5G醫(yī)療專(zhuān)題--5G工業(yè)網(wǎng)關(guān)在醫(yī)療健康行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景與需求技術(shù)方案
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飛凌提供的5G工業(yè)網(wǎng)關(guān)可為各種醫(yī)療診斷設(shè)備、醫(yī)療機(jī)器人等提供安全可靠醫(yī)療數(shù)據(jù)傳輸，滿(mǎn)足4K/8K 遠(yuǎn)程高清會(huì)診和醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)的共享，解決醫(yī)院專(zhuān)線(xiàn)建設(shè)難度大、成本高，及院內(nèi) WiFi 數(shù)據(jù)傳輸不安全等問(wèn)題。5G工業(yè)網(wǎng)關(guān)詳細(xì)資料您可聯(lián)系在線(xiàn)客服索取。
一、醫(yī)療健康
目前，醫(yī)療健康行業(yè)正以4G等信息通信 技術(shù)為依托，充分利用有限的醫(yī)療人力和設(shè)備 資源，同時(shí)發(fā)揮大醫(yī)院的醫(yī)療技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在疾 病診斷、監(jiān)護(hù)和治療等方面提供信息化、移動(dòng) 化和遠(yuǎn)程化醫(yī)療服務(wù)。5G將進(jìn)一步創(chuàng)新醫(yī)療健 康領(lǐng)域的智能化服務(wù)和應(yīng)用，節(jié)省醫(yī)院運(yùn)營(yíng)成 本，促進(jìn)醫(yī)療資源共享下沉，提升醫(yī)療效率和 診斷水平，緩解患者看病難的問(wèn)題，協(xié)助推進(jìn) 偏遠(yuǎn)地區(qū)的精準(zhǔn)扶貧。
應(yīng)用場(chǎng)景與需求
目前，醫(yī)療健康無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)場(chǎng)景眾多，圍繞就 醫(yī)途徑的不同，可分為醫(yī)院內(nèi)/醫(yī)院間診療和管 理、在途醫(yī)療應(yīng)急救援以及社區(qū)/家庭醫(yī)療服務(wù) 等。根據(jù)醫(yī)療業(yè)務(wù)的特征，可將其應(yīng)用場(chǎng)景歸為 三大類(lèi)： 第一類(lèi)：基于醫(yī)療設(shè)備數(shù)據(jù)無(wú)線(xiàn)采集的 醫(yī)療監(jiān)測(cè)與護(hù)理類(lèi)應(yīng)用。如無(wú)線(xiàn)監(jiān)護(hù)、無(wú)線(xiàn)輸 液、移動(dòng)護(hù)理、機(jī)器人導(dǎo)醫(yī)和患者實(shí)時(shí)位置采 集與監(jiān)測(cè)等。 第二類(lèi)：基于視頻與圖像交互的醫(yī)療診斷與 指導(dǎo)類(lèi)應(yīng)用。如實(shí)時(shí)調(diào)閱患者影像診斷信息的移 動(dòng)查房、采用醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人的遠(yuǎn)程查房、遠(yuǎn)程 實(shí)時(shí)會(huì)診、應(yīng)急救援、無(wú)線(xiàn)手術(shù)示教和無(wú)線(xiàn)專(zhuān)科 診斷等。 第三類(lèi)：基于視頻與力反饋的遠(yuǎn)程操控類(lèi)應(yīng) 用，如遠(yuǎn)程機(jī)器人超聲檢查、遠(yuǎn)程機(jī)器人內(nèi)窺鏡 檢查和遠(yuǎn)程機(jī)器人手術(shù)。 這三類(lèi)無(wú)線(xiàn)應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)網(wǎng)絡(luò)的帶寬和時(shí)延要 求各有不同，具體要求如下圖所示：
醫(yī)療健康應(yīng)用場(chǎng)景分類(lèi)示意圖
針對(duì)上述三類(lèi)醫(yī)療健康業(yè)務(wù)，選取八大應(yīng)用 場(chǎng)景進(jìn)行深入分析。
（1）無(wú)線(xiàn)監(jiān)護(hù)
通過(guò)對(duì)患者生命體征進(jìn)行實(shí)時(shí)、連續(xù)和長(zhǎng)時(shí) 間的監(jiān)測(cè)，并將獲取的生命體征數(shù)據(jù)和危急報(bào)警 信息以無(wú)線(xiàn)通信方式傳送給醫(yī)護(hù)人員。無(wú)線(xiàn)監(jiān)護(hù) 使醫(yī)護(hù)人員實(shí)時(shí)獲悉患者當(dāng)前狀態(tài)，做出及時(shí)的 病情判斷和處理。 該應(yīng)用主要適用于術(shù)后康復(fù)患者和突發(fā)性疾 病患者，醫(yī)院可采用無(wú)線(xiàn)可穿戴監(jiān)護(hù)方式，實(shí)現(xiàn) 無(wú)活動(dòng)束縛的持續(xù)患者監(jiān)護(hù)。
無(wú)線(xiàn)監(jiān)護(hù)場(chǎng)景對(duì)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的需求
（2）移動(dòng)查房
醫(yī)生在查房過(guò)程中使用手持移動(dòng)終端通過(guò) 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接醫(yī)療信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電子病歷的 實(shí)時(shí)輸入、查詢(xún)或修改，以及醫(yī)療檢查報(bào)告快速調(diào)閱。 考慮到需要在多個(gè)病房間穿梭查房，無(wú)線(xiàn)網(wǎng) 絡(luò)需要無(wú)死角覆蓋整個(gè)病區(qū)，避免網(wǎng)絡(luò)掉線(xiàn)重登 錄影響工作效率。
移動(dòng)查房場(chǎng)景對(duì)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的需求
（3）機(jī)器人查房
在遠(yuǎn)端醫(yī)生的操控下，控制機(jī)器人移動(dòng)到指 定病床，調(diào)整機(jī)器人頭部的屏幕和攝像機(jī)角度， 與患者進(jìn)行高清視頻交互，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程查房，提升工作效率。大型醫(yī)院專(zhuān)家對(duì)基層小型醫(yī)院患者進(jìn)行遠(yuǎn)程查房，可實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源下沉，提高醫(yī)療服務(wù)水平。
機(jī)器人查房對(duì)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的需求
（4）遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)會(huì)診
由遠(yuǎn)端醫(yī)療專(zhuān)家通過(guò)視頻實(shí)時(shí)指導(dǎo)基層醫(yī)生對(duì)患者開(kāi)展檢查和診斷的咨詢(xún)服務(wù)。隨著手持超 聲和移動(dòng)數(shù)字X光攝影系統(tǒng)等移動(dòng)式無(wú)線(xiàn)醫(yī)療設(shè) 備的出現(xiàn)，越來(lái)越多的醫(yī)療檢查開(kāi)始由檢查室延伸到病房，從而推動(dòng)了遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)會(huì)診延伸到患者床旁。
遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)會(huì)診基于高清視頻，部分業(yè)務(wù)還需 實(shí)時(shí)回傳患者端的醫(yī)療操作手法，需要5G網(wǎng)絡(luò)提 供大帶寬和低時(shí)延的通信保障。
遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)會(huì)診對(duì)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的需求
（5）應(yīng)急救援
在疾病急救和自然災(zāi)害救援現(xiàn)場(chǎng)，醫(yī)療人員將傷情檢查結(jié)果傳輸?shù)綉?yīng)急指揮中心和醫(yī)院，同時(shí)針對(duì)疑難病情患者，通過(guò)移動(dòng)終端由醫(yī)院進(jìn)行遠(yuǎn)程救治指導(dǎo)。在急救車(chē)轉(zhuǎn)運(yùn)途中，醫(yī)療人員可通過(guò)移動(dòng)終端調(diào)閱患者電子病歷信息，通過(guò)車(chē)載移動(dòng)醫(yī)療裝備持續(xù)監(jiān)護(hù)患者生命體征，并通過(guò)車(chē)載攝像頭與遠(yuǎn)端專(zhuān)家協(xié)同診斷治療。
應(yīng)急救援現(xiàn)場(chǎng)和救護(hù)車(chē)移動(dòng)途中，均為室外環(huán)境，需要廣域覆蓋的網(wǎng)絡(luò)。另外，醫(yī)療信息傳輸?shù)陌踩院涂煽啃孕枰鰧?zhuān)門(mén)保障,5G可以很好地滿(mǎn)足相關(guān)需求。
應(yīng)急救援對(duì)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的需求
（6）無(wú)線(xiàn)手術(shù)示教
通過(guò)術(shù)野攝像機(jī)對(duì)手術(shù)創(chuàng)口、手術(shù)臺(tái)畫(huà)面和醫(yī)療儀器（如內(nèi)窺鏡和監(jiān)護(hù)儀等）畫(huà)面進(jìn)行在線(xiàn)實(shí)時(shí)采編錄像和無(wú)線(xiàn)直播，實(shí)現(xiàn)手術(shù)音像資料存檔、遠(yuǎn)程觀摩教學(xué)和專(zhuān)家指導(dǎo)?？梢詭椭嵘h(yuǎn)醫(yī)院的醫(yī)療技術(shù)水平，支持手術(shù)現(xiàn)場(chǎng)醫(yī)生和遠(yuǎn) 端會(huì)診專(zhuān)家或?qū)W員進(jìn)行視頻實(shí)時(shí)交流。
手術(shù)室設(shè)備多，線(xiàn)纜亂，影響手術(shù)操作活動(dòng)，對(duì)5G無(wú)線(xiàn)通信需求強(qiáng)烈。
無(wú)線(xiàn)手術(shù)示教對(duì)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的需求
（7）遠(yuǎn)程機(jī)器人超聲
基于通信、傳感器和機(jī)器人技術(shù)，由醫(yī)療專(zhuān) 家根據(jù)患者端的視頻和力反饋信息，遠(yuǎn)程操控機(jī)器人開(kāi)展超聲檢查醫(yī)療服務(wù)。其中，視頻交流通 過(guò)醫(yī)生端和患者端的攝像頭完成，反饋信息通過(guò)機(jī)器人機(jī)械手傳感器采集和反饋，遠(yuǎn)程操控通過(guò)操作搖桿完成。此外，超聲機(jī)器人的控制和反 饋信息需要低時(shí)延的可靠通信傳輸，以保障超聲 檢查流暢開(kāi)展，對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)有較高要求。
遠(yuǎn)程機(jī)器人超聲對(duì)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的需求
（8）遠(yuǎn)程機(jī)器人手術(shù)
依托機(jī)器人、定位和傳感等技術(shù)，為實(shí)現(xiàn) 手術(shù)微創(chuàng)性，采用電子機(jī)械手開(kāi)展手術(shù)。首先 將手術(shù)方案參數(shù)傳送給機(jī)器人,機(jī)器人進(jìn)行手 術(shù)位置精確定位，并根據(jù)醫(yī)生指令執(zhí)行自動(dòng)化 過(guò)機(jī)器人機(jī)械手傳感器采集和反饋，遠(yuǎn)程操控通過(guò)操作搖桿完成。此外，超聲機(jī)器人的控制和反 饋信息需要低時(shí)延的可靠通信傳輸，以保障超聲檢查流暢開(kāi)展，對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)有較高要求。 或半自動(dòng)化的手術(shù)操作。機(jī)器人手術(shù)定位有雙目視覺(jué)和X光透視兩種方式，視覺(jué)定位具有非接觸性、較高的準(zhǔn)確度和無(wú)輻射性的優(yōu)點(diǎn)。目前網(wǎng)絡(luò)難以滿(mǎn)足相關(guān)需求，需要在5G網(wǎng)絡(luò)中逐步實(shí)現(xiàn)。
遠(yuǎn)程機(jī)器人手術(shù)對(duì)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的需求
二、技術(shù)方案
無(wú)線(xiàn)醫(yī)療健康從邏輯上包含無(wú)線(xiàn)終端層、基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)層、虛擬專(zhuān)網(wǎng)控制層和應(yīng)用平臺(tái)層，不同功能模塊對(duì)于5G的技術(shù)需求如下：
無(wú)線(xiàn)醫(yī)聯(lián)網(wǎng)邏輯功能圖
無(wú)線(xiàn)終端：普通手機(jī)或無(wú)線(xiàn)醫(yī)療設(shè)備，比如移動(dòng)護(hù)理終端機(jī)、移動(dòng)查房終端機(jī)、醫(yī)療服務(wù)機(jī) 器人、監(jiān)護(hù)儀和超聲等，其無(wú)線(xiàn)通信模組可直接接入到4G/5G網(wǎng)絡(luò)。
基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)：采用無(wú)線(xiàn)蜂窩網(wǎng)絡(luò)（4G/5G）作 為基礎(chǔ)性網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)和室外廣域連續(xù)性傳輸 和7×24小時(shí)實(shí)時(shí)在線(xiàn)。5G給醫(yī)療健康帶來(lái)無(wú)限 潛能，對(duì)于醫(yī)療視頻類(lèi)業(yè)務(wù)，需要5G eMBB應(yīng) 用場(chǎng)景支持多路大流量高清視頻，支持醫(yī)療VR/ AR應(yīng)用，如AR手術(shù)。對(duì)于醫(yī)療操作類(lèi)業(yè)務(wù)， 需要5G uRLLC場(chǎng)景，提供高可靠性和毫秒級(jí)低 時(shí)延，支持遠(yuǎn)程觸覺(jué)傳遞和眼球追蹤應(yīng)用，如遠(yuǎn) 程手術(shù)。此外，5G mMTC應(yīng)用場(chǎng)景提供的超大 連接能力，能夠在醫(yī)院內(nèi)外提供大量醫(yī)療設(shè)備聯(lián) 接，支持24小時(shí)實(shí)時(shí)健康監(jiān)測(cè)。
虛擬專(zhuān)網(wǎng)控制：利用MEC邊緣計(jì)算技術(shù)、 5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，構(gòu)建醫(yī)療健康虛擬專(zhuān)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn) 醫(yī)療業(yè)務(wù)系統(tǒng)、醫(yī)生、患者、設(shè)備和救護(hù)車(chē)應(yīng)急 救援的連接，為醫(yī)療業(yè)務(wù)分配專(zhuān)有的無(wú)線(xiàn)空口資 源和控制管理，保障實(shí)時(shí)性、可靠性和安全性。
三、發(fā)展中存在的問(wèn)題
5G醫(yī)療應(yīng)用頂層設(shè)計(jì)不夠完善，缺乏相關(guān)文件引導(dǎo)。目前，國(guó)家層面未出臺(tái)相關(guān)文件引導(dǎo)5G醫(yī)療的創(chuàng)新應(yīng)用。需要國(guó)家層面協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)跨行業(yè)應(yīng)用，形成統(tǒng)籌機(jī)制，并加強(qiáng)監(jiān)管保障，引導(dǎo)5G醫(yī)療行業(yè)創(chuàng)新應(yīng)用健康良性發(fā)展。
缺乏5G醫(yī)療的試驗(yàn)驗(yàn)證和標(biāo)準(zhǔn)體系。無(wú)線(xiàn)醫(yī)療健康應(yīng)用場(chǎng)景眾多，不同應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的需求差別較大，目前基于5G醫(yī)療應(yīng)用的試驗(yàn)驗(yàn)證尚未展開(kāi)，缺乏對(duì)5G醫(yī)療相關(guān)技術(shù)方案以及樣機(jī)設(shè)備的驗(yàn)證，尚無(wú)具體標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范定義5G醫(yī)療的網(wǎng) 絡(luò)指標(biāo)要求，尚未建立標(biāo)準(zhǔn)體系。
各醫(yī)院醫(yī)療業(yè)務(wù)與無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合不足，信息化程度參差不齊，存在穩(wěn)定性和安全性隱患。目前，國(guó)內(nèi)各醫(yī)院醫(yī)療服務(wù)無(wú)線(xiàn)化程度較低，例如我國(guó)多數(shù)急救車(chē)尚不具備遠(yuǎn)程診療能力，導(dǎo)致腦卒中、心臟病等患者在“黃金搶救時(shí)間”內(nèi)難以得到有效救治。此外，由于國(guó)內(nèi)對(duì)醫(yī)療機(jī)構(gòu)信息化建設(shè)缺少明確規(guī)定，有些醫(yī)院的信息化程度相 對(duì)滯后，存在穩(wěn)定性和安全性隱患。
四、5G醫(yī)療健康未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)
5G醫(yī)療應(yīng)用逐步從院內(nèi)應(yīng)用向院間、家庭應(yīng)用過(guò)渡發(fā)展。目前醫(yī)療業(yè)務(wù)的開(kāi)展主要在醫(yī)院內(nèi) 部開(kāi)展，隨著5G即將商用，便攜、無(wú)線(xiàn)化醫(yī)療設(shè)備資源將逐步走進(jìn)基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)和個(gè)人家庭，實(shí)體大型醫(yī)院將逐步支持院間的遠(yuǎn)程醫(yī)療業(yè)務(wù)，預(yù)計(jì)將在2022年實(shí)現(xiàn)5G醫(yī)療院間應(yīng)用，并逐步發(fā)展為面向醫(yī)聯(lián)體、社區(qū)、家庭的醫(yī)療服務(wù)網(wǎng)。
5G可實(shí)現(xiàn)醫(yī)療健康應(yīng)用中各要素之間的全連 接。隨著智能醫(yī)療業(yè)務(wù)走向云化，醫(yī)療設(shè)備、信息系統(tǒng)、醫(yī)務(wù)人員、患者、管理人員將通過(guò)5G等無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通， 醫(yī)療信息服務(wù)逐步從無(wú)線(xiàn)化走向遠(yuǎn)程化、智能化。結(jié)合5G、人工智能以及云計(jì)算，實(shí)現(xiàn)醫(yī) 線(xiàn)上線(xiàn)下對(duì)接，通過(guò)便攜式5G醫(yī)療終端與云端醫(yī)療服務(wù)器或遠(yuǎn)程醫(yī)療專(zhuān)家溝通，享受隨時(shí)隨地的醫(yī)療服務(wù)。
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高性?xún)r(jià)比5G工業(yè)網(wǎng)關(guān) |FCU2201嵌入式控制單元搭載NXP LS1012A-C網(wǎng)絡(luò)處理器開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，是一款工業(yè)級(jí)的高性?xún)r(jià)比5G網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品，采用無(wú)風(fēng)扇散熱設(shè)計(jì)；CPU主頻1GHz，RAM 512MB，滿(mǎn)足一般邊緣計(jì)算和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的能力；并支持Ubuntu18.04和OpenWRT系統(tǒng)，方便用戶(hù)二次開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)；5G模組采用M.2封裝可插拔方式，可更換為4G模組做成本優(yōu)化；以及支持5個(gè)RS485接口，其中4個(gè)可拆卸做成本優(yōu)化；產(chǎn)品適用于智慧工廠、智慧農(nóng)業(yè)、智慧城市、智慧醫(yī)療等領(lǐng)域，關(guān)于傳感器數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)攝像頭圖像采集、數(shù)據(jù)的處理、存儲(chǔ)、5G上傳等應(yīng)用。
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