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5G医疗远程应用 5G技术在远程健康医疗行业的应用

时间:2021-02-11 13:02人气:编辑:admin
5G网络具有速度更快、延迟更短、容量更密集的特点。在医疗领域的应用中,可以进一步提高医生的诊断效率,改善患者就医体验,实现优质医疗资源的远程共享和实时信息交流,有效缓解医疗资源匮乏、医务人员短缺、医疗水平分布不均的问题。
5G医疗远程应用 5G技术在远程健康医疗行业的应用!
5G系统的发展,大大缩短了患者到医院的距离。5G时代的到来,将远程医疗推动到更深层次的发展状态,除了远程视频会诊、面向个人患者和家庭患者的远程会诊和保健系统,远程外科手术亦成为领域内研究热点,移动健康医疗也将成为后续发展趋势中不可或缺的部分。

01 远程医疗

远程医疗是指通过现代通信技术,通过数据、语音、图像等信息的双向传输,实现不受空间限制的远程医疗服务;远程医疗是一种紧密结合信号传输、通信技术和医学专业技术的新型医疗服务。通过远程采集、传输、处理、存储和查询医疗信息,对远程患者进行治疗、诊断、保健、咨询和随访;完成远程医务人员的继续教育、咨询、教学等培训。
 
远程通信技术和全息成像技术可以提供专业的医疗技术服务,充分发挥大型医疗协会的技术和设备优势,为医疗卫生条件较差的地区提供医疗服务。远程医疗服务系统建设是我国医疗卫生信息工程建设的重要组成部分,它允许医学专家通过信息技术提供跨地域、跨时空的医学技术指导。因此,充分利用现代信息技术,构建远程医疗服务体系,为医疗协会搭建医疗服务平台,促进优质医疗资源的区域共享,具有划时代的意义。
 
远程医疗系统按照过程,核心成分为以下 3 个部分:
(1)医疗服务的提供者,即具有丰富的医学资源和诊疗经验的大型医疗中心;
(2)医疗服务的需求方,即当地不能满足一定医疗水平,或缺乏一定等级的医疗设备的医疗机构,也可能是家庭和个人患者;
(3)连接(1)和(2)的通信网络和诊断、治疗设备。
 
伴随医疗行业的发展,目前临床上广泛使用的系统包括医疗服务系统(Hospital Service System,HSS)、医院信息系统(Hospital Information System,HIS)、实验室(检 验 科)信息系统(Laboratory Information System,LIS)以及图像存储传输体系(Picture Archiving andCommunication Systems,PACS),上述系统的核心功能是把在临床诊疗中收集到的各类数据信息(包括但不限于 CT、生化分析、超声、核磁共振、X 射线、显微仪等设备产生的医学影像),通过模拟、DICOM、网络等各种接口,将以上信息以数字化的形式实现海量存储。
 
当有需要的时候在满足授权的情况下可以快速调回使用,并且增加一些辅助诊断功能。由于医学影像信息字节较大,传输对网络带宽要求极高。即使采用 4G 通信网络传输,也会造成信息传输出现不连续、非同步、不清晰的情况,导致诊断效率降低,影响治疗方案的决策,远程会诊的质量显著降低。随着5G技术的发展,因数据传输质量导致的问题均可得到充分缓解。

02 5G通信技术

第五代移动通信技术(FifthGeneration of Mobile Phone Mobile Communications Standards,5G),也称为第五代移动电话行动通信标准,它是 4G 之后的延伸,理论下行速度为 10Gitb/s(相 当 于 下 载 速 度 达 到 1.25GB/s)。不仅能实现三维图像的高质量传输,从而为高速移动的用户提供高质量视频的服务,还能提供通信信息之外的数据采集、实时定位、远程诊疗等融合功能。
 
从设计理念上来说,传统通信系统设计的核心目标是信息的编解码、点与点之间的物理层传输等技术。5G移动系统注重多点、多天线、多用户、多小区的协作组网,深化难点,大幅提升通信系统性能。其核心目标是提高室内无线网络的覆盖性能和服务支持能力;在物理实现方面,5G在传统通信技术点对点物理传输的基础上引入了新的无线传输技术,实现了包含多个用户的区域网络的构建,大大提高了通信网络的传输性能。
 
由于设计理念和物理实现的革命性变化,5G通信技术具有以下特点:
 
(1)速度快:相比4G系统,5G系统的目标速率优势明显,大规模高速移动用户的数据速率(通常是车辆,如飞机、高铁、汽车等。)相比4G有了很大的提升;随着时代的发展,人们对网络的需求和依赖越来越高,尤其是对产品使用体验的要求达到了前所未有的高度。只有提高信号传输速度,产品才能得到广泛推广和使用。
 
(2)频谱广:传统的1G到4G通信系统的工作频段主要集中在3GHz以下,因此通信频谱资源非常拥挤;5G技术很好地利用了传统技术空闲的高频带(如毫米波、厘米波段)频谱,频谱资源丰富,解决了目前频谱资源不足的问题,实现了短距离、超高速、稳定的通信,支持传输容量和传输速率的通信需求。高频毫米波通信的硬件主要是小型化的天线和设备,这类设备的优点主要是天线增益高;同时,也存在一些缺点,如高波段无线电波穿透和衍射障碍物的能力低,信号传输距离短,易受气候干扰。目前,中国正在积极开展高频带通信的研究工作。高频带虽然频谱资源丰富,但仍需统筹规划,科学规划,合理配置宝贵的频谱资源;虽然在目前的研究水平下,高频段频谱的利用受到技术水平的限制,但光无线组网、有线和无线宽带技术融合等技术难点得到了很好的克服,这些领域的技术也得到了很好的推广和应用。
 
(3)低延迟:论述了5G网络在远程医疗中的应用。在远程医疗的实际应用中,对降低系统延迟提出了比以前更高的要求。根据生物统计,人与人面对面交流的时间延迟和停滞的阈值约为140ms。然而,在许多工业领域,为了保证产品质量和生产效率,对网络延迟提出了很高的要求。比如在无人驾驶领域,信号传输速度越快,延时越低,偏航等问题可以更快的修正,避免更多的交通事故;在远程医疗领域,除了医生沟通本身的时间延迟外,还有沟通延迟。通信延迟越小,远程医疗效果越接近传统医学;5G通信系统的延时要求限制在1ms以内,在远程医疗的实际运行中可以提出更严格的要求和标准。因此,5G通信网络在延迟方面比传统通信网络具有很强的优势。

03 5g通信远程医疗的优势

基于5G通信的远程医疗在传统医疗的基础上,将小设备无线通信技术和高速移动通信技术以多种方式相结合,可以实现远程手术操作、无线远程会诊、患者监护以及紧急救援事件的实时随访、指挥和决策等。5G技术支持的远程医疗不仅集成了多媒体网络和无线通信技术,还支持海量多媒体医疗数据的安全高速传输,进一步实现高端医疗资源的深度共享。随着远程医疗技术的发展,个人和家庭患者可以不受空间和时间的限制获得高质量的治疗和救援资源,也可以在交通事故、自然灾害和偏远战场等紧急救援中发挥其独特的优势。

5G通信技术在远程医疗中的应用

4.1远程手术2018年12月18日,中国人民解放军总医院第一医学中心肝胆外科二科主任刘荣在50公里外的福建医科大学孟超肝胆医院动物实验室为一只实验猪进行了肝小叶切除手术。整个手术持续60分钟左右,手术区无明显失血,是全球首个5G远程手术测试。2019年3月16日,解放军总医院第一医学中心神经外科和解放军总医院海南医院神经外科在三亚通过5G网络成功实施了近3000公里以上的帕金森病“大脑起搏器”植入手术,这是国内首个基于5G的远程人体手术。5G通信技术的发展,外科医生的手臂可以延伸到千里之外,有利于优质医疗资源的下沉,缩小分级诊疗的差距,减轻患者的经济负担。
 
4.2远程视频会诊5G通信技术可以提高信息交流的速度,真正实现现场面对医生的患者和患者视频中医生的同质化。通过视频传感器采集实时视频,医生可以看到高清视频画面,并结合症状和生命体征远程评估患者的病情。医生可以提供诊断,制定治疗方案,指导后期康复。
 
 
4.3远程医疗健康监护在欧美发达国家,便携式可穿戴监护仪器已广泛应用于社区卫生服务中心,用于指导辖区内家庭成员的医疗保健工作。对于装有心脏起搏器的患者,当电池即将耗尽时,起搏器会通过改变自身的工作节律发出信号,异常信号可以通过心电图捕捉到,并向相应的监护中心发出报警;糖尿病患者的血糖自我监测非常重要。结合5G网络和可穿戴设备的血糖监测系统,可以为糖尿病患者提供一定程度的保健支持,监测其血糖、饮食和药物;通过5G通信技术,个人可以建立预警模块,将身体的各种生理参数传输到医疗保健中心,实现即时诊断和医疗干预。
 
4.4应急指挥当发生重大自然灾害、事故和战场救援时,实时、高质量的视频通信可以帮助急救人员和医务人员更快、更准确地做出更好的临床决策,通过缩短诊断时间,最大限度地挽救伤员的生命,发挥其独特优势。
 
远程医疗是我国近年来大力推进的医疗改革的主流方向,远程医疗的建设将在一段时间内积极推进。5G通信技术与远程医疗的结合,可以将个人移动医疗系统连接到社区服务保障机构,汇聚优质医疗资源,有效缓解当地医院高端医疗人才短缺、高端医疗设备不全的问题。
 
基层医院要抓住历史机遇,积极开展远程医疗,与拥有高端医疗资源的大医院形成松散的医疗联合体,以大医院作为高集医疗设备高层次人才的储备和技术依托,以更低的成本、更快的实现来调整医疗资源配置的失衡,缩小医疗水平的差距,推动基层医院向专业化、精准化、一流化方向发展。利用远程医疗系统的会诊模块,基层医院的医务人员可以更多地参与上级医院举办的在线讲座和案例讨论,提高专业技术水平;充分利用咨询机会,收集疑难关键问题,积极寻求远程专家帮助,促进基层医院专业技术水平的提高。
 
随着 5G 通信技术的迅速发展,远程医疗将深化移动性、多样性、实时性的特征,这将带来更大的经济效益和社会效益。可以充分解决高端医疗资源严重分布不均衡等问题,节省大量的人力物力,对深化我国医疗卫生事业改革,发展社区卫生服务具有深远影响。
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