基于5G网络的消化内镜远程手术示教研究初探

吴晓芬，董宁欣，邵 蕾

·医疗器械园地·

基于5G网络的消化内镜远程手术示教研究初探

吴晓芬1，董宁欣1，邵 蕾2

1. 同济大学附属同济医院信息处，上海 200065；2. 同济大学附属同济医院科研处，上海 200065

为实现跨区域的远程诊疗服务，辐射边疆对口医院的一带一路城市，解决信息无缝传输共享以及专家资源下沉。同济大学附属同济医院与克拉玛依中心医院之间铺设5G网络，搭建视频会议系统并将改造的医疗小推车接入。实现了同济医院与克拉玛依中心医院的远程视频连线及手术示教。基于5G网络的远程手术示教，解决了时间、空间、安全等问题，实现优质医疗资源下沉，大大提高了教学效果，提升了培训效率，降低了培训成本。

5G网络；远程手术；手术示教；视频会议

健康中国2030的中长期规划中，对消化道肿瘤的早筛早诊、消化道疾病的内镜诊治已成为重要的健康战略。而消化内镜不仅在急性上消化道出血紧急处理过程中有着重要的作用，在早期消化道肿瘤的筛查中也起着关键性的作用。

随着人工智能、云计算、区块链等信息技术的发展，尤其以5G技术为核心的新一代基础设施建设的推广应用，为消化内镜诊疗新技术的发展提供有力支撑。

同济大学附属同济医院消化科内镜中心在早期消化道肿瘤筛查、诊疗方面有着深厚的积累和经验，并积极响应国家号召，与偏远地区及一带一路城市、如西南地区与新疆克拉玛依等地区医院内镜中心结盟，形成同济医院消化内镜诊疗联盟，目前主要通过“走出去、进来学”的方式对集团医院进行消化道早期肿瘤及其他内镜下诊疗的帮扶、会诊以及带教［1-2］。但随着内镜集团的不断壮大，仅靠专家跨区会诊、带教或集团医院医师前来进修等方式难以满足对于内镜业务不断扩展和病例信息以及新知识的实时交流学习，在这一背景下，通过何种方式在集团内部进行信息的无缝传输共享以及对专家资源的最大程度向基层下沉，成为了我们必须思考的内容［3］。

1 材料与方法

基于上述背景，我院率先与新疆克拉玛依中心医院之间进行了消化内镜远程手术示教的探索与研究。通过5G技术低时延、高带宽、广覆盖的优点，以解决内镜诊疗过程中视频传输受限于网络带宽、网络延迟的重要问题，实现优质医疗资源下沉基层及边疆地区［4］。

在研究过程中需要的设备及系统包括：5G基站铺设，视频会议系统建设以及接入内镜图像的医疗小推车。网络应用架构图见图1。

图1 网络应用架构图

1.1 5G组网

电信UPF通过IPRAN专线与同济医院内部署的三层交换机打通，同时该交换机与天翼云通过入云专线互联；三层交换机具有配置IP和路由的功能，根据用户需求，配置IP和路由实现UPF、三层交换机、用户视频服务器和天翼云之间的互通；上海本地及新疆的终端数据通过电信承载网汇聚至上海本地的共享式UPF，根据为用户单独配置的定制DNN，UPF进行数据分流至本地服务器；用户通过云端的平台，可对接本地视频服务器访问各分院的摄像头或其他终端［5-6］。组网方式见图2。

图2 组网方式

1.2 视频会议系统搭建

同济医院院内部署一套视讯交换平台（MCU）和视讯业务管理平台（SMC2.0），用作远程视频会议的中心端；同济医院、克拉玛依中心医院通过智慧大屏注册到同济医院的SMC上，完成远程视频会议的搭建和统一管理控制；同时改造后的4K小推车通过注册到SMC，进行内镜室手术现场的视频采集，来完成远程会诊和手术指导。架构图见图3。

图3 视频会议系统架构图

1.3 医疗小推车改造

针对现有的医疗小推车，添加了全向4K摄像臂，可以清晰地拍摄术野部位；制作4K影像合成设备，整合各设备影像，生理参数，电子病历等，提供更完整的远程数据，并有本地备份功能；5G终端和备用电源的整合，不用专门架设网络线路，对于老旧边远医院，移动场景更方便的部署。丰富了应用场景，提供实用性；应用设备的高度整合，缩小了设备占用空间，对手术室和移动场景更友好。改造路线图见图4。

图4 医疗小推车改造路线图

2 结果

2.1 实现同济医院内镜中心和克拉玛依中心医院内镜中心的5G网络部署

同济医院内镜中心部署情况：对同济医院甘泉楼4楼进行5G全覆盖，并且经过测试，4楼D4区内镜室、示教室内电信5G SA和NSA下信号强度及速率均正常。

克拉玛依中心医院内镜中心部署情况：对克拉玛依中心医院医院门诊楼3楼内镜室进行5G全覆盖，并且经过测试，3楼内镜室、示教室内电信5G SA和NSA下信号强度及速率均正常。

2.2 实现医疗小推车与视频会议系统的对接

通过移动医疗小推车将内镜手术室的视频图像实时传输到视频会议系统，并在内镜示教室的智慧大屏展示，实现了集手术指导、教学、观摩为一体的全诊疗过程，为院内外开展远程视频会诊提供有力支撑，从而推动远程医疗的智能诊断服务及医疗体内诊疗水平同质化发展［7］。

2.3 实现同济医院与克拉玛依中心医院的远程视频连线及手术示教

基于5G网络，实现了同济医院和克拉玛依中心医院5G网络铺设，为远程手术示教提供基础。通过视频会议系统的会管平台，将同济医院智慧大屏、医疗小推车、克拉玛依中心医院智慧大屏以5G方式接入视频系统。同时医疗小推车将内镜视频图像实时展示在视频会议智慧大屏上，实现了同济医院与克拉玛依中心医院的视频连接，现场实时展示内镜图像。视频连线现场见图5。

3 讨论

基于5G网络连线进行医疗探讨，打破了诸如卫生、安全、空间等限制，解决区域医疗发展不平衡的问题，实现优质医疗资源下沉，大大提高了教学效果，提升了培训效率，降低了培训成本，同时加深了院间关系，形成院间医疗资源的良性交流，相互学习，共同进步［8］［9］。

本项目将建成以同济医院牵头的，会同旗下集团医院、基于5G数据传输的内镜智能远程诊疗平台，基于三甲医院特色专科临床协同工作网络开展应用实践，打造面向上海区域及远程医疗的智能诊断服务，并且实现区域内的远程诊疗服务，最终实现跨区域的远程诊疗服务，带动上海市专病医联体模式下特定病种研究服务效能和临床科研能力的提升，辐射边疆对口医院的一带一路城市，在全国范围形成产业化带动能力［10］。

随着人工智能、云计算、区块链等信息技术的发展，尤其以5G技术为核心的新一代基础设施建设的推广应用，将打破信息、地域、时空壁垒，为远程诊疗的快速发展，为城市数字化转型提供有力支撑和保障。

［1］ 李东锋.5G移动网络技术在现有医疗系统的应用［J］.数码世界，2020，4（174）：29-29.

［2］ 黄山松，翟运开.面向VR探视业务的5G SA医疗专网方案研究［J］.电子技术应用，2020，46（6）：22-26.

［3］ 徐雅芳.5G通信技术特点及在远程医疗中的应用［J］.电子制作，2020，16（2）：87-89.

［4］ 张海波，马继锋，陈辉，等.火神山医院5G网络技术应用实践［J］.中国数字医学，2020，15（5）：27-29.

［5］ 郑镇礼.5G专网技术解决方案和建设策略［J］.通信电源技术，2020，37（12）：201-204.

［6］ 李嘉.融合移动边缘计算的未来5G移动通信网络的相关研究［J］.中国新通信，2020，22（19）：23-24.

［7］ 李立平，李振东，方琰崴.5G专网技术解决方案和建设策略［J］.移动通信，2020，44（3）：8-13.

［8］ 陈越，陈敏.5G技术在医疗卫生领域应用探讨［J］.中国数字医学，2020，15（1）：24-25.

［9］ 赵峰，孙小磊，胡益斌，等.5G技术在医疗领域中的应用探讨［J］.中国医疗设备，2020，35（11）：166-169+173.

［10］沈飞，杨林玉，方剑，等.5G技术在医疗领域的应用探索［J］.通信企业管理，2019，388（8）：33-35.

Remote teaching of digestive endoscopy based on 5G network

1，1，2

1，，200065，；2，，200065，

To provide cross-regional remote medical services hospitals in border cities of the Belt and Road Initiative and to build seamless transmission and sharing of information and expert resources.Based on the 5G network rolled out between Tongji Hospital Affiliated to Tongji University and Karamay Central Hospital， a video conference system was built， and a transformed medical trolley was connected.Remote video connection and operation teaching of digestive endos copy between Tongji Hospital and Karamay Central Hospital were realized.The remote operation teaching based on 5G network solves the problems of time， space， and safety， realizes the sharing of high-quality medical resources， greatly improves teaching effect and training efficiency， and reduces training cost.

5G network； Remote operation； Operation teaching； Video conference

R012

A

2095-378X（2022）01-0060-04

10.3969/j.issn.2095-378X.2022.01.015

2020年上海市信息化发展专项资金（202001003）

吴晓芬（1980—），女，硕士研究生，工程师，从事医院信息化与临床医疗管理等工作

邵蕾，电子信箱：13818165282@163.com

（2021-08-16）