摘 要：在介紹國內(nèi)外智慧醫(yī)療現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，進一步介紹5G速度快、頻譜寬、低時延的特點。其次，介紹醫(yī)療轉(zhuǎn)型的三個階段，來闡述5G在智慧醫(yī)療中的重要性。同時，從網(wǎng)絡(luò)層、平臺層、應(yīng)用層、終端層出發(fā)來簡述5G智慧醫(yī)療的架構(gòu)。最后，分析5G在智慧醫(yī)療健康領(lǐng)域應(yīng)用中存在的問題，并提出相應(yīng)的對策建議。

關(guān)鍵詞：智慧醫(yī)療;5G;應(yīng)用;架構(gòu)

中圖分類號：TN86;R197.3 ? ?文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1003-5168（2022）1-0150-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2022.01.034

Prob Lems and Counter mea sures in the app Lica tion of 5G Smart Medicine

MA Chunping

（The First Affiliated Hospital of Henan University of Traditional Chinese Medicine，Zhengzhou 450000，China）

Abstract：Based on the current situation of intelligent medical treatment at home and abroad， The studyfurther introduces the characteristics of 5G， such as high speed， wide spectrum and low delay. Secondly， introduce the three stages of medical transformation， to elaborate the importance of 5G in smart medicine. At the same time， from the network layer， platform layer， application layer， terminal layer to describe the framework of 5G smart medicine. Finally， the problems existing in the application of 5G in the field of intelligent health care are analyzed， and the corresponding countermeasures and suggestions are put forward.

Keywords：intelligent medical;5G;application;architecture

0 引言

2021年7月，工業(yè)和信息化部、中央網(wǎng)絡(luò)安全和信息化委員會辦公室等十部門印發(fā)《5G應(yīng)用“揚帆”行動計劃（2021—2023年）》（以下簡稱《行動計劃》）的通知，引起業(yè)界高度關(guān)注。其中，《行動計劃》為“5G+智慧醫(yī)療”的發(fā)展指明了方向，明確要求發(fā)展5G醫(yī)療機器人等產(chǎn)品，加強5G醫(yī)療健康網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施部署，豐富5G技術(shù)在醫(yī)療健康行業(yè)的應(yīng)用場景，加快培育技術(shù)先進、性能優(yōu)越、效果明顯的智慧醫(yī)療服務(wù)新業(yè)態(tài)[1]。

1 智慧醫(yī)療產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

“智慧醫(yī)療”并不是一個新生概念。2008年底，IBM首次提出“智慧醫(yī)院”的概念，提出將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域，構(gòu)建以病人為中心的醫(yī)療信息管理和服務(wù)體系[2]。十多年過去了，“智慧醫(yī)院”場景并未在全球范圍內(nèi)開花結(jié)果，主要原因是：醫(yī)療資源不均衡，前期投入高、建設(shè)難度大，缺乏標桿落地項目，相關(guān)專業(yè)人員短缺等。因此，主要市場集中在人口密集的科技發(fā)達地區(qū)，產(chǎn)品生產(chǎn)主要集中在科技大國。

美國作為世界智慧醫(yī)療頭號強國，占據(jù)全球智慧醫(yī)療市場約80%的份額，生產(chǎn)全球40%以上的智慧醫(yī)療設(shè)備[3]。美國的智慧醫(yī)療產(chǎn)業(yè)擁有強大的研發(fā)實力，包括植入式醫(yī)療設(shè)備、大型成像診斷設(shè)備、遠程診斷設(shè)備和手術(shù)機器人等醫(yī)療設(shè)備，并均處于世界前列。其中，加利福尼亞州、明尼蘇達州和馬薩諸塞州是智慧醫(yī)療產(chǎn)業(yè)的聚集區(qū)，明尼蘇達州擁有數(shù)以千計的智慧醫(yī)療企業(yè)和眾多的國際巨頭企業(yè)總部。

由于老齡化日益嚴重，醫(yī)療設(shè)備老化亟待更新?lián)Q代，歐洲各國的智慧醫(yī)療產(chǎn)業(yè)規(guī)模也逐漸擴大[4]。其中，德國的智慧醫(yī)療產(chǎn)業(yè)規(guī)模僅次于美國，緊隨其后的是法國（歐洲第二大醫(yī)療設(shè)備生產(chǎn)國）、英國（全球最大進口醫(yī)療設(shè)備國）、意大利（擁有相對完備的智慧醫(yī)療產(chǎn)業(yè)）、西班牙（以進口為主的國家）等。盡管數(shù)量眾多，但歐洲的智慧醫(yī)療產(chǎn)業(yè)未能超越美國成為全球霸主，其中很大的原因是歐洲智慧醫(yī)院多數(shù)是更新改造工程，起點高，存在阻力，總體進程緩慢。

同樣由于已進入高度老齡化社會，日本的智慧醫(yī)療市場規(guī)模急劇擴大。同時，近年來陷入虧損的日本電子業(yè)巨頭紛紛向智慧醫(yī)療產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，兩大因素的共同推進，讓日本成為僅次于歐美的第三大智慧醫(yī)療消費市場[5]。不同的是，日本的智慧醫(yī)療產(chǎn)業(yè)中與老年疾病相關(guān)的產(chǎn)品銷量更高，包括心臟起搏器、人造心臟瓣膜等植入性產(chǎn)品。

隨著新醫(yī)改政策的逐步實施，中國智慧醫(yī)療產(chǎn)業(yè)突飛猛進。尤其是近年來從“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療”“AI+大健康”到“5G+智慧醫(yī)療”，國內(nèi)醫(yī)療健康產(chǎn)業(yè)通過與人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等先進科技的融合，使醫(yī)療服務(wù)業(yè)向智能化方向轉(zhuǎn)型升級[6]。

2 5G的優(yōu)勢

在設(shè)計理念上，傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)更偏重于信息編譯碼、點對點之間的物理層面?zhèn)鬏數(shù)燃夹g(shù)，而5G側(cè)重于廣泛的多點、多天線、多用戶、多小區(qū)的相互協(xié)作、相互組網(wǎng)，通過提升室內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋性能來提升其業(yè)務(wù)支撐能力[7]。從物理實現(xiàn)的角度來分析，5G是在傳統(tǒng)通信的基礎(chǔ)上，將新的無線傳輸技術(shù)應(yīng)用其中，完成多用戶的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，進一步提高傳輸性能。

2.1 速度快

隨著時代的進步和科技的發(fā)展，人們對網(wǎng)絡(luò)的需求和依賴程度越來越高，對用戶體驗要求達到了史無前例的新高度，產(chǎn)品只有提高信號傳輸速度才能得到廣泛的推廣和使用[8]。與4G通信系統(tǒng)相比，5G通信系統(tǒng)的目標速率更快，尤其是對大范圍的高速移動用戶（通常是指乘坐飛機、高鐵、汽車等交通工具的用戶），5G通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)速率比4G通信系統(tǒng)的要更高。

2.2 頻譜寬

傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)（主要是指1G至4G）的工作頻段大部分在3 GHz以下，這就會出現(xiàn)通信頻譜資源不夠分配的現(xiàn)象。而5G的工作頻段是高頻段（如毫米波、厘米波頻段）頻譜，這樣可以充分使用閑置的頻譜資源，避免頻譜資源的浪費，同時實現(xiàn)了短距離、極高速的穩(wěn)定通信，滿足傳輸容量和傳輸速率等方面的通信需求。在應(yīng)用方面，高頻段毫米波通信主要應(yīng)用在小型化的天線和設(shè)備上，其具有較高的天線增益。但是，高頻段無線電波也存在諸多缺點，如穿透和繞射障礙物的能力低、信號傳輸距離短、易受氣候環(huán)境干擾等[9]。

目前，我國正在高頻段通信進行全面布局，這是因為高頻段頻譜資源雖然豐富，但仍須統(tǒng)籌規(guī)劃，科學(xué)合理設(shè)計，避免頻譜資源的浪費。在現(xiàn)有的科技水平下，高頻段的頻譜資源利用率高低受到技術(shù)水平的限制，雖然已經(jīng)成功攻克了光載無線組網(wǎng)等諸多技術(shù)難點，但還是會造成頻譜資源的浪費。

2.3 低時延

在實際的遠程醫(yī)療應(yīng)用中，對系統(tǒng)的時延有著較高的要求，而5G通信系統(tǒng)有著較低的時延，能夠滿足遠程醫(yī)療的需求。根據(jù)生物學(xué)統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知，人與人的面對面交流感覺到時延和卡頓的閾值大約為140 ms[10]。在工業(yè)化領(lǐng)域，對網(wǎng)絡(luò)延時有著非常高的要求，這是為了保障產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。以無人駕駛領(lǐng)域為例，信號的傳輸速度越快，時延就會越低，交通事故的發(fā)生概率也就會隨之降低。在遠程醫(yī)療中，產(chǎn)生時延的情況包括遠程會診、遠程咨詢、遠程手術(shù)，為了使遠程醫(yī)療的效果更好，則需要通信時延更小。一般情況下，5G通信系統(tǒng)對時延的要求限制到1 ms以內(nèi)，但在遠程醫(yī)療的實際應(yīng)用中，可以對5G通信系統(tǒng)的通信時延提出更高的要求，使之更接近傳統(tǒng)醫(yī)療。

3 5G智慧醫(yī)療的市場前景

5G通信是開啟智慧醫(yī)療市場的“金鑰匙”，具體通過常見的醫(yī)療轉(zhuǎn)型三部曲來闡釋。

第一階段主要實現(xiàn)醫(yī)院內(nèi)信息化覆蓋。最具標志性的是“電子病歷”“線上預(yù)約”“電子付費”等，可以減少紙質(zhì)化辦公，提高醫(yī)療機構(gòu)的內(nèi)部運轉(zhuǎn)效率。該階段的參與者有醫(yī)院、數(shù)據(jù)服務(wù)商、ERP企業(yè)，它們通過信息數(shù)據(jù)的規(guī)整、分析和處理，重塑醫(yī)院的內(nèi)部流程，提高整體工作效率。但由于缺乏高速的傳輸途徑和實時的智能計算能力，該階段的信息利用效率仍然低下[11]。

第二階段主要實現(xiàn)區(qū)域醫(yī)療信息化，以及跨區(qū)遠程醫(yī)療共享和協(xié)作。主要參與者有政府機構(gòu)、醫(yī)院、通信運營商和提供相關(guān)解決方案的企業(yè)，利用5G通信技術(shù)，搭建一個完善的醫(yī)療信息化專用網(wǎng)絡(luò)。5G通信不僅能夠高效地解決醫(yī)院內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸和處理存在的問題，還打破了醫(yī)院間、區(qū)域間的信息共存障礙，患者的健康數(shù)據(jù)可以得到充分的收集和存儲，在一定程度上實現(xiàn)了遠程醫(yī)療協(xié)作的應(yīng)用場景[12]。最典型的案例就是無須在醫(yī)院等待檢查報告，醫(yī)院會將其發(fā)送到患者的微信號里。目前，還有在不斷推進的不同醫(yī)院之間患者數(shù)據(jù)互通，方便病患能夠更便捷地進行轉(zhuǎn)院和換院。

第三階段是實現(xiàn)個人健康管理和精準醫(yī)療服務(wù)。受益于5G通信，醫(yī)療機構(gòu)可借助大數(shù)據(jù)分析、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術(shù)，進一步拓展醫(yī)療數(shù)據(jù)的應(yīng)用范圍，讓輕病患者不來醫(yī)院也能治愈、讓重病患者能獲得更精準的有效醫(yī)治。在這一階段，醫(yī)患雙方的體驗會有質(zhì)的改善，相關(guān)的應(yīng)用也會以前所未有的速度拓展出新，推動智慧醫(yī)療市場的大爆發(fā)[13]。5G是智慧醫(yī)療產(chǎn)業(yè)發(fā)展中承上啟下的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，沒有5G通信的高速率、低延遲、大連接的特性，醫(yī)療數(shù)據(jù)就無法實現(xiàn)高效實時傳輸和運算，應(yīng)用拓展就會受到制約。

當前，5G在醫(yī)療健康的應(yīng)用場景根據(jù)其覆蓋的位置不同，分為院內(nèi)醫(yī)療、遠程醫(yī)療兩種應(yīng)用場景。其中，院內(nèi)醫(yī)療可分為智慧導(dǎo)診、移動醫(yī)護、智慧院區(qū)管理、AI在線診療、醫(yī)療物流機器人、5G云護理等6個應(yīng)用場景。遠程醫(yī)療應(yīng)用場景包括遠程會診、遠程超聲、遠程手術(shù)、應(yīng)急救援、遠程內(nèi)鏡等14個應(yīng)用場景[14]。

但歸根結(jié)底，無論應(yīng)用拓展如何延伸，智慧醫(yī)療的應(yīng)用都需要遵從3個出發(fā)點。一是面向醫(yī)務(wù)人員的“智慧醫(yī)療”，建成核心的信息化建設(shè)，讓醫(yī)務(wù)人員可以更專注于救治的專業(yè)工作;二是面向患者的“智慧服務(wù)”，目的是方便患者就醫(yī)問診。包括就診前的在線預(yù)約、信息提醒，醫(yī)院里的一體機、自助機，以及衍生出來的一些服務(wù)，這些智慧服務(wù)讓患者在進行治療時更加方便與快捷;三是面向醫(yī)院管理的“智慧管理”，主要是應(yīng)用于醫(yī)院精細化管理，如HIS系統(tǒng)、HRP系統(tǒng)、物質(zhì)管理系統(tǒng)、藥品耗材檢驗管理系統(tǒng)等。

4 5G智慧醫(yī)療的產(chǎn)業(yè)構(gòu)成

智慧醫(yī)療的建設(shè)并非一家醫(yī)院可以大包大攬，需要大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等眾多產(chǎn)業(yè)主體共同打造。因此，近年來不論是國際科技巨頭，還是傳統(tǒng)醫(yī)療企業(yè)紛紛發(fā)力搶灘這片藍海市場。從整體架構(gòu)上來看，5G智慧醫(yī)療產(chǎn)業(yè)整體分為四部分。

4.1 網(wǎng)絡(luò)層：實現(xiàn)實時、可靠、安全的信息傳輸

5G自身的高速率、低時延、頻譜寬三大特性分別對應(yīng)著三大應(yīng)用場景，通過對不同的應(yīng)用場景分配相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)，可以實現(xiàn)通信主體之間穩(wěn)定、準確、低延遲的信息交流。

4.2 平臺層：實現(xiàn)智能、準確、高效的信息處理

隨著科技的進步，5G的大規(guī)模應(yīng)用，會產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)，作為承載數(shù)據(jù)存儲、運算和分析的重要部分，平臺層在承上啟下的同時，也面臨著巨大的壓力。面對著散亂無序的信息，通過人工智能、云存儲等信息技術(shù)，為前端應(yīng)用傳遞有用的信息。云計算、大數(shù)據(jù)等新興信息技術(shù)的應(yīng)用，將推動醫(yī)療信息化及遠程醫(yī)療平臺的改造升級。

4.3 應(yīng)用層：實現(xiàn)成熟、多樣化、人性化的信息應(yīng)用

面對著“百姓看病難”的問題以及中國人口老齡化速度加快的社會現(xiàn)狀，醫(yī)院的運營模式轉(zhuǎn)變迫在眉睫。5G對不同應(yīng)用場景的支撐，如無線醫(yī)療監(jiān)測與護理應(yīng)用、醫(yī)療診斷與指導(dǎo)應(yīng)用、遠程操控應(yīng)用等，可有效緩解醫(yī)院運營面臨的難題。

4.4 終端層：主要有智能化醫(yī)療器械及終端設(shè)備

常見的智能終端包括遠程會診視頻會議終端、視頻采集終端、醫(yī)療器械等。從功能的角度來看，終端層主要完成信息的接收和發(fā)送，它們既是信息收集的重要載體，也是信息存儲的主體。通常情況下，通過智能終端可以完成對信息的采集和展示工作。

5 難點和建議

盡管前景無限，但5G在醫(yī)療健康領(lǐng)域的應(yīng)用還不夠成熟，存在著諸多問題。從整體規(guī)劃來看，5G醫(yī)療的規(guī)劃并不完善，各部門之間的協(xié)調(diào)與合作仍存在諸多問題;從應(yīng)用方面來看，5G在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用剛起步，目前相關(guān)的研究不充足;從標準與評價體系來看，目前5G醫(yī)療在數(shù)據(jù)、傳輸以及終端設(shè)備、醫(yī)療器械等方面缺乏統(tǒng)一的標準與評價體系。對此，提出以下5點建議。

5.1 加速推進5G進程

統(tǒng)籌5G醫(yī)療健康的頂層設(shè)計，聚焦5G關(guān)鍵技術(shù)在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用需求，合理規(guī)劃和分配頻率、標識、碼號等資源，完善產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

5.2 加強政策引導(dǎo)

優(yōu)先建立和健全相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策，如加強統(tǒng)一規(guī)劃與監(jiān)管保障，引導(dǎo)醫(yī)療健康服務(wù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，并鼓勵各大醫(yī)院加強合作，共享醫(yī)療資源，保障行業(yè)健康發(fā)展。

5.3 堅持技術(shù)創(chuàng)新

鼓勵并扶持一批應(yīng)用于醫(yī)療健康領(lǐng)域的5G研發(fā)企業(yè);強化企業(yè)、高校、科研院所之間溝通與合作，積極推進科研成果轉(zhuǎn)化。

5.4 制定行業(yè)標準

智慧醫(yī)療領(lǐng)域有很多新興產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品，至今還沒有統(tǒng)一標準。如AI輔助診療，目前國內(nèi)尚無完善的產(chǎn)品上市準則，導(dǎo)致行業(yè)發(fā)展受阻。亟須形成相關(guān)新興產(chǎn)品的測評規(guī)范體系，為后續(xù)的產(chǎn)業(yè)政策制定提供理論依據(jù)，為產(chǎn)品標準化和行業(yè)標準的制定奠定物質(zhì)基礎(chǔ)。

5.5 積極建設(shè)示范點

首先，要在全國不同區(qū)域范圍內(nèi)建立智慧醫(yī)療創(chuàng)新產(chǎn)品的應(yīng)用示范中心。其次，遴選一批基礎(chǔ)較好的地區(qū)，全面開展智慧醫(yī)療區(qū)域應(yīng)用示范，以循序漸進的方式讓百姓了解5G智慧醫(yī)療、接受智慧醫(yī)療服務(wù)。

6 結(jié)語

作為5G的重要應(yīng)用領(lǐng)域，智慧醫(yī)療產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景廣闊。隨著我國多項利好政策的出臺，更是為5G在智慧醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用創(chuàng)造了良好的政策環(huán)境，進一步促進了5G與智慧醫(yī)療的深度融合。5G通信技術(shù)在智慧醫(yī)療中的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)居民健康信息與社區(qū)服務(wù)保障機構(gòu)的對接，有效解決高端人才的缺乏和高端醫(yī)療設(shè)備的不足。在此基礎(chǔ)上，基層醫(yī)院更是能夠借助具有高端醫(yī)療資源的醫(yī)院的資源，實現(xiàn)醫(yī)療資源的均衡，縮小區(qū)域醫(yī)療資源的差距。充分解決高端醫(yī)療資源嚴重分布不均衡等問題，節(jié)省大量的人力物力，對深化我國醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)改革，發(fā)展社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)具有深遠影響。

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收稿日期：2021-11-18

作者簡介：馬春萍（1968—），女，本科，高級工程師，研究方向：醫(yī)院信息化。

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