基于5G技術(shù)的醫(yī)院信息化整體解決方案需求分析

（河北建筑設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，河北石家莊市，050000）王志江

當(dāng)前，醫(yī)院信息平臺引入了醫(yī)學(xué)影像記錄與傳輸技術(shù)、病案信息管理系統(tǒng)、現(xiàn)代化病區(qū)管理系統(tǒng)、用藥查詢系統(tǒng)等先進(jìn)技術(shù)，提高了掛號、診療的信息化水平。醫(yī)院的很多病人或工作人員都是通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)與醫(yī)院信息平臺相連，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢和工作管理。但傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)已不能滿足日益增長的用戶需求，5G通信時代迫切需要新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，提高醫(yī)院信息平臺的接入能力[1]。在醫(yī)院信息化建設(shè)中，應(yīng)用軟件和升級5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有助于有效地發(fā)展醫(yī)療服務(wù)，減少在互動過程中醫(yī)護(hù)人員和病人需要執(zhí)行的步驟，既減輕了負(fù)擔(dān)，又提高了實(shí)施這項(xiàng)工作的效率。但該技術(shù)仍是一種新技術(shù)，尚處于功能開發(fā)與測試階段，雖然具有一定的優(yōu)勢，但還有一些問題需要技術(shù)人員有針對性地解決。本文對5G技術(shù)的內(nèi)涵和特征進(jìn)行了挖掘，以求解決醫(yī)療數(shù)據(jù)信息化管理方面的問題。

1 5G信息技術(shù)在醫(yī)院信息中的發(fā)展與應(yīng)用

5G是當(dāng)今移動通信的最新技術(shù)，像華為，高通，中興，愛立信和諾基亞這樣的公司已經(jīng)開始在許多城市進(jìn)行研發(fā)，并將其商業(yè)化。自組織網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)5G網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行自動檢測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)故障時，可自動對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化修復(fù)，減少5G網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)工作量。利用設(shè)備與裝置技術(shù)擴(kuò)大5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用范圍，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等萬物互聯(lián)，擴(kuò)大5G通信范圍[2]。

超大密度的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)會降低高速數(shù)據(jù)通信的覆蓋范圍，增加社區(qū)接入，保證更多的智能手機(jī)或平板電腦的使用，增加無線網(wǎng)絡(luò)流量，滿足用戶同時訪問成千上萬個設(shè)備的需求，實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，增強(qiáng)數(shù)據(jù)通信能力。

5G的典型代表是第五代移動通信技術(shù)，相對于現(xiàn)有的4G技術(shù)，它的最大特點(diǎn)是傳輸速度更快，理論上可以超過10gb/s。鑒于OFDM網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和覆蓋范圍，可為OFDM優(yōu)化波形、多址接入、新型無線技術(shù)等體系結(jié)構(gòu)設(shè)計需求提供支持[3]。

5G通信技術(shù)在信息傳輸速度等多方面均有優(yōu)勢，通過這種方式，可以適應(yīng)更多的醫(yī)療活動場景，為醫(yī)院提供更多技術(shù)支持，它還將推動技術(shù)創(chuàng)新、管理服務(wù)和模式。

將5G技術(shù)應(yīng)用到醫(yī)療工作中，可以使患者足不出戶便可了解病情。醫(yī)生和病患還可以直接利用5G技術(shù)獲得自己的動態(tài)物理數(shù)據(jù)，并通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸連接信息，使醫(yī)生和其他醫(yī)務(wù)人員能夠參與其中。醫(yī)院利用5G技術(shù)派出專家、病人等提供全方位的醫(yī)療服務(wù)，保證病人在最短的時間內(nèi)得到診斷和治療。為使醫(yī)生能更好地為病人提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，接受更專業(yè)的監(jiān)督，防止不合理、模糊的操作，將對整個診療活動進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，這樣一旦出現(xiàn)問題，醫(yī)院就可以在適當(dāng)?shù)臅r候?qū)嵭袉栘?zé)制，完成傳統(tǒng)的處方審核、處方審批等業(yè)務(wù)工作。

利用5G技術(shù)保證病人支付的醫(yī)療、檢查和藥物費(fèi)用與醫(yī)保系統(tǒng)有直接聯(lián)系，也要遵循相關(guān)專業(yè)規(guī)定的指導(dǎo)和限制，以防止患者受到欺騙。醫(yī)療費(fèi)用控制系統(tǒng)既是對病人的監(jiān)控，又是對醫(yī)療人員的監(jiān)控。通過這種方式，保證任何流動性得到明確的信息，確保全過程的公平公正。經(jīng)患者同意，整個診療過程所產(chǎn)生的信息可向當(dāng)?shù)啬酥寥珖麽t(yī)院傳播，實(shí)現(xiàn)信息公開，打破行政壁壘。這樣有利于診斷方案的優(yōu)化，只要確診或制定出更好的治療策略，醫(yī)生就能迅速做出反應(yīng)，使病人得到更好、更及時的治療。醫(yī)生可方便地查詢病人的既往病史等資料，以保證病人能以最高水平完成診療程序。

2 基于5G技術(shù)的醫(yī)院信息化平臺建設(shè)

門診掛號、醫(yī)療診斷、圖像管理、院前急救、住院管理等多種應(yīng)用在醫(yī)院信息平臺中得到部署。醫(yī)院的網(wǎng)絡(luò)用戶很多，他們不但能上網(wǎng)沖浪，而且能遠(yuǎn)距離登錄，支持多種移動終端使用。采用5G技術(shù)，構(gòu)建混合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高了醫(yī)院信息平臺的傳輸速度和處理能力，增強(qiáng)了醫(yī)院的數(shù)據(jù)傳輸能力，目前的很多醫(yī)院信息平臺都是基于5G技術(shù)設(shè)計的[4]。

為確保5G環(huán)境下醫(yī)院信息平臺的正常運(yùn)行，需要采用多路連接和無線回程技術(shù)。隨著5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及和云計算技術(shù)的應(yīng)用，醫(yī)院將不再需要大量的人力、物力來進(jìn)行管理。傳統(tǒng)的信息化建設(shè)工作方式和方向也將發(fā)生改變，5G技術(shù)將直接推動信息管理的發(fā)展[5]。

硬件和軟件準(zhǔn)備：通過5G網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理技術(shù)，醫(yī)院無需建立內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，信息可以直接存儲在云中。如存在機(jī)密信息，可直接設(shè)置保密保護(hù)。還可以將其它信息公開，方便病人與醫(yī)院溝通。

軟件和系統(tǒng)維護(hù)、掛號、付款、醫(yī)療報銷、電子醫(yī)療咨詢等等，以及傳統(tǒng)醫(yī)療所需的所有步驟，均可通過5G技術(shù)直接在線處理。專業(yè)人員實(shí)施并維護(hù)這些技術(shù)可以提高生產(chǎn)力，減少時間消耗，這樣既簡化了工作流程，又減輕了醫(yī)院負(fù)擔(dān)。

在工作互動過程中，5G網(wǎng)絡(luò)可用于醫(yī)院各部門，提高工作效率。病人可在任何時候查詢自己的醫(yī)療數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)一鍵傳送與共享。該方法可節(jié)約大量的加工環(huán)節(jié)和程序，節(jié)省了大量的人力物力，并從源頭上減少了誤差的發(fā)生和產(chǎn)生。

3 醫(yī)院信息化解決方案

3.1 多重連接技術(shù)

醫(yī)療信息平臺中，5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需要建設(shè)大量基站，其中宏基站和微型基站可以同時實(shí)現(xiàn)多個基站異構(gòu)5G網(wǎng)絡(luò)。因?yàn)獒t(yī)院中有很多通訊和傳輸熱點(diǎn)，所以建筑設(shè)備是在電磁信號的作用下隔離的，因此基站之間存在覆蓋漏洞。

3.2 無線傳輸技術(shù)

醫(yī)院通信系統(tǒng)傳播環(huán)境復(fù)雜，工作頻段以毫米波和微波為主，雖然傳輸率高，但傳輸距離短。5G技術(shù)具備無線回程功能，可有效增強(qiáng)接口的接入效果，從而提升網(wǎng)絡(luò)整體靈活性，提升醫(yī)院整體通信效果，增強(qiáng)醫(yī)院對通信中繼業(yè)務(wù)的能力。

3.2.1 5G芯片

5G芯片技術(shù)仍有很大的發(fā)展空間，在專利儲備和高頻技術(shù)方面還需要加強(qiáng)。所以，需要及時突破技術(shù)發(fā)展的障礙，擴(kuò)大5G技術(shù)的業(yè)務(wù)范圍，以技術(shù)發(fā)展來推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展，達(dá)到更高的水平，為更多患者提供更高水平和更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。

3.2.2 云計算軟硬件

5G網(wǎng)絡(luò)一般由大型服務(wù)器支撐，可以形成云平臺，將路由器、交換網(wǎng)、基站等設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)整體智能化服務(wù)運(yùn)行。但是，值得注意的是，云計算服務(wù)器、存儲系統(tǒng)、云終端等關(guān)鍵技術(shù)，以及一些虛擬化軟件、中間件、云調(diào)度等，大多掌握在國外企業(yè)手中。所以，我國在這方面的自主研究與開發(fā)力度仍有待提高。

3.2.3 毫米波傳輸

5G技術(shù)的應(yīng)用受基站信號的頻度和頻度影響。5G通信技術(shù)的核心是高頻信號，高頻率信號的快速衰減要求密集的組網(wǎng)，尤其是在人口稠密、地形崎嶇的大城市，必須建立更多基站以滿足地形崎嶇的城市的需要。但由于醫(yī)院的應(yīng)用環(huán)境規(guī)模較大，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)該技術(shù)，且信號傳輸不穩(wěn)定。當(dāng)信號不能穩(wěn)定地傳輸時，可能導(dǎo)致遠(yuǎn)程操作、遠(yuǎn)程咨詢等操作不能順利完成。關(guān)鍵高頻元件的性能和成熟度也對系統(tǒng)的設(shè)計提出了新的要求。工業(yè)領(lǐng)域中寬帶、低噪聲、高效率、多功能高頻元件的設(shè)計與生產(chǎn)仍存在許多技術(shù)難點(diǎn)。

3.2.4 信號干擾

5G技術(shù)還存在嚴(yán)重的信號干擾問題，因此目前亟待解決的問題是頻率干擾、頻譜資源共享干擾和不同覆蓋水平的相互干擾。這些干擾等因素都將影響網(wǎng)絡(luò)信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性?，F(xiàn)有的干擾協(xié)調(diào)算法在解決干擾問題的有效性方面還存在不足，因?yàn)樗荒芙鉀Q一個干擾源問題，而不能解決所有干擾問題。此外，5G網(wǎng)絡(luò)相鄰節(jié)點(diǎn)間的傳輸損耗差異不明顯，不同來源的信號強(qiáng)度相似，可能影響網(wǎng)絡(luò)性能，從而削弱協(xié)調(diào)算法的抗干擾能力。在醫(yī)院內(nèi)部，起搏器、除顫器等醫(yī)院干擾源釋放出信號，影響了手術(shù)的穩(wěn)定性。所以5G屏蔽效果也是一個挑戰(zhàn)，急需一種合適的方法。

網(wǎng)絡(luò)安全通用硬件平臺是5G技術(shù)常用的支撐平臺，網(wǎng)絡(luò)的安全性和可靠性較差。為使5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在支持大量用戶接入的同時具有更高的應(yīng)用水平，必須對用戶終端進(jìn)行安全認(rèn)證。用戶認(rèn)證增加了網(wǎng)絡(luò)信息泄露的風(fēng)險，也是不安全的。所以，當(dāng)支持大量的用戶時，就需要加密和保護(hù)大量的用戶。

3.3 具體問題解決辦法

覆蓋增強(qiáng)是基于密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)可以有效降低覆蓋半徑，提升覆蓋效果，提高了頻譜效率。這一實(shí)踐具有技術(shù)優(yōu)勢，它的優(yōu)點(diǎn)是可以促進(jìn)5G技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋。對于5G超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，可采用低功耗的基站覆蓋方式，大幅度增加站點(diǎn)數(shù)，縮短節(jié)點(diǎn)間距，確保網(wǎng)絡(luò)連接穩(wěn)定，減少節(jié)點(diǎn)間距，提高頻譜利用率。

增強(qiáng)傳輸能力為提高技術(shù)穩(wěn)定性，采用毫米波通信可直接緩解頻譜資源緊張，改善通信性能。毫米波通信方式具有集中式波束、窄波束、抗干擾等特點(diǎn)，使得網(wǎng)絡(luò)傳輸過程更加穩(wěn)定，抗干擾能力更強(qiáng)。

穩(wěn)定化傳輸為了提高傳輸過程的穩(wěn)定化，技術(shù)人員應(yīng)注重信號接收端，比如在接收端設(shè)置多個天線，增加接收信號的強(qiáng)度。利用該OFDM傳輸波形可以全面提高頻譜利用率。非正交多址接入技術(shù)將傳統(tǒng)的單用戶接入技術(shù)改造成多用戶共享接入，極大地提高了無線接入能力。使得不同用戶能夠更充分地滿足路徑損耗，從而實(shí)現(xiàn)有效重用。

增強(qiáng)安全性，5G技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)等多個領(lǐng)域均有較大是使用優(yōu)勢，新技術(shù)的應(yīng)用具有很多優(yōu)點(diǎn)。高速度，廣譜和低成本是關(guān)鍵。它的高度機(jī)密性直接決定了它在5G通信技術(shù)中的地位。

智能醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展可簡單劃分為醫(yī)療信息化、互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療時代、遠(yuǎn)程服務(wù)三個階段，其中醫(yī)療信息化只是初始階段，技術(shù)發(fā)展的方向是連通性和醫(yī)院業(yè)務(wù)的地域性；互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療時代的到來，正是通過將移動終端與互聯(lián)網(wǎng)融合，實(shí)現(xiàn)整個診療過程的信息化；高級階段強(qiáng)調(diào)大連接、高質(zhì)量的遠(yuǎn)程服務(wù)能力，把更先進(jìn)的前沿技術(shù)如人工智能與綜合應(yīng)用相結(jié)合，提升信息化水平，增強(qiáng)各項(xiàng)技術(shù)的實(shí)力。

4 結(jié)語

使用5G網(wǎng)絡(luò)，醫(yī)院信息平臺能夠提供更高分辨率的視頻數(shù)據(jù)傳輸，用戶可以通過手機(jī)、平板電腦等設(shè)備進(jìn)行接入，提高了醫(yī)院的移動化和智能化。