基于5G網(wǎng)絡(luò)的消化內(nèi)鏡遠(yuǎn)程手術(shù)示教研究初探

吳曉芬，董寧欣，邵 蕾

·醫(yī)療器械園地·

基于5G網(wǎng)絡(luò)的消化內(nèi)鏡遠(yuǎn)程手術(shù)示教研究初探

吳曉芬1，董寧欣1，邵 蕾2

1. 同濟(jì)大學(xué)附屬同濟(jì)醫(yī)院信息處，上海 200065；2. 同濟(jì)大學(xué)附屬同濟(jì)醫(yī)院科研處，上海 200065

為實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域的遠(yuǎn)程診療服務(wù)，輻射邊疆對口醫(yī)院的一帶一路城市，解決信息無縫傳輸共享以及專家資源下沉。同濟(jì)大學(xué)附屬同濟(jì)醫(yī)院與克拉瑪依中心醫(yī)院之間鋪設(shè)5G網(wǎng)絡(luò)，搭建視頻會議系統(tǒng)并將改造的醫(yī)療小推車接入。實(shí)現(xiàn)了同濟(jì)醫(yī)院與克拉瑪依中心醫(yī)院的遠(yuǎn)程視頻連線及手術(shù)示教?；?G網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程手術(shù)示教，解決了時(shí)間、空間、安全等問題，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源下沉，大大提高了教學(xué)效果，提升了培訓(xùn)效率，降低了培訓(xùn)成本。

5G網(wǎng)絡(luò)；遠(yuǎn)程手術(shù)；手術(shù)示教；視頻會議

健康中國2030的中長期規(guī)劃中，對消化道腫瘤的早篩早診、消化道疾病的內(nèi)鏡診治已成為重要的健康戰(zhàn)略。而消化內(nèi)鏡不僅在急性上消化道出血緊急處理過程中有著重要的作用，在早期消化道腫瘤的篩查中也起著關(guān)鍵性的作用。

隨著人工智能、云計(jì)算、區(qū)塊鏈等信息技術(shù)的發(fā)展，尤其以5G技術(shù)為核心的新一代基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的推廣應(yīng)用，為消化內(nèi)鏡診療新技術(shù)的發(fā)展提供有力支撐。

同濟(jì)大學(xué)附屬同濟(jì)醫(yī)院消化科內(nèi)鏡中心在早期消化道腫瘤篩查、診療方面有著深厚的積累和經(jīng)驗(yàn)，并積極響應(yīng)國家號召，與偏遠(yuǎn)地區(qū)及一帶一路城市、如西南地區(qū)與新疆克拉瑪依等地區(qū)醫(yī)院內(nèi)鏡中心結(jié)盟，形成同濟(jì)醫(yī)院消化內(nèi)鏡診療聯(lián)盟，目前主要通過“走出去、進(jìn)來學(xué)”的方式對集團(tuán)醫(yī)院進(jìn)行消化道早期腫瘤及其他內(nèi)鏡下診療的幫扶、會診以及帶教［1-2］。但隨著內(nèi)鏡集團(tuán)的不斷壯大，僅靠專家跨區(qū)會診、帶教或集團(tuán)醫(yī)院醫(yī)師前來進(jìn)修等方式難以滿足對于內(nèi)鏡業(yè)務(wù)不斷擴(kuò)展和病例信息以及新知識的實(shí)時(shí)交流學(xué)習(xí)，在這一背景下，通過何種方式在集團(tuán)內(nèi)部進(jìn)行信息的無縫傳輸共享以及對專家資源的最大程度向基層下沉，成為了我們必須思考的內(nèi)容［3］。

1 材料與方法

基于上述背景，我院率先與新疆克拉瑪依中心醫(yī)院之間進(jìn)行了消化內(nèi)鏡遠(yuǎn)程手術(shù)示教的探索與研究。通過5G技術(shù)低時(shí)延、高帶寬、廣覆蓋的優(yōu)點(diǎn)，以解決內(nèi)鏡診療過程中視頻傳輸受限于網(wǎng)絡(luò)帶寬、網(wǎng)絡(luò)延遲的重要問題，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源下沉基層及邊疆地區(qū)［4］。

在研究過程中需要的設(shè)備及系統(tǒng)包括：5G基站鋪設(shè)，視頻會議系統(tǒng)建設(shè)以及接入內(nèi)鏡圖像的醫(yī)療小推車。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用架構(gòu)圖見圖1。

圖1 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用架構(gòu)圖

1.1 5G組網(wǎng)

電信UPF通過IPRAN專線與同濟(jì)醫(yī)院內(nèi)部署的三層交換機(jī)打通，同時(shí)該交換機(jī)與天翼云通過入云專線互聯(lián)；三層交換機(jī)具有配置IP和路由的功能，根據(jù)用戶需求，配置IP和路由實(shí)現(xiàn)UPF、三層交換機(jī)、用戶視頻服務(wù)器和天翼云之間的互通；上海本地及新疆的終端數(shù)據(jù)通過電信承載網(wǎng)匯聚至上海本地的共享式UPF，根據(jù)為用戶單獨(dú)配置的定制DNN，UPF進(jìn)行數(shù)據(jù)分流至本地服務(wù)器；用戶通過云端的平臺，可對接本地視頻服務(wù)器訪問各分院的攝像頭或其他終端［5-6］。組網(wǎng)方式見圖2。

圖2 組網(wǎng)方式

1.2 視頻會議系統(tǒng)搭建

同濟(jì)醫(yī)院院內(nèi)部署一套視訊交換平臺（MCU）和視訊業(yè)務(wù)管理平臺（SMC2.0），用作遠(yuǎn)程視頻會議的中心端；同濟(jì)醫(yī)院、克拉瑪依中心醫(yī)院通過智慧大屏注冊到同濟(jì)醫(yī)院的SMC上，完成遠(yuǎn)程視頻會議的搭建和統(tǒng)一管理控制；同時(shí)改造后的4K小推車通過注冊到SMC，進(jìn)行內(nèi)鏡室手術(shù)現(xiàn)場的視頻采集，來完成遠(yuǎn)程會診和手術(shù)指導(dǎo)。架構(gòu)圖見圖3。

圖3 視頻會議系統(tǒng)架構(gòu)圖

1.3 醫(yī)療小推車改造

針對現(xiàn)有的醫(yī)療小推車，添加了全向4K攝像臂，可以清晰地拍攝術(shù)野部位；制作4K影像合成設(shè)備，整合各設(shè)備影像，生理參數(shù)，電子病歷等，提供更完整的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)，并有本地備份功能；5G終端和備用電源的整合，不用專門架設(shè)網(wǎng)絡(luò)線路，對于老舊邊遠(yuǎn)醫(yī)院，移動(dòng)場景更方便的部署。豐富了應(yīng)用場景，提供實(shí)用性；應(yīng)用設(shè)備的高度整合，縮小了設(shè)備占用空間，對手術(shù)室和移動(dòng)場景更友好。改造路線圖見圖4。

圖4 醫(yī)療小推車改造路線圖

2 結(jié)果

2.1 實(shí)現(xiàn)同濟(jì)醫(yī)院內(nèi)鏡中心和克拉瑪依中心醫(yī)院內(nèi)鏡中心的5G網(wǎng)絡(luò)部署

同濟(jì)醫(yī)院內(nèi)鏡中心部署情況：對同濟(jì)醫(yī)院甘泉樓4樓進(jìn)行5G全覆蓋，并且經(jīng)過測試，4樓D4區(qū)內(nèi)鏡室、示教室內(nèi)電信5G SA和NSA下信號強(qiáng)度及速率均正常。

克拉瑪依中心醫(yī)院內(nèi)鏡中心部署情況：對克拉瑪依中心醫(yī)院醫(yī)院門診樓3樓內(nèi)鏡室進(jìn)行5G全覆蓋，并且經(jīng)過測試，3樓內(nèi)鏡室、示教室內(nèi)電信5G SA和NSA下信號強(qiáng)度及速率均正常。

2.2 實(shí)現(xiàn)醫(yī)療小推車與視頻會議系統(tǒng)的對接

通過移動(dòng)醫(yī)療小推車將內(nèi)鏡手術(shù)室的視頻圖像實(shí)時(shí)傳輸?shù)揭曨l會議系統(tǒng)，并在內(nèi)鏡示教室的智慧大屏展示，實(shí)現(xiàn)了集手術(shù)指導(dǎo)、教學(xué)、觀摩為一體的全診療過程，為院內(nèi)外開展遠(yuǎn)程視頻會診提供有力支撐，從而推動(dòng)遠(yuǎn)程醫(yī)療的智能診斷服務(wù)及醫(yī)療體內(nèi)診療水平同質(zhì)化發(fā)展［7］。

2.3 實(shí)現(xiàn)同濟(jì)醫(yī)院與克拉瑪依中心醫(yī)院的遠(yuǎn)程視頻連線及手術(shù)示教

基于5G網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了同濟(jì)醫(yī)院和克拉瑪依中心醫(yī)院5G網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)，為遠(yuǎn)程手術(shù)示教提供基礎(chǔ)。通過視頻會議系統(tǒng)的會管平臺，將同濟(jì)醫(yī)院智慧大屏、醫(yī)療小推車、克拉瑪依中心醫(yī)院智慧大屏以5G方式接入視頻系統(tǒng)。同時(shí)醫(yī)療小推車將內(nèi)鏡視頻圖像實(shí)時(shí)展示在視頻會議智慧大屏上，實(shí)現(xiàn)了同濟(jì)醫(yī)院與克拉瑪依中心醫(yī)院的視頻連接，現(xiàn)場實(shí)時(shí)展示內(nèi)鏡圖像。視頻連線現(xiàn)場見圖5。

3 討論

基于5G網(wǎng)絡(luò)連線進(jìn)行醫(yī)療探討，打破了諸如衛(wèi)生、安全、空間等限制，解決區(qū)域醫(yī)療發(fā)展不平衡的問題，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源下沉，大大提高了教學(xué)效果，提升了培訓(xùn)效率，降低了培訓(xùn)成本，同時(shí)加深了院間關(guān)系，形成院間醫(yī)療資源的良性交流，相互學(xué)習(xí)，共同進(jìn)步［8］［9］。

本項(xiàng)目將建成以同濟(jì)醫(yī)院牽頭的，會同旗下集團(tuán)醫(yī)院、基于5G數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?nèi)鏡智能遠(yuǎn)程診療平臺，基于三甲醫(yī)院特色?？婆R床協(xié)同工作網(wǎng)絡(luò)開展應(yīng)用實(shí)踐，打造面向上海區(qū)域及遠(yuǎn)程醫(yī)療的智能診斷服務(wù)，并且實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)的遠(yuǎn)程診療服務(wù)，最終實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域的遠(yuǎn)程診療服務(wù)，帶動(dòng)上海市專病醫(yī)聯(lián)體模式下特定病種研究服務(wù)效能和臨床科研能力的提升，輻射邊疆對口醫(yī)院的一帶一路城市，在全國范圍形成產(chǎn)業(yè)化帶動(dòng)能力［10］。

隨著人工智能、云計(jì)算、區(qū)塊鏈等信息技術(shù)的發(fā)展，尤其以5G技術(shù)為核心的新一代基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的推廣應(yīng)用，將打破信息、地域、時(shí)空壁壘，為遠(yuǎn)程診療的快速發(fā)展，為城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供有力支撐和保障。

［1］ 李東鋒.5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在現(xiàn)有醫(yī)療系統(tǒng)的應(yīng)用［J］.數(shù)碼世界，2020，4（174）：29-29.

［2］ 黃山松，翟運(yùn)開.面向VR探視業(yè)務(wù)的5G SA醫(yī)療專網(wǎng)方案研究［J］.電子技術(shù)應(yīng)用，2020，46（6）：22-26.

［3］ 徐雅芳.5G通信技術(shù)特點(diǎn)及在遠(yuǎn)程醫(yī)療中的應(yīng)用［J］.電子制作，2020，16（2）：87-89.

［4］ 張海波，馬繼鋒，陳輝，等.火神山醫(yī)院5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐［J］.中國數(shù)字醫(yī)學(xué)，2020，15（5）：27-29.

［5］ 鄭鎮(zhèn)禮.5G專網(wǎng)技術(shù)解決方案和建設(shè)策略［J］.通信電源技術(shù)，2020，37（12）：201-204.

［6］ 李嘉.融合移動(dòng)邊緣計(jì)算的未來5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)研究［J］.中國新通信，2020，22（19）：23-24.

［7］ 李立平，李振東，方琰崴.5G專網(wǎng)技術(shù)解決方案和建設(shè)策略［J］.移動(dòng)通信，2020，44（3）：8-13.

［8］ 陳越，陳敏.5G技術(shù)在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域應(yīng)用探討［J］.中國數(shù)字醫(yī)學(xué)，2020，15（1）：24-25.

［9］ 趙峰，孫小磊，胡益斌，等.5G技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域中的應(yīng)用探討［J］.中國醫(yī)療設(shè)備，2020，35（11）：166-169+173.

［10］沈飛，楊林玉，方劍，等.5G技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用探索［J］.通信企業(yè)管理，2019，388（8）：33-35.

Remote teaching of digestive endoscopy based on 5G network

1，1，2

1，，200065，；2，，200065，

To provide cross-regional remote medical services hospitals in border cities of the Belt and Road Initiative and to build seamless transmission and sharing of information and expert resources.Based on the 5G network rolled out between Tongji Hospital Affiliated to Tongji University and Karamay Central Hospital， a video conference system was built， and a transformed medical trolley was connected.Remote video connection and operation teaching of digestive endos copy between Tongji Hospital and Karamay Central Hospital were realized.The remote operation teaching based on 5G network solves the problems of time， space， and safety， realizes the sharing of high-quality medical resources， greatly improves teaching effect and training efficiency， and reduces training cost.

5G network； Remote operation； Operation teaching； Video conference

R012

A

2095-378X（2022）01-0060-04

10.3969/j.issn.2095-378X.2022.01.015

2020年上海市信息化發(fā)展專項(xiàng)資金（202001003）

吳曉芬（1980—），女，碩士研究生，工程師，從事醫(yī)院信息化與臨床醫(yī)療管理等工作

邵蕾，電子信箱：13818165282@163.com

（2021-08-16）