4G通信技術(shù)在遠(yuǎn)程醫(yī)療中的應(yīng)用

史長(zhǎng)生，支朝朋，杜洪良

武警河北總隊(duì)醫(yī)院 a.醫(yī)務(wù)處；b.信息科；c.物流中心，河北 石家莊050081

4G通信技術(shù)在遠(yuǎn)程醫(yī)療中的應(yīng)用

史長(zhǎng)生a，支朝朋b，杜洪良c

武警河北總隊(duì)醫(yī)院 a.醫(yī)務(wù)處；b.信息科；c.物流中心，河北 石家莊050081

本文介紹了遠(yuǎn)程醫(yī)療及4G通信技術(shù)的概念、特點(diǎn)，闡述了4G通信技術(shù)在放射醫(yī)學(xué)、家庭保健、內(nèi)科、外科、急診等學(xué)科的遠(yuǎn)程醫(yī)療中的應(yīng)用，指出4G通信技術(shù)將促進(jìn)我國(guó)遠(yuǎn)程醫(yī)療的發(fā)展。

4G通信技術(shù)；遠(yuǎn)程醫(yī)療；醫(yī)院信息化

0 前言

遠(yuǎn)程醫(yī)療作為融合醫(yī)學(xué)科學(xué)、信息技術(shù)與通信技術(shù)為一體的新興科學(xué)，發(fā)揮的作用與意義已被世人所認(rèn)知。而真正的遠(yuǎn)程醫(yī)療需要統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，高質(zhì)量的會(huì)診畫面，網(wǎng)絡(luò)的安全保證，任何人員和任意時(shí)間的醫(yī)學(xué)互動(dòng)和會(huì)診[1]。現(xiàn)代移動(dòng)無線通信手段的發(fā)展實(shí)現(xiàn)了醫(yī)院與患者隨意的移動(dòng)空間和時(shí)間的延伸。4G時(shí)代的來臨將推動(dòng)遠(yuǎn)程醫(yī)療向更高層次發(fā)展，特別是4G網(wǎng)絡(luò)普及率不斷提高和4G手機(jī)用戶數(shù)量快速增長(zhǎng)，面向家庭和個(gè)人的遠(yuǎn)程醫(yī)療健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)已成為遠(yuǎn)程醫(yī)療領(lǐng)域的熱點(diǎn)，而移動(dòng)健康醫(yī)療也將成為遠(yuǎn)程醫(yī)療發(fā)展的趨勢(shì)之一。

1 遠(yuǎn)程醫(yī)療的概念

遠(yuǎn)程醫(yī)療是遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)的重要組成部分。遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)是利用遠(yuǎn)程通信技術(shù)，以雙向傳送數(shù)據(jù)、語音、圖像的方式開展的遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)活動(dòng)。遠(yuǎn)程醫(yī)療一般是通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在相隔較遠(yuǎn)的求醫(yī)者和醫(yī)生之間進(jìn)行雙向信息傳送，完成對(duì)求醫(yī)者的信息搜集、診斷以及醫(yī)療方案的實(shí)施等工程[2]。

遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)主要由以下3部分組成：① 醫(yī)療服務(wù)的提供者。即醫(yī)療服務(wù)源所在地，一般位于大城市的醫(yī)療中心，具有豐富的醫(yī)學(xué)資源和診療經(jīng)驗(yàn)；② 遠(yuǎn)地尋求醫(yī)療服務(wù)的需求方?？梢允钱?dāng)?shù)夭痪邆渥銐蜥t(yī)療能力或條件的醫(yī)療機(jī)構(gòu)，也可以是家庭患者；③ 聯(lián)系兩者的通信網(wǎng)絡(luò)和診療裝置。

隨著醫(yī)療技術(shù)的長(zhǎng)足發(fā)展，很多醫(yī)療軟件公司開發(fā)了醫(yī)院信息系統(tǒng)HIS（Hospital Information System）、醫(yī)療服務(wù)系統(tǒng)HSS（Hospital Service System）、圖像存儲(chǔ)與傳輸系統(tǒng)PACS（Picture Archiving and Communication Systems）和實(shí)驗(yàn)室（檢驗(yàn)科）信息系統(tǒng)LIS（Laboratory Information System)，這些系統(tǒng)主要的任務(wù)就是把日常產(chǎn)生的各種醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)和影像（包括生化分析儀、核磁、、CT、超聲、各種X光機(jī)、各種紅外儀、顯微儀等設(shè)備產(chǎn)生的圖像）通過各種接口（模擬、DICOM、網(wǎng)絡(luò)）以數(shù)字化的方式海量保存起來，當(dāng)需要的時(shí)候在一定的授權(quán)下能夠很快地調(diào)回使用，同時(shí)增加一些輔助診斷管理功能[3-5]。這些大幅醫(yī)學(xué)圖像傳輸對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬要求非常高，而即使采用3G模式的傳輸，在靜止的狀態(tài)其最高的傳輸速率也只不過2 Mbps，會(huì)造成圖像、聲音以不連續(xù)、非同步、不清晰的方式傳遞，從而影響診斷和治療方案的確定，影響遠(yuǎn)程會(huì)診的質(zhì)量。隨著4G時(shí)代的到來，上述問題可以得到解決。

2 4G通信技術(shù)概念和特點(diǎn)

2.1 概念

第4代移動(dòng)電話行動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)（fourth generation of mobile phone mobile communications standards，4G），指的是第四代移動(dòng)通信技術(shù)。它是寬帶（broadband）接入和分布式的網(wǎng)絡(luò)，具有100 Mbps的下載速度，20 Mbps的上傳速度。不僅可對(duì)全速移動(dòng)用戶提供高質(zhì)量影像服務(wù)，實(shí)現(xiàn)三維圖像的高質(zhì)量傳輸，還能提供通信信息之外的定位定時(shí)、數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程醫(yī)療等綜合功能。

2.2 特點(diǎn)

（1）速度快頻譜寬。4G系統(tǒng)的目標(biāo)速率明顯超過3G，對(duì)于大范圍高速移動(dòng)用戶（火車或者高速公路上的汽車，一般時(shí)速＜250 km）數(shù)據(jù)速率為2 Mbps，對(duì)于中速移動(dòng)用戶（一般城市交通工具，時(shí)速＜60 km）數(shù)據(jù)速率為20 Mbps，對(duì)于低速移動(dòng)用戶（室內(nèi)或步行，時(shí)速＜5 km）數(shù)據(jù)速率100 Mbps。為使4G通信達(dá)到100 Mbps的傳輸速度，每個(gè)信道將占有100 MHz的頻譜，相當(dāng)于WCDMA網(wǎng)絡(luò)的20倍。

（2）多種通信業(yè)務(wù)融合?；贗Pv6的高速移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)以移動(dòng)數(shù)據(jù)為主，改變了傳統(tǒng)的以電話為主的觀念。4G可被稱為“多媒體移動(dòng)通信”，不僅可將個(gè)人通信、信息系統(tǒng)、娛樂和廣播等業(yè)務(wù)無縫連接為一個(gè)整體進(jìn)而滿足用戶各種需求，而且可使數(shù)據(jù)、語音、視頻等大量信息通過高帶寬的信道進(jìn)行傳送。

（3）無縫漫游。4G系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全球統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，各類媒體、移動(dòng)終端及網(wǎng)絡(luò)之間能進(jìn)行“無縫連接”，將不同模式的無線通信，如廣播電視網(wǎng)、蜂窩移動(dòng)網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)、無線局域網(wǎng)和藍(lán)牙等集成到一起，真正實(shí)現(xiàn)一部手機(jī)在全球的任何地點(diǎn)都能進(jìn)行通信，為跨國(guó)遠(yuǎn)程會(huì)診提供了通信基礎(chǔ)。

（4）4G系統(tǒng)還將具備接口開放、多網(wǎng)絡(luò)和多協(xié)議共存以及能從2G、3G平穩(wěn)過渡等特點(diǎn)。低速與高速的用戶以及各種各樣的終端設(shè)備能夠共存與互通，使用戶在投資最少的情況下實(shí)現(xiàn)到4G時(shí)代的過渡。這為現(xiàn)階段使用3G遠(yuǎn)程會(huì)診系統(tǒng)的用戶，提供了可升級(jí)的接口[6]。

3 4G通信遠(yuǎn)程醫(yī)療的優(yōu)勢(shì)

基于4G通信的遠(yuǎn)程醫(yī)療結(jié)合了高速移動(dòng)通信和多種模式無線通信技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)無線遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)、遠(yuǎn)程醫(yī)療教學(xué)等。它不僅融合了移動(dòng)通信和多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可提供足夠的帶寬以保證大容量多媒體數(shù)據(jù)的安全高速傳輸，還有助于醫(yī)療資源的高度共享，隨著遠(yuǎn)程家庭監(jiān)護(hù)的推廣，患者可以隨時(shí)隨地得到醫(yī)護(hù)人員的幫助和救護(hù)，特別是在災(zāi)害、事故和戰(zhàn)場(chǎng)救援中能夠發(fā)揮獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

4 4G通信技術(shù)在遠(yuǎn)程醫(yī)療中的應(yīng)用

根據(jù)美國(guó)最大的無線通信公司Verizon的最新資料，2013年9月密歇根St. Clair公司利用4G LTE網(wǎng)絡(luò)研制出先進(jìn)的遠(yuǎn)程醫(yī)療解決方案，為醫(yī)護(hù)人員和急救室提供具有雙向音頻和視頻直播無緩沖寬帶網(wǎng)絡(luò)。并使用專業(yè)的醫(yī)療視頻傳感器采集現(xiàn)場(chǎng)視頻，使得急診室的醫(yī)生通過服務(wù)器查看高清晰度視頻畫面，并可以遠(yuǎn)程評(píng)估患者的病情。由醫(yī)護(hù)人員傳遞重要的信息，如癥狀和生命體征，醫(yī)生可以放大傷害，提供診斷，制定治療計(jì)劃，在病人到達(dá)之前聯(lián)系?？漆t(yī)務(wù)人員和預(yù)定急診室。這種實(shí)時(shí)、高質(zhì)量的視頻溝通有助于急救人員和專科醫(yī)生更迅速地做出明智的臨床決策，從而減少診斷時(shí)間，最大限度挽救病人的生命。

4.1 在放射醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

作為計(jì)算機(jī)支持工作項(xiàng)目的一部分，4G通信網(wǎng)絡(luò)可用來傳遞MRI和CT圖像。研究證實(shí)通過4G通信網(wǎng)絡(luò)的帶寬，可用低成本網(wǎng)絡(luò)傳遞13張會(huì)厭炎或咽后膿腫的頸側(cè)軟組織X線片和15張關(guān)節(jié)積液的肘部X線片，經(jīng)最優(yōu)秀的放射學(xué)專家和兒科急診醫(yī)師閱讀這些圖片，兩者的解讀均100%正確。

4.2 在家庭保健中的應(yīng)用

自1982年起到現(xiàn)在，由美國(guó)圣弗朗西斯科和華盛頓VA醫(yī)療中心監(jiān)護(hù)的病人已超過11000人。當(dāng)電池快用完時(shí)，起博器將改變其正常的工作節(jié)律，這可從心電圖中檢測(cè)出來，裝在電話上的儀器可把心電圖傳給中心，中心就能夠在非常遠(yuǎn)的地方檢測(cè)出這些異常問題[7]。

糖尿病病人自我保健，尤其是血糖自我監(jiān)測(cè)，對(duì)糖尿病治療極為重要。基于4G通信網(wǎng)絡(luò)的血糖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可作為糖尿病病人初級(jí)保健助手，對(duì)病人的癥狀、血糖、飲食和藥物進(jìn)行監(jiān)控。

病人還可在攝像機(jī)前與醫(yī)生交談，將關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍，體溫表讀數(shù)或其他與身體狀況有關(guān)的可視信息傳給醫(yī)生[8]。裝在家庭視頻元件上的各種儀器還可傳遞心音、血壓測(cè)量值等，將視頻與其他技術(shù)結(jié)合后進(jìn)行家庭監(jiān)護(hù)和會(huì)診。

隨著4G無線通信的發(fā)展，一旦發(fā)現(xiàn)自覺癥狀時(shí)，可通過4G網(wǎng)絡(luò)將12 h持續(xù)心電圖傳送到中心。在多個(gè)國(guó)家，已有30000人向該系統(tǒng)申請(qǐng)預(yù)定這項(xiàng)商業(yè)服務(wù)。

4.3 在外科中的應(yīng)用

遠(yuǎn)程醫(yī)療可幫助經(jīng)驗(yàn)不足的醫(yī)師成功地完成手術(shù)，使微創(chuàng)外科手術(shù)（如腹腔鏡手術(shù)）技術(shù)得到更廣泛的應(yīng)用。已有研究表明通過4G無線通信模塊，經(jīng)驗(yàn)有限的主刀醫(yī)師可在遠(yuǎn)程外科醫(yī)師的指導(dǎo)和幫助下進(jìn)行腹腔鏡手術(shù)，且無一例并發(fā)癥[9]。

隨著4G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的廣泛覆蓋，移動(dòng)健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶遠(yuǎn)程、即時(shí)的健康監(jiān)護(hù)，用戶不但能及時(shí)了解自身的健康狀況，還能及時(shí)應(yīng)對(duì)諸如心血管疾病、高血壓等突發(fā)疾病[10]。因此，將移動(dòng)健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)帶入社區(qū)和家庭，對(duì)患者或亞健康人群實(shí)施移動(dòng)遠(yuǎn)程健康監(jiān)護(hù)，不論是提高預(yù)防能力，減少患者或者亞健康人群的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，還是增強(qiáng)醫(yī)院的醫(yī)療服務(wù)能力，減少醫(yī)護(hù)人員的工作量，都具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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[2] 陳玨珺．醫(yī)院信息網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的維護(hù)[J]．硅谷,2011,(9):192．

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Application of 4G Communication Technology in Telemedicine

SHI Chang-shenga, ZHI Chao-pengb, DU Hong-liangc
a.Department of Medical; b.Department of Information; c.Department of
Logistics Center, Armed Police Corps Hospital of Hebei, Shijiazhuang Hebei 050081, China

This paper introduces the concept and structure of telemedicine as well as the concept and characteristic of 4G communication technology, expounds the application of 4G communication technology in radiation medicine, family health care, and departments of internal medicine, surgery, and emergency, fi nally points out that 4G communication technology will promote the development of telemedicine in China.

4G communication technology; telemedicine; hospital informatization

R197.324

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2014.07.027

1674-1633(2014)07-0077-02

2014-01-13

2014-03-03

作者郵箱：41507427@qq．com