李雅瓊，倪 健，駱星九

0 引 言

隨著5G技術的蓬勃發(fā)展，智慧醫(yī)療近在眼前。2019年7月，中國信息通信研究院、互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療健康產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟等單位聯(lián)合發(fā)布了《5G時代智慧醫(yī)療健康白皮書(2019年)》白皮書，正式拉開了5G智慧醫(yī)療應用序幕[1]。5G作為最新一代蜂窩移動通信技術，具有增強移動寬帶、高可靠低時延通信以及海量機器類通信的特性[2]。通過5G技術，提高獲取、處理、傳輸、使用醫(yī)療信息的能力，從而達到醫(yī)療設備一體化管控與醫(yī)療數(shù)據(jù)充分共享的目的。目前，陸地醫(yī)療系統(tǒng)已經(jīng)開始了5G遠程會診、遠程影像、手術機器人的研發(fā)與應用，這些必將在海上艦船上得以廣泛應用。通過5G技術加持，可在未來海上醫(yī)療救護能力上得到較大飛躍。本文將探討海上大型救治平臺在5G通信技術條件下如何快速高效準確的開展海上醫(yī)療救治，提高海軍衛(wèi)生裝備的信息化水平。

1 海上醫(yī)療救護現(xiàn)狀

當前海上艦艇編隊依托大型骨干裝備形成了較為完整的海上衛(wèi)勤保障鏈，基本滿足了海上傷病員急救、緊急救治、早期治療、部分?？浦委熀秃笏腿绦l(wèi)勤保障的需要[3]。但受到艦用條件限制，基礎網(wǎng)絡的架設與陸上醫(yī)院還有較大差距，無法完全滿足平時醫(yī)療系統(tǒng)數(shù)據(jù)日益復雜的傳輸要求，未能將醫(yī)療信息化能力完全發(fā)揮出來。

1.1 海上醫(yī)療救治能力大幅提升隨著我國大型醫(yī)院船，如866艦、南醫(yī)12艦、南醫(yī)13艦以及航母、綜合補給艦、兩棲攻擊艦的逐步列裝，海上醫(yī)療衛(wèi)生裝備整體水平和能力得到了大幅提高，極大完善了海上醫(yī)療救治鏈，其中866醫(yī)院船具有接近陸上三甲醫(yī)院的能力水平，其他艦船也具有較強醫(yī)療救治能力[4]。先進醫(yī)療裝備的配備，對醫(yī)療設備的管理以及醫(yī)療數(shù)據(jù)的采集與統(tǒng)計呈現(xiàn)提出了新的要求。安全、穩(wěn)定、高速、便捷的通訊網(wǎng)絡是實現(xiàn)海上醫(yī)療信息化能力快速提升的基礎。

1.2 艦船醫(yī)療通訊手段有限當前，海上艦船內(nèi)部醫(yī)療通訊網(wǎng)絡以有線局域網(wǎng)為主要形式，通過計算機終端、交換機、路由器、服務器、網(wǎng)關等設備組網(wǎng)實現(xiàn)。由于艦船環(huán)境的特殊性，全船局域網(wǎng)絡需要在艦船設計規(guī)劃時就進行設計布點，交付后的節(jié)點修改、加裝需要破壞船艙壁板，重新布線，施工難度很大。后期加裝的先進醫(yī)療設備及其相關網(wǎng)絡應用都需要根據(jù)網(wǎng)絡冗余量，進行通盤考量。其次，出于各種方面的考慮，艦船極少使用無線節(jié)點，眾多無線應用例如移動檢診、人員生命體征采集、人員定位、無線手持電子傷票、智能門禁系統(tǒng)等無法使用，極大的限制了醫(yī)護人員的工作效率，降低了信息化設備的智能化程度。

1.3 艦船和岸基之間醫(yī)療數(shù)據(jù)共享困難當前，艦艇編隊之間一般采用短波通信或者衛(wèi)星通信的方式實現(xiàn)，互為補充手段[5]。短波通信頻率帶寬少，信道數(shù)量有限，適合傳輸短報文，并不適用于大容量醫(yī)療數(shù)據(jù)的傳輸。艦船與岸基之間的通信手段主要為衛(wèi)星通信，同樣存在通訊帶寬窄，資源較少，傳輸不穩(wěn)定的問題[6]。遠程醫(yī)學作為海上遇到疑難病癥或其他難以解決的問題時一種重要的輔助手段，目前也只能做到標清音視頻通話和傳輸簡單文本信息的程度。離真正的手術指導，甚至手術機器人輔助操作還有較大距離。

2 5G技術在海上醫(yī)療救治平臺的應用方向

5G網(wǎng)絡具有高速率低時延隱私性強等特性，在獨立的艦船空間當中，5G網(wǎng)絡打破原有有線網(wǎng)絡和低速帶寬的限制，延伸出很多有效應用，在海上醫(yī)療救治、人員健康維護、衛(wèi)生裝備保障、衛(wèi)生防疫防護等方面均可依托5G網(wǎng)絡，實現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，提高醫(yī)療救治能力。

2.1 5G移動檢診艦船內(nèi)部空間復雜區(qū)域較大，醫(yī)師站護士站使用固定臺式或筆記本電腦端錄入醫(yī)療信息。當前的移動醫(yī)護工作站依托本地應用僅能完成部分生命體征數(shù)據(jù)的手動采集以及查閱文字的報告，而醫(yī)療活動是一個隨時發(fā)生變化的實時性活動。在護理過程中，需要實時調(diào)閱影像資料、采集更全面的生命體征信息。通過5G網(wǎng)絡可以高速采集各項數(shù)據(jù)指標，在影像資料動則幾百兆的情況下，調(diào)閱影像僅需1～2 s。在遇到危急情況時，護士作為第一現(xiàn)場護理人員，能夠?qū)崟r傳輸或存儲傷病員視頻。醫(yī)師可通過5G平板，在傷病員床旁即可完成全部醫(yī)療活動，包含實時調(diào)閱影像資料，遠程音視頻的實時通信會診，調(diào)閱傷病員的手術視頻資料等。針對艦船隔離病房，更是可通過在線實時通信進行醫(yī)患溝通。

2.2 生命體征監(jiān)測當前生命體征監(jiān)測一般采用手環(huán)、手表、背心、頭盔等方式[7]。在艦船環(huán)境下，監(jiān)測設備的通訊主要靠超寬帶和藍牙傳輸，雖然可監(jiān)測部分體征信息，但是數(shù)據(jù)連續(xù)性較低，并且不能進行復雜計算和大數(shù)據(jù)量的傳輸。通過給手環(huán)等監(jiān)測設備加裝5G網(wǎng)絡模塊，可實時監(jiān)測心率、心率變異性、血氧飽和度等多種基礎生理指標，通過處理后發(fā)送到數(shù)據(jù)服務器，調(diào)用專業(yè)心理分析計算模型，對腦力負荷、心理疲勞、專注程度等指標進行結算評估，將人員的心理情緒狀態(tài)以圖、表、形、文字方式實時顯示在專屬頁面上，出現(xiàn)數(shù)據(jù)值異常即時報警，實時準確掌握艦上人員生命體征。

2.3 人員智能定位海上艦船工作崗位遍布全船，人員較為分散，當發(fā)生緊急事件時，需要迅速確認人員位置，開展緊急救援。由于艦船艙室位置分布比較復雜，狹窄過道多，空間密閉，人員定位干擾較大。目前很難做到精確定位(定位到艙室)。通過5G網(wǎng)絡基礎的布設，依托集中管理平臺的數(shù)據(jù)計算能力，有望將定位數(shù)據(jù)信息快速準確的計算并傳輸。人員智能化定位還可實現(xiàn)應急情況下的人員調(diào)配，通過建立平戰(zhàn)時不同崗位及人員數(shù)量的數(shù)字化模型，在醫(yī)療任務緊張時，通過可視化平臺最大限度的配置醫(yī)療資源，實現(xiàn)最優(yōu)解決方案[8]。

2.4 遠程醫(yī)學當前艦船遠程醫(yī)療主要依靠船載衛(wèi)星通信系統(tǒng)，可實現(xiàn)多方音視頻對話及醫(yī)療數(shù)據(jù)傳真等功能，但在音視頻數(shù)據(jù)流暢程度、清晰度以及醫(yī)療大容量數(shù)據(jù)的傳送等方面還存在較大不足。2020年2月16日，中國首顆民營5G低軌寬帶衛(wèi)星在軌30天后成功開展通信能力試驗[9]。通過5G衛(wèi)星，大數(shù)據(jù)量的醫(yī)療數(shù)據(jù)可在艦船編隊之間，艦船與岸基醫(yī)院之間傳輸。這些數(shù)據(jù)包括高清手術音視頻、救援場景音視頻；檢查影像以及傷病員傷情高清圖像。這些音視頻、圖像的快速有效無延時傳輸，可實現(xiàn)高質(zhì)量的遠程會診，甚至通過手術機器人實施遠程手術成為現(xiàn)實。

2.5 電子傷票PDA當前電子傷票在陸上使用較多，多采用無線自組網(wǎng)絡進行通訊。海上電子傷票使用無線射頻方式，傳輸距離為10 cm之內(nèi)，大大限制了海上醫(yī)療救治的救治效率[10]。通過艦船5G網(wǎng)絡，電子傷票可以采用移動手持PDA方式，不僅可簡單傳輸傷病員傷情，還可記錄高清圖片和視頻，讓接收醫(yī)護可快速掌握傷病員基本情況和已經(jīng)完成的救治操作。

2.6 智能門禁系統(tǒng)基于5G網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)吞吐能力，可發(fā)展艦船智能門禁系統(tǒng)，打破當前人工查驗或刷卡式的傳統(tǒng)門禁方式。將艦船工作人員的面部及身份信息錄入系統(tǒng)，分配門禁權限，快速進行測溫、身份識別、人員軌跡記錄等工作?？膳c醫(yī)療系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、防疫防護等系統(tǒng)進行聯(lián)動實時掌握人員流動及分布情況。

3 5G技術在海上醫(yī)療救護平臺面臨的挑戰(zhàn)

5G技術在海上醫(yī)療救治平臺的“必要型”場景應用仍需開發(fā)。雖然5G在海上醫(yī)療救治、人員健康維護、智能門禁等多方面可開展應用，其高可靠低時延的特性可以得到充分利用，但是部分場景中5G網(wǎng)絡并非剛性需求，“必要型”應用還有待挖掘。

相對于單艦船醫(yī)療救護信息的傳輸，海上醫(yī)療救護階梯信息鏈的傳遞顯得更為重要。如何將“傷病員發(fā)生——單艦救護所——編隊救護所——醫(yī)院船——后方醫(yī)院”鏈路上的重要醫(yī)療信息快速高效的傳輸是一直以來面臨的挑戰(zhàn)，5G通訊的艦船部署目前還處于單艦的試點階段，將來整個海上編隊的5G通訊建設將是海上醫(yī)療救護更加關鍵的通訊手段。

5G技術在海上醫(yī)療救治平臺中的安全防護問題。防護安全與使用便利是一對矛盾，5G的高效傳輸也帶來了潛在風險和危害[11]。遠程醫(yī)學系統(tǒng)、遠程手術、電子傷票PDA等系統(tǒng)，需要超低延時才能滿足急救與日常醫(yī)療工作的相應需求。如果提高安全防護措施，就可能會降低數(shù)據(jù)傳輸速率。因此，需要在安全與速率之間尋求平衡。在部署5G應用之前，推演應用發(fā)展過程中可能出現(xiàn)的各種風險隱患，掌握信息安全控制主動權。

4 結 語

海上救治平臺的醫(yī)療數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，可靠性與安全性要求較高，由于受到艦船自身條件限制，當前的醫(yī)療網(wǎng)絡基礎還較為薄弱，通過5G通信技術的加持，可在多個方面推動技術升級，提高救治效率。真正實現(xiàn)醫(yī)療數(shù)據(jù)的實時共享，醫(yī)療操作便捷高效，網(wǎng)絡傳輸安全穩(wěn)定。在未來海上醫(yī)療救護平臺上，5G醫(yī)療應用必將成為研究的重點方向之一。