基于5G技术的远程会诊系统应用*

张维芯 李 亚 吴宗懿

(江苏省中医院 南京 210029) (中国电子科技集团公司第二十八研究所南京 210007) (南京脑科医院 南京 210029)

1 引言

随着第5代移动通信网络(5G)正式投入商用,越来越多的医疗机构在医疗健康行业探索5G技术应用[1]。如何选择合适模式，利用5G技术高带宽、低时延、大连接的特征，促进其与医疗健康事业融合发展，特别是以远程医疗为代表的创新智慧医疗应用,实现医疗资源上下贯通、信息互通共享、业务高效协同[2]，促进医疗资源在全国范围内充分利用，是目前首要问题。江苏省中医院在互联网医院建设实践中对此进行了有益探索。

2 5G组网方式

5G时代7层以上的业务场景将发生在室内，面对5G场景和技术需求，需要选择合适的网络技术路线[3]。因此开展网络部署需要综合评估业务发展需求、技术发展趋势以及网络平滑演进等因素[4]。针对5G组网方式，2017年12月与2018年6月国际标准组织3GPP分别发布非独立组网(Non-standalone, NSA)与独立组网(Stand Alone，SA)两种组网模式，见图1。NSA模式使用现有4G基础设施，进行5G网络部署。基于NSA架构的5G载波仅承载用户数据，其控制信令仍通过4G网络传输，无法单独工作，仅作为4G的补充，分担4G流量。SA模式是新建5G网络，包括新基站、回程链路以及核心网。SA重新定义全新网元与接口，同时还将大规模采用网络虚拟化、软件定义网络(Software Defined Network，SDN)等新技术。非独立组网和独立组网特点对比，见表1。

图1 a非独立组网(NSA), b独立组网(SA)

表1 5G非独立组网和独立组网比较

3 现有网络5G改造

5G时代仍存在3G/4G、WiFi，多网长期共存是未来网络构成的一种现状[5-6]。5G网络由于频率的提升以及高速无线传输技术，使基站覆盖范围缩小，无线基站数量增加，因此在复用4G基站以及站址重新选址方面存在困难。对此应用分布式基站(BBU+RRU)解决复用与选址问题。分布式基站基带单元(BBU)与射频单元(RRU)在空间上进行分离，将BBU集中放置在机房，RRU放置在覆盖区域的吊顶上，BBU与RRU之间通过光纤进行连接，实现资源共享，见图2。考虑到改造成本和互联网医院应用需求，通过非独立组网方式进行5G网络改造，采用分布式基站模式，江苏省中医院互联网医院诊疗区网络改造平面，见图3。BBU采用华为BBU5900，RHUB使用华为RHUB 3908，pRRU利用华为pRRU3902(2 300M+1 800M)。

图2 BBU+RHUB+RRU连接

图3 江苏省中医院互联网医院诊疗区网络改造平面

4 基于5G组网的远程会诊系统设计与应用

4.1 设计与构建

根据赛迪评论针对5G 10大细分应用场景的研究[7]，远程医疗是10大行业中一个关键行业。远程医疗利用5G和物联网技术，承载医疗设备和移动用户的全网链接。借助5G、人工智能、云计算技术，医生可通过基于视频与图像的医疗诊断系统为患者提供远程实时会诊、应急救援指导等服务。根据5G组网特点改造现有远程会诊系统，其结构，见图4。主会场内设置图像摄取模块、远程视频会议终端、信号切换与存储模块、视频信号显示器、音频处理器、音频拾取、音响扩声[8]。其中主会场图像摄取模块包括高清视频摄像机和术野全景摄像机，信号切换与存储模块包括视频矩阵切换器、医疗影像分割器、数字硬盘录像机和网络录播服务器。主会场中高清视频摄像机和术野全景摄像机均接入远程视频会议终端，远程视频会议终端的输出端与视频矩阵切换器的输入通道相连，医疗影像分割器、网络录播服务器、视频信号显示器的输入端分别与视频矩阵切换器的输出通道相连，医疗影像分割器的输出端接入数字硬盘录像机，音频处理器与远程视频会议终端连接，音频拾取、音响扩声均与音频处理器连接。

图4 基于5G组网的远程医疗会诊系统结构

4.2 应用

通过基于5G组网的远程会诊系统分别进行视频教学[9]以及会诊[10]。活动中所有音视频、医疗影像、电子病历等医疗数据都能够实时、高清、流畅地呈现。在直播会场中来自美国、加拿大、泰国的专家和学者能够无延时地与直播专家进行沟通交流；在会诊现场，两国专家沟通也毫无延时，话语清晰，效果不亚于面对面交流。5G的到来给远程医疗注入新活力，通过5G时代网络患者面象、舌象画面高清保真、医学影像云端同步阅片、患者病历实时查阅，节约专家会诊时间，提高多学科联合诊疗效率和准确性。

5 结语

远程医疗建设成为医疗信息化行业热点[11]，通过建立远程医疗会诊系统可以有效解决时空对医疗的限制，架起病患与专家的桥梁[12]，专家及时进行医疗诊断，患者能够获取更优质的医疗资源。5G的高性能通信网与物联网技术相结合应用于远程医疗系统，通过基于视频与图像的医疗诊断系统为患者提供远程实时会诊、应急救援指导等服务。5G 网络以及大数据时代的来临，为远程医疗发展奠定坚实的技术基础。在技术和政策双重保障下，未来远程医疗发展前景广阔，将成为医疗信息化重大突破，推动国家卫生医疗事业发展[13-14]。