基于5G技术建设智能化手术室临床应用场景现状与进展

第5代（5G）移动通信技术具有传输速度快、时延低、带宽大、可靠性高、覆盖范围广等特点，它正引领整个医疗领域进行着一场深刻的变革。本文对基于5G技术的远程手术实践应用场景，5G 技术在智能化手术室建设中的优势，实践成效等进行了现状分析；为5G技术在“互联网+医疗”中的深度融合应用和推进智慧医疗建设提供参考。

【关键词】5G技术；网络建设；智慧医疗；手术室。

一

引言

5G（第 五 代 蜂 窝 移 动 通 信 技 术 的 简 称 ，5th Generation Mobile Ne-Works) 作为通信创新技术，正处于技术标准形成期和产业应用试验期，各国都把5G作为国家经济数字化转型的关键战略举措 [1-2]。我国积极推动5G在各行各业的落地应用，医疗健康成为重要应用领域之一。近年来，5G+医疗健康政策陆续出台，应用场景不断增加，持续推动 5G 在医疗行业的建设、应用和产业发展。

2020年3月，工业和信息化部印发《关于推动5G 加快发展的通知》，提出开展5G 智慧医疗系统建设，搭建5G智慧医疗示范网和医疗平台，加快5G 应用推广 [3-4]。在手术室信息化建设中，可赋予医疗设备、设施更高效的物联网能力，实现自动化运营智能管理 ; 可为实现移动医疗业务应用提供网络服务保障，辅助医务人员更高效的工作 [5]。

一

5G技术在智慧化手术室临床场景中的应用

5G 网络能够提供持续的4K/8K 超高清远程视频 [6]，可以实现远程手术、远程会诊、远程医疗健康监护 [7]。远程机器人手术系统基于5G 技术 , 通过检测模块、传感系统、通信模块、信息处理系统、控制系统以及机器装备建立，实现了远程手术和优质资源下沉。该手术系统对网络信号质量与清晰度的要求更高，5G 技术的高带宽能够满足数据传输的多样性，适应高清视频的苛刻要求，其低延时性能够确保机械系统与医生操控是高度同步 [8]。

据报道，2018 年中国人民解放军总医院胆肝外科刘荣主任借助5G网络，远程操作50km外的福建医科大学成功完成的实验猪肝小叶切除手术，这是世界首次基于5G网络的远程外科手术测试。2019 年 3 月，中国人民解放军总医院成功完成了国内首例基于5G的相隔3000km 的远程人体手术（帕金森“脑起搏器”植入手术）[9-10]。

5G+远程也应用于手术示教，国内首例 5G+ 手术双向直播于昆明医科大学第一附属医院进行，实时将高清手术图像和手术难点讲解共享到 300 多公里外的昭通市中医院，实现对昆医附一院示教室以及昭通市中医院两地医生或学生的教学 [11]。

5G 网 络 同 时 也 拓 展 了 人 工 智 能（Artificial intelligence，AI）、虚拟现实（Virtual reality，VR）、机器人等技术在医疗领域的应用。目前5G技术可使手术室外的 VR 终端清晰地显示主刀医生的操作，有利于外科医生的培养。近年来，5G 网络与手术机器人耦合正在改变着传统医疗 [13]。2019 年世界机器人大会的开幕式完成了“骨科机器人远程手术中心”项目的启动，开启了我国骨科机器人远程手术的新纪元。5G 网络也能够接入医院内各种自动机器人设备，从而方便医院的监控和管理，提升医院管理效能。

二

5G技术在智能化手术室建设中的优势与挑战

从发展现状来看，远程医疗的效果受制于传统通信技术，使得医患两地距离受到限制，对操作精度及实时性要求较高的诊断与手术来说难以广泛开展。对于远程手术、远程手术指导、远程手术示教等远程医疗场景的业务需求，主要由手术室设备多、线缆多，对手术操作者活动空间造成影响，并增加病患手术感染可能性。用无线通信解决手术室线缆多，减少病患手术感染可能性的需求较大；传统的医学示教会受到设备和网络环境的局限，一般只能在院内进行点对点的视频传输教学，无法传输给更多边远地区的基层医生进行学习，学习需求比较大。

5G 远程手术等远程医疗场景实施过程中通过5G高带宽、超低时延、超高可靠特性将远程现场360°全景视频、多路高清视频、音频、触感等信号反馈到专家侧，专家依托搭建的手术室视频、影像、力反馈、AI 等信息还原系统，通过构建病灶模型与患者身体的精确匹配，为现场医生提供现实与虚拟叠加的影像，实现远程精准手术指导或操控 [13-15]。5G 无线通信技术使用“微基站”设备进行5G网络组网。“微基站”设备小，占用空间小，可以灵活地部署，可以更好地实施组网。在进行相对较小的施工改造后，可以快速地部署在有限的手术间空间内。同时“微基站”辐射更小，更适合在手术室内应用，可以更好地保障精密的医疗器械不受到电磁波干扰。利用 5G 通信技术联网大数据无线传输低延时、高可靠的优势，结合 VR( 虚拟现实 )、AR( 增强现实 ) 等新技术，可有效地打破手术间医疗服务在时间与空间维度上的限制 [16]。

目前，5G医疗的初期探索已起到良好的示范作用 , 但尚不具规模性和成熟性 , 依然存在挑战和问题，包括5G医疗产业布局不够合理 , 急需提高产业协同效益；5G医疗应用缺少技术验证，急需可行性研究；5G 医疗产业存在机制运作障碍，相关应用落地困难，急需出台行业标准、评价方法和监管机制。

三

展望

5G产业的快速发展，机器人技术的日新月异为医疗领域带来更多可能。医疗行业的信息化是无线化、远程化、智能化的融合应用，数字化的建设发展有力推动平衡社会医疗资源、提升医疗效率。以5G 为基础的超高清视频与医疗云将得到广泛应用并在多场景快速发展。5G 医疗定制网支持下的机器人远程手术对智慧医疗行业的产业将产生多方面、多层次的积极效应。在手术室信息化建设中，可赋予医疗设备、设施更高效的物联网能力，实现自动化运营智能管理 ; 可为实现移动医疗业务应用提供网络服务保障，辅助医务人员更高效的工作。

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