丁德勝 黃 鑫

1.中國移動(dòng)通信集團(tuán)江蘇有限公司；2.廣東省電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司

0 引言

隨著社會(huì)老齡化程度逐漸加深，我國每年心腦血管疾病死亡率居高不下且處于不斷上升趨勢(shì)，突發(fā)的急性心肌梗塞和惡性心律失常錯(cuò)失早期診治時(shí)間導(dǎo)致的致殘率、死亡率也居高不下。關(guān)注心腦血管日常動(dòng)態(tài)變化是預(yù)防相關(guān)疾病突發(fā)的有效辦法。但傳統(tǒng)心電監(jiān)護(hù)設(shè)備只能在醫(yī)院使用，而患者發(fā)病多在院外，這就產(chǎn)生了時(shí)空錯(cuò)位矛盾。一方面，心腦血管疾病院外診治缺乏有效長(zhǎng)程監(jiān)護(hù)和及時(shí)科學(xué)診斷，慢病康復(fù)與重病及時(shí)救治率亟需提升；另一方面，院內(nèi)醫(yī)生缺乏在線監(jiān)測(cè)、輔助診療技術(shù)手段，醫(yī)療機(jī)構(gòu)接診數(shù)量、救治能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足社會(huì)需要。為此，需結(jié)合我國國情，制定心腦血管專病的防治策略，實(shí)現(xiàn)社會(huì)心腦血管專病整體防治水平的提高。

隨著5G移動(dòng)數(shù)據(jù)通信技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，新一代遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)技術(shù)及遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)心電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不僅具備普通心電圖的功能，還可以做到24小時(shí)的Holter檢查，根據(jù)病情需要進(jìn)行實(shí)時(shí)心電監(jiān)測(cè)。其應(yīng)用場(chǎng)景也擴(kuò)展到體檢篩查、門診急診檢查、病區(qū)監(jiān)測(cè)、術(shù)后隨訪、急救與分級(jí)診療等領(lǐng)域，將醫(yī)療服務(wù)直接輸送到社會(huì)和家庭末梢，從而實(shí)現(xiàn)早預(yù)防、早發(fā)現(xiàn)、早治療的全新醫(yī)療模式。

本研究遵循國家醫(yī)療衛(wèi)生信息化系統(tǒng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范，運(yùn)用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、5G網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，結(jié)合心腦血管疾病?？频奶攸c(diǎn)，探索構(gòu)建基于5G的心腦血管疾病互聯(lián)網(wǎng)診療與康復(fù)管理平臺(tái)。通過完善、整合、互聯(lián)互通醫(yī)聯(lián)體醫(yī)院內(nèi)部現(xiàn)有信息化系統(tǒng)，并對(duì)區(qū)域內(nèi)統(tǒng)一醫(yī)療信息進(jìn)行共享、挖掘、利用，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)區(qū)域心電監(jiān)測(cè)診斷、區(qū)域協(xié)同救治管理、線上診療、遠(yuǎn)程會(huì)診、康復(fù)隨訪、家庭慢病管理以及區(qū)域化院前、院中、院后全流程在線醫(yī)療服務(wù)。

1 業(yè)務(wù)架構(gòu)

基于5G的心腦血管疾病互聯(lián)網(wǎng)診療與康復(fù)管理平臺(tái)方案包括人工智能遠(yuǎn)程心電動(dòng)靜一體化監(jiān)測(cè)診斷、胸痛卒中急救管理、心腦血管專病互聯(lián)網(wǎng)診療、慢病跟蹤管理四大子系統(tǒng)。構(gòu)建心腦血管疾病“5G實(shí)時(shí)心電監(jiān)測(cè)預(yù)警、人工智能輔助診斷、云平臺(tái)在線診療、慢病跟蹤管理”創(chuàng)新服務(wù)模式，為心腦血管重癥、術(shù)后、慢病患者提供線上線下全流程醫(yī)療服務(wù)，有效緩解醫(yī)療機(jī)構(gòu)服務(wù)壓力，提升診療救治能力。平臺(tái)建立“5G數(shù)據(jù)采集+人工智能評(píng)估+危急值預(yù)警+醫(yī)療急救”這一新型的“互聯(lián)網(wǎng)+人工智能”醫(yī)療模式。用戶在院外通過智能穿戴設(shè)備采集相關(guān)生理參數(shù)，通過5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至5G醫(yī)療云中心，利用人工智能技術(shù)進(jìn)行危急值、正異常狀態(tài)初步評(píng)估，如果發(fā)生異常危急情況，將用戶完整的個(gè)人健康檔案匯總推送至專家醫(yī)生團(tuán)隊(duì)，醫(yī)生可以根據(jù)患者生理參數(shù)異常值并結(jié)合個(gè)人健康檔案信息進(jìn)行診斷，同時(shí)觸發(fā)醫(yī)院120急救體系進(jìn)行快速救治?；颊呔戎芜^程中信息實(shí)時(shí)同步、共享至云端，最大限度地縮短早期救治時(shí)間，提高急性心腦血管疾病救治成功率。中心醫(yī)院專家醫(yī)生團(tuán)隊(duì)成立遠(yuǎn)程診斷中心，為本院及醫(yī)聯(lián)體醫(yī)院出院患者的術(shù)后隨訪、基層社區(qū)患者的慢病管理、日常人群的健康管理提供遠(yuǎn)程診斷服務(wù)?；?G的心腦血管疾病互聯(lián)網(wǎng)診療與康復(fù)管理平臺(tái)業(yè)務(wù)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 基于5G的心腦血管疾病互聯(lián)網(wǎng)診療與康復(fù)管理平臺(tái)業(yè)務(wù)架構(gòu)

1.1 基于5G的人工智能遠(yuǎn)程心電動(dòng)靜一體化平臺(tái)

該子平臺(tái)以醫(yī)聯(lián)體智慧醫(yī)療建設(shè)為基礎(chǔ)，三甲醫(yī)院作為診斷中心醫(yī)院，搭建覆蓋院內(nèi)、院外的遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)診斷信息平臺(tái)。由各院區(qū)、科室及醫(yī)聯(lián)體下轄各衛(wèi)生醫(yī)療機(jī)構(gòu)共同參與，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)/靜態(tài)心電數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)、5G實(shí)時(shí)心電監(jiān)測(cè)預(yù)警、動(dòng)態(tài)/靜態(tài)心電分析診斷、心電AI輔助診斷、醫(yī)聯(lián)體遠(yuǎn)程心電診斷等一體化業(yè)務(wù)管理。

平臺(tái)建立區(qū)域醫(yī)療機(jī)構(gòu)遠(yuǎn)程心電大數(shù)據(jù)動(dòng)靜一體化管控模塊，實(shí)現(xiàn)動(dòng)靜一體化心電數(shù)據(jù)存儲(chǔ)應(yīng)用、區(qū)域化心電數(shù)據(jù)管理質(zhì)控、智能化心電診斷業(yè)務(wù)管理、區(qū)域疑難病例專家遠(yuǎn)程會(huì)診。

1.2 基于5G的胸痛卒中中心急救管理平臺(tái)

該子平臺(tái)由院前急救數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、全網(wǎng)時(shí)間采集系統(tǒng)、院內(nèi)急救數(shù)據(jù)填報(bào)系統(tǒng)、急救數(shù)據(jù)BI視窗系統(tǒng)、術(shù)后隨訪系統(tǒng)、院內(nèi)管控平臺(tái)、微信小程序等系統(tǒng)功能組成。對(duì)胸痛/卒中救治數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總查詢、統(tǒng)計(jì)分析和管理，幫助各級(jí)管理者清晰獲得不同區(qū)域、醫(yī)院、科室的所有患者的急性心腦血管病急救情況，同時(shí)也可獲得所有患者急救病例的全部細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)。

同時(shí)，該子平臺(tái)中匯集了胸痛/卒中中心各技術(shù)要點(diǎn)和考核要點(diǎn)信息，可對(duì)接中國胸痛中心數(shù)據(jù)網(wǎng)報(bào)平臺(tái)和中國卒中中心數(shù)據(jù)網(wǎng)報(bào)平臺(tái)，覆蓋各種不同急救事件下的救治操作流程，實(shí)現(xiàn)患者救治過程中信息實(shí)時(shí)同步、共享，記錄每個(gè)關(guān)鍵時(shí)間節(jié)點(diǎn)，最大限度地縮短早期救治時(shí)間，提高急性心腦血管疾病救治成功率。

1.3 基于5G的心腦血管專病互聯(lián)網(wǎng)診療平臺(tái)

該子平臺(tái)通過互聯(lián)網(wǎng)診療實(shí)現(xiàn)線下院區(qū)+虛擬線上院區(qū)的結(jié)合，利用實(shí)名認(rèn)證、首復(fù)診識(shí)別、電子預(yù)約、云診室、電子處方、移動(dòng)支付、藥品訂單等方式，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源擴(kuò)散下沉，實(shí)現(xiàn)醫(yī)療閉環(huán)服務(wù)。

子平臺(tái)下包含智慧開放平臺(tái)、可穿戴設(shè)備管理、人工智能、慢病監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程會(huì)診等各類功能模塊，在信息互聯(lián)互通的情況下將醫(yī)療行為或醫(yī)療服務(wù)進(jìn)行更好的可管控的有效延伸，并為醫(yī)院提升管理能力與效率，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

1.4 基于5G的慢病管理云平臺(tái)

該子平臺(tái)通過5G網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)技術(shù)，將院內(nèi)外可穿戴式設(shè)備監(jiān)測(cè)報(bào)告獲取、慢病留言咨詢、慢病任務(wù)管理相結(jié)合。將三級(jí)醫(yī)院與基層社區(qū)醫(yī)院聯(lián)動(dòng)組建慢病管理團(tuán)隊(duì)機(jī)制，借助家庭醫(yī)生對(duì)慢病患者進(jìn)行長(zhǎng)期跟蹤隨訪，同時(shí)在平臺(tái)上創(chuàng)建以權(quán)威三甲醫(yī)院專家為核心的慢病管理醫(yī)生團(tuán)隊(duì)，為區(qū)域內(nèi)的慢病患者提供慢病留言咨詢、慢病任務(wù)管理等服務(wù)。

子平臺(tái)的設(shè)立實(shí)現(xiàn)從數(shù)據(jù)采集、人工智能評(píng)估、危急值預(yù)警到醫(yī)療急救的全流程互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療模式。用戶在院外通過智能穿戴設(shè)備采集相關(guān)生理參數(shù)（如單導(dǎo)聯(lián)心電、十二導(dǎo)聯(lián)心電、睡眠監(jiān)測(cè)診斷、睡眠呼吸治療、血壓、血氧、血糖等），發(fā)送至人工智能云中心進(jìn)行危急值、正異常狀態(tài)初步評(píng)估，如果發(fā)生異常危急情況，將用戶完整的個(gè)人健康檔案匯總推送至專家醫(yī)生團(tuán)隊(duì)，醫(yī)生可以根據(jù)患者生理參數(shù)異常值結(jié)合個(gè)人健康檔案信息進(jìn)行診斷，同時(shí)觸發(fā)醫(yī)院120急救體系進(jìn)行快速救治。

2 技術(shù)方案

2.1 構(gòu)建覆蓋區(qū)域醫(yī)療機(jī)構(gòu)的5G網(wǎng)絡(luò)滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景需求

采用醫(yī)療專網(wǎng)MEC分流/切片方案，如圖2所示，做到內(nèi)外網(wǎng)嚴(yán)格隔離，滿足醫(yī)院內(nèi)業(yè)務(wù)質(zhì)量保障，能夠進(jìn)行資源靈活調(diào)整。網(wǎng)絡(luò)基于運(yùn)營(yíng)商級(jí)5G基礎(chǔ)架構(gòu)，RAN硬件共享、頻譜專用、5GC獨(dú)立部署，滿足醫(yī)院專網(wǎng)及長(zhǎng)期演進(jìn)需求。

圖2 運(yùn)營(yíng)商5G醫(yī)療專網(wǎng)MEC分流/切片方案

基于5G醫(yī)療云專網(wǎng)，利用5G網(wǎng)絡(luò)的邊緣計(jì)算和切片技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各業(yè)務(wù)場(chǎng)景的靈活應(yīng)用，同步搭建移動(dòng)醫(yī)療云平臺(tái)，承載遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、高清影像、遠(yuǎn)程急救、遠(yuǎn)程會(huì)診移動(dòng)醫(yī)療云平臺(tái)應(yīng)用部署。虛擬化醫(yī)療急救專網(wǎng)能夠靈活保障網(wǎng)絡(luò)使用優(yōu)先級(jí)和傳輸速率，降低大部分?jǐn)?shù)據(jù)在核心網(wǎng)絡(luò)中的傳輸距離，降低傳輸時(shí)延，保障急救中各項(xiàng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖3所示。

圖3 基于5G組建移動(dòng)醫(yī)療云專網(wǎng)架構(gòu)

數(shù)據(jù)采集終端發(fā)送業(yè)務(wù)流之前，首先通過5G基站經(jīng)由承載/傳送網(wǎng)與核心網(wǎng)建立信令連接，接著核心網(wǎng)與MEC中的UPF網(wǎng)元建立信令連接，將數(shù)據(jù)采集終端業(yè)務(wù)流導(dǎo)向MEC。當(dāng)數(shù)據(jù)采集終端的業(yè)務(wù)流抵達(dá)至MEC中的UPF網(wǎng)元后，UPF網(wǎng)元將其分配至邊緣計(jì)算平臺(tái)（MEP）進(jìn)行處理。處理完成后的業(yè)務(wù)流由MEP回傳至UPF，再經(jīng)由承載/傳送網(wǎng)和5G基站傳送至數(shù)據(jù)顯示終端。

2.2 基于5G的心腦血管疾病互聯(lián)網(wǎng)診療與康復(fù)管理平臺(tái)

基于5G的心腦血管疾病互聯(lián)網(wǎng)診療與康復(fù)管理平臺(tái)采用五層架構(gòu)設(shè)計(jì)，分別為基礎(chǔ)層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層、服務(wù)層和用戶層，總體架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖4所示。

圖4 基于5G的心腦血管疾病互聯(lián)網(wǎng)診療與康復(fù)管理平臺(tái)框架

底層為基礎(chǔ)層。主要是各類硬件及感知層的設(shè)備，是作為各基礎(chǔ)信息資源收集的硬件基礎(chǔ)，包含5G網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、智能硬件設(shè)備和終端，以及面向外部平臺(tái)的接口。5G網(wǎng)絡(luò)低時(shí)延、大帶寬、廣覆蓋的優(yōu)勢(shì)，為平臺(tái)應(yīng)用場(chǎng)景中的實(shí)時(shí)心電監(jiān)測(cè)預(yù)警、數(shù)據(jù)回傳、遠(yuǎn)程會(huì)診高清視頻交互、120車載多路影像和數(shù)據(jù)等的實(shí)時(shí)共享提供技術(shù)支撐。

向上為數(shù)據(jù)層。包括院內(nèi)數(shù)據(jù)，如醫(yī)院HIS、LIS、PACS、EMR、CDR等信息化系統(tǒng)，以及院外數(shù)據(jù)，如衛(wèi)生信息平臺(tái)數(shù)據(jù)、居民健康數(shù)據(jù)、疾控監(jiān)管數(shù)據(jù)等。服務(wù)總線（HSB）負(fù)責(zé)調(diào)用醫(yī)院現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)（HRP、HIS、LIS、PACS等）接口數(shù)據(jù)，院外數(shù)據(jù)通過相應(yīng)的API接口進(jìn)行聯(lián)通。

中間層為應(yīng)用層和服務(wù)層，應(yīng)用層封裝四大平臺(tái)模塊服務(wù)供服務(wù)層調(diào)用，其中業(yè)務(wù)應(yīng)用層與數(shù)據(jù)層通過醫(yī)療健康服務(wù)總線或API接口進(jìn)行連接。

頂層為用戶層，主要分為患者端、醫(yī)師/藥師端、醫(yī)院端和120急救端，通過WEB端門戶、移動(dòng)端APP、微信小程序等形式實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)用戶分為患者（智能穿戴設(shè)備使用者）、醫(yī)生、醫(yī)療機(jī)構(gòu)管理者等用戶角色。

系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)充分考慮系統(tǒng)可運(yùn)營(yíng)性和可擴(kuò)展性，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)應(yīng)用和平臺(tái)分離，移動(dòng)醫(yī)療應(yīng)用容器化，實(shí)現(xiàn)同類項(xiàng)目復(fù)制，可有效節(jié)約部署成本，并有利于后期業(yè)務(wù)靈活擴(kuò)展和移植。此外，通過建設(shè)數(shù)據(jù)交換共享平臺(tái)，方便與院內(nèi)信息化系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享交互。

2.3 方案先進(jìn)性

（1）基礎(chǔ)設(shè)施?；谝苿?dòng)邊緣計(jì)算業(yè)務(wù)（MEC）構(gòu)建覆蓋院內(nèi)的5G網(wǎng)絡(luò)，借助5G網(wǎng)絡(luò)的低時(shí)延、大帶寬、高速率、實(shí)時(shí)性，突破了醫(yī)療遠(yuǎn)程應(yīng)用服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)局限性，滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。利用5G網(wǎng)絡(luò)的邊緣計(jì)算和切片技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各業(yè)務(wù)場(chǎng)景的靈活應(yīng)用，運(yùn)營(yíng)期間根據(jù)資源需求快速彈性擴(kuò)容，有效管控資源利用率和運(yùn)營(yíng)成本。

（2）高清視頻交互?；?G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，提供高清視頻和圖像數(shù)據(jù)傳輸，利用大帶寬、低時(shí)延、高可靠的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)120急救車與院內(nèi)指揮中心之間醫(yī)療數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸、4K高清視頻交互（救治指導(dǎo)）、遠(yuǎn)程會(huì)診、患者健康數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)快速傳輸。

（3）云服務(wù)應(yīng)用?；谶\(yùn)營(yíng)商公有云、醫(yī)衛(wèi)機(jī)構(gòu)和中心醫(yī)院私有云，分層分級(jí)進(jìn)行平臺(tái)業(yè)務(wù)應(yīng)用云化部署，支持資源彈性部署、動(dòng)態(tài)擴(kuò)容，為監(jiān)管機(jī)構(gòu)、醫(yī)院、醫(yī)生、患者提供便捷化、個(gè)性化接入服務(wù)。

（4）心電人工智能技術(shù)。應(yīng)用在遠(yuǎn)程心電動(dòng)靜一體化平臺(tái)、胸痛卒中中心急救管理平臺(tái)、心腦血管專病互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)院診療平臺(tái)、慢病管理云平臺(tái)，可以輔助醫(yī)護(hù)人員對(duì)心電圖進(jìn)行快速精準(zhǔn)診斷，為醫(yī)生決策提供數(shù)據(jù)支持，建立快速精準(zhǔn)的智能醫(yī)療體系。

（5）軟件架構(gòu)。軟件架構(gòu)采用縱向分層、橫向解耦模式設(shè)計(jì)，可靈活、快速支撐同類項(xiàng)目功能級(jí)輸出、模塊化復(fù)制，可以快速實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目推廣復(fù)制。

3 結(jié)束語

基于5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)，構(gòu)建心腦血管疾病互聯(lián)網(wǎng)診療與康復(fù)管理平臺(tái)。該平臺(tái)的應(yīng)用使患者就醫(yī)及醫(yī)院服務(wù)流程得以簡(jiǎn)化，可實(shí)現(xiàn)在整個(gè)救治、診療、在線問診過程中患者信息的實(shí)時(shí)同步；并能實(shí)現(xiàn)救護(hù)車、醫(yī)院急診科、醫(yī)院手術(shù)室、轉(zhuǎn)診醫(yī)院、開展協(xié)同醫(yī)療業(yè)務(wù)的醫(yī)聯(lián)體之間患者救治信息的共享，最大化節(jié)省救治時(shí)間；同時(shí)在患者術(shù)后出院遠(yuǎn)程健康管理上得以跟蹤管理，為患者提供全流程閉環(huán)服務(wù)，提升救治及時(shí)率和成功率。

目前，人工智能遠(yuǎn)程心電產(chǎn)品已在江蘇省人民醫(yī)院、南京鼓樓醫(yī)院落地應(yīng)用，基于5G的心腦血管疾病互聯(lián)網(wǎng)診療與康復(fù)管理平臺(tái)已獲得了4項(xiàng)軟件產(chǎn)品著作權(quán)證書，申報(bào)課題“基于5G的心腦血管疾病互聯(lián)網(wǎng)診療與康復(fù)管理平臺(tái)”獲得2020年第三屆綻放杯全國5G應(yīng)用大賽醫(yī)療行業(yè)專題賽全國一等獎(jiǎng)。

2021年，該平臺(tái)已經(jīng)在“南京市1小時(shí)都市圈”試點(diǎn)醫(yī)療機(jī)構(gòu)開展應(yīng)用實(shí)踐，深化推廣。平臺(tái)建設(shè)以頭部三甲醫(yī)院實(shí)體資源為支撐，以5G網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)為載體，構(gòu)建開放、互聯(lián)的信息化平臺(tái)，助力醫(yī)聯(lián)體醫(yī)院業(yè)務(wù)、模式、機(jī)制創(chuàng)新，構(gòu)建互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代新的服務(wù)生態(tài)。借助該平臺(tái)，能夠?qū)崿F(xiàn)上級(jí)醫(yī)院專家團(tuán)隊(duì)的診療醫(yī)資力量下沉，同時(shí)結(jié)合平臺(tái)各系統(tǒng)區(qū)域性應(yīng)用的特點(diǎn)，將遠(yuǎn)程會(huì)診、遠(yuǎn)程急救、慢病管理等協(xié)同醫(yī)療服務(wù)接入醫(yī)療機(jī)構(gòu)，延伸到“南京市1小時(shí)都市圈”。