5G 移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在現(xiàn)有醫(yī)療系統(tǒng)的應(yīng)用

李東鋒 梧州市疾病預(yù)防控制中心

引言

移動通信自上個世紀(jì)末期誕生以來大約每十年便經(jīng)歷一次標(biāo)志性的技術(shù)改革，1G 時代讓人們認(rèn)識了無線通話，2G 時代讓人們認(rèn)識了短信和文字界面，3G 時代讓人們認(rèn)識到了簡單的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，進(jìn)入4G 時代后，讓人們體驗(yàn)到了高速下載，而5G 代將讓人們認(rèn)識到全面連接以及多樣化終端。

一、5G 網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)

5G網(wǎng)絡(luò)比4G具有更強(qiáng)的性能，其傳輸速率是4G網(wǎng)絡(luò)的10至100 倍，空口延遲為4G 網(wǎng)絡(luò)的五分之一，最低可達(dá)到0.5ms，頻譜效率為三至五倍，能量效率是4G 網(wǎng)絡(luò)的100 倍。5G 網(wǎng)絡(luò)具有極高的速度、極大的容量以及極低的延遲和傳輸能耗。隨著業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)是無所不在且廣泛覆蓋的，只有這樣才能支持更加豐富的服務(wù)，給予用戶更好的體驗(yàn)，供用戶在更復(fù)雜多變的場景中使用。就用戶邊緣速率而言，4G 網(wǎng)絡(luò)為DL2Mps，5G 網(wǎng)絡(luò)為DL10 至100Mps。在移動性方面，4G 網(wǎng)絡(luò)每小時小于300 公里，而5G 網(wǎng)絡(luò)為每小時小于500 公里。就單個空中接口延遲而言，4G 網(wǎng)絡(luò)為10ms，而5G 網(wǎng)絡(luò)可低至4ms。在接入延遲方面，4G 網(wǎng)絡(luò)為100ms，而5G 網(wǎng)絡(luò)可低至10ms。相較于4G 網(wǎng)絡(luò)，5G 網(wǎng)絡(luò)有著更高的速度，使得對于速度要求較高的應(yīng)用得以實(shí)現(xiàn)，隨著新興技術(shù)的使用，其速度還將有進(jìn)一步提升的空間。

二、5G 網(wǎng)絡(luò)升級現(xiàn)有醫(yī)療模式

（一）目前網(wǎng)絡(luò)條件下醫(yī)療信息化發(fā)展的局限性

目前網(wǎng)絡(luò)條件下醫(yī)療信息化發(fā)展面臨的問題主要包括無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時高清音視頻遠(yuǎn)程會診；不能滿足醫(yī)學(xué)圖像的大數(shù)據(jù)量和低延遲的高效傳輸；不能支持高延遲和高可靠性的遠(yuǎn)程控制醫(yī)療服務(wù)的開發(fā)。而5G 技術(shù)可以很好地解決上述限制，其較高的帶寬可以實(shí)現(xiàn)醫(yī)生和患者之間的4K 高清音頻和視頻無延遲互動，并實(shí)現(xiàn)大量醫(yī)學(xué)圖像的高速高清傳輸和共享。5G 技術(shù)遠(yuǎn)程控制和檢查應(yīng)用程序的低延遲和高效率實(shí)現(xiàn)了醫(yī)療方面的實(shí)時控制，且其具有較高的可靠性，可實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)程手術(shù)應(yīng)用的精確控制，并可安全有效地直接訪問醫(yī)療相關(guān)系統(tǒng)。5G 技術(shù)具有較廣的連接性，可以在各種復(fù)雜和多變的情況下高效使用，例如醫(yī)院院內(nèi)、院外和院前急救等各種環(huán)境下的醫(yī)學(xué)檢測設(shè)備以及醫(yī)生和患者的可穿戴連接設(shè)備。

（二）高清視頻和虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)

5G 超大帶寬將推動高清視頻和虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)在醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用。4K 和8K 高清視頻、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（ARG）等技術(shù)可用于遠(yuǎn)程咨詢、緊急救援和醫(yī)療教學(xué)等場景，使場外咨詢和現(xiàn)場治療變得更加清晰和便捷，教學(xué)更加生動形象，能夠真實(shí)地實(shí)現(xiàn)異地醫(yī)療咨詢和會診，使區(qū)域醫(yī)療達(dá)到一體化。5G 高帶寬技術(shù)的應(yīng)用讓多通道云視頻、起搏器、患者面部表情和醫(yī)生端輔助流以及患者身體體征數(shù)據(jù)得以有效和準(zhǔn)確地傳輸。

（三）醫(yī)學(xué)遠(yuǎn)程操控

5G 網(wǎng)絡(luò)的低延遲和高可靠性促進(jìn)了遠(yuǎn)程醫(yī)療向遠(yuǎn)程控制治療的方向發(fā)展和進(jìn)步，從而使專家可以遠(yuǎn)程控制機(jī)械臂和超聲探頭等技術(shù)進(jìn)行醫(yī)學(xué)的遠(yuǎn)程操控，滿足實(shí)時同步操作。如果在手術(shù)過程中發(fā)生緊急情況，遠(yuǎn)程醫(yī)療專家可以實(shí)時查看并提供技術(shù)指導(dǎo)，從而真正意義上打破手術(shù)的時間和空間限制。例如上海華山醫(yī)院安裝了遠(yuǎn)程輻射監(jiān)控設(shè)備，使輻射水平以數(shù)字的形式顯示，醫(yī)生通過手機(jī)就能直接監(jiān)控就診室、CT 室和留置室等，且配備了輻射檢測裝置，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)異常，能夠直接向相關(guān)醫(yī)生手機(jī)進(jìn)行報警，醫(yī)生能夠通過收到的信息對病人進(jìn)行會診。在未來的發(fā)展中也有望實(shí)現(xiàn)智能手術(shù)，即基于5G 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制手術(shù)機(jī)器人進(jìn)行醫(yī)療手術(shù)，這將為更多的偏遠(yuǎn)地區(qū)患者提供便利的醫(yī)療服務(wù)。

（四）人工智能醫(yī)療輔助

5G 網(wǎng)絡(luò)具有廣泛的連接特性，這將強(qiáng)有力地支持患者和醫(yī)生可穿戴設(shè)備的數(shù)據(jù)訪問傳輸，以及藥品、消耗品和設(shè)備甚至醫(yī)療人員的位置管理，實(shí)現(xiàn)整個醫(yī)療過程的可追溯性和回看性。5G 能夠智能的連接醫(yī)學(xué)方面一切可能連接的事物，并促進(jìn)醫(yī)學(xué)人工智能的快速發(fā)展，5G 技術(shù)能使人工智能數(shù)據(jù)更加豐富、可靠和敏捷，這將極大地促進(jìn)醫(yī)療方面人工智能在人體健康管理、常見慢性病管理和醫(yī)療輔助診斷等方面的蓬勃發(fā)展。

（五）基于5G 的醫(yī)療組網(wǎng)方案

基于5G 網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)收集終端在發(fā)送信息之前，需通過5G 基站通過搭載和傳輸網(wǎng)絡(luò)與核心網(wǎng)建立起信息和命令的對接，在經(jīng)過移動邊緣計(jì)算處理后，將目的業(yè)務(wù)通過搭載和傳輸網(wǎng)絡(luò)與5G 基站傳輸?shù)綌?shù)據(jù)顯示終端。用戶側(cè)網(wǎng)關(guān)和邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)的下沉?xí)p少核心反復(fù)多次的傳輸，并確保了各種數(shù)據(jù)的時效性，這些性能是傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)不可取代的。如今無線應(yīng)用程序變得越來越普遍，這種組網(wǎng)方法可以使部署更加靈活多樣，易于維護(hù)并且降低維護(hù)成本。