夏凱

（中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司杭州市分公司 浙江杭州 310000）

近年來，按照國家衛(wèi)計(jì)委相關(guān)數(shù)字化醫(yī)院建設(shè)的指導(dǎo)意見，各地醫(yī)院在信息化建設(shè)水平上都取得了明顯的提升，有些醫(yī)院也建設(shè)了HIS、EMR等醫(yī)院管理信息化系統(tǒng)，對(duì)提高醫(yī)院的運(yùn)營(yíng)效率、管理能力都有很大的幫助。按照醫(yī)院信息化建設(shè)的步驟而言，醫(yī)院的信息化建設(shè)也將進(jìn)入“臨床管理信息化”階段，在臨床信息系統(tǒng)的建設(shè)中，由于重癥科室在醫(yī)院所處的核心地位，首當(dāng)其沖的就是重癥科室的臨床信息系統(tǒng)的建設(shè)。

在原有的醫(yī)院信息化框架里，重癥科室的信息管理是缺失或不清晰的，大量依靠紙質(zhì)文件的記錄來進(jìn)行管理。這一結(jié)果導(dǎo)致了對(duì)于醫(yī)院而言，最寶貴的也是最關(guān)鍵的醫(yī)療數(shù)據(jù)并沒有納入到電子病歷中統(tǒng)一管理，無論對(duì)于國家倡導(dǎo)的電子病歷數(shù)據(jù)共享還是醫(yī)院自身的醫(yī)療科研水平的提升，都是極為不利的?；谏鲜霰尘?，本文提出建設(shè)“基于5G 技術(shù)的重癥臨床信息系統(tǒng)”來解決以上矛盾。系統(tǒng)建設(shè)完成后，醫(yī)院將擁有重癥臨床信息管理能力，醫(yī)生、護(hù)士將轉(zhuǎn)變以往的工作方式，從手工記錄轉(zhuǎn)為系統(tǒng)自動(dòng)記錄、分析、報(bào)告。通過以上方式，解放臨床醫(yī)護(hù)人員的部分精力，從而更好地服務(wù)患者。

1 現(xiàn)狀分析

在醫(yī)院重癥臨床信息系統(tǒng)項(xiàng)目中，存在著如下建設(shè)難點(diǎn)。

（1）臨床設(shè)備品牌眾多，采購周期不一：重癥臨床信息信息系統(tǒng)的重要功能就是與臨床設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)互通，獲取第一手的體征數(shù)據(jù)，而本項(xiàng)目中，一些老舊設(shè)備存在著數(shù)據(jù)輸出接口不規(guī)范甚至缺失的情況。

（2）ICU 空間狹小，空間布局調(diào)整受限：一些醫(yī)院重癥病房由于建設(shè)年代較早，空間較小，總體設(shè)計(jì)較為落后。在容納病床后，很難再安放類似移動(dòng)推車等適用于ICU 病房業(yè)務(wù)特點(diǎn)的設(shè)備，且設(shè)備之間的連通線纜眾多，易造成故障隱患。

（3）醫(yī)院總體信息框架尚在建設(shè)進(jìn)程中，配套較少：由于重癥臨床信息系統(tǒng)對(duì)于無線網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)處理、虛擬化等技術(shù)有依賴關(guān)系，一般而言是依托于醫(yī)院總體信息系統(tǒng)的框架的，也有一些醫(yī)院在這些領(lǐng)域的建設(shè)尚在過程中或規(guī)劃中。

（4）臨床醫(yī)護(hù)人員對(duì)臨床信息系統(tǒng)的陌生：一些醫(yī)院的臨床科室而言，專業(yè)的臨床信息系統(tǒng)還是新生事物。對(duì)于剛剛習(xí)慣HIS或者電子病歷系統(tǒng)操作的醫(yī)護(hù)人員來說，學(xué)習(xí)成本較高，而重癥科室的醫(yī)護(hù)人員日常工作極為繁重，學(xué)習(xí)這一系統(tǒng)的難度就更大了。

（5）跨院區(qū)協(xié)同難度大：隨著一些醫(yī)院集團(tuán)化發(fā)展，跨院區(qū)協(xié)同作業(yè)需求日益增加，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求、數(shù)據(jù)的安全、系統(tǒng)的穩(wěn)定提出了更高的需求。

2 建設(shè)目標(biāo)

在5G信息通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建醫(yī)院遠(yuǎn)程重癥監(jiān)護(hù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，將感知數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)應(yīng)用數(shù)據(jù)相結(jié)合，將空間位置信息與重癥業(yè)務(wù)流程相疊加，優(yōu)化診療流程與路徑，構(gòu)建醫(yī)院重點(diǎn)區(qū)域覆蓋的5G 通信網(wǎng)絡(luò)，搭建“云+邊”的邊緣智能環(huán)境，打造遠(yuǎn)程重癥監(jiān)護(hù)室智聯(lián)的數(shù)據(jù)感知與交互能力，提供遠(yuǎn)程的重癥監(jiān)護(hù)就醫(yī)查房指導(dǎo)體驗(yàn)，打通院區(qū)之間的數(shù)據(jù)交互、共享等，有效降低人力和時(shí)間成本，提升患者滿意度［1］。

3 5G設(shè)計(jì)方案

在醫(yī)院覆蓋5G 網(wǎng)絡(luò)，通過5G 網(wǎng)絡(luò)連接院內(nèi)的重癥監(jiān)護(hù)設(shè)備，為重癥場(chǎng)景應(yīng)用提供高可用、安全的5G專網(wǎng)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)采集、高效傳輸。

3.1 5G SA室部署方案

5G SA室分系統(tǒng)架構(gòu)采用NFV/SDN等技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)連接和業(yè)務(wù)，控制平面（CP）網(wǎng)絡(luò)功能之間基于服務(wù)化的交互。SA 即新建5G 網(wǎng)絡(luò)，與NSA（非獨(dú)立組網(wǎng)）最大差別在于SA擁有5G核心網(wǎng)。在SA組網(wǎng)下，5G網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立于4G 網(wǎng)絡(luò)，5G 與4G 僅在核心網(wǎng)級(jí)互通互連，5G SA支持網(wǎng)絡(luò)切片，滿足上行速度快和URLLC（超高可靠低時(shí)延）［2］。

SA組網(wǎng)方案的實(shí)施將會(huì)成為物聯(lián)網(wǎng)、智慧醫(yī)療的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)和支撐，不僅滿足了醫(yī)院對(duì)設(shè)備無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)蜁r(shí)延和大帶寬的高要求，以及后續(xù)工重癥監(jiān)護(hù)系統(tǒng)、手術(shù)麻醉系統(tǒng)進(jìn)一步升級(jí)改造的網(wǎng)絡(luò)需求，同時(shí)，大幅降低建設(shè)成本，進(jìn)而推動(dòng)信息技術(shù)與醫(yī)療服務(wù)深度融合［3］。SA整體組網(wǎng)如圖1所示。

圖1 SA整體組網(wǎng)

室內(nèi)5G網(wǎng)絡(luò)通過室內(nèi)數(shù)字化分布式基站，全面滿足超高流量密度和超大帶寬、超高可靠性、超低時(shí)延、海量連接和可視化運(yùn)維等場(chǎng)景應(yīng)用要求。

該系統(tǒng)由BBU、擴(kuò)展單元和有源頭端組成，采用室內(nèi)覆蓋數(shù)字化架構(gòu)，包含頭端數(shù)字化、線纜IT化、運(yùn)維可視化3 大特征。基于頭端級(jí)的小區(qū)分裂能力，可按需靈活配置容量，采用IT化的網(wǎng)線/光纖部署?；谌性吹臄?shù)字化系統(tǒng)和頭端級(jí)的MR（網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)）能力，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的可視化和網(wǎng)絡(luò)性能的地理化，支持院區(qū)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)故障快速恢復(fù)和預(yù)防性管理，支撐5G網(wǎng)絡(luò)能力開放［4］。

3.2 5G SA核心網(wǎng)

SA核心網(wǎng)主要考慮基于Option 2（即獨(dú)立5G核心網(wǎng)、獨(dú)立5G 空口設(shè)備）進(jìn)行部署。支持增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶、低時(shí)延高可靠和大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)等5G典型場(chǎng)景。中國聯(lián)通5G SA 網(wǎng)絡(luò)在兼容現(xiàn)有的業(yè)務(wù)體驗(yàn)基礎(chǔ)上，為5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)提供新業(yè)務(wù)。5G SA采用大區(qū)集中方式進(jìn)行建設(shè)，綜合考慮用戶分布均衡性、省份歷史地位、業(yè)務(wù)現(xiàn)狀、技術(shù)實(shí)力、傳輸、機(jī)房條件等因素，在5G融合核心網(wǎng)的數(shù)據(jù)面、信令面、控制面網(wǎng)元建設(shè)中，計(jì)劃將全國分為8個(gè)大區(qū)，通過集中化建維，實(shí)現(xiàn)大區(qū)統(tǒng)一數(shù)據(jù)配置及資源管理，提高網(wǎng)絡(luò)建維效率［5］。

5G SA相關(guān)網(wǎng)絡(luò)功能模塊（NF）是基于服務(wù)化的架構(gòu)，其接口也是基于服務(wù)化的接口，主要NF功能如下。

（1）AMF：接入和移動(dòng)性管理功能。完成注冊(cè)、連接、可達(dá)性、移動(dòng)性管理與NAS 加密和完整性保護(hù)（對(duì)標(biāo)4G網(wǎng)絡(luò)MME）。

（2）SMF：會(huì)話管理功能。完成會(huì)話管理、IP地址分配及管理、UPF的選擇和控制（對(duì)標(biāo)4G網(wǎng)絡(luò)PGW-C）。

（3）UPF：用戶平面功能。是移動(dòng)性錨點(diǎn)，到外部DN的連接點(diǎn)，完成流量統(tǒng)計(jì)和上報(bào)功能（對(duì)標(biāo)4G網(wǎng)絡(luò)PGW-U）。

（4）UDM：統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理。完成簽約信息管理和基于簽約數(shù)據(jù)的接入授權(quán)（對(duì)標(biāo)4G網(wǎng)絡(luò)HSS）。

（5）AUSF：鑒權(quán)服務(wù)器功能。實(shí)現(xiàn)鑒權(quán)功能（對(duì)標(biāo)4G網(wǎng)絡(luò)AUC）。

（6）PCF：策略控制功能。實(shí)現(xiàn)控制面策略規(guī)則管理（對(duì)標(biāo)4G網(wǎng)絡(luò)PCRF）。

（7）NRF：網(wǎng)絡(luò)功能知識(shí)庫。支持服務(wù)發(fā)現(xiàn)功能，維護(hù)NF注冊(cè)的服務(wù)信息。

（8）NEF：網(wǎng)絡(luò)能力開放功能?？梢韵蚱渌鸄F 提供網(wǎng)絡(luò)能夠支持的能力。

（9）SMSF：短消息功能。向用戶提供NAS 短消息服務(wù)能力。

（10）NSSF：切片選擇功能。用于實(shí)現(xiàn)切片網(wǎng)元的選擇的服務(wù)能力。

3.3 承載網(wǎng)

SA網(wǎng)絡(luò)控制面網(wǎng)元集中設(shè)置在大區(qū)，AMF集中部署在大區(qū)中心，采用融合網(wǎng)元部署方式。SMF/GW-C/GGSN-C 采用融合網(wǎng)元部署在大區(qū)中心，通過IP 承載B 網(wǎng)實(shí)現(xiàn)UPF/GW-U/GGSN-U 的控制。人網(wǎng)UDM/HSS/HLR 部署在各大區(qū)中心，通過IP 承載B 網(wǎng)與省內(nèi)HSS/HLR互通，實(shí)現(xiàn)同廠家5G用戶數(shù)平滑遷移。物網(wǎng)UDM/HSS/HLR、PCF/PCRF 部署在大區(qū)中心。人網(wǎng)PCF/PCRF部署在各大區(qū)中心，通過IP承載B網(wǎng)與本地區(qū)PCRF 互通，實(shí)現(xiàn)同廠家5G 用戶策略數(shù)據(jù)的平滑遷移［6］。

3.4 MEC邊緣云

醫(yī)院內(nèi)部署MEC邊緣云平臺(tái)，與院內(nèi)重癥監(jiān)護(hù)信息系統(tǒng)、DSA麻醉系統(tǒng)等深度集成，運(yùn)用邊緣云的低時(shí)延、自組織、可定義、高調(diào)度等特點(diǎn)，將重癥監(jiān)護(hù)信息系統(tǒng)與院內(nèi)放射、心電及各醫(yī)院PACS 系統(tǒng)接口調(diào)通，建立患者數(shù)據(jù)檢查主索引和交叉索引服務(wù)，實(shí)現(xiàn)重癥患者數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)和共享；具有良好的云網(wǎng)互通能力，并考慮云平臺(tái)的互通性及可擴(kuò)展性。

邊緣云是基于5G網(wǎng)絡(luò)和邊緣計(jì)算的能力，構(gòu)建在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)邊緣基礎(chǔ)設(shè)施之上的云平臺(tái)，一站式提供“融合、開放、聯(lián)動(dòng)、彈性”的ICT 融合服務(wù)，用戶業(yè)務(wù)下沉至運(yùn)營(yíng)商側(cè)邊緣，有效降低計(jì)算時(shí)延和成本。

3.5 ICT融合ICT-IaaS

在平臺(tái)硬件之上部署ICT-IaaS，邊緣節(jié)點(diǎn)（ME-DC）承載的資源，和傳統(tǒng)的IT或者CT數(shù)據(jù)中心相比更加復(fù)雜。在一個(gè)典型的邊緣數(shù)據(jù)中心中，即包括和CT相關(guān)的UPF/GW-U/DP 等資源，也包括和IT 相關(guān)的SDN 網(wǎng)元、邊緣接入?yún)f(xié)同平臺(tái)MEP、APP應(yīng)用和VAS服務(wù)。

4 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

重癥醫(yī)學(xué)科的臨床設(shè)備，如監(jiān)護(hù)儀、呼吸機(jī)、血透機(jī)等設(shè)備與重癥臨床信息系統(tǒng)完成組網(wǎng)，自動(dòng)采集數(shù)據(jù)。重癥臨床信息系統(tǒng)接入醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)，與主備服務(wù)器通訊。重癥系統(tǒng)服務(wù)器與醫(yī)院HIS、LIS、PACS、EMR服務(wù)器互聯(lián)互通，取得病人的醫(yī)囑信息、檢驗(yàn)、影像報(bào)告，使得醫(yī)護(hù)人員隨時(shí)在統(tǒng)一界面里調(diào)閱上述信息。而重癥科的打印機(jī)、交接班大屏等，也從重癥服務(wù)器動(dòng)態(tài)取得信息，從而做到自動(dòng)生成如特護(hù)單等文書，自動(dòng)顯示交接班信息，具體包括患者管理、日常護(hù)理、特殊護(hù)理、病情分析、常用評(píng)分、特殊評(píng)分、文書打印、護(hù)理質(zhì)控、系統(tǒng)設(shè)置、綜合功能、患者大屏、危重癥評(píng)分系統(tǒng)、鎮(zhèn)靜鎮(zhèn)痛效能評(píng)價(jià)、營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)與營(yíng)養(yǎng)支持功能評(píng)價(jià)、抗感染治療效能評(píng)價(jià)、肝臟功能評(píng)分、床旁重癥超聲教學(xué)模塊、手機(jī)移動(dòng)端、MDI醫(yī)療設(shè)備數(shù)據(jù)集成平臺(tái)等，同時(shí)，滿足與HIS（計(jì)費(fèi)管理系統(tǒng)）、LIS（檢驗(yàn)系統(tǒng)）、PACS（影像系統(tǒng)）、EMR（電子病歷）、NIS（院感系統(tǒng)）等其他系統(tǒng)兼容［7］。

系統(tǒng)使用Java語言來實(shí)現(xiàn)臨床信息系統(tǒng)的跨平臺(tái)部署，在全世界，已經(jīng)有數(shù)以億計(jì)的非計(jì)算機(jī)設(shè)備在使用著Java 提供的服務(wù)，當(dāng)醫(yī)院未來采購比通用計(jì)算機(jī)更適合臨床醫(yī)生使用的硬件，系統(tǒng)無需改造即可使用，最大限度地節(jié)省了醫(yī)院的投資。

系統(tǒng)采用NoSQL 這樣的大數(shù)據(jù)框架，來適應(yīng)臨床海量數(shù)據(jù)的存放及檢索。臨床有大量圖片、視頻、文檔等內(nèi)容的存儲(chǔ)需求，MongoDB 完美支持這些非結(jié)構(gòu)化內(nèi)容的存儲(chǔ)及管理；MongoDB支持簡(jiǎn)單的橫向擴(kuò)展，也即隨意添置一臺(tái)服務(wù)器，就可以通過分片等技術(shù)，擴(kuò)展其存儲(chǔ)及處理能力；MongoDB的特殊的內(nèi)存管理機(jī)制，保證了高性能；MongoDB 將常用的熱數(shù)據(jù)直接裝載入內(nèi)存，保障了查詢效率，也對(duì)臨床業(yè)務(wù)做復(fù)雜的動(dòng)態(tài)查詢分析有較大的幫助。

5 結(jié)語

將5G、物聯(lián)網(wǎng)等前沿技術(shù)與重癥業(yè)務(wù)系統(tǒng)深度融合，將數(shù)據(jù)鏈與業(yè)務(wù)鏈相結(jié)合，以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)患者就醫(yī)全流程，將物聯(lián)信息與業(yè)務(wù)信息相對(duì)照，構(gòu)建患者的無感就醫(yī)環(huán)境，努力實(shí)現(xiàn)患者在醫(yī)院就診過程中“少等、不等、少跑、不跑”的智慧醫(yī)療服務(wù)體驗(yàn)。通過5G技術(shù)的實(shí)施，將設(shè)備全面互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)智能化診斷、介入治療及遠(yuǎn)程重癥監(jiān)護(hù)；依托5G 網(wǎng)絡(luò)支撐遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)，實(shí)現(xiàn)醫(yī)院各部門、處室等協(xié)同，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程超聲檢查、遠(yuǎn)程會(huì)診等。