5G智慧医疗平台设计探索

甘兴龙 杨英豪 陈皓宇

1.南方电网数字电网研究院 广东 广州 510000

2.中通服中睿科技有限公司 广东 广州510630

1 引言

5G网络作为互联网新时代的新兴技术,受到了国家的高度重视,指出要不断提升公共服务的均等化、大众化、便民化水平。随着我国5G技术的迅速发展,以及与云计算、边缘计算等技术的充分结合运用,使得5G+医疗产业具有优秀的发展及应用前景,对推进深化医药卫生体制改革、加快智慧医疗建设起到承上启下的作用。传统4G网络的带宽、时延、连接数不能很好的实现4K高清视频及无损医学影像数据的实时传输,无法实现远程医疗的需求而5G网络很好的弥补了这一缺点,同时结合上边缘计算和云计算技术,可以有效实现高并发、数据隔离、网络安全等需求,实现智慧医疗水平质的飞跃。

2 存在问题及发展方向

2.1 现状及存在问题

随着信息化建设在我国的快速推进,在互联网+医疗方面,国内现有医疗信息系统在建设与应用方面均存在一些不足:

2.1.1 远程医疗硬件水平不足

目前远程医疗技术受限于传统的通信技术,如4G网络带宽较低、传输速率不足、时延较高等因素,使得在远程会诊、远程手术等方面效果不佳,远程医疗中不能获取更为清晰准确的患者信息,不能做出更为准确判断。而高时延的缺点使得在医疗过程中无法提供实时的数据交换,不能实时进行医疗指导。

2.1.2 远程医疗人力消耗大

尽管5G技术的出现有效解决了医疗数据实时传输的难题,打破数据在时空上的限制,能够在硬件水平上实现远程医疗。但远程医疗的治疗效果仍然依赖于医生的业务水平,同时势必耗费医生大量的时间与精力。

2.1.3 医用网络可靠性较低

在医疗行业快速发展的同时,其面临的网络信息安全风险也与日俱增,我国医疗行业的等级保护整体安全风险较高、安全防护水平较为落后,存在较多的安全隐患。而医疗信息安全要求严格,医疗数据保密性较高,因此亟须提升医疗系统的安全建设,强化网络安全管理制度。

2.2 发展方向

针对上述存在的问题,基于5G网络的智慧医疗平台在建设过程中,应当从5G网络特点、人工智能技术及云计算与大数据等方面考虑,明确基于5G网络的智慧医疗平台的建设需求及思路,利用5G技术具备高速率、大带宽、低时延、广连接等特点,使其具有远程高清视频等功能,有效的扩展智慧医疗平台的功能。

基于5G网络的智慧医疗平台能够充分发挥5G技术的优点,创造更为丰富的医疗健康行业的应用,形成一个技术先进、效果明显、性能优越的5G应用,更好的扩展5G网络的应用范围,培养一个可推广、可复制的5G医疗新模型、新业态。

3 5G智慧医疗平台建设思路

建设基于5G网络的智慧医疗平台,能够随时随地为异地患者进行远程医疗,及时为患者提供有效且精准的治疗,提升医疗单位的服务质量。通过对专科疾病的多元特征进行采集、医疗方法的选择及后续医疗的信息进行分析与训练,逐步建成一个智能化、精细化、规范化的医疗系统。

3.1 基于5G网络的远程医疗平台

本文提出的医疗平台包含远程会诊、远程急救、远程手术等功能,医疗系统通过5G网络与专用边缘网关,同时搭载紧急医疗平台及智能物联网设备,提升医院诊疗流程的效率,并面向广大患者与医护人员。

相比于传统通信技术,平台使用的5G网络一方面实现实时传输数据中的低时延,使得远程手术、远程会诊成为现实。另一方面5G实现了大规模医疗数据的高可靠、高速度传输,使其在远程医疗中能够获取更多高清的医疗数据信息,为患者提供更加准确的治疗,大大提高远程会诊、远程手术的效率与质量。

同时5G网络与云计算相结合,将平台部署至云端,为平台提供了数据存储与人工智能的支持,将数据经本地UPF转发至医疗平台,解决了各个医院间数据互通的问题,实现多模态医用数据的融合,为远程医疗提供一个很好的基础。

5G网络与边缘计算相融合,能够满足远程医疗的低时延及大宽带的需求,采用多层级协同联合的通信管理方法,采用边缘接入网关和云服务器对医疗设备进行管理,对各类终端的异常进行及时响应和防御增强,提升网络信息安全系数及链接效率,为建设5G智慧医疗平台奠定坚实基础。

3.2 智慧医疗平台架构

基于5G网络的智慧医疗平台,其总体架构主要分为三个层面:平台基础层、服务架构层和服务用户层。每层之间仅存在医疗数据信息的传送关系,且各层之间的耦合度较低,因此各个层级的功能调整并不会相互影响。

3.2.1 平台基础层

基础层作为平台数据信息获取的主要来源,是负责获取数据与平台接口连接,同时提供大数据分析、功能模块管理等基础支撑,在网络安全方面实现用户授权认证、敏感数据授权访问、数据信息的安全交互、软件应用认证等,并对所有涉密操作进行智能监控及审计管理。基础层将对该层所有的模块进行封装,消除各个功能模块间底层的差异性,并统一向平台上层提供功能模块接口。

3.2.2 服务架构层

架构层针对远程医疗的需求特点,构建了一个远程终端-边缘计算-云平台的架构,在数据获取输入的同时,结合入侵检测算法与网络安全防护算法,实现对于功能应用与数据信息的安全保护。利用边缘服务器与云服务器为资源搜索、服务恢复、参数更新等提供支持,对易造成的安全入侵进行有效的恢复。

3.2.3 服务用户层

用户层是面向患者及医护人员开放及提供服务的层级,能够提供具有相应功能模块的网页及APP的界面,在功能上实现病理影像的高速传输及4K/8K高清视频通信,通过5G医疗平台实时传输患者的检测数据信息实现只能辅助诊断,同时依托5G网络与图像识别技术,基于专病数据库的数据分析与模型训练,实现病理影像的机器智能化诊断。

4 结束语

综上所述,在我国通信网络进入5G快车道的时代,与此同时随着云计算、大数据、人工智能等领域的高速发展,各个医院的信息化建设将会大力提升医疗领域发展的前景,推动运用5G网络提升医疗行业的基础设施。因此,本文提出了基于5G网络的智慧远程医疗平台的总体设计方案,为5G+医疗行业的发展提供方向,提升远程医疗服务能力、质量与水平,改善患者的就医质量与体验,促进业务间充分协同发展,丰富5G网络在医疗行业的应用场景。