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掘金3.5万亿美元市场,9类应用场景将在医院率先落地

2019-04-10 10:01
动脉网
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导航定位

为用户提供导航定位服务,主要包括院内导航和城市导航。

院内导航就是就诊指引,指根据患者的需要实时显示挂号处、就诊室、检查检验室、缴费处等信息,并为其制定到达路线,缩短患者找寻时间,提高患者就诊体验。

目前的院内导航主要依靠GPS定位,定位精度不高,无法满足室内定位需求,要实现精准的室内导航,需要几米甚至1米以下的定位精度,甚至还要能够分辨楼层。面向5G的高精度融合定位技术能够准确地识别用户所处的环境,并结合实际情况选取合适的定位系统。

“融合定位”是5G高精度定位的主要趋势,室内环境采取Wi-Fi融合带内信号、PDR的方式,存在超宽带(UWB)的环境优先采用UWB方式。

另外一种导航是面向用户的城市导航。目前的GPS导航系统,是一种2D平面下的定位和路线指引,未考虑周边环境对导航的影像。

未来,导航系统可以在跟踪设备上实现音视频的同步传输,除了对位置和方向进行指引,还能通过影像的分析对导航进行纠正,防止突发情况的出现。例如达闼科技的导盲头盔,通过对周围声音和图像(建筑、汽车、路障等)的采集,上传云端进行AI计算分析,然后将分析结果转化为声音指令,引导盲人在城市中穿行。

导盲头盔系统与AI技术相结合,能够实现AI导航,其数据传输速率要求在30Mbps,传输时延在20ms以内。现有网络无法满足上述条件,而5G的高带宽和低时延能够实现。

远程机器人超声

远程机器人超声是基于通信、传感器和机器人技术,由医疗专家根据患者端的视频和力反馈信息,远程操控机器人开展的超声检查医疗服务。该类超声检查无需指派专业医生到现场,只需护士提供设备仪器安置工作即可,主要由医疗专家在远程操控完成。

远程机器人超声涉及到操作摇杆控制信号和力反馈触觉信号两路视频信号,还包括医生视频、患者视频、B超探头影像等。在现有网络环境下,分别率只能够达到1080P,超声影像的清晰度仍需要进一步提高,为医生诊断提供更好的参考数据。

当分辨率达到4K时,超声影像能够更清晰地展示检查部位的情况,医生观察效果更佳。这些都需要高带宽、低时延的网络做保障,才能较好地解决机械臂的灵敏度自适应、操作指令的实时传输、超高清视频语音的实时传输以及B超影像的动态传输等问题,这些正好是5G性能优越性的集中体现。

远程机器人手术

同远程机器人超声类似,远程手术也是基于通信、传感器和机器人技术,由医疗专家根据手术室的视频和反馈信息,远程操控机器人开展手术治疗服务。

虽然目前部分医院已经引进了手术机器人(如达芬奇手术机器人),但是目前的通信设施无法满足其大量数据的传输速率和传输低时延要求,不适宜开展远程机器人手术治疗。

远程机器人手术过程中医生需要佩戴3D眼镜等设备,实时观察手术现场画面,相应的设备要求数据传输速率在25Mbps,才能够保证将手术现场情况全方位展现在医生眼前。

同时,手术过程中,医生操控机械臂进行手术作业,其传输速率要求在20Mbps,传输时延低于10ms。且整个过程还涉及到不同类型数据的传输,如生命体征数据、心电图数据、除颤监护仪数据、血液供应数据等等,需要20Mbps以上的传输速率。

5G的高带宽能够满足各类数据的传输和能够满足超高清视频要求,而且其低时延性能够确保现场机械臂运行与医生端的操控是高度同步的,不会因延迟而导致医疗专家出现误判情况,提高手术的成功率。

通过前面相关应用场景的分析我们发现,它们对5G网络提出了5大需求:

(1)连续网络覆盖,院内外无线网络实现无缝广域覆盖,满足医疗业务的可移动性需求。

(2)大带宽通信,如远程会诊要求传输速率达到20Mbps,虚拟示教培训要求传输速率达到25Mbps等。

(3)海量机器类通信,如无线监测需要5G的Massive MIMO技术才能满足其需求。

(4)导航定位能力,小于10 米的室内定位精度,满足患者定位管理需求。

(5)低时延通信,如远程机器人手术,要求数据传输时延低于10ms。

各大应用场景落地时间路径

虽然5G在各大医疗应用场景都能发挥作用,但是每个场景所依赖的5G关键性能有所不同,为了保证相关医疗活动能够顺利开展,医生的介入程度、设备投入数量也不一样。另外,由于每个应用场景针对的疾病治疗环节不同,会产生不同程度的医疗安全风险。

动脉网·蛋壳研究院根据对相关人士的访谈,从5G性能复杂度、医生介入程度、设备投入数量、医疗安全风险4个维度,对上述9大应用场景的落地难度做了综合评价(较低用★表示,适中用★★表示,较高★★★表示)。

5G性能复杂度

主要基于每个应用场景对5GeMBB、URLLC以及mMTC三大关键性能的依赖程度。根据5G网络建设推进计划,将首先满足eMBB性能要求,后续再逐步完善相关设施,满足URLLC和mMTC性能要求。因此,主要依赖eMBB的应用场景,其复杂度较低;对eMBB和URLLC依赖较强的应用场景,其复杂度适中;对eMBB、URLLC和mMTC都有要求的,其复杂度较高。

医生介入程度

有的应用场景只需护士介入就能完成,医生无需介入;有的应用场景需要医生介入,提供诊疗指导和诊断结果;还有的医疗场景需要医生深度介入,进行远程操作。

设备投入数量

设备投入主要是指各个应用场景投入的通信设备和医疗设备,有的只需要简单投入高清视讯设备,有的需要投入高清视讯设备、生命监测仪、PDA终端等简单设备,投入量适中。还有部分场景除了上述设备外,需要投入心电图机、除颤监护仪、血液分析仪、手术器械等,其设备投入量相对较高。

医疗安全风险

医疗安全风险主要跟医疗行为和医生介入程度密切相关,只需要护士介入的应用场景,其安全风险较低。需要医生介入但无需对患者身体进行侵入操作的场景,其安全风险适中。需要医生远程操控,对患者身体侵入的场景,安全风险较高,需要谨慎实施。

根据上表,我们可以看出无线监测、远程会诊、远程诊断、移动查房等应用场景,它们主要的主要需求是解决医疗数据传输数量和传输速率的问题,设备的投入数量主要是高清视讯设备、PDA的少量设备,而且医疗安全风险较低,将成为5G率先落地应用的场景。

而导航定位、虚拟示教培训对延迟性要求较高,而移动急救和远程机器人超声对时延要求也较高,但由于其前方有一线医务人员在场或是以非侵入方式接触患者,其安全风险可控,会成为5G下一个阶段的落地场景。

而远程手术,除了对高带宽、低时延都有较高要求外,因为医生是远程在线操控机器人进行手术,存在较大的安全隐患,目前还没有出台相应的操作规范指导意见,一旦出现医疗事故,较难界定责任主体,其落地时间有待相应政策标准的出台。

案例:打造5G+医疗健康的标准范本

面对5G在医疗健康领域的应用场景,医院都以积极的态度和行动去拥抱5G。但正如前面所述,各类应用场景对5G性能、医生介入程度、医疗设备投入量以及医疗安全风险要求存在差异,使得它们的落地时间各不相同。

那么,5G在医院具体是怎么落地的,我们将以郑州大学第一附属医院和中国科学技术大学附属第一医院为例进行阐述,看看它们是如何打造5G+医疗健康的标准范本。

报告全文结构如下:

一 进化:5G带来革命性变化

1.1 5G的概念

1.2 5G的架构体系

1.3 5G进程的关键节点

二 赋能:5G为医疗健康带来福音

2.1 5G为医疗健康带来了什么

2.2 5G在医疗健康领域应用情况大事记

2.3 5G如何在医院部署

2.3.1 网络建设路径

2.3.2 网络部署流程

2.3.3 主要参与主体

三 落地:5G+医疗健康的应用场景剖析

3.1 5G+医疗健康的应用场景概览

3.2 应用场景需求分析及5G解决方案

3.2.1 无线监测

3.2.2 远程诊断

3.2.3 远程会诊

3.2.4 移动查房

3.2.5 虚拟示教培训

3.2.6 移动急救

3.2.7 导航定位

3.2.8 远程机器人超声

3.2.9 远程机器人手术

3.3 各大应用场景落地时间路径

四 案例:打造5G+医疗健康的标准范本

4.1 郑州大学第一附属医院

4.1.1 背景介绍

4.1.2 部署情况

4.1.3 落地场景

4.2 中国科学技术大学附属第一医院

4.2.1 背景介绍

4.2.2 部署情况

4.2.3 落地场景

五 未来:前景可期,数据管理与关键技术有待突破

5.1 5G+医疗健康市场前景可期

5.2 数据管理运营成为医院部署5G的重要工程

5.3 5G的应用面临四大挑战

特别感谢互联网医疗系统与应用国家工程实验室(郑大一附院远程医学中心)主任翟运开、中国电信政企客户部医卫行业经理陈丽媛、中国电信安徽公司医疗行业总监蒋侃、中国移动以华为Wireless X Labs相关专家对本报告的大力支持。

文 | 石安杰

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