海南省基于5G+物联网技术的基层医疗机构信息平台设计与实现

刘阳，陈光焰，刘谦

1. 中南大学湘雅医学院附属海口医院（海口市人民医院） 信息管理处，海南 海口 570208；2. 海南省卫生健康委员会 统计信息中心，海南 海口 570203；3. 海南省人民医院（海南医学院附属海南医院） 信息管理处，海南 海口 570311

引言

为加快推进“健康海南”进入全国领先行列，助推海南省“互联网+医疗健康”建设，在《国务院办公厅关于推进分级诊疗制度建设的指导意见》[1]的方针指引下，对标《基层医疗卫生信息系统基本功能规范》[2]，整理全省基层医疗卫生机构资源短缺、医疗资源严重不平衡等突出问题，具体问题如下：① 乡村医生能力素质弱。截至2019年底的统计结果显示，全省的2548个行政村中共有2988名村医，但是取得执业（助理）医师人数仅有667人，乡村医生开展诊疗服务急需上级医师协助；② 基层医疗卫生机构检验、心电、彩超、影像人员缺乏。由于医技人员培养周期长，经过规范化培训后，受人才向城市医院流动趋势的影响，导致出现基层医技人员相互兼职等不合规现象，并且诊断报告的合法性缺少法律保障；③ 全省基层医疗机构远程会诊系统仅覆盖到乡镇卫生院，村卫生室无法开展远程门诊、远程会诊、远程诊断等问题。

结合“新基建”的重点方向和5G、物联网、人工智能等技术，依托现有的基础设施，对全省各市（县）基层医疗机构进行信息化能力提升，建设远程诊断、智慧急救、人工智能辅助诊疗等内容，促进优质医疗资源下沉。实现三级综合医院的病理、DR、CT、MR的诊断能力覆盖到市县医院和乡镇卫生院；心电、胎心监护能力覆盖到村卫生室；超声、眼科诊断能力覆盖到乡镇卫生院；从根本上提升海南省基层医疗卫生机构的诊疗和服务能力的可及性。

1 方法

1.1 系统架构设计

海南省基层医疗机构信息平台具有“两个技术支撑”，“三个能力下沉”和“一个智慧提升”的技术特点。“两个技术支撑”是指5G技术和人工智能技术；“三个能力下沉”是指远程诊断、远程监护、应急救援的能力下沉；“一个智慧提升”是指基层智慧医疗能力提升。

1.1.1 系统架构

从总体系统架构来看，本次建设的基层医疗机构5G物联网信息平台是基于已经建成的海南省全民健康信息平台开发的信息交换平台（图1），部署在采用混合云架构[3]的海南省政务云平台。平台利用海南省全民健康信息平台提供的系统及工具软件进行开发，利用已有的基于全民健康信息平台的分级诊疗平台，对接电子病历系统，共享健康档案数据，并在此基础上升级远程诊断系统的功能。

图1 总体系统架构图

1.1.2 网络架构

5G网络整体分为三大部分：切片网络、一体化网络、运营支撑系统。为实现医院内部网络、远程医疗、应急救治场景下的互联互通，依托全省5G基础网络覆盖省、市（县）、乡（镇）、村（居）四级医疗卫生机构。总体5G网络覆盖采用4/5G融合覆盖方式，延伸4G网络的底层覆盖能力，试点示范区域实现5G覆盖，保障本项目创新应用的业务连续性，同时考虑网络安全需要，建设SA制式的5G网络。5G基站建设类型采用宏站+室内分布系统的形式。考虑到医疗机构的整体规模以及具体应用场景，对于大型医疗机构院区采用室分进行部署，部分县级以下医院可以采用宏站单点覆盖方式（图2）。

图2 网络架构图

（1）5G智慧急救车、便携超声、便携式眼底照相机、可穿戴12导动态心电、一体化终端（外接心电仪、便携胎心多普勒监护仪）等通过4G VPDN/5G SA切片网络接入部署在政务云的应用系统；系统平台通过和基层医疗卫生机构信息系统（基卫系统）、分级诊疗平台等对接，实现各级医疗机构的接入[4-9]。

（2）利用各市县原有至海南省公共卫生紧急救援指挥中心的6 M专线，传送急救语音和数据业务，并将数据业务转发至部署在政务云的120指挥调度系统，形成“ 一张网”架构。

（3）对于急救车的远程视频，通过5G SA切片网络接入部署在政务云的120指挥调度系统，省公共卫生紧急救援指挥中心及各市县120指挥调度中心通过光纤接入120指挥调度系统，实现急救车与指挥中心的视频互通；120指挥调度系统与海口市120指挥调度系统、三亚市120指挥调度系统通过电子政务外网互通。

1.1.3 信息平台软件系统部署与实现

海南省基于5G+物联网技术的基层医疗机构信息平台软件系统部署在省电子政务云平台，使用云资源状况：计算资源VCPU645核，高性能GPU资源2台（每台服务器具备CPU20核/内存64 GB/ 硬盘SSD 2 TB），存储资源96 TB×8 台=768 TB，中间件服务器CPU 80核，备份一体机2台（16 GB缓存/309 TB容量；分别部署在位于海口和三亚的政务云数据中心的2个机房），见图3。

图3 海口政务云数据中心网络拓扑图

1.1.4 信息平台医疗终端部署与实现

医疗终端设备部署在各基层医疗机构，大部分基于5G+物联网技术实现网络接入[10-13]。具体包括：① 一体化终端；② 便携超声；③ 车载CT；④ 远程眼科设备；⑤ 胎心多普勒监护仪；⑥ 穿戴式12导动态心电仪；⑦ 5G智慧医疗背包：包含急救背包、全自动除颤仪、监护仪、5G平板、电子体温计；⑧ MEC边缘计算平台；⑨ 车载视频MCU；⑩ 5G一体化智能网关；移动远程工作站；下一代防火墙：具备IPS、AV、Anti-DDoS、防数据泄漏、上网行为管理等功能。

1.2 系统功能设计

系统平台功能主要包含远程诊断系统、人工智能辅助问诊系统、120指挥调度系统和一体机管理系统，实现分级诊疗、远程诊断、远程实时超声、远程胎心判读、远程致盲性眼科诊断、远程动态心电功能，并在全省构建远程智能诊断平台，实现影像诊断的实时质控及影像辅助诊断等功能。

1.2.1 远程诊断系统

远程诊断系统在原有心电、病理等远程诊断功能的基础上，增加影像实时质控以及影像辅助诊断功能、远程胎心监护、远程实时超声诊断、远程眼底致盲性眼病诊断、远程动态心电诊断。

1.2.2 人工智能辅助问诊系统

人工智能辅助问诊系统利用健康医疗大数据和人工智能技术构建基层人机耦合的新型基层诊疗模式，提高乡镇卫生院医师的问诊能力，推动基层医务人员电子病历规范化，去除基层医疗机构技术水平有限和人力资源匮乏等“短板”，优化基层诊疗行为监管，促进高质量的医疗健康服务体系建设。系统主要包括病历内容提取与分析、辅助问诊和不规范病历统计分析3个功能模块。

1.2.3 120指挥调度系统

120指挥调度系统是通过升级原有指挥调度和地理信息等子系统，新建手机定位、急救指挥分级调度、重大事件预警和处置、患者生命体征检测与传输、联网医院预告知等子系统，以完善整个指挥调度流程，达到全省统一调度的目标。并实现最大限度缩短患者到院抢救时间，保障人民群众生命安全。

1.2.4 一体机管理系统

一体机管理系统对接海南省基层医疗卫生机构信息系统（基卫系统），移动化开展村卫生室门诊收费、门诊医生站、摆发药管理、基本公共卫生服务、家庭医生签约/履约服务、患者健康档案管理等内容。该系统配备的一体化智能医疗终端可提供丰富的健康检测能力，终端不仅内置12导静态心电、血压、心率、血氧、血糖，还支持外接12导动态心电、体温测量、血脂、尿常规、糖化血红蛋白等检测及胎心监测项目，检测项目参数指标符合医疗设备相关法律法规和标准，确保医疗检测数据的准确性，实现检查数据采集、传输、处理和存储等功能。

1.3 业务流程设计

本系统业务流程基于海南省区域分级诊疗平台，实现基层首诊、双向转诊[14]。具体以远程诊断系统中的远程心电诊断功能和一体机管理系统为例，其主要业务流程设计如下。

1.3.1 远程心电诊断功能业务流程设计

当接收到实时数据后，将其上传到文件系统，AI调度程序将实时数据进行分析，汇总后将含有预警信息的片段推送给诊断分析医生，由诊断分析医生进行具体分析和处理[12-13]。

用户上传长程数据后，后端服务程序会根据分析策略将数据进行截取和分析，然后将分析结果调度给诊断医生，由诊断医生进行二次审核处理后出具报告。

本系统可以进行待机、上传数据、实时数据查看、长程数据查看、长程截取、报告浏览等功能操作。实时业务流程如图4所示，长程业务流程如图5所示。

图4 实时远程心电诊断业务流程图

图5 长程远程心电诊断业务流程图

1.3.2 一体机管理系统业务流程设计

一体机管理系统主要实现健康一体机对基卫系统和全民健康信息平台分级诊疗平台的数据对接。一体机管理系统负责健康一体机的用户配置、参数维护、数据采集、数据整理、数据归类、质量控制等，见图6。

图6 一体机管理系统业务流程图

2 结果

本系统以及相关设备是2021年7月底全部部署到位的，结合智慧医疗设备+远程医疗技术，实现基层医疗机构能力提升。系统统一登录界面如图7所示。以远程心电诊断功能为例，界面如图8所示。

图7 海南基层医疗信息平台界面图

图8 远程心电诊断功能界面图

随着本系统应用推广，实现“三个能力下沉”和“一个智慧提升”，促进了基层首诊、双向转诊，减少了大医院的资源消耗，为基层患者节省了看病的开支。以第一个部署且应用效果较好的文昌市葫芦村为例，以往村民从葫芦村到文昌市人民医院就医，仅路费就要24元，加上挂号费、检查费，每次看病费用至少上百元，老人还得家属陪同。而现在老人自行前往村卫生室，村医利用5G智慧医疗设备检查，考虑医保报销后，花费不足3元。根据统计，该卫生室在6个月的试点期内，就有3例心梗患者得到确诊，及时上转到上级医院。

本系统目前处于试运行期，已经取得了初步的效果：截至2021年9月底，一体化智能医疗终端累计使用88463次、便携超声累计使用6344次、远程眼科设备累计使用1447次、穿戴式12导动态心电仪累计使用1004次、胎心多普勒监护仪累计使用373次。

由于试运行期间培训推广的力度和各医疗机构的工作配合尚需要完善，因此导致各市县应用效果差异较大，其中：白沙、陵水和文昌等3个市县推广积极，5G远程医疗设备使用次数居前三名；保亭、屯昌和万宁等市县则使用率极低。试运行2个月以来，以目前使用率最高的一体化智能医疗终端，只有0.5次/d。分析主要原因，我们认为究其原因是由于配套的相关政策（正式出台全省范围的收费、分成等配套政策）尚未正式出台，基层医疗机构的积极性还没有充分调动起来。

3 讨论与总结

对于5G+物联网技术在医疗领域的应用研究，本研究项目的创新性是在省域范围内的建设，以往国内的研究多集中在市县以上医院信息化、智慧化建设上[8,10-11]。

针对海南省基层医疗卫生机构资源短缺、医疗资源严重不平衡等突出问题，本研究通过文献分析、调查、专家咨询及软件工程系统方法等，依托“两个技术支撑”，建设5G+物联网信息平台在全省范围内大规模实现跨地域、跨行业的5G+物联网远程医疗体系，推进“三个能力下沉”和“一个智慧提升”，对省内基层医疗机构的诊疗服务能力有一定的提升[7]：① 为患者提供了高质量低成本的远程医疗救治服务[9]；② 病理、DR、CT、MR的诊断能力覆盖到市县医院和乡镇卫生院；心电、胎心监护能力覆盖到村卫生室；超声、眼科诊断能力覆盖到乡镇卫生院；③ 为下一步实现医联体信息化建设[6]提供了必要的基础条件，医联体远程心电、胎心、超声、眼科业务将基于本项目开展；④ 与此同时，通过5G智慧医疗项目推进，装备了完善先进的数字化医疗设备，并初步实现了功能落地，为今后有效提升全省基层医疗诊治能力和急救能力，缓解了城乡医疗资源分布不均衡的问题，改善老百姓获得更高质量医疗服务的渠道，促进健康保障水平，提升人均预期寿命，为健康海南建设奠定了基础。

本研究存在不足：① 该平台引入了5G和AI两大技术支撑，但也带来了相应的技术限制，5G网络覆盖和质量、所应用的AI技术的成熟度和可靠度，都可能影响业务安全可靠的开展[15]。需要从技术论证、引入、备选方案等进行全面的分析解决，确保相关技术不成为应用安全的漏洞；② 从实际试运行情况来看，各市县应用效果大相径庭，只有建立全省统一的体制机制保障才能使整个5G+物联网基层医疗体系真正运转起来[16-17]。下一步，应着重研究建立组织保障措施及健全远程医疗运行机制体制，通过政策文件，规范收费行为、确定分配关系和收入确认原则及相关激励、考核措施，积极推动医保扶持基层机构发起的远程诊断业务，全面调动基层医生、远程专家及患者参与业务的积极性。

依照海南省自贸港医疗建设“全省一盘棋、全岛同城化”“小病不进城，大病不出岛”的总体目标，系统还需要不断完善，开辟和探索一条互联网+分级诊疗的创新道路。