5G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在醫(yī)院信息化建設(shè)中的應(yīng)用探討

楊榮芳

（創(chuàng)業(yè)慧康科技股份有限公司，浙江 杭州 310052）

物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things）本質(zhì)是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”，通過信息傳感設(shè)備，按照約定的協(xié)議，將物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交互和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有三大主要特點(diǎn)：一是全面系統(tǒng)化的感知，對RFID、傳感器等技術(shù)加以充分利用，對物品信息進(jìn)行高效識別；二是可靠的傳遞，結(jié)合有線網(wǎng)絡(luò)、WIFI 無線網(wǎng)絡(luò)、4G/5G 等通信網(wǎng)絡(luò)將信息進(jìn)行可靠的傳輸；三是智能處理，通過云計(jì)算、邊緣計(jì)算、人工智能等技術(shù)的使用，使得數(shù)據(jù)分析、處理的效率大幅提高，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的智能分析與決策輔助[1]。

1.相關(guān)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)：在物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中，通過傳感器設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)信息傳遞，而要保證其更具實(shí)效性，必須對成本、功耗予以有效控制，同時要真正做到對等通信。在構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)的過程中，可以采用的組網(wǎng)技術(shù)較多。不同的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)適合不同的應(yīng)用場景。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)根據(jù)傳輸距離主要分為四大類：一是短距網(wǎng)，主要是藍(lán)牙、ZIGBEE、RFID、NFC、UWB 等；二是低功耗廣域網(wǎng)，如Lora、Sigfox、NB-LOT；三是局域網(wǎng)，如WIFI 等；四是廣域網(wǎng)，如3G/4G/5G 等。

5G 是第五代移動通信技術(shù)（5th generation Wireless Systems）的簡稱，是現(xiàn)今最新的蜂窩移動通信技術(shù)。相較于之前使用最多的4G 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其網(wǎng)絡(luò)通信性有了 大幅度的提升。同以往移動通信技術(shù)過分注重用戶峰值速率相比，5G 的所有性能指標(biāo)都優(yōu)越，除用戶峰值速率（20 Gbps）外，在連接數(shù)密度（106/km2）、用戶體驗(yàn)速率（0.1～1 Gbps）、流量密度（10 Tbps/km2）、移動性（500 km/h）、端到端時延(1 ms)等技術(shù)指標(biāo)上均具有更強(qiáng)的性能。5G 技術(shù)工作的頻段更高，頻譜更寬。不久的將來，5G 勢必走向30 GHz 以上毫米波頻段。相對于6 GHz 以下分配殆盡的頻譜資源，毫米波（30 GHz～300 GHz）頻段有相當(dāng)多帶寬資源，可最大化加快通信速度，為5G 超高速通信業(yè)務(wù)提供了保障。5G 的上傳下載速率較之4G 網(wǎng)絡(luò)都有幾到幾十倍的明顯提高，用戶體驗(yàn)明顯改善。5G 網(wǎng)絡(luò)在實(shí)現(xiàn)高速率通訊的同時，海量連接是5G 技術(shù)最大的突破，支持多用戶波束智能賦型、更多用戶高效收發(fā)數(shù)據(jù)和接入更多設(shè)備，并可減少不同網(wǎng)絡(luò)用戶間的干擾。5G 網(wǎng)絡(luò)的端到端時延可以降到1 ms 以下，是4G 網(wǎng)絡(luò)時延的1%，這1 ms 內(nèi)的時延級別將徹底顛覆人類未來生活。5G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)表現(xiàn)出速率高、容量大、延時低的顯著技術(shù)特點(diǎn)。5G 網(wǎng)技術(shù)的高速率、低延時、海量連接、高穩(wěn)定性等性能優(yōu)勢，為智慧醫(yī)療提供了有力的技術(shù)保障。能夠解決醫(yī)院信息化、智能化建設(shè)對速率更高的要求，更快的網(wǎng)速對醫(yī)院診治科教研訓(xùn)過程中對AR、VR、高清視頻語音、影像實(shí)時傳輸提供了技術(shù)支持[2]。

射頻識別技術(shù)：在智慧醫(yī)院物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用中，射頻識別技術(shù)的應(yīng)用是不可或缺的。射頻識別是對目標(biāo)物進(jìn)行識別、標(biāo)識。此種技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢，防水性能較高，并可抵御高溫，而且壽命較長。更重要的是，遠(yuǎn)距離讀取數(shù)據(jù)也可實(shí)現(xiàn)，相關(guān)數(shù)據(jù)可以進(jìn)行加密處理，并可對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、更改，當(dāng)物體處于運(yùn)動狀態(tài)時，同樣可以進(jìn)行識別。此種技術(shù)主要采用無線射頻方式，通過雙向通信可以使得數(shù)據(jù)交換目的切實(shí)達(dá)成，并能夠?qū)崿F(xiàn)自動識別。

2.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在醫(yī)院信息化建設(shè)中的應(yīng)用

醫(yī)院物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的總體思路：智慧醫(yī)院建設(shè)是醫(yī)院發(fā)展的必然趨勢，隨著移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，以WIFI、藍(lán)牙、Lora、Zigbee 等不同技術(shù)協(xié)議為基礎(chǔ)的醫(yī)療應(yīng)用大量進(jìn)入醫(yī)院場景，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)高頻率、自動化、實(shí)時的數(shù)據(jù)采集方式，可以有效降低醫(yī)院管理成本，實(shí)現(xiàn)患者服務(wù)與后勤運(yùn)維的全程監(jiān)測，加速人工智能應(yīng)用的發(fā)展，例如AI 醫(yī)生、臨床科研分析、臨床決策支持CDSS、運(yùn)維管理決策支持等應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)給醫(yī)院帶來便捷和安全的同時，也帶來了新的問題。主要問題可以歸納為以下兩方面：一是編碼標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，協(xié)議各式各樣。在目前大部分醫(yī)院物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)過程中，主要以各科室獨(dú)立應(yīng)用系統(tǒng)的形式分布在門診、醫(yī)技、住院、病理、藥房、后勤等多個院內(nèi)職能部門開展。各家醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)廠商使用的技術(shù)不同，通訊協(xié)議不同，導(dǎo)致底層硬件與上層應(yīng)用無法互聯(lián)互通，底層硬件壁壘嚴(yán)重，各業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)共享困難。同時由于物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議不同，導(dǎo)致醫(yī)院在建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用時，無法復(fù)用原有網(wǎng)絡(luò)，多種網(wǎng)絡(luò)甚至多重網(wǎng)絡(luò)建設(shè)既增加了醫(yī)院投資成本，也增加了醫(yī)院的運(yùn)維成本。二是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備安全風(fēng)險(xiǎn)突出。數(shù)據(jù)安全自物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展以來一直被給予重視，現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備缺乏身份驗(yàn)證，沒有加密傳輸，信息容易被人截取，甚至設(shè)備能被黑客控制，造成患者隱私泄露。如何保證醫(yī)院能安全地使用醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備成為醫(yī)院急需解決的問題之一。

如圖1 所示:醫(yī)院物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)首先需要有頂層設(shè)計(jì)，在網(wǎng)絡(luò)層面建立統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，通過物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)將不同的物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議進(jìn)行集成與協(xié)議轉(zhuǎn)化，形成真正的“一網(wǎng)多用”。在信息軟件層面，建立物聯(lián)網(wǎng)中臺。物聯(lián)網(wǎng)中臺作為一個醫(yī)院物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的基礎(chǔ)支撐性平臺，為智慧醫(yī)院中所有智能設(shè)備提供平臺化管理服務(wù)，包括設(shè)備管理、運(yùn)行監(jiān)控、路由轉(zhuǎn)換、連接適配等公共需求服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)中臺縱向可支持系統(tǒng)應(yīng)用和智能設(shè)備的聯(lián)通，橫向可支撐物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用的擴(kuò)展和系統(tǒng)間的互聯(lián)互通，形成醫(yī)院內(nèi)統(tǒng)一平臺化戰(zhàn)略，以滿足智慧醫(yī)院長期健康、快速發(fā)展的要求[3]。

圖1 醫(yī)院物聯(lián)網(wǎng)頂層架構(gòu)設(shè)計(jì)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)中的應(yīng)用：利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的特性，對近距離通信技術(shù)、無線射頻技術(shù)、以穿戴式設(shè)備為主的生命體征監(jiān)測設(shè)備等加以整合，構(gòu)建起遠(yuǎn)程智能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，通過感知監(jiān)控模塊就可使得相關(guān)數(shù)據(jù)能夠及時傳輸至數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)被照護(hù)人員生命體征的實(shí)時監(jiān)測，利用數(shù)據(jù)庫軟件來對數(shù)據(jù)予以分析、整理，實(shí)現(xiàn)健康跟蹤分析與指導(dǎo)干預(yù)管理。當(dāng)患者的生命體征出現(xiàn)異常變化，相關(guān)的儀器設(shè)備就可以及時將數(shù)據(jù)提供給醫(yī)護(hù)人員，這樣就可在第一時間進(jìn)行處置，大大減輕醫(yī)護(hù)人員的工作負(fù)荷，大幅提高時間利用率[4]。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在人員安全管理中的應(yīng)用：對于醫(yī)院來說，要加強(qiáng)人員管理。這里所說的人員是指醫(yī)務(wù)人員、患者、探訪人員。為了保證人員管理更具實(shí)效性，應(yīng)該要依據(jù)其身份來對進(jìn)出權(quán)限予以設(shè)定，重要場所、核心辦公區(qū)必須要加強(qiáng)進(jìn)出管控，并要保證相關(guān)的記錄是詳細(xì)的。醫(yī)院在展開人員安全管理時，需要充分利用電子標(biāo)簽、電子地圖、無線定位、安防監(jiān)控等技術(shù)。相關(guān)人員佩戴電子工牌或者電子手環(huán)，通過定位網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對人員的行動路線進(jìn)行管理，發(fā)現(xiàn)異常情況時及時報(bào)警。目前在醫(yī)院人員常規(guī)定位應(yīng)用上，主要采用藍(lán)牙定位技術(shù)，將藍(lán)牙信標(biāo)與藍(lán)牙終端（標(biāo)簽、手機(jī)）之間的信號強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為距離數(shù)據(jù)，通過三點(diǎn)定位原理融合多源定位技術(shù)，確定實(shí)時高精度位置。在特殊的場景中，例如急診中心患者流向管理、手術(shù)室流向管理，需要更高精度的定位和時間停留管理，則主要采用UWB定位技術(shù)[5]。

在用藥管理中的應(yīng)用：將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)加以充分應(yīng)用后，可以使得醫(yī)院用藥管理的信息化程度大幅提高，醫(yī)務(wù)人員、藥房人員可以切實(shí)完成好藥品發(fā)取工作，通過掃描配藥單條形碼，實(shí)現(xiàn)身份和處方信息核對，防止藥品發(fā)放錯誤。從現(xiàn)有醫(yī)療系統(tǒng)來看，藥品質(zhì)量達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的情況較為常見，這對整個醫(yī)療行業(yè)產(chǎn)生的負(fù)面影響非常大，對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)予以應(yīng)用后就可使得這個問題有效解決。通過智能標(biāo)簽，就能夠?qū)λ幬锩Q、類型、生產(chǎn)的廠家、批次、國藥準(zhǔn)字號等有切實(shí)了解，利用標(biāo)簽也使得藥品信息能夠直接公開。除此以外，對傳感設(shè)備加以利用的話，醫(yī)院、廠家就能夠?qū)λ幤肺锪鞯南嚓P(guān)狀況有切實(shí)了解，進(jìn)而保證存儲、運(yùn)輸?shù)确矫娴墓芾淼玫郊訌?qiáng)，全過程監(jiān)管、動態(tài)監(jiān)管的目標(biāo)能夠切實(shí)達(dá)成，使得藥品安全、藥品質(zhì)量大幅提高。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在移動醫(yī)護(hù)中的應(yīng)用：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)颊呱矸輼?biāo)識予以優(yōu)化，利用RFID 技術(shù)能夠準(zhǔn)確識別患者腕帶信息。醫(yī)務(wù)人員能夠借助這些信息了解患者的用藥記錄、疾病情況、醫(yī)囑要求、診療信息等相關(guān)數(shù)據(jù)。特別是當(dāng)患者病情出現(xiàn)異常之后，可以第一時間了解記錄信息，無需再次重復(fù)檢查，優(yōu)化了整個醫(yī)療服務(wù)流程。住院患者的臨床護(hù)理可以采取雙重身份識別模式，提升護(hù)理工作效率，有效降低因?yàn)樽o(hù)理人員自身原因?qū)е陆o藥、注射等出現(xiàn)失誤的概率，為患者帶來更加優(yōu)質(zhì)的護(hù)理服務(wù)。在對住院患者護(hù)理的安全管理方面，必須盡快推動護(hù)理信息系統(tǒng)的完善，比如借助PDA、條形碼、二維碼等技術(shù)形式的綜合運(yùn)用提高準(zhǔn)確識別率[6]。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在后勤管理的應(yīng)用：醫(yī)院后勤管理改革是醫(yī)療改革的重要環(huán)節(jié)，通過物聯(lián)網(wǎng)傳感器，實(shí)現(xiàn)對醫(yī)院水、電、燃?xì)獾饶芎牡脑诰€監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)對醫(yī)院環(huán)境的在線監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)對醫(yī)院機(jī)電設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備的實(shí)時監(jiān)測，使后勤管理的目標(biāo)由“被動維修”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鲃舆\(yùn)維”，任何不安全、不合理、不節(jié)能的設(shè)備或運(yùn)維策略將會在隱患階段就被發(fā)現(xiàn)，后勤的關(guān)注點(diǎn)將從“管理化”轉(zhuǎn)移到“服務(wù)化”，由勞動密集型的部門轉(zhuǎn)化為知識密集型的部門，關(guān)注的重點(diǎn)將從“物”轉(zhuǎn)移到“人”。

3.結(jié)語

隨著醫(yī)院智慧服務(wù)、智慧管理等文件的發(fā)布，推進(jìn)落實(shí)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在醫(yī)院信息化建設(shè)中的廣泛應(yīng)用，必然可以有效促進(jìn)醫(yī)院智慧化進(jìn)程，為廣大患者帶來更加高質(zhì)量的醫(yī)療服務(wù)，促進(jìn)醫(yī)療服務(wù)效率的提升，實(shí)現(xiàn)醫(yī)院的現(xiàn)代化管理。