基于5G的智能化快速部署医院远程医疗系统技术研究*

黄心旋 李曼 唐小勇 朱磊 任海英

(1.中国互联网协会会展部，北京 100191；2.中国信息通信研究院云计算与大数据研究所，北京 100191；3.中移(成都)信息通信科技有限公司研发一部，成都 610200)

0 引言

快速部署医院，又称“方舱医院”，其概念由美国军队在20世纪50年代初提出，之后应用范围逐渐向保障非战争军事行动转变。进入21 世纪后，快速部署医院向组合化、通用化、标准化的方向发展，在信息化程度、机动能力、环境适应能力等方面的性能也得以提升。我国于20世纪90年代初期开始研制医用方舱，目前已完成三代技术更迭。第三代新型医疗方舱配置卫生、医疗、通信、水气电、远程会诊等功能，正在逐步缩小与国际先进水平的差距[1-3]。

快速部署医院一般由医疗功能单元、病房单元、技术保障单元等部分构成，具有机动性好、部署快速、环境适应性强等诸多优点，并集成紧急救治、外科处置、临床检验等多方面功能，能够适应突发的应急医学救援任务，曾在我国抗疫、抗震救灾等公共卫生应急保障中发挥了巨大作用。但由于缺乏相关标准和规范，快速部署医院的规模化、智能化发展受到制约[4]。

2020年年初新冠肺炎疫情暴发，我国为应对疫情蔓延，开始在多地区建设方舱医院，集中收治轻症患者，有效杜绝了病毒在公共场所的快速传播。为缩短方舱医院建设周期，快速完成院内整体网络构建，部分方舱医院依托5G技术进行信息化能力建设，其全无线组网模式有效加快了建设速度。5G网络具有大带宽、高速率、低时延等特性，可满足疫情下医疗场景对网络性能的高需求，依托5G在方舱医院内构建远程医疗相关的业务服务，有效解决了医疗资源匮乏、医护人员不足、防护物资短缺等问题，降低了交叉感染概率[5-7]。

本文主要研究基于5G的智能化快速部署医院远程医疗应用相关的通信技术，全面考虑系统感知、传输和应用等方面问题，从业务场景、总结架构、通信技术要求和网络性能要求等方面进行分析，为5G智能化快速部署医院信息系统的开发、设计和建设提供参考。

1 业务场景

智能化快速部署医院的远程医疗业务场景包括远程会诊、远程超声、远程查房、远程影像质控、远程手术指导、远程专科诊断、远程教学等[8]。本章主要介绍智能化快速部署医院内常用的五种业务场景。

1.1 远程会诊

远程会诊是指依托于后勤保障医疗机构及后援医疗资源，在快速部署医院内针对疑难病例、多学科交叉病例等开展会诊服务，并出具诊断意见及报告的过程。基于高清视讯系统的建设，可实现高清、实时、在线数据共享的交互式会诊，满足会诊室、科室、病房、移动终端等多场景下远程会诊应用的需要，有助于为方舱内患者提供更加正规、系统、有效的治疗方案，提高诊疗效率和诊疗质。

远程会诊服务包括实时会诊、多学科远程协同会诊、专家门诊、全门诊等，可满足各类患者需求，针对特定患者制定个性化治疗方案，并实现临床诊室、辅诊检查、门诊药房等多部门的远程协作。

1.2 远程超声

由于新冠肺炎病毒不仅对患者肺部有损伤，还会进一步损伤心脏、肾脏等重要器官，尤其针对有基础疾病的患者，需要对其脏器进行诊断评估。超声由于没有辐射，是作为新冠肺炎病情动态评估优选的检查手段。

远程超声业务服务包括机器人超声和实时会诊与指导。远程机器人超声基于通信、传感器技术，由医疗专家根据患者端的视频和力反馈信息进行远程操控，无需近端医生参与即可完成超声检查。远程超声实时会诊过程中，双方医生可基于超声影像视频进行协同标记，实现跨区域、跨医院之间的业务指导、质量管控，保障快速部署医院内超声工作的规范性和合理性。

1.3 远程查房

远程查房业务服务实现了受邀方、邀请方与床边病人的远程互动式高清交流，从而达到良好的实时床旁会诊、持续监护指导的效果，在提高诊疗水平、促进最佳医疗方案的实施，提高用药安全等方面起到明显效果。此外，远程查房还可以通过查房机器人，实现药品派送、远程探视等零接触服务。

1.4 远程影像质控

远程影像实时质控是指在快速部署医院内进行远程超声、远程影像、远程内镜操作等过程中，进行多站点视频实时审核与指导。基于5G网络，采用集中化多站点监测技术，可以在远程质控中心实现多站点操作画面高清实时呈现，并可以进行双向互动。

1.5 远程手术指导

远程手术可全方位、立体化、多维度实时呈现患者手术全貌及各类诊疗数据，远端专家可通过远程手术系统进行手术方案讨论、手术支持与操作指导，能够有效解决快速部署医院内应对紧急手术医疗资源不足等问题。

2 总体架构

远程医疗系统总体技术架构包括应用层、平台层、网络层和终端层[8]，各层之间的架构关系如图1所示。

图1 远程医疗系统总体架构示意图

远程医疗系统应用层为远程医疗提供业务模块应用服务，包括远程医疗应用系统、远程医疗监管系统。通过远程医疗应用系统，实现远程会诊、远程超声、远程查房、远程影像质控、远程手术等医疗服务；通过远程医疗监管系统，实现各级远程医疗系统运营情况的分析、统计、决策、调度等多种管理功能。

远程医疗系统平台层构建在中心云或边缘云之上，为应用层提供基础平台能力，支撑上层业务应用的开展，是构建整个远程医疗业务系统的公共组件和关键构成。边缘云计算平台具有低延时、自组织、可定义、可调度等特点，与中心云相互配合，实现多云协同。

远程医疗系统网络层为展开远程医疗业务提供安全、高效、可靠的硬件及网络环境，是远程医疗系统运行的基础通信网络。

远程医疗系统终端层根据远程医疗业务场景需求，提供符合要求的软硬件站点服务。

3 通信技术要求

3.1 终端技术要求

远程医疗终端应在通信、业务系统、设备安全等方面符合相关技术要求。通信方面，远程医疗终端应支持5G NSA模式和SA模式，相关元器件选型需满足对应的行业规范和标准。业务系统方面，远程医疗终端应支持高清视频信号采集/输出、实时多点高清视频互动协同等，应符合相应业务场景下的传输策略要求。安全方面，远程医疗终端应符合电磁兼容、医用电气设备、医用电器环境等方面的国家标准或行业标准要求。

远程医疗终端还应满足医疗级抗菌消毒要求，应符合QB-T 2591-2003 《抗菌塑料 抗菌性能试验方法和抗菌效果》和GB/T 4208-2017《外壳防护等级(IP代码)》。

3.2 网络技术要求

稳定、可靠的网络支撑是远程医疗系统正常运行的必要保证。远程医疗业务开展过程中具有实时性要求高、数据传输量大、交互频繁、呈现效果要求高等特点。基于这些特点，远程医疗信息系统网络的建设应遵循可靠性、开放性、安全性、可管理性、应急通信能力等原则。

接入网层面，可基于5G大带宽、低时延、广覆盖的业务承载技术，为远程医疗提供快速、灵活、稳定的网络性能。非5G远程医疗终端可通过5G CPE或网关设备接入5G网络。

传输网支撑远程医疗系统与远程医疗中心实现网络互联，保障相关业务开展。快速部署医院的选址应尽量在5G网络覆盖良好的地域，可通过端到端切片技术，为医疗业务分配固定传输资源；若选址因自然灾害、当地通信资源匮乏等客观因素受限，可通过应急通信车、无人机、微波、卫星通信等多种途径或组合来提供高品质的传输通道。

此外，远程医疗云业务的开展需要强大的网络能力的支撑，网络基础设施需要更好地适应云计算应用的需求，并能更好地优化网络结构，以确保网络的灵活性、智能性和可运维性。通过远程医疗云网融合服务，可快速构建服务个性化、业务智能化、流程可视化的远程医疗业务体系。

3.3 平台技术要求

远程医疗平台构建在中心云或边缘云之上，应支持计算、网络、存储等基础资源管理及虚拟化管理，支持业务中台、数据中台管理，能够提供融合网络聚合传输、终端远程操控、高可靠高清视讯、多媒体内容存储分发等服务能力。还应支持多云协同，即中心云与边缘云之间、多个边缘云之间在基础资源、平台服务等方面的协同能力。

4 网络性能要求

远程医疗业务需支持多路高清音视频交流，患者影像、病历数据实时同步共享，远程超声指导实时同步等应用场景，不同应用场景对网络性能要求有所区别，各业务对网络速率和时延的要求详见表1。

表1 远程医疗各业务场景网络性能要求

5 结束语

基于5G的智能化快速部署医院结合远程医疗业务场景，能够更好地为突发公共卫生事件提供应急救援和保障能力。本文分析了基于5G的智能化快速部署医院远程医疗业务场景和总体架构，提出了通信技术和网络性能方面的实现要求，后续将继续深入研究远程监护和智慧医院管理等业务在快速部署医院中的应用和技术要求，进一步构建基于5G的智能化快速部署医院标准体系，为智能化快速部署医院的5G网络搭建和配置远程医疗、远程监护和智慧管理等功能模块提供参考。