5G+智慧医疗行业解决方案

5G+医疗行业解决方案15G智慧医疗概述 11.1.方案背景 1 31.3.5G智慧医疗的发展趋势 71.4.5G网络简介 1.4.15G典型应用场景 1.4.25G网络关键技术简介 1.5.5G助力智慧医疗 25G智慧医疗整体方案设计 2.1.总体方案 2.2.终端层 2.3.网络层 2.4.平台层 3.5G智慧医疗应用场景 3.8、移动医护 3.9、智慧院区管理 3.10、Al辅助诊疗 4成功案例 4.1XX医院实现5G+4K医教协同直播 4.2XX市第一人民医院5G+智能智慧医院 445商业合作模式 46 5.2网络投资建设合作模式 515.3收费模式 5G智慧医疗是5G技术在医疗健康行业的一个重要应用领域。随着5G正式商用的到来以及与大数据、互联网+、人工智能、区块影响力和生命力，对推进深化医药卫生体制改革、加快“健康中国”当前，我国5G医疗健康的发展尚处于起步阶段，在顶层架构、已取得良好的应用示范作用，实现了5G在医疗健康领域包括远程会带动了各行各业对连接的重新定义与产业升级。从1G到4G通信时等新兴应用的广泛普及，以及对封闭式场景的数字化变革(工业4.0,国务院在2009年开始先后发布了《关于深化医药卫生体制改革的意现统一，政策的落实推动移动医疗发展。同时国家卫健委2018年4月发布《全国医院信息化建设标准与规范(试行)》,着眼未来5-10发展报告2016》预测2020年60岁以上人口占总人口比重预期达到16.3%,2030年达到23.0%,中国卫生和计划生育统计年鉴显示，中国慢性病患者从2003年到2013年十年间，患病率增长近2倍。从供给侧看，中国医疗资源供给持续不足且短时间难以补足，根据《“健康中国2030”规划纲要》,中国2020年实现每千人口医生数2.5人，2030年实现每千人口护士数4.7人，相比2015年每千人口医生数2.21人和每千人口护士数2.36人已有较大提升，但从规划为医生决策提供数据支持。根据HIMSS预测，未来两年将有35%的医国数字化医疗市场变革》报告指出，从2014年到2020年，中国数字医疗服务和电商的支出规模将从200亿元人民币增至7000亿元上升。据国家统计局数据，我国人均可支配收入在2017年达到了25974元人民币，较2016年增长9%。其中，医疗保健占总支出比例达7.9%,较2016年增长11%,人们对于更高质量健康服务需求体5ms-30ms级别的低时延以及整合移动性与大数据分析的平台能力低时延的医疗边缘云医疗服务，包括但不限于移动急救、Al辅助诊时延都大大优于4G。3)边缘计算结合5G特有的网络切片技术能让5G网络做到4G的开放和联接，不仅帮助了医生和病人的沟通，更重要的是在医护层设计优化对于智慧医疗解决当前面临的医的健康理念和医疗体系。2018年4月，《国务院办公厅关于促进“互联网+医疗健康”发展的意见》中指出，面向远程医疗、医疗信息共生健康委员会和工信部也正在紧密合作，推动5G在医疗健康领域的应用，2019年，两部委共同指导中国信息通信研究院发起成立医疗专网建设相关工作方案和开展5G在健康医疗领域融合应用专题研究作，启动5G医疗示范项目，重点开展基于5G网络的移动查房、移的推动下，5G医疗产业应着力推动5G技术研发和产业化，促进医疗系统、芯片、终端等医疗产业链进一步成熟，拓展医疗行业应用人工智能技术也逐渐成为影响医疗行业发展提升医疗服务水平的重据传输的效率问题；5G可以降低人工智能获取数据延迟，5G网络高效辅助医生阅片和靶区勾画。在健康管理方面，通过5发生异常及时报警。在疾病预测方面，基因组数据借助5G快速上传5G不仅是提升网速，更将补齐制约人工智能发展的短板，成为驱动应用需求实时动态地进行调整，满足快速变化的业务需求。而5G核力，来满足未来医疗行业多样化的业务需求，为每个人工智能的医5G网络是第五代移动通信网络。5G被认为将加速第四次工业革截至2018年11月，全球已有182个运营商在78个国家进行了5GITU-R(国际电信联盟无线电通信局)确定未来的5G具有以下三大主要的应用场景：(1)增强型移动宽带：这些5G应用场景包括诸如高清晰度移动视频、虚拟现实、增强现实高速数据数据服务等的增强型移动宽带应用(即可运行于体育场馆等用户高度密集分布的区域，还可以进行泛在的覆盖)。/交通自动化的超高可靠通信、各类低延迟敏感型通信动健康、车辆到车辆通信等；(3)大规模机器类通信：面向大规模mMTC(MassiveMachineTypeCommunication,机器类通能城市(水电煤抄表)、智能家居等设备连接应用。5G+智慧医疗行业解决方案增强移动带宽增强移动带宽(eMBB)GB/秒通信3D、超高清视频云办公和游戏智能家居增强现实工业自动化高可靠应用，如移动医疗自动驾驶超高可靠低时延通信海量机器类通信智能城市语音图1-1ITU定义的三大应用场景图1-2ITU定义的5G空口指标5G要求的指标如上图所示，5G网络的最大理论下行峰值速率为20Gbps,最大上行峰值速率为10Gbps,对应的最大下行峰值频谱效率为30bps/Hz,最大上行峰值频谱效率为15bps/Hz;在eMBB密集城区场景下，下行用户体验速率需要达到100Mbps,上行需要达到50Mbps;要求空口用户面时延减小到1ms,控制面时延减少到20ms;同时支持的连接数相比4G要提升10倍以上，达到每平方公里是100万的连接数要求；同时每bit成本效率要提升100倍以上，每bit成时延空口10ms1倍100倍提升1倍3-5倍提升相比4G网络，5G网络数据流量密度提升100倍，设备连接数目提升10倍，用户体验速率提升10~100倍，空口时延降低10倍，可低频(频点在500MHz左右)到高频(频点高于60GHz)的各个物理工作频段的物理特性(无线射频传播特性):低频段具有优秀的无线传播特性、网络覆盖广，既可支撑宏蜂窝建设，也可支撑小基站部署；高频段的无线传播特性相对低频段较差，但是有较多可用的且连续的无线频谱资源(尤其是在毫米波频段),可支持提供更宽的物理5G网络关键技术包括了边缘计算、网络切片、MassiveMIMO、毫米波/高频通信等：存储与计算资源下沉到网络边缘节点，为本地化、低时延和高带宽业务(如车联网、4K视频等)提供优化的服务运行环境，降低时延并节省传输资源。同时可提供相应的计费服务、感知用户的移动，并且可以通过虚拟机迁移技术实现内嵌应用在不同位置间RN5站图1-35G关键技术之边缘云示意图目前全省已完成XX、深圳、佛山、湛江、珠海等5个边缘云节点布局，并已完成自动驾驶、智慧园区、智慧工业等10多个应用部署测试验证。未来可根据各行业的需求，规划设计和承载各种行业信息化应用。口智慧教育：龙华教育口智慧教育：龙华教育口云游戏：腾讯游戏口智慧制造：格力空调口智慧物业：碧桂园口自动驾驶：文远知行口智慧法院：人民法院口智慧工业：宝武钢图1-4MEC应用部署进展网络切片：5G网络切片基于SDN/NFV技术实现“一张物理网络承载千百个行业”的伟大目标，并结合大数据、人工智能、能力开放平台，灵活定制端到端网络特性满足垂直行业差异化业务需求，提供给第三方服务快速上线的可能性。核心网功能可编程模块集核心网功能可编程模块集权智能水穿权片工业控制切后99.999%高可靠性车联网规片VR规深如片方统动图1-55G关键技术之网络切片示意图0毫米波/高频技术：载波带宽可达400MHz/800MHz,无线传输速率可达10Gbps以上；:毫米波波束窄，方向性好，有极高的空间米设备更容易小型化；:子载波间隔(如60KHz和120KHz)较大，单SLOT周期是低频sub-6G的1/4,空口时延降低。MassiveMIMO:基站侧利用大规模天线阵列(阵子数高达128或以上)形成多发多收的系统，可形成更窄波束，基于波束赋形和MU-MIMO,提高频谱效率，降低虚拟化),SDN是指SoftwareDefineNetwork(软件定义网络)。NFV将传统的CT(通信技术)业务部署到云平台，将传统设备软而SDN负责网络本身的虚拟化，实现网络控制平面与数据转发平5G+智慧医疗行业解决方案APP厂商B图1-75G关键技术之SDN/NFV示意图和维护成本高、移动性差。5G网络高速率的特性，能够支持4K/8K以在日常查房护理的基础上实现影像数据和体征数据的移动化采集5G技术与医疗领域的创新融合还将催生出多种新型无线医疗场景。按照医疗健康服务的业务特征与场景需求，5G在医疗健康领域与护理类应用，主要包括基于5G技术的无线监护、无线输液、患者智慧医疗应用智慧医疗应用远程会诊应急救援智慧导诊智慧院区交通出行45G远程医疗院内应用其它应用移动医护远程手术远程监护基础技术能源管理通用功能图1-85G将助力智慧医疗健康应用的场景升级5G+智慧医疗行业解决方案四部分架构图，如架构图2-1。智能路由网络层5G基站5G承载网5G核心网无线医疗设备操控移动终端无线监护传输媒介，是充分体现5G优越性的环节。通过分配于不同应用场景5G+智慧医疗行业解决方案…金业空压数…金业角户据金图2-2基于无线技术的医院信息化5G网络独立5G价值的集中体现，根据三大显著特征可以支撑不同的应用场景，如无线医疗监测与护理应用、医疗诊断与指导应用、远程操控采集终端、可穿戴设备等智能终端等可以通过集成5G通用模组的方式，使得医疗终端具备连接5G网络的能力。借助5G移动通信技时间的监测，并将获取的生命体征数据和危急报警信息以5G通信方传统医疗设备设计复杂精密，例如大型医疗器械、医疗机器人等设备。对于此类医疗终端设备，难以通过设备改造直接集成5G通广域覆盖和热点高容量场景。广覆盖场景下戏、4k/8k超高清视频、AR/VR等应用业务。eMBB是5G发展初期mMTC即低功耗大连接，支持连接数密度100万/km²,终端现对用户的体征数据做7*24小时的实时检测。设备，对于医疗设备的管理监控有迫切需求，未来通过5G的统一谱资源，物理专网则是提供专用的频点给医院建设5G网络；2、段医院对于医疗数据出医院较为敏感，因此希望数据直接保留在本未来智慧医疗受益于5G高速率、低时延的特性及大数据分析现有医疗手段性能。并充分利用5G的MEC能力，满足人们对未来Al辅助诊疗、虚拟现实教学、影像设备赋能等高价值应用场景网应用架构；支持各类医疗终端设备的数据采集和利用；支持MapReduce、Spark、Tez等大数据分布3.5G智慧医疗应用场景远程医疗应用场景3.1、远程会诊我国地域辽阔，医疗资源分布不均，农村或偏远地区的居民难以获得及时、高质量的医疗服务。传统的远程会诊采用有线连接方式进行视频通信，建设和维护成本高、移动性差。5G网络高速率的特性，能够支持4K/8K的远程高清会诊和医学影像数据的高速传输与共享，并让专家能随时随地开展会诊，提升诊断准确率和指导效率，促进优质医疗资源下沉。心电图图3-1远程会诊方案架构图3-2远程会诊应用场景通信需求带宽覆盖范围远程会诊院内全覆盖远程超声由远端专家操控机械臂对基层医院的患者开展超声检械臂实时开展远程超声检查。相较于传统的专线和WiFi,5G网络能够解决基层医院和海岛等偏远地区专线建设难度大、成本高及院内5G+智慧医疗行业解决方案核心网控制信号医生端图3-3远程超声方案架构图3-4远程超声应用场景5G网络性能需求通信需求时延覆盖范围远程超声院内全覆盖利用医学机器人和高清音视频交互系统，远端专家可以对基层医疗机构的患者进行及时的远程手术救治。5G网络能够简化手术室内复杂的有线和WiFi网络环境，降低网络的接入难度和建设成本。利用5G网络切片技术，可快速建立上下级医院间的专属通讯通道，有效保障远程手术的稳定性、实时性和安全性，让专家随时随地掌控手术进程和病人情况，实现跨地域远程精准手术操控和指导，对降低患者就医成本、助力优质医疗资源下沉具有重要意义。不仅如此，在战区、疫区等特殊环境下，利用5G网络能够快速搭建远程手术所需的通信环境，提升医护人员的应急服务能力。个图3-5远程手术方案架图3-6远程手术应用场景5G网络性能需求通信需求时延覆盖范围远程手术手术现场急救医学是一门处理和研究各种急性病变和急性创伤的一门多通过无线网络能够将患者生命体征和危急报警信息传输至远端专家并进行应用、评价、辅助决策，服务于急救管理与决策。5G边缘医5G智能急救信息系统包括智慧急救云平台、车载急救管理系息采集传输系统、Al智能影像决策系统、结构化院前急救电子病历作站、医院移动工作站等。图3-7应急救援方案架构图3-8应急救援应用场景5G网络性能需求带宽覆盖范围急救线路教学平台、基于使用场景的教学平台和基于VR/AR设备的教学平台三类产品形态。其中，基于音视频会议系统的教学平台主要用于进行病例讨论、病案分享等教学培训，基本功能为音视频会议系统和PPT分享；基于使用场景的教学平台除了音视频设备外，还需要科手术示教、B超示教等；基于AR/VR的虚拟教学平台以AR/VR眼镜等可穿戴式设备为载体，结合3D数字化模型进行教学培训，对比图形模型计算渣染图3-9远程示教方案架构图3-10远程示教应用场景5G网络性能需求通信需求带宽覆盖范围远程示教院内会诊室5G低时延和精准定位能力，可以支持可穿戴监护设备在使用过程中传输到远端监控中心，远端医护人员可实时根据患者当前状态，做生命体征及位置信息监控平台上传平台上传可穿戴式设备图3-11远程监护方案架构图3-12远程监护应用场景通信需求定位精时延覆盖范围院内：住院楼全迫切需求。医院通过部署采用云-网-机结合的5G智慧导诊机器人，·满意度调查AI决策智能应答图3-13智能机器人导诊系统查房护理的基础上，医护人员通过5G网络可以实现影像数据和体图3-14移动医护方案架构图3-15移动医护应用场景图3-16智慧院区管理应用场景随着计算机技术和医学影像技术的不断进步，医学影像已逐渐由辅助检查手段发展成为现代医学最重要的临床诊断和鉴别诊断方法。5G智慧医疗解决方案以PACS影像数据为依托，通过大数据+人工智能技术方案，构建Al辅助诊疗应用，对影像医学数据进行建模分析，对病情、病灶进行分析，为医生提供决策支撑，提升医疗效率和质量，能够很好的解决我国的医学影像领域存在诸多问题，比如：供给严重不平衡，影像科医生数量不足，尤其是具有丰富临床经验、高质量的医生十分短缺；诊断结果基本由影像科医生目测和经验决定，误诊、漏诊率高；受限于影像科医生读片速度，耗时较长等等。5G网络5G医疗边缘云图3-17Al辅助诊疗解决方案架构4成功案例2019年4月16日，在XX医科大学XX医院外科楼八楼会议室手术室里，关节与骨病外科主医生正为一名54岁的女性患者进行全息关节置换术手术，该手术通过XXXX5G信号和一套装有4k摄医生表示，本次远程手术直播，在保证医疗安全的前提下，通过5G的共享，有力推动我院医联体建设，是“互联网+医疗4.2XX市第一人民医院5G+智能智慧医院图4.2.XX市第一人民医院5G+远程B超2019年5月6日上午，XX市第一人民医院联合XXXX开展的全省首例5G远程超声诊断，一场原本需要跨越60公里才能实现的诊人进行实时诊断操作。在5G网络下，远程超声设备可以在患者的腹5商业合作模式5.1终端方案5.1.15G基带芯片及5G模组基带芯片是用来合成即将发射的基带信号，或对接收到的基带信号进行解码，目前5G芯片厂商主要有XX海思、高通、紫光展锐、Intel、三星半导体及联发科(MTK)。图5-1各厂家5G基带芯片示意图5G无线蜂窝通信模组(以下简称5G模组)是在电路板上集成基带芯片、存储器、功放器件，并提供标准的接口功能模块，并能使各种终端都可以借助无线模块实现通信功能。5G模组的功能是承载端到端、端到后台的服务器数据交互，是用户数据传输通道，是5G终端的核心组件之一。55G+智慧医疗行业解决方案图5-2芯片与模组在产品生产过程中的位置示意图主流模组厂商主要有广和通、移远、日海(芯讯通)技、XX、美图5-3各厂家5G模组示意图接入5G应用，目前经常采用5GCPE、中国XX“先锋者一号”或者5G手机等终端实现5G接入。5GCPE(CustomerPremiseEquipment,客户前置终端设备)可上5G基站，使用5G服务。中国XX在2019年MWC展会上发布了的5G接入能力，预计需2019年11-12月才提供测试样机。目前XX发布了其CPEPro产品，并且在中国XX华盛渠道销售。5G+智慧医疗行业解决方案图5-4XXCPEPro项目芯片XX巴龙5000芯片网络制式5G:NSA/SA,频段N77/785G峰值速率下行1.65Gbps/上行250Mb