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(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+醫(yī)療健康”發(fā)展的意見》[4]指出，發(fā)展“互聯(lián)網+”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，加快實現醫(yī)療健康信息互通共享，健全“互聯(lián)網+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據，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（數據中臺和業(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，對相關數據和信息進行采集。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，不僅具備對數據、信息的持續(xù)、快速的采集能力，還具備更強大的實時數據分析和業(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（網絡層）

　　在實現智慧醫(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(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)定的接入網絡，實現了智慧醫(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(yī)院實現數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、管理的數據平臺，重構醫(yī)院的信息化結構體系和業(yè)務架構。通過多源數據的采集、匯總能力的構建、醫(yī)院數據倉庫體系的建設、基于醫(yī)院不同科室業(yè)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(yī)院的數據中臺，為智慧醫(yī)院業(yè)務中臺的運營提供可靠、穩(wěn)定的數據支撐。

　　3.4  應用層

　　AIoT+5G與智慧醫(yī)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(yè)務特征及切片網絡、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，網絡組網架構變得更加靈活、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)院內外無線網絡的全面覆蓋，連接網絡的場景關聯(lián)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(lián)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(huán)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(yī)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(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)院的信息安全和數據安全。

　　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(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據的遠程監(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(tǒng)，將現場的影像數據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(jiān)測。

　　2020年1月，四川省衛(wèi)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(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)網業(yè)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(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)測和數據采集可以通過5G的統(tǒng)一接入方式，打通室內的Wi-Fi網絡或專網環(huán)境，實現醫(yī)院的數據中臺對醫(yī)療設備、醫(yī)療器械的統(tǒng)一管理，實現對所有設備的數據聯(lián)網。通過制定具備邊緣計算能力的醫(yī)療物聯(lián)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(yī)療物聯(lián)網解決方案

　　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)測和數據采集，通過打通醫(yī)院、醫(yī)療廢物處置中心、環(huán)保部門3方的數據管理平臺，對醫(yī)療廢物的管理和處置實現可視化、規(guī)范化管理，數據更加規(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(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的網絡覆蓋面積以及網絡的穩(wěn)定性

　　醫(yī)療領域的眾多應用場景對網絡的覆蓋范圍、穩(wěn)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(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，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、數據標準體系、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據、診療數據、用藥數據，加強智慧醫(yī)院、智慧醫(yī)療領域的數據監(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)療儀器不足的現狀。同時，獲取不同健康應用場景的數據，對實現互聯(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。