掘金3.5万亿美元市场,9类应用场景将在医院率先落地
远程监测类
这类应用对通信带宽要求不高,只是涉及到血压、血糖、血氧饱和度、心率等生命体征数据的传输,其带宽在3Mbps基本上就能满足信息传输需求。其对通信时延也没有高要求,100ms左右的延迟不会造成对相关治疗的影响。而且主要是生命体征监护仪、可穿戴智能设备、输液袋、护士等之间的信息互通,连接数量较小。
远程会诊和指导类
这些应用对通信带宽有一定的要求,涉及到生化分析结果、影像检查结果、电子病历等大量资料的传输,其带宽通常在3Mbps~15Mbps之间。在远程会诊和VR/AR等虚拟示教培训场景,需要较低时延才能挺高会诊效率和培训效果,其时延需在20ms~100ms。因为涉及到检查检验资料,需要连接相应的检验科、影像科的部门,还需要连接专家、基层医生、护士、患者的群体,连接数量相对较多。
远程操控类
远程机器人超声和远程手术需要超高清画面,医生才能够精确地进行操作,因此要求带宽在15Mbps甚至需要达到1Gbps,才能满足相关的操作要求。在整个过程中需要实时同步,才能保证操作的安全性,对时延要求通常是在1ms以内。特别是远程手术,可能需要同时连接生命监测仪、心电图机、除颤监护仪、高清视频设备等,其连接主体数量较多。
应用场景需求分析及5G解决方案
我们根据通信带宽、通信时延和通信数量三个指标将十大应用场景分为远程监测和护理类、远程会诊和指导类、远程操控类三个类别。那么,每个应用场景的需求是什么,5G又是通过什么方案来满足需求的,我们将逐类剖析。
无线监测
无线监测是指通过生命体征监测仪或可穿戴智能设备对患者的血压、血糖、心率等进行实时、持续的监测,并将这些体征数据通过无线通信的方式传输给医护人员。无线监测主要是针对术后患者和突发性疾病患者,术后患者在康复过程中容易出现术后并发症,病情变化风险大,需要实时动态对其进行监测。
突发性疾病患者特别是冠心病和脑卒中患者,通过无线监测可以实时掌握其活动情况,发生异常情况可以第一时间展开急救。无线监测需要持续、实时、动态的反映被监测者的生命体征情况,能够将分析处理过的数据传送到医护人员显示终端,以便实时掌控其情况。特别是针对突发性疾病患者,无线监测的报警时间直接影响患者的抢救相应时间。
根据看医界公布的相关数据,2016年我国TOP10三甲医院平均床位数在4900张左右。相应床位的体征监测设备、穿戴设备、传感设备、接收设备等的连接数量将超过1万个。
在现有网络条件下,每平方公里的最大连接数在1万个以下,未来随着医院床位数的进一步增加,连接的设备数量将成倍提升,必须有更先进的网络技术才能满足。5G的Massive MIMO技术具有更高的频谱使用效率,提高空间复用率,每平方公里的连接数量可以达到100万个,从而实现超大容量连接。
除了对设备、患者生命体征的监测,还可以实现对部分设备的控制。比如在无线输液监测中,基于5G网络的无线输液管理系统,可以通过输液监测器等物联网设备,对患者的输液进度进行实时动态监测,由于5G的低时延性,如果发生跑针或输液快结束时,能够快速向护士报警,护士能够第一时间前来处理,避免医疗事故的发生。
远程诊断
远程诊断是指利用通信网络系统,邀请方医疗机构通过向受邀方医疗机构提供病患临床及CR、DR影像资料,由受邀方出具诊断报告。包括远程影像诊断、远程心电诊断、远程超声诊断、远程病理诊断等。
在整个诊断过程中,由邀请方将相关检查检验资料上传到远程医疗平台,三甲医院专家通过移动端从远程医疗平台获取相关资料以及根据这些资料出具诊断报告,再将这些报告回传到远程医疗平台供邀请方和患者使用。
远程诊断中电子病历、诊断结果等的传输速率在200Kbps,现有网络基本上能够满足。但是CR、DR、MRI等影像资料和B超资料的通信速率要求在13Mbps,而现有网络的速率在10Mbps,导致影像资料的传输时间过长,要耗费专家几分钟时间才能完成下载,影响了诊断工作效率。
5G相比传统的基础通信设施,其传输速率能够达到1Gbps,能够以更高上传和下载速率为数据传输带来便利性。医疗专家不管是在办公室,还是在外出差,都可以享受极速下载,随时查看患者资料。
而且5G的高可靠性还能保证在院外传输医疗数据,避免出现被盗取的危险,保护患者的隐私安全。
远程会诊
远程会诊是指借助通信网络,邀请方和受邀方通过远程视频系统共享医学资料,对患者的病情进行会诊诊治。同远程诊断类似,远程会诊也需要通过远程医疗平台实时上传患者的影像报告、血液分析报告、电子病历等数据,专家从远程医疗平台实时下载查看相关资料,为基层医生提供诊断指导,提高他们的疾病诊断水平,能够真正实现大病不出县,患者留基层。
远程会诊过程中,主要涉及到高清视频通话和资料共享。在现有网络条件下,可以配置1080P的高清视频设备。但未来随着4K等超高清视频设备的应用,其传输速率在20Mbps,现有网络将无法满足。
而5G的数据传输速率能够达到1Gbps,为基层医生、专家、患者之间进行超高清视频通话提供技术保障,而且专家在视频过程中,还能实现秒速下载患者资料。同时5G的低时延性保证了彼此之间通话的实时性,不会感觉到通话延迟,提供了沟通的顺畅性和高效性。
移动查房
移动查房是指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的一种查房形式。
虽然目前的网络条件已经实现了医生与患者的在线交流,移动设备上也集成了在线查询生命体征数据、心电图等功能,但却存在医疗数据量大、传输不稳定、数据易泄露等风险,难以实现相关资料的实时采集和实时传输。
而5G网络的相关性能能够较好地解决相关痛点,高宽带可以有效解决医疗数据传输量大(比如CT影像、超声影像、CR/DR影像等)、传输不稳定的情况,高可靠性可以有效避免相关数据在传输过程中的泄漏问题。另外,医生可以一边查房一边实时下载或查阅患者资料,为下一步诊疗决策做准备。
虚拟示教培训
虚拟示教培训是指青年医生借助VR/AR设备,在培训专家的远程或现场指导下,进行相关的医学治疗操作,特别是手术虚拟示教培训成为医院提升青年医生技能的重要手段。
AR/VR手术培训属于强交互应用场景,用户可通过交互设备与虚拟手术环境或者现实环境进行互动,使接受培训者能够感受到虚拟环境的变化,沉浸感更强。
强交互VR/AR对带宽和时延提出了双需求,沉浸感的提升依赖于画质分辨率、渲染和交互处理速度、数据传输速度的全面提高,特别是数据的传输速度的提高对强交互VR/AR的体验效果尤为重要。
根据VR/AR的四个发展阶段,对数据的传输速率和传输时延要求在逐步提高,传输速率从25Mbps提高到1Gbps,传输时延从40ms缩短到10ms。现有的通信网络条件无法满足相应要求,经常使得佩戴者出现人体眩晕现象,导致舒适性和获取性较差。
而5G的速率一般都在1Gbps,高峰值甚至可以达到10Gbps,而其时延通常在10ms以内,能够很好地满足AR/VR手术培训要求,营造高度沉浸式体验环境。
移动急救
移动急救是指急救人员、救护车、应急指挥中心和医院之间通过相互沟通协作开展的医疗急救服务。急救是和时间赛跑,急救业务的响应时间长短影响着患者存活率高低。
根据国际急救经验,除颤每推迟1分钟,患者存活率降低7%~10%,急救响应时间在4分钟内,患者的存活率将在50%以上,响应时间在4~6分钟后,人体重要器官将出现不可逆伤害,患者存活率将降低到10%以下。
信息采集、数据处理和传输效率成为移动急救面临的主要难题。在急救现场,救援人员需要对患者进行初步检查,并将相关检查结果实时传送到应急指挥中心和医院。同时需要根据患者的伤病情况,医院专家通过移动设备提供远程指导,救援人员实施初步救治,为后续的医院治疗打下基础。在运输过程中,还需要将患者生命体征数据、电子病历信息等上传到远程系统,便于专家第一时间掌握患者相关情况。
现在使用的1080P高清视频设备,对于患者受伤情况呈现的清晰度还不够,医疗专家通过视频设备无法查看到细微的受伤部位。未来通过4K超高清设备,医疗专家能够对受伤情况进行更细微的观察,以便更好地指导一线人员进行精准施救,避免出现救治不当的情况发生。同时急救人员需要与指挥中心、专家保持视频通话,需要低时延才能保证实时性和同步性,这就更需要5G提供的超低时延性能。
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