工業(yè)和信息化部主管,、中國信息通信研究院主辦的專業(yè)學術期刊,。定位于“信息通信技術前沿的風向標，信息社會政策探究的思想庫”,。
1 引言
2019年6月，工業(yè)和信息化部向三大電信運營商和中國廣電發(fā)放了5G商用牌照,，標志著我國正式進入了5G時代,。工業(yè)和信息化部最新統(tǒng)計顯示，截止到2020年6月底,，我國5G基站累計超40 萬個,；截止到2020年7月底，5G終端連接數(shù)已達8800 萬,。據(jù)中國信息通信研究院在國內部分重點城市5G網(wǎng)絡實測,，當前5G用戶平均下行數(shù)據(jù)速率已超500 Mbit/s[1]。
5G智慧醫(yī)療是指結合5G技術,，利用有限的人力資源和醫(yī)療儀器設備,，發(fā)揮醫(yī)院的醫(yī)療技術優(yōu)勢，對患者的診斷,、急救和護理等應用場景提供實時,、遠程,、高移動性、數(shù)字化的醫(yī)療服務,，并促進醫(yī)療信息化上升到智慧醫(yī)療,，進一步提升醫(yī)療效率和診斷水平，提高醫(yī)院的運營效率,，降低醫(yī)院的運營成本,，促進醫(yī)療資源共享下沉等一系列問題[2]。
2 我國在智慧醫(yī)療領域的相關政策解讀
當前,，我國醫(yī)療領域仍存在優(yōu)質醫(yī)療資源區(qū)域分布不均衡,、醫(yī)療人才稀缺等問題?；颊咄ǔＴ敢膺x擇大城市的三級甲等醫(yī)院或?？漆t(yī)院就診，造成大醫(yī)院人滿為患,、中小城市的醫(yī)院卻相對空置,。當智慧醫(yī)療與5G技術相結合，5G的高速率,、低時延,、高可靠等特性將成為推動我國醫(yī)療及健康產業(yè)發(fā)展的重要抓手之一。智慧醫(yī)療及醫(yī)療健康領域也將直接受益于5G網(wǎng)絡和技術,，并且隨著5G與AIoT的深度融合,，將發(fā)掘出更多智慧醫(yī)療、智慧健康的應用場景,，使高清視頻遠程會診,、遠程手術、緊急救援,、AI輔助診斷,、遠程醫(yī)療教學等新業(yè)務的應用落地變?yōu)榭赡埽瑸橹腔坩t(yī)療的發(fā)展帶來新的機遇,。2020年年初爆發(fā)的新冠疫情也對5G的應用和普及起到了推動作用,，5G結合4K/8K,、AR/VR等技術助力各地醫(yī)療機構抗擊疫情,。
國家各大部委陸續(xù)發(fā)布智慧醫(yī)療建設相關指導性政策。2018年4月,，國家衛(wèi)生健康委員會發(fā)布了《全國醫(yī)院信息化建設標準與規(guī)范（試行）》[3],，針對目前我國醫(yī)院信息化建設現(xiàn)狀，對未來5 ~ 10年全國醫(yī)院信息化應用發(fā)展提出了建設要求,。同期,，國務院辦公廳印發(fā)的《關于促進“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療健康”發(fā)展的意見》[4]指出,，發(fā)展“互聯(lián)網(wǎng)+”醫(yī)療服務、公共衛(wèi)生服務,、家庭醫(yī)生簽約服務,、藥品供應保障服務、醫(yī)療保障結算服務,、醫(yī)學教育和科普服務,、人工智能應用服務等，加快實現(xiàn)醫(yī)療健康信息互通共享,，健全“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療健康”標準體系,，提升醫(yī)療機構基礎設施保障能力。
當前,，我國新基建的快速推動也促進了5G與智慧醫(yī)療的廣泛融合,。2020年3月中旬，國家發(fā)展和改革委員會與工業(yè)和信息化部聯(lián)合印發(fā)《關于組織實施2020年新型基礎設施建設工程（寬帶網(wǎng)絡和5G領域）的通知》[5],，發(fā)布了7項5G創(chuàng)新應用提升工程,。首先強調“面向重大公共衛(wèi)生突發(fā)事件的5G智慧醫(yī)療系統(tǒng)建設”，并從6個維度提出了具體的建設指標要求,。據(jù)不完全統(tǒng)計,，截止到2019年年底我國開展“5G+醫(yī)療”的醫(yī)院已達300余家。
除國家部委機關外,，北京,、上海、浙江,、重慶等地方省市也陸續(xù)發(fā)布相關政策,，對5G醫(yī)療應用的落地形成了有力的政策支撐，推動了各地的5G醫(yī)療應用示范項目建設,，滿足醫(yī)院的信息化升級,、應急救援、院間協(xié)同,、遠程醫(yī)療等應用場景的需求,；推動了基于5G網(wǎng)絡的各類醫(yī)療應用試點示范，例如遠程診療,、遠程急救,、遠程超聲、遠程慢病管理,、遠程教學等,，在臨床過程中積累經驗和相應數(shù)據(jù)，為規(guī)模應用做好準備。
3 AIoT+5G醫(yī)療技術架構解讀
醫(yī)院及相關設施作為5G智慧醫(yī)療的主要承載單位和運營方,，在智慧醫(yī)院的設計,、建造和運營的過程中，以“端,、邊,、管、云+應用”為技術架構,，將醫(yī)院及院區(qū)的各類儀器設備,、系統(tǒng)、云平臺形成合力,，通過感知,、計算、應用等技術生態(tài),，以實現(xiàn)多元化的功能,。智慧醫(yī)療技術架構進一步可以分為感知層、傳輸層,、平臺層（數(shù)據(jù)中臺和業(yè)務中臺）及應用層4部分（見圖1）,。
圖1 5G智慧醫(yī)療技術架構
3.1 感知層
由智慧醫(yī)療體系中不同應用場景的各種傳感器、儀器,、終端和車輛等組成,，針對不同醫(yī)療場景及監(jiān)測對象的需求，對相關數(shù)據(jù)和信息進行采集,。隨著AIoT,、5G的快速發(fā)展和對感知層的融合，感知層相關傳感裝置和終端設備在計算能力,、傳輸能力方面有顯著提升,，感知層具備更強大的邊緣計算能力和傳輸能力，不僅具備對數(shù)據(jù),、信息的持續(xù),、快速的采集能力，還具備更強大的實時數(shù)據(jù)分析和業(yè)務處理能力,，典型代表產品有無線醫(yī)療設備,、醫(yī)用機器人、醫(yī)護類手持終端設備等,。
3.2 傳輸層（網(wǎng)絡層）
在實現(xiàn)智慧醫(yī)療體系中,，不同應用場景的各種傳感器、終端設備等所獲取的數(shù)據(jù)向平臺層的傳輸,。傳輸層因為應用場景差異較大,，分為室內,、室外,、高速運動過程及中低速運動過程等,，各種通信技術對應不同的應用場景和需求。隨著5G的快速發(fā)展,，以5G技術為基礎,，為智慧醫(yī)療提供了高速、高可靠,、低時延,、安全穩(wěn)定的接入網(wǎng)絡，實現(xiàn)了智慧醫(yī)療不同應用場景的信息交互和傳輸,。
3.3 平臺層
隨著5G網(wǎng)絡的商用,，5G網(wǎng)絡重點應用的緊急救援、省際病患運輸,、遠程診療等場景將產生海量數(shù)據(jù),，平臺層對數(shù)據(jù)的承載、存儲,、分析面臨很大的壓力,，數(shù)據(jù)中臺的作用變得更加重要。數(shù)據(jù)中臺將成為醫(yī)院實現(xiàn)數(shù)字化轉型的重要基礎,，核心是打破醫(yī)院內部的組織壁壘和信息孤島,，構建面向醫(yī)院運營、管理的數(shù)據(jù)平臺,，重構醫(yī)院的信息化結構體系和業(yè)務架構,。通過多源數(shù)據(jù)的采集、匯總能力的構建,、醫(yī)院數(shù)據(jù)倉庫體系的建設,、基于醫(yī)院不同科室業(yè)務特征的數(shù)據(jù)建模能力、數(shù)據(jù)分析能力以及數(shù)據(jù)可視化能力等,，構成醫(yī)院的數(shù)據(jù)中臺,，為智慧醫(yī)院業(yè)務中臺的運營提供可靠、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)支撐,。
3.4 應用層
AIoT+5G與智慧醫(yī)療結合后,，實現(xiàn)多樣化、定制化,、人性化服務的集中體現(xiàn),。根據(jù)5G的三大業(yè)務特征及切片網(wǎng)絡、大規(guī)模MIMO等技術特點可支撐不同的應用場景,，例如緊急救援,、遠程手術、醫(yī)療設備監(jiān)管等。
3.5 安全建設
5G時代,，網(wǎng)絡組網(wǎng)架構變得更加靈活,、功能更加開放、業(yè)務應用極大豐富,，催生了智慧醫(yī)療的諸多場景,。隨著醫(yī)院內外無線網(wǎng)絡的全面覆蓋，連接網(wǎng)絡的場景關聯(lián)到了越來越多的儀器設備,，數(shù)據(jù)流量也千倍增長,。但隨之而來的問題是，各種聯(lián)網(wǎng)設備種類越來越雜,，網(wǎng)絡基礎設施下沉分散,，邊緣不可靠的環(huán)境導致外部攻擊和入侵更為容易，打破原有電信網(wǎng)絡能力封閉的特點,，開放端口也成為數(shù)據(jù)泄露的脆弱點,。
醫(yī)院的網(wǎng)絡體系分為外網(wǎng)和內網(wǎng)兩部分，外網(wǎng)主要由Web端門戶,、APP,、微信公眾號等組成，內網(wǎng)由醫(yī)院HIS系統(tǒng),、PACS,、RIS和辦公等業(yè)務系統(tǒng)組成，為了安全起見,，兩部分物理隔離或通過網(wǎng)閘進行連接[7],。因為移動智能設備會帶來醫(yī)療信息泄露風險，這就需要建立多重安全防御機制,，并結合主動防御體系形成醫(yī)院信息安全的最后防線,，包括主機微隔離、端設備的管控,、防止對Web端的后門入侵以及通過鎖定運行環(huán)境防護智能設備等手段來保障智慧醫(yī)院的信息安全和數(shù)據(jù)安全,。
4 5G技術在智慧醫(yī)療領域的應用場景
在醫(yī)療健康領域，5G網(wǎng)絡所具備的大帶寬,、高速率,、高可靠、低時延,、邊緣計算,、Massive MIMO和網(wǎng)絡切片等5G關鍵技術，為智慧醫(yī)療的眾多應用場景提供了可行性,。國際電信聯(lián)盟無線電通信組定義了5G應用的三大業(yè)務類型,，包括增強移動寬帶（eMBB）,、海量機器類通信（mMTC）、超高可靠低時延通信（uRLLC）,。eMBB適用于對帶寬需求較高的業(yè)務場景,，mMTC適用于對連接密度要求高的業(yè)務場景，uRLLC適用于對時延極其敏感的業(yè)務場景[6],。
5G技術與智慧醫(yī)療融合后,，衍生出的應用場景主要分為3類：一是基于新型智能終端的遠程操控類場景,，包括機器人遠程手術等,；二是基于高清視頻、影像的遠程指導和診療類場景,，包括遠程查房,、遠程會診、遠程急救指導,、遠程教學和遠程超聲診斷等,；三是基于醫(yī)療健康傳感器和設備數(shù)據(jù)的遠程監(jiān)控類場景，包括患者實時定位,、遠程輸液監(jiān)控,、慢病遠程監(jiān)控等。5G技術在智慧醫(yī)療領域三大應用場景的分類參見表1,。
表1 5G技術在智慧醫(yī)療領域的應用場景分類
4.1 增強移動帶寬
在5G的三大使用場景中,，優(yōu)先商用的是增強移動帶寬（eMBB）。eMBB主要圍繞個人應用,，側重多媒體類應用場景,，對于帶寬有極高需求的、超大流量的移動寬帶業(yè)務,，主要用于連續(xù)廣域覆蓋和熱點高容量場景,。在廣域覆蓋場景下，支持實現(xiàn)用戶體驗速率達100 Mbit/s,、移動性500 km/h,；在熱點高容量場景下，用戶體驗速率達1 Gbit/s,，小區(qū)峰值速率達20 Gbit/s,，流量密度達10 Tbit/s/km2。此類使用場景是5G網(wǎng)絡建設初期的核心業(yè)務類型,。
eMBB在5G智慧醫(yī)療領域的主要應用場景包括病患急救轉運過程中的信息傳遞,。在急救車運輸病患的過程中，可以通過5G網(wǎng)絡將患者的體征信息,、高清視頻和圖像實時傳送到定點醫(yī)院或醫(yī)療智慧中心,，某些患者信息,，如超聲波檢查必須是實時、動態(tài),、高清的,，一旦在傳輸過程中出現(xiàn)畫面卡頓或丟失，均有可能造成漏診和誤診,?；?G高速率和低時延的特性，將急診部分工作關口前移,，力爭實現(xiàn)上車即入院,，爭取到寶貴的救治時間。
對于來不及轉運必須進行就地急救或手術的患者,，可以通過5G網(wǎng)絡將移動急救記錄儀,、移動急救設備、移動工作站進行連接,，實時傳輸高清音視頻,、多媒體病歷、急救地圖等,。還可以在現(xiàn)場搭建臨時急救站,，通過架設高清、全景視角的攝像系統(tǒng),，將現(xiàn)場的影像數(shù)據(jù)實時無損地傳送到千里之外的醫(yī)院急救中心,。急救中心的專家可以通過遠程會診平臺或佩戴AR眼鏡或VR頭盔等設備了解病人信息，為現(xiàn)場救護人員提供實時指導,。
2019年5月,，由中國移動（成都）產業(yè)研究院自主研發(fā)的5G應急救援系統(tǒng)在四川省人民醫(yī)院急救中心正式投入臨床應用，既為急救車加裝了醫(yī)療急救的助推器,，同時也依靠5G網(wǎng)絡的高速率特性,，實現(xiàn)對貨倉內重要物資包括疫苗、毒株等在轉運過程中的實時監(jiān)測,。
2020年1月,，四川省衛(wèi)生健康委將5G+雙千兆網(wǎng)絡技術首次應用于新型冠狀病毒感染肺炎的臨床診治。四川大學華西醫(yī)院和成都市公共衛(wèi)生臨床醫(yī)療中心的多位專家一起,，進行了肺炎急重癥患者的遠程會診并為患者的治療提出了指導意見,。此次遠程診療，充分利用了5G網(wǎng)絡大帶寬,、低時延的技術特性,，在新冠疫情防控的關鍵時期，讓醫(yī)護人員的診治變得更加高效便捷,。
4.2 大規(guī)模機器類通信
大規(guī)模機器類通信（mMTC）,，即低功耗,、大連接，支持連接數(shù)密度100 萬/km2,，針對連接密度較高,、連接規(guī)模較大的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務領域，適用場景為所需連接的終端或傳感器數(shù)量大,，但每個終端或傳感器所需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較少,，且對時延要求較低的場景，真正實現(xiàn)萬物互聯(lián),。
mMTC場景分為醫(yī)院建筑物內場景和醫(yī)院建筑物外場景,。三甲醫(yī)院一般有門診樓、住院樓,、行政辦公樓,、后勤保障中心等基本樓宇,，這些建筑物內有數(shù)千種醫(yī)療儀器設備,、大量醫(yī)護人員電子終端設備，醫(yī)院和各科室對以上醫(yī)療設備的位置追蹤,、使用監(jiān)管存在實際需求,。醫(yī)院建筑物外場景包括院區(qū)出入口、急救車停車位,、社會車輛停車位,、路燈、井蓋等,。為了提高醫(yī)院運營效率,，提升安全應對水平，對室內外場景的監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集可以通過5G的統(tǒng)一接入方式,，打通室內的Wi-Fi網(wǎng)絡或專網(wǎng)環(huán)境,，實現(xiàn)醫(yī)院的數(shù)據(jù)中臺對醫(yī)療設備、醫(yī)療器械的統(tǒng)一管理,，實現(xiàn)對所有設備的數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng),。通過制定具備邊緣計算能力的醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)解決方案，把非核心數(shù)據(jù)和需求傳輸?shù)皆贫诉M行處理,，將部分應用場景的計算需求通過邊緣網(wǎng)關在本地計算進行處理,，大大降低對帶寬的占用（見圖2）。
圖2 具備邊緣計算能力的醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)解決方案
醫(yī)院內的醫(yī)療廢物是重要的潛在污染源,，對醫(yī)療垃圾桶的存放,、稱重、清運和處置等環(huán)節(jié)進行有效監(jiān)管和追蹤的重要性不言而喻,，尤其是對污染性廢物,、損傷性廢物,、藥物性廢物和化學性廢物的追蹤。通過與5G結合,，可以將上述4類廢物的處置過程進行全程監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集,，通過打通醫(yī)院、醫(yī)療廢物處置中心,、環(huán)保部門3方的數(shù)據(jù)管理平臺,，對醫(yī)療廢物的管理和處置實現(xiàn)可視化、規(guī)范化管理,，數(shù)據(jù)更加規(guī)范,、準確、統(tǒng)一,，并能夠對醫(yī)療廢物的意外泄露,、非法傾倒等行為進行及時發(fā)現(xiàn)和處置。
4.3 超高可靠低時延通信
超高可靠低時延通信（uRLLC）主要針對時延,、可靠性等要求極高的場景,，這類場景是為機器到機器（M2M）的實時通信而設計的。uRLLC低時延,、高可靠的通信技術,，能夠讓生活變得更高效、更便捷,、更安全,、更智能，尤其是在醫(yī)療領域具備更廣泛的應用前景,。
uRLLC在智慧醫(yī)療領域的典型應用場景包括院內無線監(jiān)護,、遠程監(jiān)測和遠程手術等。無線監(jiān)護收集大量病患生命體征信息,，在管理后臺進行統(tǒng)一監(jiān)管,，提升了現(xiàn)有ICU病房醫(yī)護人員的效率。遠程手術包括遠程B超等對于監(jiān)測技術有較高要求,，能有效消除遠程監(jiān)測醫(yī)生與患者間的物理距離,，實現(xiàn)遠在千里之外的實時監(jiān)測和手術。另外,，在交通條件落后或路況不佳的醫(yī)療應用場景,，無人機結合5G技術可以部分解決關鍵貨物的配送問題，某些無人機的飛行半徑達到了120 km,，時速達到了100 km/h,，能夠為偏遠或陸路交通不便到達的診所提供血液、藥品的配送服務,。
在抗擊新冠疫情期間,，無人機系統(tǒng)作為疫情防控的措施之一被廣泛應用,。各種類型的無人機充分發(fā)揮了高速、靈活,、跨地形作業(yè)的特點,。實現(xiàn)了包括定點區(qū)域巡邏、疫情宣傳喊話,、消殺,、防控檢測等工作，為抗疫提供了有力的支持,。
5G的通信模組進一步成熟之后,，結合邊緣計算應用，無人機的飛行控制,、高清圖像和視頻等各種數(shù)據(jù)和信息的進一步整合將成為可能,，無人機可以飛抵疫情爆發(fā)地，及時將實景傳送到千里之外的疾病管控中心,。
5 面臨的問題和挑戰(zhàn)
國內大部分醫(yī)療機構都已經使用信息系統(tǒng)進行診療管理,，提升診療效率，降低患者等待時間,。隨著5G和相關技術的發(fā)展,，更多的醫(yī)療健康領域不斷涉及,，更多的用戶場景成為現(xiàn)實,，更多的儀器設備相互關聯(lián)，5G技術在醫(yī)療領域全面應用還面臨一系列的問題和挑戰(zhàn),。
5.1 5G的網(wǎng)絡覆蓋面積以及網(wǎng)絡的穩(wěn)定性
醫(yī)療領域的眾多應用場景對網(wǎng)絡的覆蓋范圍,、穩(wěn)定性要求極高。5G網(wǎng)絡的建設速度很快,，雖然在北京等一線城市已經實現(xiàn)五環(huán)內室外信號覆蓋,，但是因為智慧醫(yī)療的主要應用場景是在室內，如果僅僅是對現(xiàn)有建筑物內部的3G/4G室分系統(tǒng)進行升級,，很難完成5G信號的室內完全覆蓋,。這需要運營商根據(jù)醫(yī)院的不同建筑結構、不同科室的功能分區(qū),，重新布設5G室分系統(tǒng),，并在醫(yī)院的院區(qū)內架設5G皮基站，或通過共享桿等方式,，實現(xiàn)醫(yī)院室內,、室外5G信號全覆蓋。
5.2 智慧醫(yī)療的建設標準及評價體系
當5G與醫(yī)院和醫(yī)療體系融合之后,，新的醫(yī)療應用場景出現(xiàn),，與之對應的是新的終端設備和儀器的互聯(lián)互通,。要建立完善儀器設備的質量標準體系、技術標準體系,、數(shù)據(jù)標準體系,、接口標準體系等，需要通過逐步完善5G智慧醫(yī)療,、5G智慧醫(yī)院相關的技術標準體系,，才能有效地對新式醫(yī)療健康終端設備、儀器進行檢測和質量把關,，才能加快5G技術與醫(yī)療行業(yè)的相互融合,。
5.3 安全體系的升級問題
醫(yī)療工作涉及到人民群眾的海量健康數(shù)據(jù)、診療數(shù)據(jù),、用藥數(shù)據(jù),，加強智慧醫(yī)院、智慧醫(yī)療領域的數(shù)據(jù)監(jiān)管是保護患者隱私的重中之重,，建立健全智慧醫(yī)療領域的安全監(jiān)管體系,，才能確保智慧醫(yī)療的可持續(xù)發(fā)展。
6 結束語
智慧醫(yī)療作為5G的重要應用領域,，發(fā)展前景廣闊,。智慧醫(yī)療與5G的結合，將加速遠程醫(yī)療的發(fā)展和落地,，有利于優(yōu)質醫(yī)療資源向地方醫(yī)院,、隔離區(qū)或交通不暢的地方輸出，有效緩解地方醫(yī)院或診所尖端醫(yī)療人才和高端醫(yī)療儀器不足的現(xiàn)狀,。同時,，獲取不同健康應用場景的數(shù)據(jù)，對實現(xiàn)互聯(lián)互通,，推動智慧醫(yī)療,、智慧醫(yī)院、智慧健康領域的云化,，起著至關重要的作用,。隨著運營商對5G網(wǎng)絡建設的加快，智慧醫(yī)療,、遠程醫(yī)療等將充分發(fā)揮其移動,、實時、多樣化的特點,，以臨床需求為導向,，解決具體問題，在臨床過程中積極發(fā)現(xiàn)新的應用場景，并推出更多試點示范應用,，通過將5G+智慧醫(yī)療的試點逐步放大,，逐漸豐富和完善5G智慧醫(yī)療的應用場景，讓5G與醫(yī)療融合在一起,，為廣大人民求醫(yī)問診提供便利,，為我國醫(yī)療健康衛(wèi)生事業(yè)的快速發(fā)展作出貢獻。