基于5G移動(dòng)技術(shù)在遠(yuǎn)程醫(yī)療中的應(yīng)用研究

孫葉 徐旭 江磊

摘 要：遠(yuǎn)程醫(yī)療就是利用現(xiàn)代通信技術(shù)獲取病人信息，專(zhuān)家借助通信網(wǎng)絡(luò)向遠(yuǎn)距離之外的患者進(jìn)行診斷和治療。利用5G技術(shù)的高速率、低延時(shí)等優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)與傳統(tǒng)遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)構(gòu)架，建立基于5G技術(shù)的遠(yuǎn)程VR直播教學(xué)系統(tǒng)、遠(yuǎn)程VR手術(shù)系統(tǒng)以及可穿戴設(shè)備的遠(yuǎn)程醫(yī)療信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)化平臺(tái)。目前我國(guó)遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)的使用率在逐漸提高，需要培訓(xùn)更多的專(zhuān)業(yè)人才，醫(yī)用資源較為緊缺，遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)發(fā)展的優(yōu)勢(shì)明顯大于劣勢(shì)，遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)的發(fā)展符合時(shí)代發(fā)展需要，它的快速發(fā)展需要不斷地實(shí)踐、規(guī)范和推廣。

關(guān)鍵詞：5G；隱私保護(hù)；遠(yuǎn)程醫(yī)療

一、引言

目前遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)應(yīng)用于多種病例方向，一方面節(jié)省了患者的就醫(yī)費(fèi)用，另一方面很大程度上緩解了患者看病貴的問(wèn)題。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的開(kāi)放方便了患者提前了解自己的病情，并找出專(zhuān)業(yè)的醫(yī)生，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送相關(guān)的病情資料。可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)提前預(yù)約醫(yī)生和了解相關(guān)注意事項(xiàng)，增強(qiáng)病患與醫(yī)生的溝通與互動(dòng)，使得醫(yī)生提前掌握病患的基本情況并確定會(huì)診時(shí)間。這種診斷方式不僅可以節(jié)省醫(yī)患雙方的時(shí)間和精力，而且可以有效降低看病的成本。

二、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

智能手表電量通常只能維持24 h的工作時(shí)間，而能源供應(yīng)只能靠電池，若通信工作過(guò)程中消耗能量過(guò)多，達(dá)不到用戶需求，將得不到用戶認(rèn)可。5G有著低功耗的要求，可支持大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。近年來(lái)，可穿戴產(chǎn)品有了長(zhǎng)足的發(fā)展，但因功耗以及網(wǎng)速的限制，發(fā)展遇到很多瓶頸，而5G的出現(xiàn)將會(huì)從技術(shù)層面解決這一問(wèn)題?；?G的可穿戴設(shè)備設(shè)計(jì)構(gòu)架見(jiàn)圖1。

可穿戴設(shè)備不僅僅是一種硬件設(shè)備，也是通過(guò)軟件支持與數(shù)據(jù)交互、云端交互等來(lái)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大創(chuàng)新型的功能。傳統(tǒng)4G網(wǎng)絡(luò)下的可穿戴設(shè)備因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)速率，延時(shí)等問(wèn)題發(fā)展停滯不前，功能局限單一。而在5G網(wǎng)絡(luò)下，低功耗的大連接與低時(shí)延的高可靠場(chǎng)景主要面向物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)中，將集中解決傳統(tǒng)移動(dòng)通信無(wú)法有效快速支持物聯(lián)網(wǎng)和并行垂直行業(yè)的應(yīng)用，5G技術(shù)所拓展出了全新應(yīng)用場(chǎng)景?？纱┐髟O(shè)備通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)把實(shí)時(shí)采集到的數(shù)據(jù)低延時(shí)的傳送到檢測(cè)端，再由檢測(cè)端進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，給穿戴者提供最優(yōu)的身體管理辦法，形成可穿戴式的遠(yuǎn)程醫(yī)療檢測(cè)系統(tǒng)。

三、擬解決方法

（1）總體構(gòu)架設(shè)計(jì)

基于5G的遠(yuǎn)程VR手術(shù)直播教學(xué)系統(tǒng)以醫(yī)療資源優(yōu)質(zhì)的醫(yī)院為中心，與若干個(gè)醫(yī)療資源薄弱的醫(yī)院建立遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)，從而開(kāi)展聯(lián)合醫(yī)療會(huì)診、醫(yī)學(xué)研討、醫(yī)療教學(xué)等業(yè)務(wù)，滿足先進(jìn)醫(yī)療技術(shù)的廣泛教學(xué)傳播。通過(guò)遠(yuǎn)程VR手術(shù)直播系統(tǒng)的構(gòu)建，使專(zhuān)家醫(yī)生的醫(yī)療技術(shù)作為實(shí)景教學(xué)教材傳播到醫(yī)療資源匱乏的醫(yī)療機(jī)構(gòu)，均衡當(dāng)?shù)蒯t(yī)療資源?；?G的遠(yuǎn)程VR手術(shù)直播教學(xué)系統(tǒng)構(gòu)架見(jiàn)圖2。

（2）組網(wǎng)拓?fù)湓O(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用360°全景的拍攝裝備（PHIIMAX 3D全景照相機(jī)）采集整個(gè)手術(shù)過(guò)程，采集到的信號(hào)通過(guò)線纜直連的方式，將信號(hào)與本地拼接服務(wù)器進(jìn)行實(shí)時(shí)拼接、投影變換、H.264編碼和推流（將現(xiàn)場(chǎng)的視頻信號(hào)傳到網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程），完成采集信號(hào)的本地拼接，系統(tǒng)所需實(shí)時(shí)消息傳輸協(xié)議（real time message protocol，RTMP）的推流碼率為6～20 Mbps，進(jìn)而將拼接好的信號(hào)傳輸?shù)皆贫诉M(jìn)行實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)碼（實(shí)時(shí)H.265轉(zhuǎn)碼）及分發(fā)加速，直播拉流碼率為3～10 Mbps，信號(hào)通過(guò)逆變換、解碼可通過(guò)各種顯示段進(jìn)行即時(shí)收看。由于H.264算法優(yōu)化，能夠以＜1 Mbps的速度實(shí)現(xiàn)分辨率在1280 P×720以下的數(shù)字圖像的傳送，而H.265可以實(shí)現(xiàn)利用1～2 Mbps的速度傳輸720 P數(shù)字圖像，即分辨率為1280 P×720的高清音視頻傳輸，而5G技術(shù)使得這一目標(biāo)可以輕松實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)的遠(yuǎn)程會(huì)診系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)具有一定的糾錯(cuò)功能，但在丟失數(shù)據(jù)包20%情況下遠(yuǎn)程會(huì)診視頻通話會(huì)受網(wǎng)絡(luò)延遲的影響而導(dǎo)致兩地畫(huà)面不同步，畫(huà)面延時(shí)嚴(yán)重，而5G技術(shù)讓移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)速度從每秒100 MB提高到1 GB，完美克服此類(lèi)技術(shù)難題。在5G技術(shù)的加持下，VR技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的植入讓術(shù)前討論、術(shù)間操控等過(guò)程更為具象準(zhǔn)確，5G技術(shù)使手術(shù)過(guò)程同步，降低手術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)，高效處理手術(shù)中任意的突發(fā)狀況，可直接避免醫(yī)療事故的發(fā)生。

目前，可穿戴醫(yī)療設(shè)備能很好的緩解以上問(wèn)題，該設(shè)備利用穿戴的傳感器直接或間接與人體接觸，對(duì)一些指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)?？纱┐麽t(yī)療設(shè)備的出現(xiàn)和應(yīng)用，不僅為診療提供了重要的依據(jù)，同時(shí)也能有效推動(dòng)醫(yī)療中和醫(yī)療后的大數(shù)據(jù)分析技術(shù)發(fā)展。

四、總結(jié)

5G通信技術(shù)與遠(yuǎn)程醫(yī)療的結(jié)合，能夠?qū)€(gè)人移動(dòng)健康系統(tǒng)對(duì)接入社區(qū)服務(wù)保障機(jī)構(gòu)，下沉優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源，能夠有效緩解地方醫(yī)院的高端醫(yī)學(xué)人才的匱乏和高端醫(yī)療設(shè)備不全的兩大難題。通過(guò)建設(shè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)放獨(dú)立、互通互聯(lián)、資源共享和安全實(shí)用的5G遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)，覆蓋醫(yī)療資源發(fā)達(dá)的周邊地域，為醫(yī)療專(zhuān)家研討、遠(yuǎn)程會(huì)診及遠(yuǎn)程VR手術(shù)等業(yè)務(wù)提供便利，使5G技術(shù)真正服務(wù)于人民，服務(wù)于社會(huì)，成為均衡我國(guó)醫(yī)療資源的重要力量。

項(xiàng)目介紹：1.大規(guī)模在線開(kāi)放課程示范——徐旭，2019mooc325；2.卓越人才培養(yǎng)創(chuàng)新項(xiàng)目——徐旭，szxy2020zrpc03；3.新工科背景下多元融合、學(xué)科交叉的網(wǎng)絡(luò)工程人才培養(yǎng)模式探索與實(shí)踐，教學(xué)研究項(xiàng)目，宿州學(xué)院，徐旭，2021？jyxm1525；4.二級(jí)學(xué)院線上教學(xué)質(zhì)量保障和監(jiān)控體系建設(shè)——以信息工程學(xué)院為例，教學(xué)研究項(xiàng)目（自定題目），校級(jí)重點(diǎn)，徐旭，szxy2020jyxm31。