中华急诊医学杂志  2020, Vol. 29 Issue (4): 503-508   DOI: 10.3760/cma.j.issn.1671-0282.2020022.009
新冠肺炎疫情防控中5G智慧医疗服务体系的构建
李大灿1 , 黄敏2 , 赵彩莲3 , 龚园园4 , 张岩5     
1 南方医科大学卫生管理学院,广州 510515;
2 上海市公共卫生临床中心,上海 201508;
3 浙江大学医学院附属第一医院,杭州 310003;
4 中国科学院大学工程科学学院,北京 100049;
5 河北经贸大学社会治理研究所,石家庄 050061
摘要: 目的 分析5G通信技术在新型冠状病毒肺炎(简称“新冠肺炎”,COVID-19)疫情防控工作中的应用领域,构建新冠肺炎疫情防控5G智慧医疗服务体系。方法 收集并分析2019年12月至2020年2月期间,全国抗击新冠肺炎所采用的5G技术应用领域案例:5G+远程医疗应用案例、5G+负压救护车案例、5G+远程监护案例、5G+人工智能案例、5G+红外热成像体温检测案例、5G+疫情防控大数据分析案例。结果 通过对新冠肺炎疫情防控工作中5G应用案例分析,挖掘出新冠肺炎疫情防控中5G智慧医疗服务体系的关键要素。通过优化升级医院内部服务模式,打破院内院外壁垒,整合院内外资源,加强5G智慧医疗安全保障等方法形成新冠肺炎疫情防控5G智慧医疗服务体系,包括应用层、技术服务层、网络支撑层、安全体系层。结论 5G通信技术具备速度更快、时延更短、容量更密的特点,在新冠肺炎疫情防控工作中,能进一步提升医生诊断效率、改善患者就医体验,实现优质医疗资源远程共享和实时信息交互,能有效阻断疫情传播,缓解医疗资源匮乏、医护人员短缺等问题,让疫情防治更加高效便捷。
关键词: 5G通信技术    人工智能    新冠肺炎    疫情防控    智慧医疗    
Construction of 5G intelligent medical service system in the prevention and control of novel coronavirus pneumonia
Li Dacan1 , Huang Min2 , Zhao Cailian3 , Gong Yuanyuan4 , Zhang Yan5     
1 School of Health Management Southern Medical University, Guangzhou, 510515;
2 Dean's Office, Shanghai Municipal Public Health Clinical Center, Shanghai, 201508;
3 Quality Management Department, The First Affiliated Hospital, College of Medicine, Zhejiang University, Hangzhou, 310003;
4 College of Engineering Science, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing, 100049;
5 Institute of Social Governance, Hebei University of economics and Business, Shijiazhuang, 050061
Abstract: Objective To analyze the application fi elds of 5G communication technology in the epidemic prevention and control of corona virus disease 2019 (COVID-19), and build a 5G intelligent medical service system for COVID-19 epidemic prevention and control in China. Methods We collected and analyzed 5G technology application cases used in the fi ght against COVID-19 from December 2019 to February 2020: 5G + telemedicine application cases, 5G + negative pressure ambulance cases, 5G + remote monitoring cases, 5G + artificial intelligence cases, 5G + infrared thermography temperature detection cases, and 5G + big data analysis cases. Results Through the analysis of 5G application cases in COVID-19 epidemic prevention and control, the key elements of 5G intelligent medical service system in COVID-19 epidemic prevention and control were discovered. By optimizing and upgrading the internal service mode of the hospital, breaking the internal and external barriers, integrating internal and external resources, and strengthening 5G intelligent medical security, we can form a 5G intelligent medical service system for COVID-19 epidemic prevention and control, including application layer, technical service layer, network support layer, and security system layer. Conclusions 5G communication technology has the characteristics of faster speed, shorter time delay and denser capacity. In COVID-19 epidemic prevention and control work, it can further improve the effi ciency of doctors' diagnosis, improve patients' medical experience, realize the remote sharing of high-quality medical resources and real-time information exchange, effectively block the spread of epidemic, alleviate the shortage of medical resources and medical staff, and make the epidemic prevention and control more effi cient.
Key words: 5G communication technology    Artificial intelligence    COVID-19    Epidemic prevention and control    Intelligent medical treatment    

2019年12月以来,湖北省武汉市陆续出现由新型冠状病毒导致的肺炎病例,至今已蔓延至其他地区[1]。疫情发生后,党中央、国务院高度重视,面对新冠肺炎疫情防控,习近平总书记亲自指挥、亲自部署,多次召开防疫工作会议[2],强调防疫工作要坚持把人民群众生命安全和身体健康放在第一位,按照坚定信心、同舟共济、科学防治、精准施策的总要求,全面开展疫情防控工作[3]

2020年2月14日,习近平在中央全面深化改革委员会第十二次会议中指出:要完善重大疫情防控体制机制,健全国家公共卫生应急管理体系;要改革完善重大疫情防控救治体系,健全重大疫情应急响应机制;鼓励运用大数据、人工智能、云计算等数字技术,在疫情监测分析、病毒溯源、防控救治、资源调配等方面更好发挥支撑作用[4]

当前,新冠肺炎疫情笼罩着全国,全力做好疫情防控保障工作成为当前最重要的任务。在防疫工作中,新型冠状病毒有着较长的潜伏期和较强的传染性,因此新冠肺炎疫情防治面临着巨大的困难和挑战。为了实现更好的疫情防控效果,不少单位纷纷应用诸如5G、人工智能、大数据、物联网等新兴技术来抗击疫情,新技术应用成为疫情防控中强有力的“武器”,为打赢疫情防控这场硬仗提供坚强保障[5]

1 5G在新冠肺炎疫情防控中的应用

第五代移动通信技术(英语:5th generation mobile networks或5th generation wireless systems、5th-Generation,简称5G或5G技术),最新一代蜂窝移动通信技术,提供至少10 Gbit/s的峰值速率、毫秒级的传输时延和千亿级的连接能力[6]。与4G相比,5G具有更大带宽、更高速率、更低时延、更大连接等特性,5G通信技术不仅能实现三维图像的高质量传输,还能提供通信信息之外的数据采集、实时定位、远程诊疗等融合功能[7-9]。在医疗行业,通信是影响医疗救援发展的重要因素之一,5G高速率通信可有效提高医疗紧急救援效率,提高公共卫生事件的应对能力[10-11]

当前,“新冠肺炎”疫情到了最吃紧的关键阶段,全力做好疫情防控保障工作成为当前最重要的任务。5G运营商、设备商及行业应用解决方案提供商等共同联手抗击疫情,抵御疫情蔓延,截至目前已开展十余项5G应用,主要提供了包括远程医疗应用、远程监护应用、人工智能应用、红外热成像体温检测应用、疫情防控大数据分析应用等实例。通过全面整合医疗资源,创新医疗场景,共抗“新冠肺炎”疫情。

1.1 5G+远程医疗

5G技术具有高带宽、低时延特性,医生与患者之间可以通过实时高清音视频等相关医疗数据回传实现远程诊疗,推动从“面对面”会诊到视频远程会诊的转变,进一步提升就诊效率和精度。在目前疫情防控形势下,5G远程医疗可以让诊疗更加高效、便捷、安全[12-13]。5G远程医疗网络结构如图 1所示。

图 1 5G远程医疗网络结构图 Fig 1 5G telemedicine network structure

在新冠肺炎疫情防控工作中,充分利用5G通信技术,联动全国各地的医生、专家,积极发挥线上诊疗优势,开展线上咨询、线上问诊、健康科普、心理援助辅导、居家隔离指导、慢性病送药上门等服务,使得广大用户实现足不出户、在家就医,减少出门就医风险,助力对抗新冠肺炎的战“疫”[14]。在新冠肺炎疫情防控工作中,各地陆续报道5G远程医疗应用案例,如表 1所示。

表 1 2020年1月-2月5G远程医疗应用案例表 Table 1 5G telemedicine application cases from January to February 2020
日期 5G远程医疗应用机构 媒体来源 服务内容
2020年1月24日 浙江台州医院互联网医学中心 中国新闻网 建立新冠肺炎防治专线,视频问诊、远程会诊等,提供面向全社会的7×24 h免费服务
2020年1月26日 四川省卫健委与四川大学华西医院 四川在线 提供新冠肺炎5G远程会诊服务
2020年1月26日 医联、睡呗科技、平安好医生 新华网四川频道 成都高新区新经济企业医联APP上线了“疫情防控,在线救助”服务,提供专家7*24 h病情咨询和实时疫情动态查询
2020年1月29日 上海首批8家医院,复旦大学附属华山医院、上海市第一人民医院等 人民日报海外版 开展互联网在线咨询问诊服务
2020年1月29日 昆明医科大学第一附属医院,云南移动 中国新闻网 开展新冠肺炎在线免费诊疗
2020年1月29日 广东省卫生健康委 南方都市报 钟南山院士团队对广东5例危重症患者进行了第一次远程会诊
2020年1月30日 金华市中心医院 金华晚报 启用电信5G通信的云会诊系统,完成新冠肺炎急重症患者远程会诊
2020年1月31日 中国电信苏州分公司,张家港卫健委,张家港第一人民医院 中国江苏网 开展了首次新冠肺炎疑似患者病案的5G远程会诊
2020年1月31日 中国电信、武汉协和医院 中国网 5G远程会诊平台实现新冠肺炎远程会诊
2020年2月1日 安徽医科大学第二附属医院和阜阳市第二人民医院 搜狐网 完成安徽省内首次新型冠状病毒感染肺炎远程会诊
2020年2月2日 浙江省人民医院 都市快报 完成新冠肺炎疑似患者5G远程超声
2020年2月11日 北京缙铖医疗 通信世界网 5G云端为武汉提供CT及X光片协作方案,传送患者心电监护信息、超声影像等数据
1.2 5G+负压救护车

5G负压救护车,为院前急救危重患者提供现场诊断、检查、防护、救治及途中监护的医疗技术服务。负压救护车与普通救护车的最大区别就是能实现“负压隔离”,能够对新发、突发性传染病实施紧急处理,使外界环境免受污染,防止疫情扩散,完成重大传染病员的安全隔离与转运。当急救患者上了5G负压救护车后,随车医生可以利用5G医疗设备第一时间完成患者生理参数、验血、心电图、超声等一系列数据传递工作,实现院前院内无缝联动,快速制定抢救方案,大大缩短抢救响应时间,为患者争取更大生机[15]。5G负压救护车网络结构如图 2所示。

图 2 5G负压救护车网络结构图 Fig 2 5G negative pressure ambulance network structure
1.3 5G+远程监护

基于5G的远程监护是利用5G技术辅助医疗监护,实现对患者生命体征实时、连续和长时间的监测,将获取的生命体征数据和危急报警信息以5G网络传送给医护人员的一种远程监护形式。

5G远程监护可以实现隔离区域患者实时数据的获取与分析。新冠肺炎患者在隔离区通过智能手环、心电仪、呼吸机、血压计等监护设备采集患者心率、呼吸等体征数据,并通过5G网络实时回传,后台可对采集的患者体征数据进行智能分析处理,发现异常数据则实时预警,后台医生则可以根据预警信息及时研判病情[16-17]。5G远程监护技术架构如图 3所示。

图 3 5G远程监护技术架构 Fig 3 5G remote monitoring technical framework
1.4 5G+人工智能

5G+人工智能的相关应用能够有效分担医护人员的工作,缓解医护人手不足的问题,减少医患交叉感染,还可以提振抗击新冠肺炎疫情的信心和勇气。据统计,在新冠肺炎疫情防控工作中,投入的5G智能机器人包括:5G云端医护助理机器人、5G云端消毒清洁机器人、5G巡逻温测机器人、5G送药服务机器人等多种5G智能机器人,可以协助隔离区医护人员完成查房,消毒清洁,测温巡查,送药服务等基本工作;此外,ICU病房远程机器人超声和手术、健康智能提醒等应用在疫情期间也发挥了重要作用[18]。5G智能机器人工作原理如图 4所示。

图 4 5G智能机器人工作原理图 Fig 4 5G intelligent robot schematic
1.5 5G+红外热成像

随着单位复工,返程人数剧增,疫情防控形势依然严峻复杂,人员密集区域体温检测成为面临的难题之一。在火车站、机场、地铁等公共交通、人群密集区域,采用5G+热成像技术,可以快速完成大量人员的测温及体温监控,识别出温度异常的个体,同时将视频及响应数据准确快速实时传送至大屏或云平台,并发出异常预警,帮助政府和企业筑起疫情防控第一道防线,也可以避免测温人员的频繁、长时间工作,有效提升新冠肺炎疫情防控水平,遏制新型冠状病毒的传播[19-21]。5G红外热成像技术应用案例如图 5所示。

图 5 5G红外热成像技术应用案例 Fig 5 Application case of 5G infrared thermal imaging technology
1.6 5G+大数据分析

面对新冠肺炎疫情威胁,面对紧急突发的公共卫生事件及多方来源的海量数据,运用大数据分析技术,可以为公众提供更完整、连续、准确、及时的防疫信息,为专家提供追溯疾病源头的方法,为决策者提供疫情发展趋势的数据。

通过大数据分析技术,结合地理位置和时间戳信息,可以分析“涉疫”人员流动轨迹,综合分析确诊病患、疑似病患和相关接触者的行动轨迹,可以准确刻画跨地域漫入、漫出的不同类别人员的流动情况,这既为精准施治提供了有力指导,也为新冠肺炎疫情防控提供了有力的数据支持[22]。新冠肺炎防疫工作以来,各地陆续报道的大数据技术应用案例,如表 2所示。

表 2 2020年1月-2月期间疫情防控大数据技术应用案例表 Table 2 Application cases of big data technology for epidemic prevention and control from January to February 2020
日期 发布单位 大数据应用内容
2020年1月2日-2月8日 中国疾控中心、人民日报、新华社、人民网、阿里巴巴等 陆续发布新冠肺炎疫情分布,以疫情地图、疫情趋势、国内国外疫情等形式,实时播报新冠肺炎疫情动态
2020年1月21日 12306铁路客户服务中心、中国铁道科学研究院 利用实名制售票大数据优势,及时配合地方政府及各级防控机构提供确诊患者车上密切接触者信息
2020年1月22日 中国联通 利用成熟的算法模型提供相关数据分析和智能应用,全方位支撑新冠肺炎疫情防控工作
2020年1月23日 百度 提供疫情期间人员迁移数据,实时发布所在城市及周边社区的疫情信息地图
2020年1月27日 无糖科技 自主研发是否与确诊患者同行系统
2020年1月28日 浪潮 上线疫情动态实时播报疫情监测指挥系统
2020年1月29日 车300网 上线新冠肺炎确诊患者同行程查询工具
2020年2月1日 同程艺龙 上线新冠肺炎确诊同行程查询服务,面向社会公众提供疫情动态播报、出行热点等信息
2020年2月1日 宁夏银川市委网信办、市大数据产业服务中心 建立了疫情可视化模型和高风险人群数据分析模型
2020年2月3日 掌上高铁 上线新冠肺炎确诊患者行程实时查询系统,发布火车、飞机及城市疫情信息
2020年2月3日 阿里巴巴 上线湖北省随州市新冠肺炎联防联控平台,完成新冠肺炎患者同行程查询、疫情实时追踪
2020年2月4日 人民网舆情数据中心 上线众云大数据平台,提前预判传染风险,做好疫情预警
2020年2月6日 第一财经、第一财经商业数据中心 上线疫情地图查询工具,基于用户地理位置,反馈距离最近的确诊病例历史出现地点,以及1km、3km半径范围内的疫情动态
2020年2月8日 江西移动 上线江西移动疫情防控大数据应用平台,时刻掌握入昌人数、疫区人数和体温异常情况等统计分析数据
2 5G智慧医疗服务体系初探

5G通信网络具备速度更快、时延更短、容量更密的特点,在医疗领域的应用中,5G通信技术不仅能实现三维图像音频视频的高质量传输,还可以为终端用户提供数据采集、实时定位、远程诊疗、远程监护、智能预警等融合功能。当前,新冠肺炎疫情防控已经到了最吃紧的关键阶段,怎样科学精准打赢疫情防控阻击战,建立以5G、人工智能、大数据等战略新兴技术为支撑的智慧医疗服务体系迫在眉睫。

目前,新冠肺炎疫情防控仍处于关键时期,构建5G智慧医疗服务体系,通过5G医疗应用,可以进一步减少人群聚集,对阻断疫情传播也发挥了至关重要的作用。5G智慧医疗服务体系,以5G通信技术为基础,融入了人工智能技术、云计算技术、大数据技术、物联网技术、传感器技术等战略新兴技术,形成医疗应用实践新模式,是传统医疗卫生信息化的创新升级。传统信息化医疗到5G智慧医疗创新升级过程如图 6所示。

图 6 传统信息化医疗创新升级过程图 Fig 6 Innovation and upgrading process of traditional information-based medicine
3 讨论

随着5G网络逐步完善,5G应用创新实践日渐深入,未来5G将在人们的生活、生产和社会治理方面带来更加广泛的应用。5G通信技术的应用也将加速医疗服务的发展,特别是5G远程医疗、5G远程监护、5G智能机器人、5G物联网、5G大数据分析等临床应用的落地,必将进一步提升医疗机构的智能化水平,实现优质医疗资源共享。5G智慧医疗需要优化升级传统医疗信息化管理模式,打破行业壁垒,以患者为中心,实现医院内部、各级医院及院内院外的融合共生。5G智慧医疗服务体系结构如图 7所示。

图 7 5G智慧医疗服务体系结构图 Fig 7 5G intelligent medical service architecture
3.1 优化升级医院内部服务模式

注重以患者为中心,在预约、就诊、治疗、康复以及院外回访等环节,全程使用5G、人工智能等战略新兴技术支持,提升服务效率。例如5G+人工智能的应用可以分担医护人员工作,有效缓解医护人手不足的问题,减少医患交叉感染。

3.2 打破院内院外壁垒,落实5G远程医疗等5G创新应用

新冠肺炎患者遍布全国,为充分利用大城市、大医院专家资源,5G远程医疗快速在全国各地很多医院落地。通过5G远程医疗,专家可以对偏远地区医院的重症、危重症的患者进行问诊,可以提供在线健康监测与诊断、在线医学影像诊断、快速院前急救、AI远程手术等救治的精准指导,为医务人员更安全、更高效地救治病患保驾护航。

3.3 加强5G智慧医疗安全体系保障

建立安全保障体系,加强基础设施安全、医疗数据安全、应用安全、安全管理制度建设,严防用户信息泄露,为患者营造更安全、便捷的就医环境,为5G智慧医疗服务体系提供强有力的安全保障。

通过5G智慧医疗服务能进一步提升医生诊断效率,改善患者就医体验,实现优质医疗资源远程共享和实时信息交互,能有效缓解医疗资源匮乏、医护人员短缺、医疗水平分布不均等问题。构建疫情防控5G智慧医疗服务体系,还可以为后续5G智慧医疗服务平台的设计与研发提供积极参考。

利益冲突  所有作者均声明不存在利益冲突

参考文献
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