随着我国建成全球最大规模的5G独立组网商用网络,并实现地级市以上城市的5G网络覆盖,中国的5G应用创新与普及走上了快车道。

5G作为最新一代移动通信技术,在全球的发展速度非常迅猛,具备超高传输速率、超大带宽、超高可靠性与低延时等显著特点,在产业万物互联领域,5G等无线物联技术将是其中重要支撑技术之一。

智慧医疗依靠5G网络支持,以人工智能为辅导,建立全新的现代医疗体系,有效解决我国医疗资源分布不均衡、看病难等现状,减少误诊、漏诊和治疗不及时等问题。

5G医疗发展之路

2018年,福州孟超肝胆医院做了一场全球首例5G动物手术。

尽管当时5G还处于牌照发放前的试验期,但作为中国首批5G试点城市,福州已经提前开始建设5G网络。当年12月,福州孟超肝胆医院联合中国人民解放军总医院、福建联通等一起实施了这场手术。

当手术室内,一个内窥镜进入动物腹腔时,所显示的腹腔内画面也几乎同时出现在50公里之外的远程主刀医生面前。主刀医生在远程操作台旁通过3D视频观察,操纵着一个手术机器人的长臂,并通过实时音视频与手术现场助手进行交流,近一小时后,手术成功完成。

一年后,湖北省天门市第一人民医院联合北京大学肿瘤医院,在5G网络支持下给一位年长的“胃肿瘤”患者做了手术。

5G网络普及之际,手术也开始向高难度、高精度“进阶”。

2020年6月11日,湖南省脑科医院(湖南省第二人民医院)也成功完成了全国首例在5G+混合现实技术下开展的远程指导颈动脉内膜剥脱血管重建手术。

事实上,手术台之外,救护车、急诊、疑难病症远程会诊、ICU的移动化,甚至病房查房,也开始越来越频繁“上5G"。

2020年疫情爆发后,武汉雷神山医院应用5G与北京、上海、广州大型的医院开展高清实时的会诊,通过远程CT协助、远程标注和研讨重症患者CT影像,让3000多名重症患者在最短的时间里得到了诊治方案。

当时,浙江省人民医院专家还通过5G远程操作了武汉方舱医院患者床旁的超声机器人,即便在方舱医院缺乏医疗专家的情况下也实现了专家级别超声检查。

运营商联合华西医院一起搭建了患者床前的8K 360度全景摄像头+5G CPE的医疗机器人,得以将医疗探视推车回传的全景视频和图像,实时传给医生和焦急的病患家属。

这在5G之前,都是不可想象的。

利好政策不断推动智慧医疗的发展与创新

智慧医疗是智慧城市战略规划中一项重要的民生领域应用,也是民生经济带动下的产业升级和经济增长点,其建设应用是大势所趋。

在国家政策、技术的共同驱动下,基于全民健康信息化和健康医疗大数据的个人智慧医疗体系正在形成,开始形成跨空间、跨部门的医疗数据融合应用雏形。

5G智慧医疗场景应用

5G 网络、云计算、边缘计算和人工智能等技术,与超声机器人、手术机器人、查房机器人和视讯通信等设备的结合,协助医院实现远程诊断、远程手术、应急救援等智慧医疗应用,解决小城市和边远地区医疗资源不足、医疗水平低的问题,使患者得到及时的救助,提升医疗工作效率。

图:5G在医疗行业中的应用概览

而远程诊断、远程手术、应急救援是当前 5G 与医疗结合最紧密的三个应用领域。

图:5G智慧医疗的细分应用场景

1. 远程诊断类

截至2021年3月底,我国共有公立医院1.18万个,我国医院资源分布不均衡,80%的医疗资源集中在 20%的大城市,导致大医院看病等待时间长,小城市和边远地区看病难等问题。5G 远程诊断可支撑边远地区医院的医疗工作,提升医疗专家的工作效率。

利用 5G 网络,及视讯、医用摄像头、超声机器人、查房机器人等设备,实现远程会诊、远程机器人超声和远程查房等应用。

图:5G+远程诊断解决方案及应用场景

案例1:郑州大学第一附属医院 5G 远程诊断

郑州大学第一附属医院利用 5G 网络实现远程诊断和 5G 远程机器人查房等应用。

5G 远程诊断:超声专家在医生端操控 B 超影像系统和力反馈系统,通过 5G 网络,远程控制患者端的机械臂及超声探头,实现远程超声检查,专家通过 4K 摄像头可与患者进行视频交互。

5G 远程机器人查房:通过 5G 网络,远端医生采用操纵杆或者 APP 控制软件,控制机器人移动到指定病床,然后调整机器人头部的屏幕和摄像机角度,与患者进行高清视频交互。

远程B超诊断案例分析:

痛点:超声专家缺失,患者看病院、看病贵、看病难。

方案:B超设备医生端部署在医院,患者端部署在基层医疗机构;医生通过远程超声系统采集超声影像进行诊断,医患通过实时音视频进行互动。

价值:提升诊断效率,降低医疗成本,支撑医疗扶贫。老百姓在家门口的社区医院也能享受三甲医院超声医生的诊断,免除奔波烦恼,减少患者医疗费用支出。

远程B超诊断组网与网络要求:医生端和患者端设备及网络需求如图所示。

2. 远程手术类

5G技术推动了快速的远程筛查、诊断、治疗医学模式,“5G+远程会诊的系统,可充分利用优质专家资源,让专家对偏远地区的重症、危重症进行会诊,及时进行救治指导”。

5G 远程手术有利于解决小城市和边远地区病人集中到大城市进行手术的问题, 提升小城市和边远地区医院的重大疾病医疗水平。

图:智能眼镜医疗远程示教图例

利用 5G 网络,及视讯、生命监护仪、医用摄像头、AR 智能眼镜、内窥镜头、手术机器人等设备,实现远程机器人手术、远程手术示教和指导等应用。

案例1:解放军总医院 5G 远程手术

解放军总医院利用5G 网络和手术机器人实施远程手术。

位于海南的神经外科专家,通过 5G 网络实时传送的高清视频画面,远程操控手术器械,成功为身处中国人民解放军总医院(北京)的一位患者完成了“脑起搏器”植入手术。5G 网络大带宽与低时延特性,有效地保障了远程手术的稳定性、可靠性和安全性。

案例2:蚌埠医学院 5G 远程手术指导

蚌医二附院医生利用 5G 网络从医疗数据库中实时查看患者腔镜视像和病案资料,对固镇县人民医院主刀医生操作给予同步精确指导。

会诊中心大屏幕上可以清晰地看到 50 公里以外传输回来的高清视频画面,细微的血管和操作电钩也能清楚地显示,实现了两地“零距离、面对面”交流。

案例3:基于5G的远程眼底激光手术

2019年7月,中国移动助力北京协和医院成功开展了与对口支援单位间的5G远程眼科会诊,并完成全球首例5G远程眼底靶向导航激光手术治疗,开创了眼底疾病远程治疗的新局面。

远程手术案例分析:

痛点:专业医生缺乏,以帕金森病为例,每年新增10万患者,但每年只能进行1000例手术,而且患者年龄较大,行动不便,不能长途跋涉到专业医院就诊。

方案:医生通过远程桌面控制手术臂进行操作,各方通过视频同步回传进行远程会诊。

价值:远程手术突破了传统诊疗方式的局限,降低患者就医成本、时间;未来远程医疗将有助于实现优质资源下沉,提升偏远地区医疗资源的可获得性,极大缓解了医疗资源分配不均的现状。

组网与网络要求:5G作为网络支撑,医生端、患者端需要分别需要如图所示设备。

3. 应急救援类

5G应急救援,提升救援工作效率和服务水平,为抢救患者生命赢得时间。而目前,5G基于医疗的应用,最大作用也在于远程急救。

据权威机构统计,在我国每年死于救护车上的危重病人占救护车总病例的1/4,很多危重病人来不及救治。

5G救护车就是基于远程急救应运而生的,在车上不仅配备高清摄像头,还有专业检测设备,救护人员接到患者后,将患者基本情况通过高清设备传回急救中心,还可以采用远程B超让医生进一步了解患者病情,及时做出诊疗方案。

而远程急救的目的就是用时间去挽救生命,让专家可以通过高清摄像头和专业仪器,远程参与抢救,节省等待时间。

利用 5G 网络,及医用摄像头、超声仪、心电图机、生命监护仪、除颤监护仪、AR 智能眼镜等设备,实现救护车或现场的应急救援救治远程指导、救护车交通疏导等应用。

案例1:在上月结束的2021世界5G大会上,由中国电信江西分公司(以下简称江西电信)与昌大一附院联合研发——基于5G的“上车即入院”服务项目(5G急救运转车)入选了会上公布的我国5G十大应用十大案例。

急救工作在于一个“急”字,救治反应时间越短,则救治效果越好。急症中,前几分钟是抢救的黄金时间。但现实中存在的矛盾是,急症伤病员不仅起病急、病势重,而且发生地点、时间随意性大,如何破解这一急症“命”题?

在南昌,由江西电信与医院联合研发的一辆辆5G医联急救运转车,为抢救患者生命赢得了宝贵时间,实现医院内专家提前介入指导,让病人快速检查、快速入院。

“5G改变了院前急救模式,将急救工作前置,实现了‘上车即入院’。”昌大一附院急诊外科主任陈海鸥说。

据介绍,患者进入5G急救车后,随车医生通过手环可以快速识别患者身份,获取既往信息和健康档案;各种监测仪将车载的数据实时传输到医院;AI语音笔可以解放双手录制语音病历、AI眼镜收录信息让专家团队如临现场;5G 4K技术将车内的情况直接传输到医院指挥中心大屏……“相当于将一个专业团队的救治能力前移到救治现场,做到‘车院零距离’。”

案例2:浙大二院 5G 救护车远程诊断

浙大二院利用 5G 网络、远程 B 超和摄像头等, 帮助浙大二院滨江院区的医生获得救护车上的视觉信息,实时监测获取救护车中患者的生命体征数据,如心电图、超声图像、血压、心率、氧饱和度、体温等信息。医护人员通过 5G进行人脸识别,迅速连接医疗数据库,确定患者身份,找出了病人档案,在患者到达前进行诊断和手术准备。

远程急救案例归纳分析:

痛点:专业急救人员缺乏,以某市为例,全市13个区县,急救车501辆,但专业急救医师仅252人,大部分出急诊急救人员能力有限,需要远程指导。

方案:车辆实时位置、患者心电图、超声图像、血压、心率、氧饱和度、体温等数据实时同步到5G远程急救指挥中心确诊患者病症;中心医生通过实时音视频指导急救人员进行急救。

价值:通过远程指导共享意识经验,为挽救生命及时救治争取时间,提升院前急救总体效能。

组网与网络要求:基于5G的网络平台,急救中心及救护车端配置相应的设备。

5G助力覆盖百所医疗机构的未来远程医疗系统:垂直覆盖省医院、市医院、县医院、乡镇卫生院、村卫生院,横向形成综合会诊中心、数据中心、协同平台、手术示教(试教)、远程教学(观摩)、远程门诊等系统。

5G智慧医疗的变革

疫情给全球按下了暂停键,而5G就是那把开启时间隧道的钥匙,5G网络支持下的现代医疗场景率先开启。

由北京维卓致远医疗科技发展有限责任公司联合浙江联通、华为、新昌县卫生健康局、湖南电广5G国家重点实验室、中南大学湘雅医院、湖南娄底市第一人民医院针对中国医疗资源分布情况和维卓致远在智慧医疗领域取得的发展基础,维卓致远分别在县域医共体和区域专科医联体两个代表性医院联盟进行5G智慧医疗方案落地尝试、示范。

图:5G智慧医疗解决方案架构图

图:混合现实辅助手术规划沟通手术方案

图:混合现实全息影像医患沟通

在智慧医疗领域中展示了包括智能医疗技术,智能影像处理、混合现实全息影像系统、增强现实实时交互系统等技术、5G相关技术,大宽带、高速率、低时延、5G端到端切片+MEC等关键技术。

应用实效也体现在5G与医疗行业的结合,综合了地方医院有限的医疗资源与大医院的医疗技术水平,实现疾病诊断、监护和治疗等方面提供的信息化、移动化和远程化医疗服务,既促进了优质医疗资源共享下沉,又提升了医院运营效率和诊疗水平,缓解了基层患者看病难的问题

AT&T、Verizon以及许多下游医疗硬件和应用程序供应商都在讲述5G可能会给医疗行业带来变革,其中主要体现在以下七点:

1. 在现有架构中添加高速5G网络将有助于快速、可靠地传输海量医学图像数据文件,比如核磁共振成像和PET扫描。以奥斯汀癌症中心的PET扫描仪数据为例,每个病人每次最多可生成1GB大小的数据。在低带宽网络中,传输可能需要很长时间,甚至中断。这意味着病人需要等待治疗的时间更长,同时也浪费了医生的时间。

2. 5G最终将把远程医疗带入物联网医疗的最前沿,因为它将使得基于手机的实时高质量视频成为可能。病人将得到更早的治疗,并能接触到他们所在领域之外的专家,医生也能更有效地合作。市场研究未来(Market Research Future)的一项研究报告称,从2017年到2023年,远程医疗市场预计将以16.5%的复合年增长率增长。更快的网络速度意味着患者对“随时随地”诊断治疗的需求将继续增长。如上所述,目前农村5G的实用性很低,这是个无法忽视的难题。

3.快速准确地进行远程健康监测:重新审视物联网领域,医疗服务提供者将能够实时监测患者并收集必要数据,这将改善个性化和预防性护理。Anthem调查显示,86%的医生表示,可穿戴设备已经提高了病人对自身健康的投入,预计在未来五年内,可穿戴设备将使医院成本降低16%。42%的跨行业决策者预计5G将使设备消耗更少的电力,这在远程监控情况下是关键。

4. 人工智能在改善诊断、确定针对特定患者的最佳治疗方案以及预测术后并发症方面具有巨大潜力,可在必要时进行早期干预。实时快速学习所需的大量数据需要超可靠、高带宽的网络,而5G可以实现这一点。

5. AR、VR和空间计算已经在医疗保健领域提供了有限的应用。5G有望增强医生提供创新、低侵入性治疗的能力。AT&T表示,它“已经与VITASHealthcare合作,研究最终启用5G AR和VR对患者参与度的影响。”我们的目标是通过5g增强现实和虚拟现实技术,为临终病人提供平静、分散注意力的内容,从而减轻他们的痛苦和焦虑。”

6. 远程机器人手术:机器人手术已经成为现实,但外科医生仍然需要在机器人旁边进行操作和监控。据爱立信称,近一半的消费者认为远程机器人手术对他们来说没问题,但61%的人认为,以目前的网速来看,这种手术是有风险的。5G网络将提供1毫秒的响应延迟,这是连接外科医生和远程手术机器人的关键。

7. 5G是一项改变游戏规则的技术,全面实施后将有助于我们支持更好的医院运营,并提供最高质量的患者和员工体验。高速、低延迟的5G技术将使我们可以随时随地为患者提供医疗服务。这项技术将提高人们获得医疗服务的机会,即使是从很远的地方,同时也有助于降低成本和提高效率。

智慧医疗加速发展、前景广阔

随着政策的不断加持,前沿技术的赋能,在智慧医疗广阔前景的吸引下,诸多大型企业通过并购,整合医疗资源,布局智慧医疗产业链。

我国未来智慧医疗市场规模突破千亿规模,2020年,中国智慧医疗投资规模已突破千亿元大关,预计2021年投资规模将扩大到1259亿元,年复合增长率达17.4%。

图:2017-2024年中国智慧医疗行业投资规模及预测

综合来看,5G确实将有助于更快地传输大型患者文件,进行远程手术、远程医疗、远程患者监控等。不过,安全分析师已经意识到,基于5G的数据存储和交换技术进步,以及包括物联网设备的使用,也将增加数据安全风险。

医疗身份盗窃、健康隐私侵犯和医疗数据的管理将变得更具挑战性,因为设备数量的大量增加、虚拟化和云计算的更广泛使用,将意味着会出现更广泛、更多样化的网络攻击。