅具備普通心電圖的功能，還可以做到24小時的Holter檢查，根據病情需要進行實時心電監測。其應用場景也擴展到體檢篩查、門診急診檢查、病區監測、術后隨訪、急救與分級診療等領域，將醫療服務直接輸送到社會和家庭末梢，從而實現早預防、早發現、早治療的全新醫療模式。

本研究遵循國家醫療衛生信息化系統建設標準和技術規范，運用云計算、大數據、物聯網、5G網絡的技術優勢，結合心腦血管疾病專科的特點，探索構建基于5G的心腦血管疾病互聯網診療與康復管理平臺。通過完善、整合、互聯互通醫聯體醫院內部現有信息化系統，并對區域內統一醫療信息進行共享、挖掘、利用，結合互聯網、大數據、人工智能技術手段，實現區域心電監測診斷、區域協同救治管理、線上診療、遠程會診、康復隨訪、家庭慢病管理以及區域化院前、院中、院后全流程在線醫療服務。

1 業務架構

基于5G的心腦血管疾病互聯網診療與康復管理平臺方案包括人工智能遠程心電動靜一體化監測診斷、胸痛卒中急救管理、心腦血管專病互聯網診療、慢病跟蹤管理四大子系統。構建心腦血管疾病“5G實時心電監測預警、人工智能輔助診斷、云平臺在線診療、慢病跟蹤管理”創新服務模式，為心腦血管重癥、術后、慢病患者提供線上線下全流程醫療服務，有效緩解醫療機構服務壓力，提升診療救治能力。平臺建立“5G數據采集+人工智能評估+危急值預警+醫療急救”這一新型的“互聯網+人工智能”醫療模式。用戶在院外通過智能穿戴設備采集相關生理參數，通過5G網絡發送至5G醫療云中心，利用人工智能技術進行危急值、正異常狀態初步評估，如果發生異常危急情況，將用戶完整的個人健康檔案匯總推送至專家醫生團隊，醫生可以根據患者生理參數異常值并結合個人健康檔案信息進行診斷，同時觸發醫院120急救體系進行快速救治。患者救治過程中信息實時同步、共享至云端，最大限度地縮短早期救治時間，提高急性心腦血管疾病救治成功率。中心醫院專家醫生團隊成立遠程診斷中心，為本院及醫聯體醫院出院患者的術后隨訪、基層社區患者的慢病管理、日常人群的健康管理提供遠程診斷服務。基于5G的心腦血管疾病互聯網診療與康復管理平臺業務架構如圖1所示。

圖1 基于5G的心腦血管疾病互聯網診療與康復管理平臺業務架構

1.1 基于5G的人工智能遠程心電動靜一體化平臺

該子平臺以醫聯體智慧醫療建設為基礎，三甲醫院作為診斷中心醫院，搭建覆蓋院內、院外的遠程心電監測診斷信息平臺。由各院區、科室及醫聯體下轄各衛生醫療機構共同參與，實現動態/靜態心電數據采集存儲、5G實時心電監測預警、動態/靜態心電分析診斷、心電AI輔助診斷、醫聯體遠程心電診斷等一體化業務管理。

平臺建立區域醫療機構遠程心電大數據動靜一體化管控模塊，實現動靜一體化心電數據存儲應用、區域化心電數據管理質控、智能化心電診斷業務管理、區域疑難病例專家遠程會診。

1.2 基于5G的胸痛卒中中心急救管理平臺

該子平臺由院前急救數據管理系統、全網時間采集系統、院內急救數據填報系統、急救數據BI視窗系統、術后隨訪系統、院內管控平臺、微信小程序等系統功能組成。對胸痛/卒中救治數據進行匯總查詢、統計分析和管理，幫助各級管理者清晰獲得不同區域、醫院、科室的所有患者的急性心腦血管病急救情況，同時也可獲得所有患者急救病例的全部細節數據。

同時，該子平臺中匯集了胸痛/卒中中心各技術要點和考核要點信息，可對接中國胸痛中心數據網報平臺和中國卒中中心數據網報平臺，覆蓋各種不同急救事件下的救治操作流程，實現患者救治過程中信息實時同步、共享，記錄每個關鍵時間節點，最大限度地縮短早期救治時間，提高急性心腦血管疾病救治成功率。

1.3 基于5G的心腦血管專病互聯網診療平臺

該子平臺通過互聯網診療實現線下院區+虛擬線上院區的結合，利用實名認證、首復診識別、電子預約、云診室、電子處方、移動支付、藥品訂單等方式，實現優質醫療資源擴散下沉，實現醫療閉環服務。

子平臺下包含智慧開放平臺、可穿戴設備管理、人工智能、慢病監測、遠程會診等各類功能模塊，在信息互聯互通的情況下將醫療行為或醫療服務進行更好的可管控的有效延伸，并為醫院提升管理能力與效率，創造經濟價值。

1.4 基于5G的慢病管理云平臺

該子平臺通過5G網絡、物聯網等相關技術，將院內外可穿戴式設備監測報告獲取、慢病留言咨詢、慢病任務管理相結合。將三級醫院與基層社區醫院聯動組建慢病管理團隊機制，借助家庭醫生對慢病患者進行長期跟蹤隨訪，同時在平臺上創建以權威三甲醫院專家為核心的慢病管理醫生團隊，為區域內的慢病患者提供慢病留言咨詢、慢病任務管理等服務。

子平臺的設立實現從數據采集、人工智能評估、危急值預警到醫療急救的全流程互聯網醫療模式。用戶在院外通過智能穿戴設備采集相關生理參數（如單導聯心電、十二導聯心電、睡眠監測診斷、睡眠呼吸治療、血壓、血氧、血糖等），發送至人工智能云中心進行危急值、正異常狀態初步評估，如果發生異常危急情況，將用戶完整的個人健康檔案匯總推送至專家醫生團隊，醫生可以根據患者生理參數異常值結合個人健康檔案信息進行診斷，同時觸發醫院120急救體系進行快速救治。

2 技術方案

2.1 構建覆蓋區域醫療機構的5G網絡滿足不同應用場景需求

采用醫療專網MEC分流/切片方案，如圖2所示，做到內外網嚴格隔離，滿足醫院內業務質量保障，能夠進行資源靈活調整。網絡基于運營商級5G基礎架構，RAN硬件共享、頻譜專用、5GC獨立部署，滿足醫院專網及長期演進需求。

圖2 運營商5G醫療專網MEC分流/切片方案

基于5G醫療云專網，利用5G網絡的邊緣計算和切片技術，實現各業務場景的靈活應用，同步搭建移動醫療云平臺，承載遠程監測、高清影像、遠程急救、遠程會診移動醫療云平臺應用部署。虛擬化醫療急救專網能夠靈活保障網絡使用優先級和傳輸速率，降低大部分數據在核心網絡中的傳輸距離，降低傳輸時延，保障急救中各項數據的實時性。網絡架構如圖3所示。

圖3 基于5G組建移動醫療云專網架構

數據采集終端發送業務流之前，首先通過5G基站經由承載/傳送網與核心網建立信令連接，接著核心網與MEC中的UPF網元建立信令連接，將數據采集終端業務流導向MEC。當數據采集終端的業務流抵達至MEC中的UPF網元后，UPF網元將其分配至邊緣計算平臺（MEP）進行處理。處理完成后的業務流由MEP回傳至UPF，再經由承載/傳送網和5G基站傳送至數據顯示終端。

2.2 基于5G的心腦血管疾病互聯網診療與康復管理平臺

基于5G的心腦血管疾病互聯網診療與康復管理平臺采用五層架構設計，分別為基礎層、數據層、應用層、服務層和用戶層，總體架構設計如圖4所示。

圖4 基于5G的心腦血管疾病互聯網診療與康復管理平臺框架

底層為基礎層。主要是各類硬件及感知層的設備，是作為各基礎信息資源收集的硬件基礎，包含5G網絡設施、智能硬件設備和終端，以及面向外部平臺的接口。5G網絡低時延、大帶寬、廣覆蓋的優勢，為平臺應用場景中的實時心電監測預警、數據回傳、遠程會診高清視頻交互、120車載多路影像和數據等的實時共享提供技術支撐。

向上為數據層。包括院內數據，如醫院HIS、LIS、PACS、EMR、CDR等信息化系統，以及院外數據，如衛生信息平臺數據、居民健康數據、疾控監管數據等。服務總線（HSB）負責調用醫院現有業務系統（HRP、HIS、LIS、PACS等）接口數據，院外數據通過相應的API接口進行聯通。

中間層為應用層和服務層，應用層封裝四大平臺模塊服務供服務層調用，其中業務應用層與數據層通過醫療健康服務總線或API接口進行連接。

頂層為用戶層，主要分為患者端、醫師/藥師端、醫院端和120急救端，通過WEB端門戶、移動端APP、微信小程序等形式實現。系統用戶分為患者（智能穿戴設備使用者）、醫生、醫療機構管理者等用戶角色。

系統架構設計充分考慮系統可運營性和可擴展性，實現業務應用和平臺分離，移動醫療應用容器化，實現同類項目復制，可有效節約部署成本，并有利于后期業務靈活擴展和移植。此外，通過建設數據交換共享平臺，方便與院內信息化系統數據共享交互。

2.3 方案先進性

（1）基礎設施。基于移動邊緣計算業務（MEC）構建覆蓋院內的5G網絡，借助5G網絡的低時延、大帶寬、高速率、實時性，突破了醫療遠程應用服務的網絡局限性，滿足不同應用場景的需求。利用5G網絡的邊緣計算和切片技術，實現各業務場景的靈活應用，運營期間根據資源需求快速彈性擴容，有效管控資源利用率和運營成本。

（2）高清視頻交互。基于5G移動網絡，提供高清視頻和圖像數據傳輸，利用大帶寬、低時延、高可靠的網絡技術，實現120急救車與院內指揮中心之間醫療數據的實時傳輸、4K高清視頻交互（救治指導）、遠程會診、患者健康數據實時快速傳輸。

（3）云服務應用。基于運營商公有云、醫衛機構和中心醫院私有云，分層分級進行平臺業務應用云化部署，支持資源彈性部署、動態擴容，為監管機構、醫院、醫生、患者提供便捷化、個性化接入服務。

（4）心電人工智能技術。應用在遠程心電動靜一體化平臺、胸痛卒中中心急救管理平臺、心腦血管專病互聯網醫院診療平臺、慢病管理云平臺，可以輔助醫護人員對心電圖進行快速精準診斷，為醫生決策提供數據支持，建立快速精準的智能醫療體系。

（5）軟件架構。軟件架構采用縱向分層、橫向解耦模式設計，可靈活、快速支撐同類項目功能級輸出、模塊化復制，可以快速實現項目推廣復制。

3 結束語

基于5G網絡技術、物聯網、大數據、云計算等技術，構建心腦血管疾病互聯網診療與康復管理平臺。該平臺的應用使患者就醫及醫院服務流程得以簡化，可實現在整個救治、診療、在線問診過程中患者信息的實時同步；并能實現救護車、醫院急診科、醫院手術室、轉診醫院、開展協同醫療業務的醫聯體之間患者救治信息的共享，最大化節省救治時間；同時在患者術后出院遠程健康管理上得以跟蹤管理，為患者提供全流程閉環服務，提升救治及時率和成功率。

目前，人工智能遠程心電產品已在江蘇省人民醫院、南京鼓樓醫院落地應用，基于5G的心腦血管疾病互聯網診療與康復管理平臺已獲得了4項軟件產品著作權證書，申報課題“基于5G的心腦血管疾病互聯網診療與康復管理平臺”獲得2020年第三屆綻放杯全國5G應用大賽醫療行業專題賽全國一等獎。

2021年，該平臺已經在“南京市1小時都市圈”試點醫療機構開展應用實踐，深化推廣。平臺建設以頭部三甲醫院實體資源為支撐，以5G網絡和互聯網為載體，構建開放、互聯的信息化平臺，助力醫聯體醫院業務、模式、機制創新，構建互聯網時代新的服務生態。借助該平臺，能夠實現上級醫院專家團隊的診療醫資力量下沉，同時結合平臺各系統區域性應用的特點，將遠程會診、遠程急救、慢病管理等協同醫療服務接入醫療機構，延伸到“南京市1小時都市圈”。