5G+智慧醫(yī)療在青少年脊柱健康篩查中的應(yīng)用

倪凌

【摘要】? ? 本文闡述了如何利用5G技術(shù)，結(jié)合智慧醫(yī)療的遠(yuǎn)程診斷手段，協(xié)助篩查青少年脊柱健康，采集脊柱數(shù)據(jù)，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析呈現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)家庭與學(xué)校結(jié)合預(yù)防，并延展為全人群的脊柱健康體系建設(shè)。

【關(guān)鍵詞】? ? 5G? ? 智慧醫(yī)療? ? 遠(yuǎn)程診斷? ? 脊柱健康篩查

一、背景

5G時(shí)代，醫(yī)療健康服務(wù)的方向是智慧醫(yī)療，遠(yuǎn)程診斷是國(guó)家5G+醫(yī)療健康發(fā)展戰(zhàn)略的重要一環(huán)。

5G技術(shù)已成為開(kāi)啟新一輪技術(shù)革命的關(guān)鍵支點(diǎn)。從技術(shù)層面看，5G具備大帶寬、低延時(shí)、海量接入三大特點(diǎn)。5G大帶寬為醫(yī)療診斷帶來(lái)變革，支持4K視頻無(wú)損傳輸，如遠(yuǎn)程多學(xué)科會(huì)診、遠(yuǎn)程影像診斷、遠(yuǎn)程病理診斷、遠(yuǎn)程手術(shù)指導(dǎo)、醫(yī)學(xué)培訓(xùn)等。5G低延時(shí)為醫(yī)療操控帶來(lái)變革，如遠(yuǎn)程超聲、遠(yuǎn)程手術(shù)等。5G借助網(wǎng)絡(luò)切片、邊緣計(jì)算技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)靈活按需配置，滿足院內(nèi)、院間、院外多場(chǎng)景5G醫(yī)療業(yè)務(wù)需求。

青少年身心健康是社會(huì)普遍關(guān)注的重要課題。脊柱側(cè)彎是青少年常見(jiàn)的致殘性畸形;目前國(guó)際文獻(xiàn)報(bào)道的青少年特發(fā)性脊柱側(cè)彎發(fā)病率為1-3%，對(duì)青少年健康危害巨大。

脊柱疾病早期發(fā)現(xiàn)、早期治療可以達(dá)到很好的預(yù)防作用，做好全面篩查是基礎(chǔ)。傳統(tǒng)篩查方式X光影像可以提供清晰的脊柱圖像，但存在電離輻射危害，不適合長(zhǎng)期跟蹤測(cè)量?？梢圆捎霉鈱W(xué)三維人體背部測(cè)量系統(tǒng)來(lái)采集青少年的背部3D形貌圖，單人采集數(shù)據(jù)量達(dá)到1G，需要通過(guò)移動(dòng)化、高帶寬的網(wǎng)絡(luò)和AI人工智能等新技術(shù)提供有效支持。5G網(wǎng)絡(luò)傳輸，在跨地域、大范圍、高頻次的工作環(huán)境中將高清數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳并結(jié)合人工智能系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，實(shí)時(shí)診斷，實(shí)時(shí)評(píng)估，實(shí)施隨訪，實(shí)時(shí)指導(dǎo)。我們將有機(jī)會(huì)建立一套全新的青少年脊柱健康防控體系，其意義之重大是不言而喻的。

二、實(shí)施方案

聚焦青少年的脊柱側(cè)彎健康篩查，5G+智慧醫(yī)療的遠(yuǎn)程診斷體系包括四大部分：5G專網(wǎng)建設(shè)，篩查手段創(chuàng)新，脊柱側(cè)彎健康管理平臺(tái)，5G融合應(yīng)用。

2.1 5G專網(wǎng)建設(shè)

5G+醫(yī)療健康遠(yuǎn)程診斷專網(wǎng)，分為接入設(shè)備側(cè)、無(wú)線傳輸側(cè)、安全隔離側(cè)、業(yè)務(wù)側(cè)四個(gè)區(qū)域。

通過(guò)5G切片專網(wǎng)，醫(yī)療終端可在區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)安全接入，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)高優(yōu)先級(jí)QoS調(diào)度+FLEXE獨(dú)享承載網(wǎng)硬通道+就近下沉 UPF，實(shí)現(xiàn)醫(yī)療應(yīng)用快速訪問(wèn)，資源優(yōu)享保障，數(shù)據(jù)安全隔離。

2.2篩查手段創(chuàng)新

篩查手段上主要做三個(gè)方面進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新。

一是光學(xué)三維人體背部測(cè)量系統(tǒng)基于相位輔助三維成像方法，用于背部三維形貌的測(cè)量和記錄，根據(jù)所得數(shù)據(jù)可以準(zhǔn)確生成人體背部的三維模型。使用時(shí)受測(cè)者以站立位姿勢(shì)，站立于成像單元前約0.6米處，通過(guò)投射光柵，拍攝多幀編碼圖像來(lái)獲得受測(cè)者背部的表面三維形貌信息。

二是基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的脊柱側(cè)彎輔助診斷系統(tǒng)。將三維形貌數(shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù)，將脊柱側(cè)彎的X光片影像結(jié)果和正常人群的超聲檢測(cè)結(jié)果作為判斷標(biāo)簽，進(jìn)而對(duì)構(gòu)建的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行模型訓(xùn)練，從而實(shí)現(xiàn)脊柱側(cè)彎陽(yáng)性和陰性的二分類判斷。集成上述模型并進(jìn)行訓(xùn)練，最終實(shí)現(xiàn)基于深度學(xué)習(xí)和三維形貌特征的青少年脊柱側(cè)彎的正常、輕度和中重度的三分類問(wèn)題。

三是脊柱健康數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。需要建立大規(guī)模人群的脊柱健康數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，并將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一和規(guī)范化的管理。

2.3脊柱側(cè)彎健康管理平臺(tái)

脊柱側(cè)彎健康管理平臺(tái)應(yīng)包含主數(shù)據(jù)管理、篩查APP、門診管理、康復(fù)治療管理、醫(yī)體融合+醫(yī)校結(jié)合、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析管理、微信小程序管理等七部分內(nèi)容。

2.4 5G融合應(yīng)用場(chǎng)景

在脊柱側(cè)彎診斷與治療中應(yīng)用中，總體分為早篩診斷、檢查診斷、診治和康復(fù)三階段，5G技術(shù)在三個(gè)流程均與醫(yī)療專業(yè)設(shè)備和應(yīng)用系統(tǒng)有關(guān)聯(lián)應(yīng)用。

早篩診斷篩查階段：光學(xué)三維人體背部測(cè)量系統(tǒng)采集青少年的背部3D形貌圖，并通過(guò)內(nèi)嵌在設(shè)備內(nèi)的5G模塊將數(shù)據(jù)回傳至數(shù)據(jù)影像平臺(tái)，并由平臺(tái)AI軟件對(duì)云紋圖進(jìn)行高速運(yùn)算和分析，快速形成智能分析報(bào)告單。5G技術(shù)應(yīng)用：數(shù)據(jù)安全采集、實(shí)時(shí)高速傳輸、5G 邊緣計(jì)算快速生成報(bào)告。

檢查診斷階段：對(duì)于已經(jīng)明顯出現(xiàn)脊柱異常的青少年，需要進(jìn)一步進(jìn)行采用EOS（即X光的拍攝）和診斷進(jìn)行確診，對(duì)于在社康網(wǎng)點(diǎn)拍攝DR影像的青少年，需要通過(guò)5G嵌入式的仿真終端將影像傳送至遠(yuǎn)端的會(huì)診醫(yī)生處，由會(huì)診醫(yī)生進(jìn)行閱片會(huì)診，形成最終的影像報(bào)告。5G技術(shù)應(yīng)用：專家移動(dòng)會(huì)診、移動(dòng)查房、居家遠(yuǎn)程閱片。

診治和康復(fù)階段：確診青少年需要康復(fù)中心治療時(shí)，通過(guò)視頻影像終端將現(xiàn)場(chǎng)康復(fù)的數(shù)據(jù)和B超、影像傳送到脊柱健康中心本地，由脊柱健康中心指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)的陪護(hù)人員對(duì)青少年進(jìn)行治療過(guò)程中的溝通和優(yōu)化，并記錄相關(guān)治療結(jié)果。5G技術(shù)應(yīng)用：遠(yuǎn)程可視化康復(fù)訓(xùn)練指導(dǎo)、遠(yuǎn)程超聲、康復(fù)機(jī)器人、視頻終端、超聲設(shè)備等醫(yī)療健康設(shè)備接入5G醫(yī)療專網(wǎng)。

三、價(jià)值分析及意義

以深圳為例，全市約有在校中小學(xué)生150萬(wàn)人，每年需脊柱側(cè)彎?rùn)z查的青少年高達(dá)100萬(wàn)人數(shù)眾多的需求。通過(guò)5G+智慧醫(yī)療的遠(yuǎn)程診斷的方式，融合開(kāi)展青少年脊柱側(cè)彎篩查，解決了：

1.解決了傳統(tǒng)的檢測(cè)存在的工作量大、X光機(jī)對(duì)青少年的電離輻射危害等問(wèn)題，解決了專業(yè)骨科醫(yī)生不足問(wèn)題。

2.對(duì)于脊柱側(cè)彎的干預(yù)十分個(gè)性化，短則需要幾年，長(zhǎng)則需要十幾年。利用5G網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)結(jié)合人工智能，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)評(píng)估、實(shí)時(shí)指導(dǎo)、高頻次數(shù)據(jù)采集與分析。從而徹底解決患者尋求幫助需要到醫(yī)院的問(wèn)題，把形體治療融入日常生活。

3.可以對(duì)孩子們的日常運(yùn)動(dòng)與坐立行走的姿勢(shì)提出建議，將極大的有利于青少年良好的生活與運(yùn)動(dòng)習(xí)慣的建立，減少脊柱及運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)疾病的發(fā)生。

4.可進(jìn)一步建立綜合3D掃描、步態(tài)分析、運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)為一體的脊柱及運(yùn)動(dòng)健康監(jiān)測(cè)站，放置在學(xué)校、社康、公共場(chǎng)所，對(duì)于改變頸肩腰腿痛等脊柱疾病高發(fā)的情況將起到十分積極的作用。

四、結(jié)束語(yǔ)

遠(yuǎn)程診斷作為深度融合醫(yī)學(xué)、通信、計(jì)算機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等領(lǐng)域的主流前沿技術(shù)，可顯著降低醫(yī)學(xué)互動(dòng)與會(huì)診對(duì)時(shí)間和空間的要求，改善醫(yī)院醫(yī)療資源分布的均衡性。5G技術(shù)的大寬帶、低時(shí)延、高容量等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，突破了遠(yuǎn)程診斷靈活度差、傳輸質(zhì)量差等應(yīng)用瓶頸。利用5G+使優(yōu)勢(shì)學(xué)科能夠加快迅速發(fā)展和服務(wù)延伸至民眾，并實(shí)現(xiàn)醫(yī)療資源的靈活調(diào)配，提升各?？婆R床協(xié)同能力，做到遠(yuǎn)程診斷全覆蓋。