5G與人工智能賦能下VR探視在臨床的實施與應用

王威

摘要：結合5G網絡和萬物互聯的大背景，利用VR（虛擬現實）技術實現“5G+VR探視系統”在醫院ICU、CCU、EICU、PICU等重癥監控科室的臨床應用。大慶龍南醫院對于患者的陪護和探視進行了有效的管控，做到輕癥無陪護、重癥一陪護、隔離病房無陪護。建立“5G+VR探視服務”有效解決患者家屬陪護難、探視更難的瓶頸，在醫療領域用信息化的手段為患者及家屬提供全新的虛擬現實的溝通交流方式，又能有效避免人員聚集交叉感染。同時也解決了醫患溝通，遠程會診，學習示教的各種問題。

關鍵詞：5G+VR醫療探視系統；非接觸遠程實時監控及探視能力；5G智慧醫療；5G+VR探視中心

一、基本情況

大慶龍南醫院地處石油、石化企業中心區域，是一所集醫療、教學、科研、預防保健于一體的綜合性國家三級甲等醫院，?？铺厣怀觯鄬W科綜合實力強勁，是黑龍江省首家智慧醫院。2017年大慶龍南醫院智慧醫療體系，以人民健康為中心，以改善百姓看病就醫體驗為出發點，圍繞百姓就醫反映比較突出的熱點、難點問題，推出具有龍南醫院特色的“六位一體”看病不求人的診療模式，即：預約掛號不求人、檢驗檢查不求人、結果查詢不求人、尋醫問藥不求人、健康管理不求人、入院出院不求人。智慧醫療新體系架構的應用社會反響良好，大慶龍南醫院榮獲“全國百強數化醫院”“改善醫療服務最具示范案例”“現代化企業管理創新”“全國智慧醫院優秀案例”等榮譽，2020年信息中心榮獲“全國改善醫療服務示范科室”。

2020年7月醫院開始在ICU、PICU、EICU、CCU四個重癥監護室鋪設5G線路，在多樓宇間機房內搭建各類服務器及網絡交換設備。在門診五樓建設5G+VR探視服務中心，組建各類終端設備。5G＋VR探視是依托于5G網絡低時延、大帶寬的特點，基于虛擬現實（VR）的應用方案，針對面向5G的智慧醫療方案，可視為智慧醫院的典型應用。2021年1月，大慶龍南醫院和中國移動大慶分公司共同打造東北三省首家5G+VR探視中心在醫院門診大樓五樓陽光大廳正式啟用。在探視中心的4個探視區域內患者家屬分別可以對4個重癥監護室的患者進行探視服務。

二、業務創新亮點

（一）設計理念

國家工信部多次下文，致力于推動5G+VR/AR+醫療健康等方向的發展。在醫院感染控制要求下，在規定時間內家屬才能聽到醫生對患者的病情介紹。如何實現家屬實時探視，一直是醫院的難題。國家衛健委曾強調，避免因探視引發感染問題，因此國內醫院都不允許隨意探視陪護。

VR技術在醫療行業的應用廣泛，打造5G醫療行業專網，作為新時期醫院網絡的核心架構，能高效整合醫院的網絡與終端設備，提供低時延、高帶寬和數據不出院等能力，為院內診療服務、終端互聯奠定可靠的基礎。在有限的空間和資源的情況下，如何為患者提供高效、優質、便捷、溫暖的服務，滿足患者對醫療資源的渴望，成為困擾醫院的難題。通過信息化手段，構建的信息化系統功能，融入VR技術，創新探索遠程治療及探視新模式，不管對于當前醫院監護室管理模式，還是探索院內其他方向的應用，都具有積極意義。

5G隔離探視是以本地及遠程視頻直播平臺為基礎，輔以語音交互通道，由VR、全景和高清攝像頭作為數據采集前端，直播播控平臺作為數據中間層，微信小程序、HTML5承載應用控制，實現隔離空間場景下人員非直接接觸的雙向交互。VR全景攝像頭可以實現沉浸式的實時場景感官，帶有云臺的高清平面攝像頭可以實現對特定目標的清晰呈現。

業務創新：醫院充分利用醫院獨有的智慧醫療優勢，推出東三省首家5G+VR隔離探視服務的創新舉措，有效解決患者家屬陪護難、探視更難的瓶頸，減少人群聚集，避免交叉感染，再一次彰顯了“智慧”優勢。

（二）技術創新

5G+VR隔離探視在技術方案方面運用了5G的高帶寬、低時延的特性，融合5G行業專網和邊緣云以本地及遠程視頻直播為基礎，輔以語音交互通道，并基于虛擬現實（VR）的應用方案[1]，為了展現生動、逼真的場景，VR技術可以幫助呈現立體的世界，在集8K全景視頻采集輸入、5G網絡圖像傳輸、高速圖像拼接、直播推流終端觀看等于一體的VR+8K全景探視方案，充分滿足了患者家屬探視的需求，實現隔離空間場景下人員非直接接觸的雙向交互。

投入使用的5G相關新硬件VR頭顯、探視車、高清全景攝像頭、5G基站、流媒體服務器、主屏、移動核心機房等硬件設備全面支撐本方案的實施，使用體驗更順暢，效率更高，實現閉環管理與環節質控，提升醫療服務質量。

（三）管理創新

由于當前4K/8K超高清視頻與5G技術結合的應用不斷出現，該技術廣泛應用于活動及事件直播、視頻監控、商業性質的遠程現場實時展示等領域，成為前景廣闊的市場基礎應用。根據醫院的管理要求，醫院為有效提升院內管控，減少交差感染的風險，在5G+VR隔離探視服務中心，可以通過手機、PC機以及VR頭顯等多種方式體驗觀看，尤其是VR頭顯用戶可以體驗沉浸式觀看，不僅可以看見患者在病房內的狀態，還能看見整個病房的情況，讓患者家屬了解到醫護人員的診療情況，這樣也對建立良好的醫患關系起到幫助，有效提升醫院管理水平，體現了醫者仁心和醫院的人文關懷。

三、探視服務解決臨床問題

5G在行業應用，需要考慮并融合邊緣計算、人工智能、網絡切片和無線網絡定制化等技術，才能實現更低的部署成本和更靈活的網絡功能，從而讓5G網絡更加契合企業的應用和生態，賦能傳統企業的數字化轉型。綜合來看，5G不僅為各行業提供了新的可能性，還將在各種技術融合后形成新的概念，為企業帶來新一輪的創新機會。結合醫院對于院內監護室的管理政策，醫院對于患者的陪護和探視進行有效的管控，做到輕癥無陪護、重癥一陪護、隔離病房無陪護。在這樣的背景下，5G+VR探視服務有效解決患者家屬陪護難、探視更難的瓶頸，不僅為患者及家屬提供全新的相互溝通交流的方式，又能有效避免人員聚集交叉感染。同時也解決了醫患溝通、遠程會診、學習示教的各種問題。

四、技術解決方案

（一）MEC多接入邊緣計算

MEC（Multi-access Edge Computing，多接入邊緣計算是ETSI標準組織提出的概念，是在靠近終端用戶的邊緣位置為用戶提供所需服務和云計算功能的網絡架構，將內容、應用或服務部署到靠近終端用戶的網絡邊緣，來提供可靠且極致的業務體驗。

將5G和邊緣計算加以結合，將算力、存儲和自動化部署運維等一些通常與中央數據中心相關的功能擴展到網絡邊緣，則能真正發揮5G的低時延、大帶寬和一網多能優勢，從而將5G優勢最大化，并最終實現將差異化行業應用變現。大慶龍南醫院的遠程隔離探視系統，以本地及遠程視頻直播為基礎，輔以“和對講”語音交互通道，在新生兒病房、CCU心臟監護室病房、NICU神經重癥醫學科病房、ICU病房分別固定安裝一臺360°全景相機，搭配1輛醫療采集車+4K高清平面攝像頭及配套硬件設備，以VR、全景和高清攝像頭做為數據采集前端，直播播控平臺作為數據中間層，服務器端計算資源及內容分發加速保障，探視者自由選擇觀看機位，既可觀看病房內的實時全景動態，也可觀察到患者細致的特寫鏡頭，服務器端通過對視頻業務的管理控制，為手機觀看端、HTML5承載應用控制。

新生兒病房、CCU心臟監護室病房、ICU病房、NICU神經重癥醫學科病房采用統一采播流程，見圖1。

（二）系統功能說明

系統主要由視頻采集端、播控服務管理平臺、觀看端三部分組成。在視頻采集端，將全景攝像機（自帶視頻拼接服務）、平面攝像機通過路由器進行并聯；采集到的圖像編解碼后通過5GCPE上傳到服務器端[2]；直播控制平臺將直播畫面推送到觀看設備上，同時能控制視頻源切換。

1.視頻采集端

平面攝像頭通過采集車移動至病床，對目標點位進行視頻采集。原始視頻流經過路由器并聯后統一進行編解碼，然后上傳至服務器端。帶有云臺的高清平面攝像頭可以實現對特定目標的清晰呈現，語音系統作為主要溝通手段輔助觀察掌握隔離病房內的情況。

2.播控服務管理平臺

控制桌面安裝于本地邏輯服務器，而運算及存儲服務器資源采用云服務器，實現中間服務統一部署統一管理。本地邏輯服務器與醫院前置機進行HIS數據交互。提供后臺邏輯控制桌面及服務器遠程訪問管理，服務器提供直播視頻流轉碼、渲染、推流、內容分發加速服務。

3.觀看端

本地探視區可通過安裝在探視病房外的VR一體機及電視大屏觀看，大屏通過圖像同步軟件實時抓取VR一體機的圖像，也可以使用移動設備通過網頁Web觀看。遠程觀看可以使用移動設備通過網頁Web訪問服務器[3]，在院區外觀看，同時可通過界面上的虛擬按鈕對攝像頭進行縮放、轉動等控制。

探視者在醫院開放的探視時間段內進行預約，可以在本地通過VR頭顯或遠程通過手機管理和切換全景攝像頭的畫面，既可以體驗全景真實場景也可以觀看到病患的細致特寫。探視者還可以使用設備自帶的語音模塊，通過語音交互系統在探視觀看的同時和隔離病房內的患者或醫護人員進行語音通話。醫護人員可通過網頁Web控制后臺對探視者進行探視預約管理，探視者通過鑒權系統登錄直播中心進行探視。醫院管理者可在后臺統一管理直播探視，并可隨時監控患者及病房情況。

五、探視系統取得成效

5G+VR的探視模式，探視者可在遠端或在隔離病房外通過VR頭顯、手機連接VR攝像頭，查看隔離病房內的環境情況，通過高清平面攝像頭重點查看目標病患的康復情況，為患者家屬探視及醫院管理帶來便利，打造非接觸遠程實時監控及探視能力，緩解隔離患者及家屬的焦慮，減輕護士護理之外的事務性工作壓力，提高醫院新技術應用水平，賦能醫院通過視頻對病區監控管理的能力。醫院建立了完善的5G+VR探視預約制度和管理制度。當每位患者家屬通過VR頭顯看見親人留下激動淚水的時候，當每位患者家屬看到親人最后一面不再有遺憾的時候，我們深感新技術的創新舉措應用為患者帶來的不僅僅是一次優質的服務，更是成就著有溫度、有情懷的醫療品質；檢驗著敬佑生命、救死扶傷的醫療本質；沉淀著甘于奉獻、大愛無疆的初心使命！

大慶龍南醫院率先開闊思路，主動作為，提前謀劃，科學布局，結合廣大市民實際需求，打造5G+VR探視中心，全新的探視模式社會反應良好，《黑龍江日報》、學習強國等媒體都進行了全方位的報道。未來大慶龍南醫院將繼續探索新技術，為更多的患者帶來帶來便利，此項目在其他醫院完全可復制推廣。

參考文獻

[1]王曉云， 劉光毅， 丁海煜， 等. 5G技術與標準[M]. 北京：電子工業出版社， 2019.

[2]RODRIGUEZ J.5G：開啟移動網絡新時代[M].江甲沫，韓秉君，沈霞，等，譯. 北京：電子工業出版社，2016.

[3]張燕翔. 虛擬/增強現實技術及其應用[M]. 北京：中國科學技術大學出版社，2017.

作者單位：大慶龍南醫院信息中心