丁德勝 黃 鑫

1.中國移動通信集團江蘇有限公司；2.廣東省電信規(guī)劃設計院有限公司

0 引言

隨著社會老齡化程度逐漸加深，我國每年心腦血管疾病死亡率居高不下且處于不斷上升趨勢，突發(fā)的急性心肌梗塞和惡性心律失常錯失早期診治時間導致的致殘率、死亡率也居高不下。關注心腦血管日常動態(tài)變化是預防相關疾病突發(fā)的有效辦法。但傳統(tǒng)心電監(jiān)護設備只能在醫(yī)院使用，而患者發(fā)病多在院外，這就產(chǎn)生了時空錯位矛盾。一方面，心腦血管疾病院外診治缺乏有效長程監(jiān)護和及時科學診斷，慢病康復與重病及時救治率亟需提升；另一方面，院內(nèi)醫(yī)生缺乏在線監(jiān)測、輔助診療技術手段，醫(yī)療機構接診數(shù)量、救治能力遠遠不能滿足社會需要。為此，需結合我國國情，制定心腦血管專病的防治策略，實現(xiàn)社會心腦血管專病整體防治水平的提高。

隨著5G移動數(shù)據(jù)通信技術和互聯(lián)網(wǎng)技術的快速發(fā)展，新一代遠程心電監(jiān)測技術及遠程實時心電監(jiān)測系統(tǒng)不僅具備普通心電圖的功能，還可以做到24小時的Holter檢查，根據(jù)病情需要進行實時心電監(jiān)測。其應用場景也擴展到體檢篩查、門診急診檢查、病區(qū)監(jiān)測、術后隨訪、急救與分級診療等領域，將醫(yī)療服務直接輸送到社會和家庭末梢，從而實現(xiàn)早預防、早發(fā)現(xiàn)、早治療的全新醫(yī)療模式。

本研究遵循國家醫(yī)療衛(wèi)生信息化系統(tǒng)建設標準和技術規(guī)范，運用云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、5G網(wǎng)絡的技術優(yōu)勢，結合心腦血管疾病?？频奶攸c，探索構建基于5G的心腦血管疾病互聯(lián)網(wǎng)診療與康復管理平臺。通過完善、整合、互聯(lián)互通醫(yī)聯(lián)體醫(yī)院內(nèi)部現(xiàn)有信息化系統(tǒng)，并對區(qū)域內(nèi)統(tǒng)一醫(yī)療信息進行共享、挖掘、利用，結合互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能技術手段，實現(xiàn)區(qū)域心電監(jiān)測診斷、區(qū)域協(xié)同救治管理、線上診療、遠程會診、康復隨訪、家庭慢病管理以及區(qū)域化院前、院中、院后全流程在線醫(yī)療服務。

1 業(yè)務架構

基于5G的心腦血管疾病互聯(lián)網(wǎng)診療與康復管理平臺方案包括人工智能遠程心電動靜一體化監(jiān)測診斷、胸痛卒中急救管理、心腦血管專病互聯(lián)網(wǎng)診療、慢病跟蹤管理四大子系統(tǒng)。構建心腦血管疾病“5G實時心電監(jiān)測預警、人工智能輔助診斷、云平臺在線診療、慢病跟蹤管理”創(chuàng)新服務模式，為心腦血管重癥、術后、慢病患者提供線上線下全流程醫(yī)療服務，有效緩解醫(yī)療機構服務壓力，提升診療救治能力。平臺建立“5G數(shù)據(jù)采集+人工智能評估+危急值預警+醫(yī)療急救”這一新型的“互聯(lián)網(wǎng)+人工智能”醫(yī)療模式。用戶在院外通過智能穿戴設備采集相關生理參數(shù)，通過5G網(wǎng)絡發(fā)送至5G醫(yī)療云中心，利用人工智能技術進行危急值、正異常狀態(tài)初步評估，如果發(fā)生異常危急情況，將用戶完整的個人健康檔案匯總推送至專家醫(yī)生團隊，醫(yī)生可以根據(jù)患者生理參數(shù)異常值并結合個人健康檔案信息進行診斷，同時觸發(fā)醫(yī)院120急救體系進行快速救治?；颊呔戎芜^程中信息實時同步、共享至云端，最大限度地縮短早期救治時間，提高急性心腦血管疾病救治成功率。中心醫(yī)院專家醫(yī)生團隊成立遠程診斷中心，為本院及醫(yī)聯(lián)體醫(yī)院出院患者的術后隨訪、基層社區(qū)患者的慢病管理、日常人群的健康管理提供遠程診斷服務?；?G的心腦血管疾病互聯(lián)網(wǎng)診療與康復管理平臺業(yè)務架構如圖1所示。

圖1 基于5G的心腦血管疾病互聯(lián)網(wǎng)診療與康復管理平臺業(yè)務架構

1.1 基于5G的人工智能遠程心電動靜一體化平臺

該子平臺以醫(yī)聯(lián)體智慧醫(yī)療建設為基礎，三甲醫(yī)院作為診斷中心醫(yī)院，搭建覆蓋院內(nèi)、院外的遠程心電監(jiān)測診斷信息平臺。由各院區(qū)、科室及醫(yī)聯(lián)體下轄各衛(wèi)生醫(yī)療機構共同參與，實現(xiàn)動態(tài)/靜態(tài)心電數(shù)據(jù)采集存儲、5G實時心電監(jiān)測預警、動態(tài)/靜態(tài)心電分析診斷、心電AI輔助診斷、醫(yī)聯(lián)體遠程心電診斷等一體化業(yè)務管理。

平臺建立區(qū)域醫(yī)療機構遠程心電大數(shù)據(jù)動靜一體化管控模塊，實現(xiàn)動靜一體化心電數(shù)據(jù)存儲應用、區(qū)域化心電數(shù)據(jù)管理質(zhì)控、智能化心電診斷業(yè)務管理、區(qū)域疑難病例專家遠程會診。

1.2 基于5G的胸痛卒中中心急救管理平臺

該子平臺由院前急救數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、全網(wǎng)時間采集系統(tǒng)、院內(nèi)急救數(shù)據(jù)填報系統(tǒng)、急救數(shù)據(jù)BI視窗系統(tǒng)、術后隨訪系統(tǒng)、院內(nèi)管控平臺、微信小程序等系統(tǒng)功能組成。對胸痛/卒中救治數(shù)據(jù)進行匯總查詢、統(tǒng)計分析和管理，幫助各級管理者清晰獲得不同區(qū)域、醫(yī)院、科室的所有患者的急性心腦血管病急救情況，同時也可獲得所有患者急救病例的全部細節(jié)數(shù)據(jù)。

同時，該子平臺中匯集了胸痛/卒中中心各技術要點和考核要點信息，可對接中國胸痛中心數(shù)據(jù)網(wǎng)報平臺和中國卒中中心數(shù)據(jù)網(wǎng)報平臺，覆蓋各種不同急救事件下的救治操作流程，實現(xiàn)患者救治過程中信息實時同步、共享，記錄每個關鍵時間節(jié)點，最大限度地縮短早期救治時間，提高急性心腦血管疾病救治成功率。

1.3 基于5G的心腦血管專病互聯(lián)網(wǎng)診療平臺

該子平臺通過互聯(lián)網(wǎng)診療實現(xiàn)線下院區(qū)+虛擬線上院區(qū)的結合，利用實名認證、首復診識別、電子預約、云診室、電子處方、移動支付、藥品訂單等方式，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源擴散下沉，實現(xiàn)醫(yī)療閉環(huán)服務。

子平臺下包含智慧開放平臺、可穿戴設備管理、人工智能、慢病監(jiān)測、遠程會診等各類功能模塊，在信息互聯(lián)互通的情況下將醫(yī)療行為或醫(yī)療服務進行更好的可管控的有效延伸，并為醫(yī)院提升管理能力與效率，創(chuàng)造經(jīng)濟價值。

1.4 基于5G的慢病管理云平臺

該子平臺通過5G網(wǎng)絡、物聯(lián)網(wǎng)等相關技術，將院內(nèi)外可穿戴式設備監(jiān)測報告獲取、慢病留言咨詢、慢病任務管理相結合。將三級醫(yī)院與基層社區(qū)醫(yī)院聯(lián)動組建慢病管理團隊機制，借助家庭醫(yī)生對慢病患者進行長期跟蹤隨訪，同時在平臺上創(chuàng)建以權威三甲醫(yī)院專家為核心的慢病管理醫(yī)生團隊，為區(qū)域內(nèi)的慢病患者提供慢病留言咨詢、慢病任務管理等服務。

子平臺的設立實現(xiàn)從數(shù)據(jù)采集、人工智能評估、危急值預警到醫(yī)療急救的全流程互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療模式。用戶在院外通過智能穿戴設備采集相關生理參數(shù)（如單導聯(lián)心電、十二導聯(lián)心電、睡眠監(jiān)測診斷、睡眠呼吸治療、血壓、血氧、血糖等），發(fā)送至人工智能云中心進行危急值、正異常狀態(tài)初步評估，如果發(fā)生異常危急情況，將用戶完整的個人健康檔案匯總推送至專家醫(yī)生團隊，醫(yī)生可以根據(jù)患者生理參數(shù)異常值結合個人健康檔案信息進行診斷，同時觸發(fā)醫(yī)院120急救體系進行快速救治。

2 技術方案

2.1 構建覆蓋區(qū)域醫(yī)療機構的5G網(wǎng)絡滿足不同應用場景需求

采用醫(yī)療專網(wǎng)MEC分流/切片方案，如圖2所示，做到內(nèi)外網(wǎng)嚴格隔離，滿足醫(yī)院內(nèi)業(yè)務質(zhì)量保障，能夠進行資源靈活調(diào)整。網(wǎng)絡基于運營商級5G基礎架構，RAN硬件共享、頻譜專用、5GC獨立部署，滿足醫(yī)院專網(wǎng)及長期演進需求。

圖2 運營商5G醫(yī)療專網(wǎng)MEC分流/切片方案

基于5G醫(yī)療云專網(wǎng)，利用5G網(wǎng)絡的邊緣計算和切片技術，實現(xiàn)各業(yè)務場景的靈活應用，同步搭建移動醫(yī)療云平臺，承載遠程監(jiān)測、高清影像、遠程急救、遠程會診移動醫(yī)療云平臺應用部署。虛擬化醫(yī)療急救專網(wǎng)能夠靈活保障網(wǎng)絡使用優(yōu)先級和傳輸速率，降低大部分數(shù)據(jù)在核心網(wǎng)絡中的傳輸距離，降低傳輸時延，保障急救中各項數(shù)據(jù)的實時性。網(wǎng)絡架構如圖3所示。

圖3 基于5G組建移動醫(yī)療云專網(wǎng)架構

數(shù)據(jù)采集終端發(fā)送業(yè)務流之前，首先通過5G基站經(jīng)由承載/傳送網(wǎng)與核心網(wǎng)建立信令連接，接著核心網(wǎng)與MEC中的UPF網(wǎng)元建立信令連接，將數(shù)據(jù)采集終端業(yè)務流導向MEC。當數(shù)據(jù)采集終端的業(yè)務流抵達至MEC中的UPF網(wǎng)元后，UPF網(wǎng)元將其分配至邊緣計算平臺（MEP）進行處理。處理完成后的業(yè)務流由MEP回傳至UPF，再經(jīng)由承載/傳送網(wǎng)和5G基站傳送至數(shù)據(jù)顯示終端。

2.2 基于5G的心腦血管疾病互聯(lián)網(wǎng)診療與康復管理平臺

基于5G的心腦血管疾病互聯(lián)網(wǎng)診療與康復管理平臺采用五層架構設計，分別為基礎層、數(shù)據(jù)層、應用層、服務層和用戶層，總體架構設計如圖4所示。

圖4 基于5G的心腦血管疾病互聯(lián)網(wǎng)診療與康復管理平臺框架

底層為基礎層。主要是各類硬件及感知層的設備，是作為各基礎信息資源收集的硬件基礎，包含5G網(wǎng)絡設施、智能硬件設備和終端，以及面向外部平臺的接口。5G網(wǎng)絡低時延、大帶寬、廣覆蓋的優(yōu)勢，為平臺應用場景中的實時心電監(jiān)測預警、數(shù)據(jù)回傳、遠程會診高清視頻交互、120車載多路影像和數(shù)據(jù)等的實時共享提供技術支撐。

向上為數(shù)據(jù)層。包括院內(nèi)數(shù)據(jù)，如醫(yī)院HIS、LIS、PACS、EMR、CDR等信息化系統(tǒng)，以及院外數(shù)據(jù)，如衛(wèi)生信息平臺數(shù)據(jù)、居民健康數(shù)據(jù)、疾控監(jiān)管數(shù)據(jù)等。服務總線（HSB）負責調(diào)用醫(yī)院現(xiàn)有業(yè)務系統(tǒng)（HRP、HIS、LIS、PACS等）接口數(shù)據(jù)，院外數(shù)據(jù)通過相應的API接口進行聯(lián)通。

中間層為應用層和服務層，應用層封裝四大平臺模塊服務供服務層調(diào)用，其中業(yè)務應用層與數(shù)據(jù)層通過醫(yī)療健康服務總線或API接口進行連接。

頂層為用戶層，主要分為患者端、醫(yī)師/藥師端、醫(yī)院端和120急救端，通過WEB端門戶、移動端APP、微信小程序等形式實現(xiàn)。系統(tǒng)用戶分為患者（智能穿戴設備使用者）、醫(yī)生、醫(yī)療機構管理者等用戶角色。

系統(tǒng)架構設計充分考慮系統(tǒng)可運營性和可擴展性，實現(xiàn)業(yè)務應用和平臺分離，移動醫(yī)療應用容器化，實現(xiàn)同類項目復制，可有效節(jié)約部署成本，并有利于后期業(yè)務靈活擴展和移植。此外，通過建設數(shù)據(jù)交換共享平臺，方便與院內(nèi)信息化系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享交互。

2.3 方案先進性

（1）基礎設施?；谝苿舆吘売嬎銟I(yè)務（MEC）構建覆蓋院內(nèi)的5G網(wǎng)絡，借助5G網(wǎng)絡的低時延、大帶寬、高速率、實時性，突破了醫(yī)療遠程應用服務的網(wǎng)絡局限性，滿足不同應用場景的需求。利用5G網(wǎng)絡的邊緣計算和切片技術，實現(xiàn)各業(yè)務場景的靈活應用，運營期間根據(jù)資源需求快速彈性擴容，有效管控資源利用率和運營成本。

（2）高清視頻交互?；?G移動網(wǎng)絡，提供高清視頻和圖像數(shù)據(jù)傳輸，利用大帶寬、低時延、高可靠的網(wǎng)絡技術，實現(xiàn)120急救車與院內(nèi)指揮中心之間醫(yī)療數(shù)據(jù)的實時傳輸、4K高清視頻交互（救治指導）、遠程會診、患者健康數(shù)據(jù)實時快速傳輸。

（3）云服務應用。基于運營商公有云、醫(yī)衛(wèi)機構和中心醫(yī)院私有云，分層分級進行平臺業(yè)務應用云化部署，支持資源彈性部署、動態(tài)擴容，為監(jiān)管機構、醫(yī)院、醫(yī)生、患者提供便捷化、個性化接入服務。

（4）心電人工智能技術。應用在遠程心電動靜一體化平臺、胸痛卒中中心急救管理平臺、心腦血管專病互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)院診療平臺、慢病管理云平臺，可以輔助醫(yī)護人員對心電圖進行快速精準診斷，為醫(yī)生決策提供數(shù)據(jù)支持，建立快速精準的智能醫(yī)療體系。

（5）軟件架構。軟件架構采用縱向分層、橫向解耦模式設計，可靈活、快速支撐同類項目功能級輸出、模塊化復制，可以快速實現(xiàn)項目推廣復制。

3 結束語

基于5G網(wǎng)絡技術、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等技術，構建心腦血管疾病互聯(lián)網(wǎng)診療與康復管理平臺。該平臺的應用使患者就醫(yī)及醫(yī)院服務流程得以簡化，可實現(xiàn)在整個救治、診療、在線問診過程中患者信息的實時同步；并能實現(xiàn)救護車、醫(yī)院急診科、醫(yī)院手術室、轉診醫(yī)院、開展協(xié)同醫(yī)療業(yè)務的醫(yī)聯(lián)體之間患者救治信息的共享，最大化節(jié)省救治時間；同時在患者術后出院遠程健康管理上得以跟蹤管理，為患者提供全流程閉環(huán)服務，提升救治及時率和成功率。

目前，人工智能遠程心電產(chǎn)品已在江蘇省人民醫(yī)院、南京鼓樓醫(yī)院落地應用，基于5G的心腦血管疾病互聯(lián)網(wǎng)診療與康復管理平臺已獲得了4項軟件產(chǎn)品著作權證書，申報課題“基于5G的心腦血管疾病互聯(lián)網(wǎng)診療與康復管理平臺”獲得2020年第三屆綻放杯全國5G應用大賽醫(yī)療行業(yè)專題賽全國一等獎。

2021年，該平臺已經(jīng)在“南京市1小時都市圈”試點醫(yī)療機構開展應用實踐，深化推廣。平臺建設以頭部三甲醫(yī)院實體資源為支撐，以5G網(wǎng)絡和互聯(lián)網(wǎng)為載體，構建開放、互聯(lián)的信息化平臺，助力醫(yī)聯(lián)體醫(yī)院業(yè)務、模式、機制創(chuàng)新，構建互聯(lián)網(wǎng)時代新的服務生態(tài)。借助該平臺，能夠實現(xiàn)上級醫(yī)院專家團隊的診療醫(yī)資力量下沉，同時結合平臺各系統(tǒng)區(qū)域性應用的特點，將遠程會診、遠程急救、慢病管理等協(xié)同醫(yī)療服務接入醫(yī)療機構，延伸到“南京市1小時都市圈”。