工業和信息化部主管、中國信息通信研究院主辦的專業學術期刊。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，工業和信息化部向三大電信運營商和中國廣電發放了5G商用牌照，標志著我國正式進入了5G時代。工業和信息化部最新統計顯示，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終端連接數已達8800 萬。據中國信息通信研究院在國內部分重點城市5G網絡實測，當前5G用戶平均下行數據速率已超500 Mbit/s[1]。
5G智慧醫療是指結合5G技術，利用有限的人力資源和醫療儀器設備，發揮醫院的醫療技術優勢，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、數字化的醫療服務，并促進醫療信息化上升到智慧醫療，進一步提升醫療效率和診斷水平，提高醫院的運營效率，降低醫院的運營成本，促進醫療資源共享下沉等一系列問題[2]。
2 我國在智慧醫療領域的相關政策解讀
當前，我國醫療領域仍存在優質醫療資源區域分布不均衡、醫療人才稀缺等問題。患者通常愿意選擇大城市的三級甲等醫院或專科醫院就診，造成大醫院人滿為患、中小城市的醫院卻相對空置。當智慧醫療與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療及健康產業發展的重要抓手之一。智慧醫療及醫療健康領域也將直接受益于5G網絡和技術，并且隨著5G與AIoT的深度融合，將發掘出更多智慧醫療、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、遠程醫療教學等新業務的應用落地變為可能，為智慧醫療的發展帶來新的機遇。2020年年初爆發的新冠疫情也對5G的應用和普及起到了推動作用，5G結合4K/8K、AR/VR等技術助力各地醫療機構抗擊疫情。
國家各大部委陸續發布智慧醫療建設相關指導性政策。2018年4月，國家衛生健康委員會發布了《全國醫院信息化建設標準與規范（試行）》[3]，針對目前我國醫院信息化建設現狀，對未來5 ~ 10年全國醫院信息化應用發展提出了建設要求。同期，國務院辦公廳印發的《關于促進“互聯網+醫療健康”發展的意見》[4]指出，發展“互聯網+”醫療服務、公共衛生服務、家庭醫生簽約服務、藥品供應保障服務、醫療保障結算服務、醫學教育和科普服務、人工智能應用服務等，加快實現醫療健康信息互通共享，健全“互聯網+醫療健康”標準體系，提升醫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與智慧醫療的廣泛融合。2020年3月中旬，國家發展和改革委員會與工業和信息化部聯合印發《關于組織實施2020年新型基礎設施建設工程（寬帶網絡和5G領域）的通知》[5]，發布了7項5G創新應用提升工程。首先強調“面向重大公共衛生突發事件的5G智慧醫療系統建設”，并從6個維度提出了具體的建設指標要求。據不完全統計，截止到2019年年底我國開展“5G+醫療”的醫院已達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發布相關政策，對5G醫療應用的落地形成了有力的政策支撐，推動了各地的5G醫療應用示范項目建設，滿足醫院的信息化升級、應急救援、院間協同、遠程醫療等應用場景的需求；推動了基于5G網絡的各類醫療應用試點示范，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據，為規模應用做好準備。
3 AIoT+5G醫療技術架構解讀
醫院及相關設施作為5G智慧醫療的主要承載單位和運營方，在智慧醫院的設計、建造和運營的過程中，以“端、邊、管、云+應用”為技術架構，將醫院及院區的各類儀器設備、系統、云平臺形成合力，通過感知、計算、應用等技術生態，以實現多元化的功能。智慧醫療技術架構進一步可以分為感知層、傳輸層、平臺層（數據中臺和業務中臺）及應用層4部分（見圖1）。
圖1 5G智慧醫療技術架構
3.1 感知層
由智慧醫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，針對不同醫療場景及監測對象的需求，對相關數據和信息進行采集。隨著AIoT、5G的快速發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，不僅具備對數據、信息的持續、快速的采集能力，還具備更強大的實時數據分析和業務處理能力，典型代表產品有無線醫療設備、醫用機器人、醫護類手持終端設備等。
3.2 傳輸層（網絡層）
在實現智慧醫療體系中，不同應用場景的各種傳感器、終端設備等所獲取的數據向平臺層的傳輸。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的快速發展，以5G技術為基礎，為智慧醫療提供了高速、高可靠、低時延、安全穩定的接入網絡，實現了智慧醫療不同應用場景的信息交互和傳輸。
3.3 平臺層
隨著5G網絡的商用，5G網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據，平臺層對數據的承載、存儲、分析面臨很大的壓力，數據中臺的作用變得更加重要。數據中臺將成為醫院實現數字化轉型的重要基礎，核心是打破醫院內部的組織壁壘和信息孤島，構建面向醫院運營、管理的數據平臺，重構醫院的信息化結構體系和業務架構。通過多源數據的采集、匯總能力的構建、醫院數據倉庫體系的建設、基于醫院不同科室業務特征的數據建模能力、數據分析能力以及數據可視化能力等，構成醫院的數據中臺，為智慧醫院業務中臺的運營提供可靠、穩定的數據支撐。
3.4 應用層
AIoT+5G與智慧醫療結合后，實現多樣化、定制化、人性化服務的集中體現。根據5G的三大業務特征及切片網絡、大規模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、醫療設備監管等。
3.5 安全建設
5G時代，網絡組網架構變得更加靈活、功能更加開放、業務應用極大豐富，催生了智慧醫療的諸多場景。隨著醫院內外無線網絡的全面覆蓋，連接網絡的場景關聯到了越來越多的儀器設備，數據流量也千倍增長。但隨之而來的問題是，各種聯網設備種類越來越雜，網絡基礎設施下沉分散，邊緣不可靠的環境導致外部攻擊和入侵更為容易，打破原有電信網絡能力封閉的特點，開放端口也成為數據泄露的脆弱點。
醫院的網絡體系分為外網和內網兩部分，外網主要由Web端門戶、APP、微信公眾號等組成，內網由醫院HIS系統、PACS、RIS和辦公等業務系統組成，為了安全起見，兩部分物理隔離或通過網閘進行連接[7]。因為移動智能設備會帶來醫療信息泄露風險，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境防護智能設備等手段來保障智慧醫院的信息安全和數據安全。
4 5G技術在智慧醫療領域的應用場景
在醫療健康領域，5G網絡所具備的大帶寬、高速率、高可靠、低時延、邊緣計算、Massive MIMO和網絡切片等5G關鍵技術，為智慧醫療的眾多應用場景提供了可行性。國際電信聯盟無線電通信組定義了5G應用的三大業務類型，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務場景，mMTC適用于對連接密度要求高的業務場景，uRLLC適用于對時延極其敏感的業務場景[6]。
5G技術與智慧醫療融合后，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；三是基于醫療健康傳感器和設備數據的遠程監控類場景，包括患者實時定位、遠程輸液監控、慢病遠程監控等。5G技術在智慧醫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務，主要用于連續廣域覆蓋和熱點高容量場景。在廣域覆蓋場景下，支持實現用戶體驗速率達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網絡建設初期的核心業務類型。
eMBB在5G智慧醫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網絡將患者的體征信息、高清視頻和圖像實時傳送到定點醫院或醫療智慧中心，某些患者信息，如超聲波檢查必須是實時、動態、高清的，一旦在傳輸過程中出現畫面卡頓或丟失，均有可能造成漏診和誤診。基于5G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。還可以在現場搭建臨時急救站，通過架設高清、全景視角的攝像系統，將現場的影像數據實時無損地傳送到千里之外的醫院急救中心。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，為現場救護人員提供實時指導。
2019年5月，由中國移動（成都）產業研究院自主研發的5G應急救援系統在四川省人民醫院急救中心正式投入臨床應用，既為急救車加裝了醫療急救的助推器，同時也依靠5G網絡的高速率特性，實現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測。
2020年1月，四川省衛生健康委將5G+雙千兆網絡技術首次應用于新型冠狀病毒感染肺炎的臨床診治。四川大學華西醫院和成都市公共衛生臨床醫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，讓醫護人員的診治變得更加高效便捷。
4.2 大規模機器類通信
大規模機器類通信（mMTC），即低功耗、大連接，支持連接數密度100 萬/km2，針對連接密度較高、連接規模較大的物聯網業務領域，適用場景為所需連接的終端或傳感器數量大，但每個終端或傳感器所需傳輸的數據量較少，且對時延要求較低的場景，真正實現萬物互聯。
mMTC場景分為醫院建筑物內場景和醫院建筑物外場景。三甲醫院一般有門診樓、住院樓、行政辦公樓、后勤保障中心等基本樓宇，這些建筑物內有數千種醫療儀器設備、大量醫護人員電子終端設備，醫院和各科室對以上醫療設備的位置追蹤、使用監管存在實際需求。醫院建筑物外場景包括院區出入口、急救車停車位、社會車輛停車位、路燈、井蓋等。為了提高醫院運營效率，提升安全應對水平，對室內外場景的監測和數據采集可以通過5G的統一接入方式，打通室內的Wi-Fi網絡或專網環境，實現醫院的數據中臺對醫療設備、醫療器械的統一管理，實現對所有設備的數據聯網。通過制定具備邊緣計算能力的醫療物聯網解決方案，把非核心數據和需求傳輸到云端進行處理，將部分應用場景的計算需求通過邊緣網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療物聯網解決方案
醫院內的醫療廢物是重要的潛在污染源，對醫療垃圾桶的存放、稱重、清運和處置等環節進行有效監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測和數據采集，通過打通醫院、醫療廢物處置中心、環保部門3方的數據管理平臺，對醫療廢物的管理和處置實現可視化、規范化管理，數據更加規范、準確、統一，并能夠對醫療廢物的意外泄露、非法傾倒等行為進行及時發現和處置。
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，尤其是在醫療領域具備更廣泛的應用前景。
uRLLC在智慧醫療領域的典型應用場景包括院內無線監護、遠程監測和遠程手術等。無線監護收集大量病患生命體征信息，在管理后臺進行統一監管，提升了現有ICU病房醫護人員的效率。遠程手術包括遠程B超等對于監測技術有較高要求，能有效消除遠程監測醫生與患者間的物理距離，實現遠在千里之外的實時監測和手術。另外，在交通條件落后或路況不佳的醫療應用場景，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揮了高速、靈活、跨地形作業的特點。實現了包括定點區域巡邏、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據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
國內大部分醫療機構都已經使用信息系統進行診療管理，提升診療效率，降低患者等待時間。隨著5G和相關技術的發展，更多的醫療健康領域不斷涉及，更多的用戶場景成為現實，更多的儀器設備相互關聯，5G技術在醫療領域全面應用還面臨一系列的問題和挑戰。
5.1 5G的網絡覆蓋面積以及網絡的穩定性
醫療領域的眾多應用場景對網絡的覆蓋范圍、穩定性要求極高。5G網絡的建設速度很快，雖然在北京等一線城市已經實現五環內室外信號覆蓋，但是因為智慧醫療的主要應用場景是在室內，如果僅僅是對現有建筑物內部的3G/4G室分系統進行升級，很難完成5G信號的室內完全覆蓋。這需要運營商根據醫院的不同建筑結構、不同科室的功能分區，重新布設5G室分系統，并在醫院的院區內架設5G皮基站，或通過共享桿等方式，實現醫院室內、室外5G信號全覆蓋。
5.2 智慧醫療的建設標準及評價體系
當5G與醫院和醫療體系融合之后，新的醫療應用場景出現，與之對應的是新的終端設備和儀器的互聯互通。要建立完善儀器設備的質量標準體系、技術標準體系、數據標準體系、接口標準體系等，需要通過逐步完善5G智慧醫療、5G智慧醫院相關的技術標準體系，才能有效地對新式醫療健康終端設備、儀器進行檢測和質量把關，才能加快5G技術與醫療行業的相互融合。
5.3 安全體系的升級問題
醫療工作涉及到人民群眾的海量健康數據、診療數據、用藥數據，加強智慧醫院、智慧醫療領域的數據監管是保護患者隱私的重中之重，建立健全智慧醫療領域的安全監管體系，才能確保智慧醫療的可持續發展。
6 結束語
智慧醫療作為5G的重要應用領域，發展前景廣闊。智慧醫療與5G的結合，將加速遠程醫療的發展和落地，有利于優質醫療資源向地方醫院、隔離區或交通不暢的地方輸出，有效緩解地方醫院或診所尖端醫療人才和高端醫療儀器不足的現狀。同時，獲取不同健康應用場景的數據，對實現互聯互通，推動智慧醫療、智慧醫院、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網絡建設的加快，智慧醫療、遠程醫療等將充分發揮其移動、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現新的應用場景，并推出更多試點示范應用，通過將5G+智慧醫療的試點逐步放大，逐漸豐富和完善5G智慧醫療的應用場景，讓5G與醫療融合在一起，為廣大人民求醫問診提供便利，為我國醫療健康衛生事業的快速發展作出貢獻。