基于5G移动技术在远程医疗中的应用研究

孙叶 徐旭 江磊

摘 要：远程医疗就是利用现代通信技术获取病人信息，专家借助通信网络向远距离之外的患者进行诊断和治疗。利用5G技术的高速率、低延时等优点，结合虚拟现实（VR）技术与传统远程医疗系统构架，建立基于5G技术的远程VR直播教学系统、远程VR手术系统以及可穿戴设备的远程医疗信息服务网络化平台。目前我国远程医疗服务的使用率在逐渐提高，需要培训更多的专业人才，医用资源较为紧缺，远程医疗服务发展的优势明显大于劣势，远程医疗服务的发展符合时代发展需要，它的快速发展需要不断地实践、规范和推广。

关键词：5G；隐私保护；远程医疗

一、引言

目前远程医疗服务应用于多种病例方向，一方面节省了患者的就医费用，另一方面很大程度上缓解了患者看病贵的问题。网络系统的开放方便了患者提前了解自己的病情，并找出专业的医生，通过网络发送相关的病情资料。可以通过网络提前预约医生和了解相关注意事项，增强病患与医生的沟通与互动，使得医生提前掌握病患的基本情况并确定会诊时间。这种诊断方式不仅可以节省医患双方的时间和精力，而且可以有效降低看病的成本。

二、网络架构

智能手表电量通常只能维持24 h的工作时间，而能源供应只能靠电池，若通信工作过程中消耗能量过多，达不到用户需求，将得不到用户认可。5G有着低功耗的要求，可支持大规模物联网应用。近年来，可穿戴产品有了长足的发展，但因功耗以及网速的限制，发展遇到很多瓶颈，而5G的出现将会从技术层面解决这一问题。基于5G的可穿戴设备设计构架见图1。

可穿戴设备不仅仅是一种硬件设备，也是通过软件支持与数据交互、云端交互等来实现强大创新型的功能。传统4G网络下的可穿戴设备因为网络速率，延时等问题发展停滞不前，功能局限单一。而在5G网络下，低功耗的大连接与低时延的高可靠场景主要面向物联网业务中，将集中解决传统移动通信无法有效快速支持物联网和并行垂直行业的应用，5G技术所拓展出了全新应用场景。可穿戴设备通过5G网络把实时采集到的数据低延时的传送到检测端，再由检测端进行数据分析，给穿戴者提供最优的身体管理办法，形成可穿戴式的远程医疗检测系统。

三、拟解决方法

（1）总体构架设计

基于5G的远程VR手术直播教学系统以医疗资源优质的医院为中心，与若干个医疗资源薄弱的医院建立远程教学系统，从而开展联合医疗会诊、医学研讨、医疗教学等业务，满足先进医疗技术的广泛教学传播。通过远程VR手术直播系統的构建，使专家医生的医疗技术作为实景教学教材传播到医疗资源匮乏的医疗机构，均衡当地医疗资源。基于5G的远程VR手术直播教学系统构架见图2。

（2）组网拓扑设计

系统采用360°全景的拍摄装备（PHIIMAX 3D全景照相机）采集整个手术过程，采集到的信号通过线缆直连的方式，将信号与本地拼接服务器进行实时拼接、投影变换、H.264编码和推流（将现场的视频信号传到网络的过程），完成采集信号的本地拼接，系统所需实时消息传输协议（real time message protocol，RTMP）的推流码率为6～20 Mbps，进而将拼接好的信号传输到云端进行实时转码（实时H.265转码）及分发加速，直播拉流码率为3～10 Mbps，信号通过逆变换、解码可通过各种显示段进行即时收看。由于H.264算法优化，能够以＜1 Mbps的速度实现分辨率在1280 P×720以下的数字图像的传送，而H.265可以实现利用1～2 Mbps的速度传输720 P数字图像，即分辨率为1280 P×720的高清音视频传输，而5G技术使得这一目标可以轻松实现。传统的远程会诊系统对网络具有一定的纠错功能，但在丢失数据包20%情况下远程会诊视频通话会受网络延迟的影响而导致两地画面不同步，画面延时严重，而5G技术让移动网络速度从每秒100 MB提高到1 GB，完美克服此类技术难题。在5G技术的加持下，VR技术在医疗领域的植入让术前讨论、术间操控等过程更为具象准确，5G技术使手术过程同步，降低手术的风险，高效处理手术中任意的突发状况，可直接避免医疗事故的发生。

目前，可穿戴医疗设备能很好的缓解以上问题，该设备利用穿戴的传感器直接或间接与人体接触，对一些指标数据进行实时动态监测。可穿戴医疗设备的出现和应用，不仅为诊疗提供了重要的依据，同时也能有效推动医疗中和医疗后的大数据分析技术发展。

四、总结

5G通信技术与远程医疗的结合，能够将个人移动健康系统对接入社区服务保障机构，下沉优质医疗资源，能够有效缓解地方医院的高端医学人才的匮乏和高端医疗设备不全的两大难题。通过建设统一标准、开放独立、互通互联、资源共享和安全实用的5G远程医疗系统，覆盖医疗资源发达的周边地域，为医疗专家研讨、远程会诊及远程VR手术等业务提供便利，使5G技术真正服务于人民，服务于社会，成为均衡我国医疗资源的重要力量。

项目介绍：1.大规模在线开放课程示范——徐旭，2019mooc325；2.卓越人才培养创新项目——徐旭，szxy2020zrpc03；3.新工科背景下多元融合、学科交叉的网络工程人才培养模式探索与实践，教学研究项目，宿州学院，徐旭，2021？jyxm1525；4.二级学院线上教学质量保障和监控体系建设——以信息工程学院为例，教学研究项目（自定题目），校级重点，徐旭，szxy2020jyxm31。