5G医疗专题--5G工业网关在医疗健康行业应用场景与需求技术方案

5G智能网关3.0 

5G网关医疗应用分析图

FCU2303嵌入式控制单元-5G工业网关 >> 点击直达


飞凌提供的5G工业网关可为各种医疗诊断设备、医疗机器人等提供安全可靠医疗数据传输,满足4K/8K 远程高清会诊和医学影像数据的共享,解决医院专线建设难度大、成本高,及院内 WiFi 数据传输不安全等问题。5G工业网关详细资料您可联系在线客服索取。




一、医疗健康

目前,医疗健康行业正以4G等信息通信 技术为依托,充分利用有限的医疗人力和设备 资源,同时发挥大医院的医疗技术优势,在疾 病诊断、监护和治疗等方面提供信息化、移动 化和远程化医疗服务。5G将进一步创新医疗健 康领域的智能化服务和应用,节省医院运营成 本,促进医疗资源共享下沉,提升医疗效率和 诊断水平,缓解患者看病难的问题,协助推进 偏远地区的精准扶贫。

应用场景与需求

目前,医疗健康无线业务场景众多,围绕就 医途径的不同,可分为医院内/医院间诊疗和管 理、在途医疗应急救援以及社区/家庭医疗服务 等。根据医疗业务的特征,可将其应用场景归为 三大类: 第一类:基于医疗设备数据无线采集的 医疗监测与护理类应用。如无线监护、无线输 液、移动护理、机器人导医和患者实时位置采 集与监测等。 第二类:基于视频与图像交互的医疗诊断与 指导类应用。如实时调阅患者影像诊断信息的移 动查房、采用医疗服务机器人的远程查房、远程 实时会诊、应急救援、无线手术示教和无线专科 诊断等。 第三类:基于视频与力反馈的远程操控类应 用,如远程机器人超声检查、远程机器人内窥镜 检查和远程机器人手术。 这三类无线应用场景对网络的带宽和时延要 求各有不同,具体要求如下图所示:

医疗健康应用场景分类示意图

医疗健康应用场景分类示意图

针对上述三类医疗健康业务,选取八大应用 场景进行深入分析。

(1)无线监护

通过对患者生命体征进行实时、连续和长时 间的监测,并将获取的生命体征数据和危急报警 信息以无线通信方式传送给医护人员。无线监护 使医护人员实时获悉患者当前状态,做出及时的 病情判断和处理。 该应用主要适用于术后康复患者和突发性疾 病患者,医院可采用无线可穿戴监护方式,实现 无活动束缚的持续患者监护。

无线监护场景对无线网络的需求

无线监护场景对无线网络的需求

(2)移动查房

医生在查房过程中使用手持移动终端通过 无线网络联接医疗信息系统,实现电子病历的 实时输入、查询或修改,以及医疗检查报告快速调阅。 考虑到需要在多个病房间穿梭查房,无线网 络需要无死角覆盖整个病区,避免网络掉线重登 录影响工作效率。

移动查房场景对无线网络的需求

移动查房场景对无线网络的需求

(3)机器人查房

在远端医生的操控下,控制机器人移动到指 定病床,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,实现远程查房,提升工作效率。大型医院专家对基层小型医院患者进行远程查房,可实现优质医疗资源下沉,提高医疗服务水平。

机器人查房对无线网络的需求

机器人查房对无线网络的需求

(4)远程实时会诊

由远端医疗专家通过视频实时指导基层医生对患者开展检查和诊断的咨询服务。随着手持超 声和移动数字X光摄影系统等移动式无线医疗设 备的出现,越来越多的医疗检查开始由检查室延伸到病房,从而推动了远程实时会诊延伸到患者床旁。

远程实时会诊基于高清视频,部分业务还需 实时回传患者端的医疗操作手法,需要5G网络提 供大带宽和低时延的通信保障。

远程实时会诊对无线网络的需求

远程实时会诊对无线网络的需求

(5)应急救援

在疾病急救和自然灾害救援现场,医疗人员将伤情检查结果传输到应急指挥中心和医院,同时针对疑难病情患者,通过移动终端由医院进行远程救治指导。在急救车转运途中,医疗人员可通过移动终端调阅患者电子病历信息,通过车载移动医疗装备持续监护患者生命体征,并通过车载摄像头与远端专家协同诊断治疗。

应急救援现场和救护车移动途中,均为室外环境,需要广域覆盖的网络。另外,医疗信息传输的安全性和可靠性需要做专门保障,5G可以很好地满足相关需求。

应急救援对无线网络的需求

应急救援对无线网络的需求

(6)无线手术示教

通过术野摄像机对手术创口、手术台画面和医疗仪器(如内窥镜和监护仪等)画面进行在线实时采编录像和无线直播,实现手术音像资料存档、远程观摩教学和专家指导。可以帮助提升偏远医院的医疗技术水平,支持手术现场医生和远 端会诊专家或学员进行视频实时交流。

手术室设备多,线缆乱,影响手术操作活动,对5G无线通信需求强烈。

无线手术示教对无线网络的需求

无线手术示教对无线网络的需求

(7)远程机器人超声

基于通信、传感器和机器人技术,由医疗专 家根据患者端的视频和力反馈信息,远程操控机器人开展超声检查医疗服务。其中,视频交流通 过医生端和患者端的摄像头完成,反馈信息通过机器人机械手传感器采集和反馈,远程操控通过操作摇杆完成。此外,超声机器人的控制和反 馈信息需要低时延的可靠通信传输,以保障超声 检查流畅开展,对5G网络有较高要求。

远程机器人超声对无线网络的需求

远程机器人超声对无线网络的需求

8)远程机器人手术

依托机器人、定位和传感等技术,为实现 手术微创性,采用电子机械手开展手术。首先 将手术方案参数传送给机器人,机器人进行手 术位置精确定位,并根据医生指令执行自动化 过机器人机械手传感器采集和反馈,远程操控通过操作摇杆完成。此外,超声机器人的控制和反 馈信息需要低时延的可靠通信传输,以保障超声检查流畅开展,对5G网络有较高要求。 或半自动化的手术操作。机器人手术定位有双目视觉和X光透视两种方式,视觉定位具有非接触性、较高的准确度和无辐射性的优点。目前网络难以满足相关需求,需要在5G网络中逐步实现。

远程机器人手术对无线网络的需求

远程机器人手术对无线网络的需求

二、技术方案

无线医疗健康从逻辑上包含无线终端层、基础网络层、虚拟专网控制层和应用平台层,不同功能模块对于5G的技术需求如下:

 无线医联网逻辑功能图

无线医联网逻辑功能图

无线终端:普通手机或无线医疗设备,比如移动护理终端机、移动查房终端机、医疗服务机 器人、监护仪和超声等,其无线通信模组可直接接入到4G/5G网络。 

基础网络:采用无线蜂窝网络(4G/5G)作 为基础性网络,实现室内和室外广域连续性传输 和7×24小时实时在线。5G给医疗健康带来无限 潜能,对于医疗视频类业务,需要5G eMBB应 用场景支持多路大流量高清视频,支持医疗VR/ AR应用,如AR手术。对于医疗操作类业务, 需要5G uRLLC场景,提供高可靠性和毫秒级低 时延,支持远程触觉传递和眼球追踪应用,如远 程手术。此外,5G mMTC应用场景提供的超大 连接能力,能够在医院内外提供大量医疗设备联 接,支持24小时实时健康监测。 

虚拟专网控制:利用MEC边缘计算技术、 5G网络切片技术,构建医疗健康虚拟专网,实现 医疗业务系统、医生、患者、设备和救护车应急 救援的连接,为医疗业务分配专有的无线空口资 源和控制管理,保障实时性、可靠性和安全性。

三、发展中存在的问题

5G医疗应用顶层设计不够完善,缺乏相关文件引导。目前,国家层面未出台相关文件引导5G医疗的创新应用。需要国家层面协调设计跨行业应用,形成统筹机制,并加强监管保障,引导5G医疗行业创新应用健康良性发展。 

缺乏5G医疗的试验验证和标准体系。无线医疗健康应用场景众多,不同应用场景对于网络的需求差别较大,目前基于5G医疗应用的试验验证尚未展开,缺乏对5G医疗相关技术方案以及样机设备的验证,尚无具体标准规范定义5G医疗的网 络指标要求,尚未建立标准体系。

各医院医疗业务与无线网络结合不足,信息化程度参差不齐,存在稳定性和安全性隐患。目前,国内各医院医疗服务无线化程度较低,例如我国多数急救车尚不具备远程诊疗能力,导致脑卒中、心脏病等患者在“黄金抢救时间”内难以得到有效救治。此外,由于国内对医疗机构信息化建设缺少明确规定,有些医院的信息化程度相 对滞后,存在稳定性和安全性隐患。 

四、5G医疗健康未来发展趋势

5G医疗应用逐步从院内应用向院间、家庭应用过渡发展。目前医疗业务的开展主要在医院内 部开展,随着5G即将商用,便携、无线化医疗设备资源将逐步走进基层医疗机构和个人家庭,实体大型医院将逐步支持院间的远程医疗业务,预计将在2022年实现5G医疗院间应用,并逐步发展为面向医联体、社区、家庭的医疗服务网。 

5G可实现医疗健康应用中各要素之间的全连 接。随着智能医疗业务走向云化,医疗设备、信息系统、医务人员、患者、管理人员将通过5G等无线网络实现互联互通, 医疗信息服务逐步从无线化走向远程化、智能化。结合5G、人工智能以及云计算,实现医 线上线下对接,通过便携式5G医疗终端与云端医疗服务器或远程医疗专家沟通,享受随时随地的医疗服务。


5G网关医疗应用分析图

FCU2303嵌入式控制单元-5G工业网关 >> 点击直达


飞凌提供的5G工业网关可为各种医疗诊断设备、医疗机器人等提供安全可靠医疗数据传输,满足4K/8K 远程高清会诊和医学影像数据的共享,解决医院专线建设难度大、成本高,及院内 WiFi 数据传输不安全等问题。5G工业网关详细资料您可联系在线客服索取。