1、互聯網醫療系統與應用國家工程實驗室華為 Wireless X Labs鄭州大學第一附屬醫院中國信息通信研究院中國移動通信集團有限公司聯合編著發布日期 2018-01-13指 導12無線醫療白皮書前言醫療服務關乎人們的生命健康，其發展水平和速度備受世界各國關注。進入 21 世紀，中美各國在醫療服務建設上取得了舉世矚目的成績，但和人民日益增長的對美好健康生活的需求相比，醫療資源不足的瓶頸依舊凸顯，各地區醫療水平發展不均衡的矛盾仍然存在。如何加速醫療產業健康發展，補齊各地區不平衡發展的短板，提高整體運作效率是全行業思考的課題。無線通信在過去 20 年經歷了突飛猛進的發展，從以話音為主的 2G 時代，

2、發展到以數據為主的 3G 和 4G 時代，目前正在步入萬物互聯的 5G 時代。移動網絡在繼續豐富人們的溝通和生活的同時，也向全行業提供通用技術能力，借助無處不在的高速互聯網絡，提高各行各業的運作效率和服務質量。我們需要思考如何借助高速發展的無線通信技術，為醫療健康產業的發展插上騰飛的翅膀， 整合人工智能成果和大數據智慧，提高醫院移動信息化程度和運營管理效率，實現優質醫療資源下沉，讓高質量的醫療服務飛入尋常百姓家。本書從無線醫療定義、發展背景和價值出發，分析各種應用場景對網絡的需求，提出無線醫聯網解決方案，闡述其架構和能力要求，給出實施建議，呼吁產業鏈各方共同推進無線醫聯網產業發展，最后展望了無

3、線醫療未來的宏偉愿景和推進節奏。無線醫療白皮書01 無線醫療概述 /P31.1 無線醫療的定義 31.2 無線醫療的發展背景 31.3 無線醫聯網的價值 41.3.1 對醫院的價值 41.3.2 對患者的價值 402 無線醫療應用場景分析 /P52.1 無線醫療應用場景分類 52.2 無線監護 62.3 患者定位管理 62.4 移動查房 72.5 機器人查房 72.6 遠程實時會診 82.7 應急救援 82.8 無線手術示教 92.9 無線?？圃\斷 92.10 遠程機器人超聲 102.11 網絡能力需求總結 1003 無線醫聯網解決方案 /P113.1 網絡架構 113.1.1 網絡邏輯架構

4、113.1.2 網絡物理架構 123.2 基礎網絡能力要求 133.2.1 室內蜂窩網絡能力 133.2.2 安全組網能力 133.2.3 醫療 IoT 物聯能力 13 3.3 虛擬專網控制能力要求 133.3.1 智能路由 133.3.2 聯接管理 133.3.3 能力開放 133.3.4 高 QoS 保障 133.4 網絡持續演進要求 1404 無線醫聯網產業發展建議 /P154.1 分階段建網建議 154.2 產業鏈伙伴關系 154.3 技術研究、驗證和創新示范 164.4 產業政策引導與鼓勵 1605 無線醫療未來展望 /P1706 縮略語 /P1907 參考文獻 /P2008 聯合編

5、寫單位 /P21前言1.1 無線醫療的定義無線醫療是指以計算機、可穿戴、物聯網、無線通信和云計算等技術為依托，充分利用有限的醫療人力和設備資源，并發揮大醫院的醫療技術優勢，在疾病診斷、監護和治療等方面提供的信息化、移動化和遠程化醫療服務。1.2 無線醫療的發展背景醫療服務關乎國計民生，為世界各國所重視并取得了舉世矚目的建設成績。中國健康事業的發展與人權進步白皮書1指出，截至 2016 年底，中國基本醫療保險參保覆蓋率達 95% 以上。2010 年美國患者保護與平價醫療法案的實施，醫療保險覆蓋面從 2011年的 84.3% 上升到 2015 年的 91.8%2。全球醫療面臨醫療人力資源不足的問題

6、，且短時間難以補足。醫生培養的長周期、中美等國醫療保險惠及人數增長、發展中國家醫療衛生支出占 GDP 比重持續偏低以及全球老齡化趨勢加劇等因素，導致了醫療資源短時間內難以迅速補充。根據世界衛生組織和全球衛生人力聯盟聯合調查，現在全世界共缺少 720 萬名專業醫療人員，到2035 年該缺口將達到 1290 萬名 3。具體到中國的情況，醫療需求側和供給側的矛盾凸顯了醫療人力資源不足的問題。從需求側看，老齡化加劇和慢病患病率增長需要消耗更多的醫療人力資源，中國人類發展報告 2016預測 2020 年 60 歲以上人口占總人口比重預期達到 16.3%，2030 年達到 23.0%，中國衛生和計劃生育統

7、計年鑒顯示，中國慢性病患者從 2003 年到 2013 年十年間，患病率增長近 2 倍（從 12.33% 到 24.52%）。從供給側看，中國醫療資源供給持續不足且短時間難以補足，根據“健康中國 2030”規劃綱要，中國2020年實現每千人口醫生數2.5人， 2030年實現每千人口護士數4.7人，相比 2015 年每千人口醫生數 2.21 人和每千人口護士數 2.36 人已有較大提升，但從規劃指標數值看，仍低于當前經合組織國家的平均數4。醫療信息化促進醫療健康供給側改革，緩解醫護資源不足問題。醫療信息化助力醫改，有效促進醫療健康服務的創新供給和信息資源的開放共享，大幅提升醫療健康服務能力和普惠

8、水平。中國醫療衛生服務體系規劃綱要（2015-2020 年）5指出積極應用移動互聯網、物聯網、云計算和可穿戴設備等新技術，推動惠及全民的健康信息服務和智慧醫療服務，到 2020年，全面建成互聯互通的國家、省、市和縣四級人口健康信息平臺。美國聯邦政府醫療信息化戰略規劃（2015-2020）計劃三年內推廣 HIT（Healthcare Information Technology）應用（如高清晰影像、遠程醫療和移動醫療等）6?；跓o線醫聯網實現醫療信息化，進一步提高醫療效率。無線醫聯網使醫療信息在患者、醫療設備、醫院信息系統和醫護人員間流動共享，使醫護人員可以隨時隨地獲取醫療信息，實現醫療業務移動

9、辦公，極大的提高了醫療工作效率。Cube Labs 研究指出，無線醫療應用程序可以每天為醫療工作者節約39 分鐘 7 。例如，無線監護實現了遠程病情監控，減少了護士病區巡查的路途奔波；移動查房借助移動醫療終端，替代了傳統紙質查房，實現了醫生對患者病歷和影像報告隨時隨地的調閱以及醫囑的實時下達?？纱┐髟O備、物聯網和云計算領域創新技術蓬勃涌現，推動無線醫療高速發展。柔性電子和 MEMS 技術推動可穿戴設備領域的發展，出現了醫療手環、心率貼和醫療觸覺手套等新興醫療設備；傳感器和無線技術推動了物聯網領域的發展，降低了醫療設備聯網的成本 ; 云存儲、大數據分析和人工智能技術推動了醫療數據存儲分析領域的發

10、展，出現了云 EMR、云 PACS和云 LIS 等醫療數據服務平臺。在創新技術的推動下，全球無線醫療市場以超過 20% 的速度持續高速增長，整體無線醫療市場 2015 年和 2016 年分別為 390.3 億美元和 454.0 億美元，預計 2020 年將達到 1101 億美元8,9。1.3 無線醫聯網的價值 無線醫療的快速發展需要一張無處不在的網絡，隨時隨地連接醫生、患者及醫療設備，實現無線醫療的數字化、智能化和可持續發展。1.3.1 對醫院的價值無線醫聯網推進醫療業務信息化，促進醫療資源共享，提升醫療工作效率和診斷水平。無線醫療使醫護人員可以隨時隨地獲取醫療信息，實現移動查房、移動護理、遠

11、程查房和機器人醫療服務等， 減少了醫務人員路途奔波，提高了醫務人員工作的效率。無線醫療提升院間信息互通和業務協同水平，上級中心醫院擁有醫療專家資源和完善的醫療設施，借助無線醫聯網可遠程指導醫療聯合體內下級醫院的醫療業務，提升醫療診斷水平。無線醫聯網由運營商部署和維護，節省醫院運營成本。以往醫院都需要購買大量的通信設備和服務器建立物理專網保障院內醫療業務的通信安全可靠，還需要投入專門的運營團隊進行日常維護。引入無線醫聯網后，通信設備由運營商提供和部署，并負責運維，極大的節省醫院在此方面的投入成本。無線醫聯網助力醫療融合創新，開展智慧醫療新業務。無線醫聯網具備平滑演進能力，將與云計算、大數據、數字

12、影像和人工智能等技術相結合滲透到醫療業務各個環節，助力醫療朝無線化和智能化發展。1.3.2 對患者的價值無線醫聯網醫療效率提升，緩解患者看病難的問題。全球面臨醫療人力資源不足的問題，醫療資源不足導致看病難社會問題突出，中國就醫候診等待時間長，平均候診時間約為 30 分鐘10；美國預約就醫等待時間長，預約初級保健醫生的等待時間平均為 2.5 周 11。無線醫聯網通過資源高度共享，提高醫療工作效率，減少患者就醫等待時間，從而普遍緩解患者看病難的問題。無線醫聯網促進醫療資源的流動，協助推進偏遠地區的精準扶貧。全球醫療資源分布相對不均，中國占醫院數量 66% 的一級及以下醫院只承擔了不足 20% 的門

13、診量和13% 的住院量12；美國平均每 370 個人中有 1 名執業醫師，但美國約有 1/4 的地區每 3500 個人才配備 1 名執業醫師11。無線醫聯網支持遠程醫療和急救互聯等業務所需的通信能力，打破了醫生和患者的空間限制，使偏遠地區的患者得以遠程獲取優質醫療資源，尤其是幫助因病致貧、因病返貧的患者提高健康醫療水平，節省就醫成本，從而實現醫療扶貧。390.3454圖 1：全球無線醫療市場規模（億美元）110120152016202020%+34無線醫療白皮書01無線醫療概述圖 3：無線監護示意圖護士工作站心臟除顫2.1 無線醫療應用場景分類正是由于無線醫療的重要性和快速發展，“互聯網醫療系

14、統與應用國家工程實驗室”（以下簡稱國家工程實驗室）聯合合作伙伴開展了無線醫療的應用場景分析、創新解決方案孵化和產業化推廣等課題研究。結合醫療業務特征，將無線醫療應用場景總結為 3 大類：第一類：基于醫療設備數據無線采集的醫療監測與護理類應用，如無線監護、無線輸液、移動護理和患者實時位置采集與監測等。第二類：基于視頻與圖像交互的醫療診斷與指導類應用，如實時調閱患者影像診斷信息的移動查房、采用醫療服務機器人的遠程查房、遠程實時會診、應急救援指導、無線手術示教和無線?？圃\斷等。第三類：基于視頻與力反饋的遠程操控類應用，如遠程機器人超聲檢查、遠程機器人內窺鏡檢查和遠程機器人手術。這三類無線應用場景對網

15、絡的帶寬和時延要求各有不同， 具體要求如下圖所示：圖 2：無線醫療應用場景分類示意圖通信時延通信帶寬 3Mbps15Mbps100ms20ms應急救援無線監護無線輸液患者定位遠程機器人超聲遠程機器人手術移動查房無線手術示教遠程實時會診無線?？圃\斷機器人查房遠程機器人內窺鏡醫療監測與護理類應用（連續小包數據）醫療診斷與指導類應用（音視頻+醫療影像）遠程操控類醫療應用（音視頻+醫療影像+觸覺力反饋）國家工程實驗室及合作伙伴從覆蓋上述三大分類的角度并結合第一期研究工作，選取了 9 大應用場景開展深入的研究和分析：無線監護、患者定位管理、移動查房、機器人查房、遠程實時會診、應急救援、無線手術示教、無線

16、?？圃\斷和遠程機器人超聲。2.2 無線監護無線監護是利用無線通信技術輔助醫療監護的簡稱13，它是指對患者生命體征進行實時、連續和長時間的監測，并將獲取的生命體征數據和危急報警信息以無線通信方式傳送給醫護人員的一種患者監護形式。無線監護使醫護人員實時獲悉患者當前狀態，做出及時的病情判斷和處理。兩類患者對無線監護訴求較強烈。一、術后患者： 術后患者早期下床活動，可以幫助患者康復，預防多種術后并發癥14，但術后病情變化風險大，醫護人員需要持續對患者的生命體征進行監護；二、突發性疾病患者：如心臟病患者，正?；顒訝顟B下也需生命體征監護。對這兩類患者，醫院可采用無線可穿戴監護方式，實現無活動束縛的持續患者

17、監護?？纱┐鞅O護設備在使用過程中需持續進行患者位置上報和生命體征信息的采集、處理和計算，并傳輸到遠端監控中心?；颊呶恢眯畔樽鴺诵畔ⅲㄊ畮讉€字節大?。?，每 12 秒傳輸一次。生命體征信息由心電、呼吸和血氧等生理信號采樣波形、參數值和報警信息組成，以心電為例需傳輸采樣波形、心率參數值和心律失常報警信息，通信速率約為 200Kbps。急救是和時間賽跑，爭分奪秒。以心臟病為例，國際復蘇委員會指出，對于室顫心臟驟停，除顫急救必須盡早進行，每延遲 1 分鐘，存活率下降 7% 10%15。因此，患者生命體征和危急報警信息傳輸上報需要高可靠低時延的無線網絡。典型應用定位精度通信速率通信時延定位時延覆蓋范圍患

18、者位置定位室內： 10m上行100Kbps 200ms 2s醫院住院樓全覆蓋生命體征監護和危急報警/上行200Kbps表 1：無線監護場景對無線網絡的需求2.3 患者定位管理患者走失屬于重大護理不良事件，一方面患者離開病區造成治療延誤致使病情加重，還可能造成傳播疾病，甚至遇到意外危險危及生命；另一方面醫院需花費大量的時間和人力搜尋患者，增加額外的工作量，甚至承擔賠償責任。日常工作中，醫護人員需要定期巡視病房查看患者住院情況，當發現患者未經批準離開病區時，啟動應急程序，立即聯系家屬，查看監控，請求安保人員在全院區范圍搜尋，如果確認患者走失進行報警，請求警方幫助。隨著無線定位技術在醫療中的應用，可

19、以通過對患者佩戴可穿戴設備，實現醫護人員遠程查看患者的實時位置，節省定期巡視的工作量?；颊呶恢枚ㄎ恍畔祿亢苄?，傳輸數據為坐標信息（十幾個字節大?。?，每 12 秒傳輸一次，并由接收端在電子地圖上實時標注患者位置。對于意識不清、精神病和傳染病患者等，醫院需要重點監控患者活動范圍。當檢測到患者活動超出預設活動區域時（比如在病區出口外 510 米設置界線），觸發報警，啟動應急程序。當出現患者離開醫院住院樓，甚至到達院外的情況時，醫院也需要能定位到患者位置，方便搜尋。圖 4：患者定位管理示意圖護士工作站位置跟蹤住院樓外住院樓內運營商公網典型應用定位精度通信速率通信時延定位時延覆蓋范圍患者位置定位室內

20、： 10m室外： 20m上行100Kbps200ms 2s院內：住院樓全覆蓋院外：有覆蓋更佳表 2：患者定位管理場景對無線網絡的需求56無線醫療白皮書02無線醫療應用場景分析醫療服務器典型應用通信速率通信時延下載 /上傳時長覆蓋范圍影像報告下載下行 13Mbps200ms 3s醫院住院樓全覆蓋電子病歷查看下行 200Kbps醫囑單上傳上行 200Kbps表 3：移動查房場景對無線網絡的需求機器人在病區行走時，需要遠端醫療專家根據機器人攝像頭采集到的實時視頻進行遠程控制。同時遠程操作指令需要無中斷地傳輸給機器人。因此，醫院無線網絡需要保障每路視頻至少 5Mbps 的傳輸速率和無盲區的信號覆蓋。圖

21、 6：機器人查房示意圖查房機器人醫生執業點遠程實時會診基于高清視頻，部分業務還需實時回傳患者端的醫療操作手法，因此需要網絡提供大帶寬和低時延的通信保障。圖 7：遠程超聲實時會診示意圖患者側醫生遠端醫療專家超聲影像視頻醫患音視頻交流超聲探頭2.4 移動查房移動查房是指醫生在查房過程中使用手持移動終端通過無線網絡聯接醫療信息系統，實現電子病歷的實時輸入、查詢或修改，以及醫療檢查報告快速調閱的一種查房形式。醫療檢查報告文件大小不一，CT 影像約 0.5MB，超聲影像約 2MB，X 光影像約 10MB，CR 和 DR 影像文件更大。移動查房設備商一般按照 5MB 醫療影像的下載時間作為產品性能指標，典

22、型下載時間為 3 秒16，平均通信速率約為 13Mbps?？紤]到醫療信息安全和隱私保護，查房終端應用軟件多采用密碼登錄和嚴格的網絡掉線退出機制。因此在多個病房間穿梭查房過程中，無線網絡需要無死角覆蓋整個病區，避免網絡掉線重登錄影響工作效率。圖 5：移動查房示意圖2.5 機器人查房機器人查房是指在遠端醫生的操控下，通過查房機器人和患者遠程視頻交互實現查房的一種醫療形式。遠端醫生可以采用操縱桿或者 APP 控制軟件，控制機器人移動到指定病床，然后調整機器人頭部的屏幕和攝像機角度，與患者進行高清的視頻交互。通過機器人，醫生可實現遠程查房，提升工作效率。醫療聯合體內大型醫院醫療專家可以對基層小型醫院收

23、治的患者進行遠程查房，實現優質醫療資源下沉，提高醫療服務水平。當前主流醫療查房機器人和醫生端都配備了 1080P的高清攝像頭，通信速率為 5Mbps。遠程控制命令包括前進、后退、轉向和停止等，所需通信數據量很小，通信速率約 100kbps。典型應用通信速率通信時延覆蓋范圍機器人端環境視頻（或患者視頻 1080P）上行5Mbps 50ms 17住院病區控制信息下行100kbps醫生視頻信息(1080P)下行5Mbps醫生端環境視頻（或患者視頻 1080P）下行5Mbps控制信息上行100kbps醫生視頻信息(1080P)上行5Mbps典型應用通信速率通信時延覆蓋范圍患者端患者視頻（1080P）上

24、行 5Mbps 50ms 17院內：門診檢查室和住院病區超聲影像（1080P）上行 5Mbps醫生視頻（1080P）下行 5Mbps醫生端患者視頻（1080P）下行 5Mbps超聲影像（1080P）下行 5Mbps醫生視頻（1080P）上行 5Mbps表 4：機器人查房對無線網絡的需求表 5：遠程實時會診對無線網絡的需求2.6 遠程實時會診遠程實時會診是指由遠端醫療專家通過視頻實時指導基層醫生對患者開展檢查和診斷的一種醫療咨詢服務。遠程實時會診通常發生在醫療聯合體的醫院之間，或者醫院總院和分院之間，隨著醫療設備朝小型化和移動化發展，出現了手持超聲和移動數字 X 光攝影系統等移動式無線醫療設備，

25、越來越多的醫療檢查開始由檢查室延伸到病房，從而推動了遠程實時會診延伸到患者床旁。遠程實時會診需要多路高清視頻傳輸，以遠程實時超聲會診為例，醫生不僅要看到超聲圖像，還需要知道對應的超聲探頭在人體的位置和方向，因此遠端專家將同時看到雙路高清視頻，超聲影像視頻和探頭操作視頻，當掃查到病灶，遠端專家可同時抓取打圖手法和超聲圖像，進行疾病診斷。遠程實時會診包括視頻交流和檢查信息共享，視頻交流一般在醫患兩側配置 1080P 高清視頻，通信速率為 5Mbps，醫療檢查信息因會診類型不同數據量也不同，以實時超聲會診為例，需傳輸分辨率為 1080P 的超聲視頻，通信速率為5Mbps。圖 8：應急救援現場示意圖4

26、G/5G應急救援現場和救護車移動途中，均為室外環境，需要廣域覆蓋的網絡。另外，醫療信息傳輸的安全性和可靠性需要做專門保障。圖 9：轉運在途示意圖4G/5G多參數監護儀超聲儀器除顫監護儀心電圖機血糖儀血氣生化分析儀胎心監護儀78無線醫療白皮書無線醫療應用場景分析02 2.7 應急救援應急救援是指急救人員、救護車、應急指揮中心和醫院之間通過相互溝通協作開展的醫療急救服務。在疾病急救和自然災害救援現場，醫療人員需要緊急進行患者傷情檢查，并將檢查結果傳輸到應急指揮中心和醫院，同時針對疑難病情患者， 通過移動終端由醫院進行遠程救治指導。在急救車轉運途中，醫療人員可通過移動終端調閱患者電子病歷信息，通過車

27、載移動醫療裝備持續監護患者生命體征， 并通過車載攝像頭與遠端專家會診病情協同診斷治療。應急救援涉及生命體征監護、病情診斷檢查和視頻會診。生命體征監護信息持續上傳，通信速率約為200kbps。病情診斷檢查數據量取決于檢查類別，以遠程超聲影像（1080P）為例，需要 5Mbps 通信速率。救護車視頻會診分辨率主流為 1080P，需要 5Mbps 的通信速率。未來 4K 高清視頻會診需要的通信速率進一步提高。典型應用通信速率通信時延覆蓋范圍高清視頻傳輸（1080P）5Mbps 50ms 17院內院外全覆蓋遠程超聲影像（1080P）5Mbps生命監護信息200Kbps表 6：應急救援對無線網絡的需求需

28、求項說明連續網絡覆蓋院內院外網絡無縫廣域覆蓋，滿足醫療業務可移動性的需求位置定位能力低于 10 米的室內定位精度，滿足患者定位管理需求低時延通信遠程機器人超聲低于 20ms 的無線網絡時延大帶寬通信上行 15Mbps( 無線手術示教 )，下行13Mbps（移動查房），視頻傳輸不出現卡頓現象。通信安全可靠性 醫療數據涉及患者隱私需要安全加密傳輸 醫療報警信息和實時交互視頻需要可靠傳輸表 10：無線醫療業務對無線網絡的需求典型應用通信速率通信時延覆蓋范圍手術創口或環境視頻上行 5Mbps 50ms醫院手術室全覆蓋監護儀畫面視頻上行 5Mbps內窺鏡影像上行 5Mbps表 7：無線手術示教對無線網絡

29、的需求2.8 無線手術示教無線手術示教是通過術野攝像機對手術創口、手術臺畫面和醫療儀器（如內窺鏡和監護儀等）畫面進行在線實時采編錄像和無線直播，實現手術音像資料存檔、遠程觀摩教學和專家指導的一種醫療業務形式。無線手術示教可以幫助提升偏遠區域醫院的醫療技術水平。手術現場醫生可以通過高清視訊設備和遠端會診專家或學員進行視頻實時交流，遠端醫療專家或學員可以同步看到手術環境和患者實時的醫療信息。無線手術示教需要傳輸多種視頻信息， 以內窺鏡手術為例，手術環境、監護儀畫面和內窺鏡影像三類視頻都需要傳輸。這三類視頻的主流分辨率為 1080P，共需要 15Mbps 的通信速率。手術室設備多，線纜亂，影響醫護人

30、員手術操作活動，且地板上的網線有絆倒醫護人員的風險造成安全隱患，所以手術室對無線通信需求強烈。圖 10：無線手術示教示意圖院內培訓室醫療專家遠程醫療平臺監護儀術野攝像機內窺鏡手術現場高清視訊設備2.9 無線?？圃\斷無線?？圃\斷是指醫療專家依托無線通信采用移動醫療終端調閱基層醫生提供的患者檢查信息，并出具診斷意見報告的一種醫療形式。從具體開展形式看，包括遠程靜態心電圖、動態電生理、靜態醫學影像和動態醫學影像等?；鶎俞t生將靜態心電圖和醫學影像等醫療檢查信息上傳到遠程醫療平臺，醫療專家通過移動醫療終端從遠程醫療平臺獲取醫療檢查信息并出具診斷意見報告，然后再回傳到遠程醫療平臺供下載使用。相比傳統基于有

31、線網絡的遠程?？圃\斷，無線通信借助移動醫療終端利用醫療專家碎片化時間開展醫療服務，充分發揮了優質醫療資源的服務效力。醫療專家下載醫療數據大小依據診斷類型而不同，參考前文移動查房場景，下載影像報告需要 13Mbps 通信速率。電子病歷和診斷意見數據量很小，通信速率需求約 200kbps 即可滿足傳輸要求。典型應用通信速率通信時延下載 /上傳時長覆蓋范圍影像報告下載下行13Mbps 100ms 3s院內院外全覆蓋電子病歷查看下行200Kbps診斷意見上傳上行200Kbps表 8：無線?？圃\斷對無線網絡的需求無線?？圃\斷使醫療專家可以在家中、出差途中、辦公室和病房等地方接入遠程醫療中心，開展醫療服務

32、。在院外接入醫療系統網絡時，網絡側需要提供安全的通信傳輸機制，確?；颊邤祿趥鬏斶^程中不被竊取。圖 11：無線?？圃\斷示意圖醫療專家遠程醫療平臺基層醫生影像和電子病歷上傳診斷報告下載影像和電子病歷下載診斷報告上傳2.10 遠程機器人超聲遠程機器人超聲是基于通信、傳感器和機器人技術，由醫療專家根據患者端的視頻和力反饋信息，遠程操控機器人開展的超聲檢查醫療服務。其中，視頻交流通過醫生端和患者端的攝像頭完成，力反饋信息通過患者端機器人機械手傳感器的采集和反饋來完成，遠程操控通過操作搖桿完成。機器人超聲有兩路視頻信號、一路操作搖桿控制信號和一路力反饋觸覺信號。兩路視頻信號分別為患者端攝像頭視頻（108

33、0P）和超聲影像視頻，每路信號通信速率各約 5Mbps。操作搖桿控制信號和力反饋觸覺信號數據量都很小，經實測兩路信號的傳輸速率都約為 150Kbps。典型應用通信速率通信時延覆蓋范圍患者端患者視頻（1080P）上行 5Mbps 20ms院內院外全覆蓋B超探頭影像 （1080P） 上行 5Mbps醫生視頻（1080P）下行 5Mbps操作搖桿控制信號下行 150Kbps力反饋觸覺信號上行 150Kbps醫生端患者視頻（1080P）下行 5MbpsB超探頭影像 （1080P） 下行 5Mbps醫生視頻（1080P）上行 5Mbps操作搖桿控制信號上行 150Kbps力反饋觸覺信號下行 150Kbp

34、s表 9：遠程機器人超聲對無線網絡的需求遠程機器人超聲不需要近端超聲醫生參與即可完成醫療檢查，可用于送醫下鄉醫療扶貧以及社區健康篩查等場合，這些場合需要有無線網絡覆蓋。此外，超聲機器人的控制和反饋信息需要低時延的可靠通信傳輸，以保障超聲檢查流暢開展。圖 12：遠程機器人超聲示意圖1路患者端攝像頭視頻1路醫療設備影像傳輸1路觸覺反饋信息1路醫生端攝像頭視頻1路操作搖桿控制信號2.11 網絡能力需求總結根據上文移動查房、患者定位管理和無線監護等 9 大應用場景的分析， 總結出無線醫療業務對網絡的5大需求：連續網絡覆蓋、位置定位能力、低時延、大帶寬和安全可靠性。當前承載醫療業務的最后一公里網絡有三種

35、形式：有線網絡、Wi-Fi 和 4G 蜂窩網絡。有線網絡具備大帶寬、低時延和高可靠特性，但不具備移動性和定位能力。Wi-Fi 具有布線容易、組網靈活和可移動等優勢，但不具備無縫廣域組網能力，其可靠性和安全性也無法滿足醫療級需求。 4G蜂窩網絡具有運營商統一規劃部署、 廣域覆蓋、抗干擾能力強、小區切換可靠性高以及端到端網絡 QoS保障等優點，同時具備向 5G 演進能力，彌補了傳統蜂窩網絡劣于有線網絡的低時延和大帶寬能力不足， 最重要的是移動性能力滿足了移動醫療和遠程醫療的核心需求，獲取和提供醫療服務不再受時空的限制。目前，部分醫院開始采用 4G 蜂窩網絡作為無線醫療的基礎網絡開展無線醫療業務，并

36、在移動查房、移動護理和應急救援方面取得了良好的應用效果。910無線醫療白皮書無線醫療應用場景分析02 圖 13：無線醫聯網邏輯功能圖無線醫療設備醫護PAD類操控移動終端病患手機應用平臺基礎網絡無線終端虛擬專網控制HISPACSEMRDB院內醫療應用系統室內數字化蜂窩網絡應急救援平臺云影像/護理等應用平臺安全組網4G5GNB-IoTeMTC 能力開放網絡Qos保障智能路由聯接管理接入認證遠程醫療平臺圖 14：無線醫聯網物理組網圖上級醫院無線終端無線網絡應用平臺專線VPN省級醫療平臺醫療互聯互通云院內醫聯網宏基站急救車移動醫療設備手機/PAD操控移動終端120急救中心平臺遠程醫療平臺IOT切片IO

37、T切片MBB切片本地網關室內數字化微基站下級醫院應急救援醫聯網無線終端無線網絡應用平臺其它應用平臺院間遠程醫聯網HISPACS核心網EMRDB院內醫療應用系統其它應用平臺HISPACSEMRDB院內醫療應用系統移動醫療設備手機/PAD操控移動終端IOT切片IOT切片MBB切片本地網關室內數字化微基站醫院內局域網醫院內局域網1112無線醫療白皮書03無線醫聯網解決方案無線醫聯網融合了多種通信技術，包括 4G、物聯網和移動邊緣計算（Mobile Edge Computing, MEC） 等技術， 并具備向 5G 平滑演進的能力，以嶄新的網絡架構為醫院構建基于蜂窩通信的醫療虛擬專網，不僅能滿足大帶寬

38、、低時延、高可靠和信息安全的網絡通信要求，還降低了整體投資和運維成本。3.1 網絡架構3.1.1 網絡邏輯架構無線醫聯網從邏輯上包含無線終端層、基礎網絡層、虛擬專網控制層和應用平臺層，保障醫療信息流在整個網絡安全高效的傳輸，實現醫療業務的可識別、可操控和可洞察。 無線終端：普通手機或無線醫療設備，比如移動護理終端機、移動查房終端機、醫療服務機器人、監護儀和超聲等。一些移動護理終端（如PDA、PAD）和醫療服務機器人已經集成 4G 通信模組，可直接接入到4G 網絡。其它多數醫療設備暫未直接集成 4G 通信模組，初期階段可采用外掛通信模組的形式接入 4G 網絡。 基礎網絡：無線醫聯網采用蜂窩網絡（

39、4G 或 5G）作為基礎性網絡，實現室內和室外廣域連續性傳輸和 724 小時實時在線。由于絕大多數的醫療業務發生在醫院，院內無線網絡是無線醫聯網最關鍵部分，一張網需要具備多方面的能力：移動用戶通訊網絡，IoT 窄帶物聯網絡，和米級高精準定位網絡，實現通導一體化，寬窄一張網。 虛擬專網控制：為了滿足醫療業務數據傳輸的安全性，無線醫聯網采用了智能路由、聯接管理、能力開放和網絡 QoS保障等技術，構建了一張醫療業務本地化的虛擬專網。它具備單獨的網絡拓撲及醫療業務路由管理功能，可實現醫院內部醫生、患者和醫療設備的聯接，醫院和醫院之間的聯接、醫院和救護車應急救援的聯接。 應用平臺：各類醫療業務的應用系統

40、，如院內的 EMR/HIS/PACS 系統、遠程醫療平臺和應急救援平臺等。3.1.2 網絡物理架構無線醫聯網從物理組網視圖可分為 3 個功能： 院內醫聯網通常采用“室內小站 + 本地網關”解決方案。室內小站是指室內建設的數字化分布式微功率基站；本地網關是室內無線組網的業務錨點，包含智能路由、能力開放和聯接管理等 MEC 功能，實現虛擬專網控制。 院間遠程醫聯網 由 VPN 專線和院內醫聯網組成院間遠程醫聯網。VPN 專線是指基于公用有線網絡上采用隧道、加密等技術建立醫院之間遠程互通的虛擬有線專網。 應急救援醫聯網 醫療救護車等院外急救設備通過運營商無線宏基站接入到院內醫聯網或者醫療應用平臺，

41、組成應急救援醫聯網。宏基站是指功率比較大的蜂窩網基站， 一般部署在鐵塔上，覆蓋半徑比較大，從幾百米到幾公里不等。急救病人進入醫院后，相關的急救設備會無縫地切換到院內醫聯網。3.2 基礎網絡能力要求無線醫聯網的基礎網絡采用運營商的蜂窩網絡，院外一般部署 4G 宏基站，院內部署室內小站。同一張基礎網絡能夠提供 MBB 手機用戶通信、醫療設備的傳輸、NB-IoT/eMTC 物聯通信和位置定位服務。3.2.1 室內蜂窩網絡能力部署在醫院的室內蜂窩網絡需要如下能力：1. 采用共小區技術，在醫院內實現無縫覆蓋，提高了基站接入切換的成功率。2. 實現小區靈活擴容和容量按需擴展，滿足了醫療業務的持續發展。3.

42、 具備數字化運維能力，真正實現室內覆蓋網絡維護的可視化、可檢測和可遠程維護。具備 4G 網絡的通信技術能力，可以獲得高達 Gbps 的極致用戶體驗。具備向 5G 平滑演進的架構能力，部署上做到點位不增和線纜不變。3.2.2 安全組網能力醫療信息關乎人身生命安全，且具有隱私性要求，需要高安全可靠的通信網絡。無線移動網絡具備較高的安全性和可靠性，如采用安全隧道協議 IP-Sec，在網絡邊緣節點部署電信級防火墻來確保其安全性，采用無線網絡協議中的握手信息以及定時器輪詢等方式確保協議的可靠性，并在核心節點通過冗余備份甚至異地容災方案確保系統的可靠性。3.2.3 醫療 IoT 物聯能力物聯網技術在醫院中

43、得到了廣泛的應用，蜂窩 IoT 作為一種新興的技術開始進入醫療行業。蜂窩 IoT 技術分為寬帶 IoT和窄帶 IoT，寬帶 IoT 主要用于醫療影像和視頻等大容量和低時延的 IoT 互聯，窄帶 IoT（比如 NB-IoT）具備低功耗、低成本和廣覆蓋的優勢，可以用于穿戴式設備、藥品的存貯管理和醫療設備運行監控等小包數據傳輸和位置信息上報。室內數字化蜂窩網絡可以通過軟件升級支持 NB-IoT 功能。3.3 虛擬專網控制能力要求為了降低醫院的 IT 投資成本和提高運維效率，醫療設備接入運營商的 4G 網絡，與 MBB 手機用戶共享一張網絡。為頻譜效率3x連接密度1M devices/km2網絡能源效

44、率100X (ITU)5G4G用戶體驗數據速率DL: 100MbpsUL: 50Mbps峰值速率DL: 20GbpsUL: 10Gbps單位區域容量10Mbps/m2時延控制面: 10ms用戶面eMBB: 4ms用戶面 uRLLC: 0.5msSource: 3GPP TR 38.913移動性500km/h圖 16：5G 網絡能力示意圖圖 15：3GPP 規劃的 5G 協議路標5G 給無線醫聯網帶來巨大潛能。3GPP 定義的 5G 能力為下行峰值速率 20Gbps，空口時延 0.5ms， 聯接密度每平方千米 100 萬個。 對于醫療視頻類業務， 5G 能夠提供類光纖的帶寬，支持多路高清視頻，支

45、持醫療 VR/AR 應用，如 AR 手術。對于醫療操作類業務，5G 能提供 ms 級低時延，支持遠程觸覺傳遞和眼球追蹤應用，如遠程手術。此外，5G 超大的聯接能力，能夠在醫院內外提供大量醫療設備聯接，支持 24 小時實時健康檢測。5G 網絡還支持網絡切片功能，即“5G 切片”，一個網絡切片滿足某一類或一個用例的聯接通信服務需求，整個 5G 系統由滿足不同聯接能力的大量網絡切片組成。5G網絡中可以專門為無線醫聯網分配一個或者若干個切片，為醫療業務分配專有的無線空口資源和控制管理，保障業務的獨立和隔離，進一步保障醫療業務的實時性、可靠性和安全性。了保障醫療數據的安全可靠性，利用 MEC 邊緣計算技

46、術，構建一個無線醫療虛擬專網。醫療 MEC 邊緣計算包含了智能路由、聯接管理、能力開放和網絡 QoS 保障。3.3.1 智能路由MEC 本地網關可管理本地醫療設備的接入權限和識別醫療設備接入的業務類型，并建立專有路由，轉發到本地的醫療服務器或無線終端。利用智能路由技術，在蜂窩公網中構建了一個醫療虛擬網絡的路由拓撲，保障醫療業務的獨立性、安全性和可靠性。3.3.2 聯接管理醫療設備接入醫療虛擬專網后，可實現設備的數量管理、狀態管理和流量管理，如當前專網內已聯接設備的數量信息、在線 / 離線狀態信息和累計消耗的流量等，便于醫院聯網設備的信息化管理，提升效率。3.3.3 能力開放 基于邊緣云的 ME

47、C 提供平臺開放能力，服務平臺上集成第三方應用或者在 MEC 上部署第三方應用，如針對患者提供娛樂資源（比如視頻和游戲等），增添了患者的醫院生活豐富性。能力開放是通過公開 API 接口的方式為運行在 MEC上第三方應用提供無線網絡信息和位置信息等多種服務，這是 MEC 有別于其他通信系統的重要特征。綜合考慮第三方應用在系統架構及業務邏輯方面的差異，實現網絡能力簡單友好開放，同時隨著網絡功能進一步豐富，可向第三方應用實現持續開放，而不必對網絡進行復雜改動。例如位置能力開放。無線醫療虛擬專網基于 4G 室內小站， 提供510米精度的定位能力， 并且能夠定位到病房。4G 蜂窩定位技術可以實現特殊患者

48、的位置管理、醫院人流統計和熱力圖分布。5G 毫米波頻段的室內小站可以獲得亞米級的定位精度，可以被用于護理終端、貴重藥品和醫療機器人的定位。3.3.4 高 QoS 保障無線醫療虛擬專網針對不同業務對帶寬和時延的需求進行網絡 QoS 保障。對時延要求比較嚴格的業務，如遠程機器人超聲業務要求時延 20ms，虛擬專網可對其設置較高的調度優先級，確保在網絡擁塞的情況下，時延仍能滿足業務要求。另外，還有些業務對帶寬的需求較高，如遠程實時會診和無線手術示教的視頻圖傳業務帶寬需求為 1015Mbps，虛擬專網可對其設置適當的帶寬保障門限，確保帶寬滿足業務需要。未來網絡將平滑演進到5G，可以采用網絡切片技術進一

49、步提升醫療業務網絡 QoS 保障能力。3.4 網絡持續未來演進要求2017 年 12 月 3GPP 的里斯本會議，標志著 5G NSA NR協議的凍結。2019 年支持 5G 的終端將會出現，中、美、日、韓和歐洲將在 2019 年左右部署 5G 網絡，這也意味著醫療行業在 2019 年將迎來通信領域的變革并推動無線醫聯網快速發展。20162017201820192020全球上市Rel-15Rel-16階段1階段2NSA NRSA NRFull IMT-2020 NR1314無線醫療白皮書無線醫聯網解決方案03 1516無線醫療白皮書4.1 分階段建網建議對于有意愿、有條件的醫院，可根據自身情況

50、分階段實施無線醫聯網業務：第一步，建設院內醫聯網。建議由運營商進行專業的網絡規劃和部署，統一考慮醫療設備和醫療人員的通信需求。至此，醫院可開展基于醫療設備數據無線采集的醫療監測與護理類應用，實現院內無線醫聯網絡全覆蓋，提高醫療工作效率。第二步，建設院間遠程醫聯網和應急救援醫聯網。對于院間遠程醫聯網，可與運營商洽談開通 VPN 專線接入院內醫聯網以保障遠程醫療的服務質量；對于應急救援醫聯網，可通過運營商已經廣域覆蓋的無線網絡基礎設施接入院內醫聯網或應急救援平臺，實施應急救援業務。至此，醫院可開展基于視頻與圖像交互的醫療診斷與指導類應用，實現急救、院內和院間無線全聯接醫療，提升急救響應速度和醫療協