智慧医疗:数智化医疗的应用与未来
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实现路径:5G智慧医疗的关键技术

“5G+智慧医疗”的实现路径中涉及许多关键性技术,主要包括以下几种,如图2-2所示。

图2-2 “5G+智慧医疗”的六大关键技术

◆物联网

医疗健康物联网是物联网技术(传感器、近距离通信、互联网、云计算、大数据、人工智能)在医疗健康行业的重要应用,可以将医生、患者和医疗设备、机器、药品、环境、服务连接到一起,利用物联网的信息交互功能对相关数据进行自动采集与管理,并实现数据共享,以患者为中心建立一个全方位的系统,推动医疗健康行业实现全面信息化,让智能化深入医疗健康服务体系。

物联网在医疗健康领域主要应用在家庭、社区、医院等场景,集中于智慧医院和健康管理两大方向。物联网技术在医疗健康领域的应用,让物与物相互串联,人与物相互贯通,规范医务人员的工作流程,增强医疗技术能力的同时降低医疗安全风险。与当前医学模式不同的是,物联网医学不再将疾病作为中心,其创新性运用可以变革医疗传统,将物联网技术嵌入健康医学模式,由疾病治疗发展为疾病预防与健康管理。

在医院场景中,物联网的应用涉及很多方面,例如患者体征数据的获取与采集、重症患者的管理与监护、医疗物资和垃圾的处理、大型医用设备监管和医疗机器人等。在社区场景中,物联网的应用包括慢性病和老年病的监护、妇婴保健、居民电子健康档案、保健卫生知识咨询、健康教育等。

◆边缘计算

边缘计算是一种分布式信息技术架构,能够在靠近物或者数据源头的一侧对数据进行处理。移动计算机的发展与应用促进了边缘计算快速发展,随着计算机组件成本不断下降,物联网(IoT)中的网络设备的数量也越来越多。边缘计算能够根据不同情况采取针对性的措施对数据进行区分处理,例如依据数据对时间的敏感度,决定是将其交由原点的智能设备进行处理,还是发送到中间服务器进行处理,还是对其进行云储存和大数据分析。

在具体的医疗实践中,医护人员十分看重数据的响应速度,这对医疗技术提出了新要求。边缘计算借助传感器可以快速响应医疗需求,更加快捷、方便地助力远程医疗的诊断。与此同时,边缘协作在医疗过程中也发挥着不可替代的作用。例如面对流感的暴发,医院、政府、药房等多个节点需要协调沟通,医院作为一个重要节点,需要与药房、医药公司、政府、保险公司等节点及时共享相关信息(感染人数、流感症状、治疗成本等)。

通过边缘协作,药房可以根据所掌握的信息有针对性地对自己的采购计划和仓库库存进行调整;医药公司通过共享数据合理地安排生产次序,优先生产急需药品;政府发布通告提醒相关地区预防流感,提高警惕;保险公司根据实际情况和流感影响力,调整下一年有关类型的保险售价。

◆网络切片

网络切片是一种按需组网的方式,支持运营商在统一的基础设施上分离出多个虚拟的端到端网络,这些虚拟网络(设备、接入、传输、核心网)是独立的,不会受其他切片的影响。5G网络按照应用场景可以划分为三种类型:移动宽带、海量物联网和任务关键型物联网。这些场景对应的服务需求存在很大差异,为了满足多元化的服务需求,网络切片会担任分割器,将一整个物理网络切分成不同的虚拟网络,每个虚拟网络可以用于满足不同的场景需求。

网络切片技术在通信行业看来是5G的关键技术,也是5G领域创新技术的代表,研发端到端的网络切片技术是世界各国运营商和设备商都十分重视的项目。这项技术与智慧医疗的契合度也极高,借助网络切片技术,医疗数据可以实现高速传输,大大提高远程诊疗的科学性、专业性,保证手术顺利进行。

◆人工智能

人工智能是一个以计算机科学为基础,多学科交叉融合的学科。它不断探寻智能发展的本质,生产出能代替人工、能模仿人类做出相似反应的智能设备和机器,研究的领域和范围一般包括机器人、语言图像识别、自然语言处理和专家系统,相关研究具有高度的专业性和技术性。随着相关理论和技术日趋成熟,人工智能的应用需求和应用范围逐渐扩大,在发展的过程中日益发展为人类智慧的容器,不断带来新的科技产品。在模拟人类思维意识的过程中,人工智能能够无限接近人的智能,像人一样思考。

随着时代的发展,人工智能与医疗行业不断融合,人工智能的应用场景在各项技术的成熟和发展中也得到了丰富,人工智能技术在医疗行业的影响力也大大提升,病历的语音录入、医疗影像辅助诊断、药物研发、医疗机器人、智能分析个人健康大数据等相关技术的应用都促进了医疗行业的发展,提升了整个医疗行业的服务水平。

◆VR/AR/MR

VR(Virtual Reality,虚拟现实)是一种能够创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统,可以将虚拟与现实进行融合,利用模拟环境打造三维动态实景仿真系统,带给用户沉浸式的体验。

AR(Augmented Reality,增强现实)是一种补充和叠加,以计算机为基础对现实空间中比较难以感受的信息进行放大特写、多层次展示,实现虚拟世界与现实世界的互动。从AR技术产生到现在,其增强现实的用途随着电子产品运算能力的提升不断拓展。

MR(Mixed Reality,混合现实)是计算领域虚拟现实技术的一种发展潮流。该技术通过将现实信息引入虚拟环境,将使用者从屏幕中解放出来,在虚拟世界、现实世界和使用者之间实现了自然且直观的交互,大大增强了用户体验过程中的真实感。

AR/VR/MR与医疗的融合主要体现在教育培训、临床辅助、视力障碍、心理障碍、康复训练和个性化健身等方面。举一个直观的例子,AR应用于医生手术模拟以及日常学习培训,可以辅助医生或学习者开展手术,提高手术效率。VR可以用于弱视治疗以及心理疾病治疗(截肢患者通过VR眼镜治疗幻肢痛)。

◆云计算

云计算(Cloud Computing)是一种分布式计算技术,是一种全新的网络应用概念,它利用网络将庞大的计算处理程序进行拆分,利用多部服务器组成的系统对数据进行处理、分析,再将结果反馈给用户。云计算技术的应用使网络服务提供者能够在极短的时间内完成数以万计数据的处理,提高网络服务的效能。

数字化医疗平台的构建可以收集、存储大量数据。云计算的引入能够提升整个医疗系统的信息整合能力,通过对医疗大健康信息、资源、数据进行整合实现信息互通,帮助医院提高效率、降低成本。