摘要：医疗服务关乎国际民生，世界瞩目。但是目前仍面临着医疗资源不均，健康、养老资源不足的问题。基于MEC、物联网等基础技术实现医疗信息化，可以大幅度提高医疗效率。本文首先对面向5G的智慧医疗行业进行介绍和需求分析，之后结合MEC，介绍了MEC的特性、部署方案及面向智慧医疗的平台架构和关键技术；最后详细介绍了三个典型的基于MEC的智慧医疗解决方案，分别为远程会诊、移动查房和在线监控、可穿戴设备健康管理解决方案。
1、引言
我国正处于工业化、城镇化、人口老龄化快速发展阶段，生态环境和生活方式不断变化，目前仍面临着医疗资源不均，健康、养老资源不足的问题，难以满足人民群众对健康、养老日益增长的需求。同时，传统的医疗设备、医疗方式等在新时期已经落伍，信息技术应用水平较低，智慧医疗成为人们关注的 核心领域。2016年10月25日,国务院印发《"健康中国2030"规划纲要》提出了2030年实现人民健康目标, 随着智慧医疗行业的日益发展，将不再局限机构信息化或区域信息化，最终发展成面向家庭或面向个体的智能化医疗体系[1]。智慧医疗利用物联网、云计算、大数据、智能硬件等新一代信息技术产品，能够实现医院、个人、家庭、社区、机构与健康资源的有效对接和优化配置，推动医疗服务智慧化升级，提升医疗服务质量效率水平。
本文首先对面向5G的智慧医疗行业进行介绍和需求分析，之后结合MEC，介绍了MEC的特性、部署方案及面向智慧医疗的平台架构和关键技术；最后详细介绍了三个典型的基于MEC的智慧医疗解决方案，分别为远程会诊、移动查房和在线监控、可穿戴设备健康管理解决方案，以期借助高速发展的无线通信技术以及MEC强大平台能力，为医疗健康产业的发展插上腾飞的翅膀，实现优质医疗资源下沉，让高质量的医疗服务飞入寻常百姓家。
2、智慧医疗业务分析
5G时代，传统医疗可以依托计算机、可穿戴、物联网、无线通信和云计算等技术，充分利用有限的医疗人力和设备资源，发挥大医院的医疗技术优势，在疾病诊断、监护和治疗等方面提供信息化、移动化和远程化的智慧医疗服务。目前产业界纷纷开展了智慧医疗的应用场景分析、解决方案和产业化推广等课题研究。结合医疗业务特征，可以将智慧医疗应用场景总结为3大类：
第一类：基于医疗设备数据无线采集的医疗监测与护理类应用，如无线监护、无线输液、移动护理和患者实时位置采集与监测等。
第二类：基于视频与图像交互的医疗诊断与指导类应用，如实时调阅患者影像诊断信息的移动查房、采用医疗服务机器人的远程查房、远程实时会诊、应急救援指导、无线手术示教和无线专科诊断等。
第三类：基于视频的远程操控类应用，如远程机器人超声检查、远程机器人内窥镜检查和远程机器人手术。
这三类无线应用场景对网络的带宽和时延要求各有不同。
2.1 医疗检测与护理类应用
（1）患者定位管理
为避免患者走失，对患者进行定位管理是很重要的医疗应用。日常工作中，医护人员需要定期巡视病房查看患者住院情况，当发现患者未经批准离开病区时，启动应急程序，立即联系家属，查看监控，请求安保人员在全院区范围搜寻，必要时还会采取报警，请求警方帮助。因为患者走失是重大医疗事件，一方面患者离开病区造成治疗延误致使病情加重，还可能造成传播疾病，甚至遇到意外危险危及生命；另一方面医院需花费大量的时间和人力搜寻患者，增加额外的工作量，甚至承担赔偿责任。随着无线定位技术在医疗中的应用，可以通过对患者佩戴可穿戴设备，实现医护人员远程查看患者的实时位置，节省定期巡视的工作量。
患者位置定位信息数据量很小，传输数据为坐标信息（十几个字节大小），每1~2秒传输一次，并由接收端在电子地图上实时标注患者位置。
对于意识不清、精神病和传染病患者等，医院需要重点监控患者活动范围。当检测到患者活动超出预设活动区域时（比如在病区出口外5~10米设置界线），触发报警，启动应急程序。当出现患者离开医院住院楼，甚至到达院外的情况时，医院也需要能定位到患者位置，方便搜寻。
（2）患者监护
患者监护是指通过一些可穿戴设备对患者生命体征进行实时、连续和持续的无活动束缚的监测，并将获取的生命体征数据和危急报警信息及时传送给医护人员，可以使医护人员实时获悉患者当前状态，做出及时的病情判断和处理。通常会对两类患者进行监护：①术后患者：术后病情变化风险大，医护人员需要持续对患者的生命体征进行监护；②突发性疾病患者：如心脏病患者，日常生活中也需要生命体征监护。
穿戴式健康服务设备的优势十分明显，比如体积小、价格低、携带方便等，穿戴式移动用户健康信息感知系统也会成为社会医疗系统的重要组成部分。通过一些联网的可穿戴监护设备可以持续进行患者位置上报和生命体征信息的采集、处理和计算，并传输到远端监控中心。例如心跳、血压、呼吸以及患者位置等信息。患者位置信息为十几个字节大小的坐标信息，每1~2秒传输一次。生命体征信息由心电、呼吸和血氧等生理信号采样波形、参数值和报警信息组成，以心电为例需传输采样波形、心率参数值和心律失常报警信息，通信速率约为200Kbps。
2.2 医疗诊断与指导类应用
（1）远程实时会诊
远程实时会诊通常发生在医疗联合体的医院之间，或者医院总院和分院之间，可以有效解决医疗资源分配不均的问题。远端医疗专家可以通过视频实时指导基层医生对患者开展检查和诊断，不仅需要传输静态的医学图像、诊断单、化验单、检测报告，还需要多路高清视频传输，以远程实时超声会诊为例，医生不仅要看到超声图像，还需要知道对应的超声探头在人体的位置和方向，因此远端专家将同时看到双路高清视频，超声影像视频和探头操作视频，扫查病灶并进行疾病诊断。远程实时会诊包括视频交流和检查信息共享，视频交流一般在医患两侧配置1080P高清视频，通信速率为5Mbps，需要网络提供大带宽和低时延的通信保障[3]。
（2）AR/VR示教
AR/VR示教可以构建完整的虚拟现实手术场景，全方位展示患者情况、手术创口、手术台画面和手术过程内容。AR/VR示教可以帮助提升偏远区域医院的医疗技术水平，教学医生可以通过视讯设备和远端医务人员或者学员进行视频实时交流，远端医务人员或学员可以通过佩戴AR/VR同步看到真实的手术环境和患者实时的医疗信息。
AR/VR还可以进行在线实时采编录像和无线直播，实现手术音像资料存档、远程观摩教学和专家指导。无线手术示教需要传输多种视频和图像信息，以内窥镜手术为例，手术环境、监护仪画面和内窥镜影像三类视频都需要传输。这三类视频的主流分辨率为1080P，共需要15Mbps的通信速率。
2.3 远程操控类医疗应用
（1）远程机器人手术
机器人手术时一种可控交互式远程医疗服务，突破地域限制，医生和专家可以远离手术台，坐在操作控制台中，根据高清视频回传的手术创口、手术台画面和患者情况，并且通过操作手柄来远程控制患者体内的机械臂、手术器械进行手术。远程机器人手术不仅需要大的带宽、低时延，对定位的精度要求也特别高，尤其是在一些微创手术中，切口可能只有5~8mm, 差之毫厘，谬以千里。
（2）远程机器人内窥镜
远程机器人内窥镜是基于通信、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内窥镜检查医疗服务。其中，视频交流通过医生端和患者端的摄像头完成，力反馈信息通过患者端机器人机械手传感器的采集和反馈来完成，远程操控通过操作摇杆完成。
机器人内窥镜有两路视频信号、一路操作摇杆控制信号和一路力反馈触觉信号。两路视频信号分别为患者端摄像头视频（1080P）和超声影像视频，每路信号通信速率各约5Mbps。操作摇杆控制信号和力反馈触觉信号数据量都很小，经实测两路信号的传输速率都在K比特级。
3、面向智慧医疗领域的MEC
3.1 智慧医疗对网络的需求
智慧医疗融合了多种通信技术，包括4G、物联网和移动边缘计算（Mobile Edge Computing, MEC）等 技术，并具备向5G平滑演进的能力，以崭新的网络架构为医院构建基于蜂窝通信的医疗虚拟专网，不仅能满足大带宽、低时延、大连接的网络通信要求，还降低了整体投资和运维成本。
此外，安全是医疗领域对网络的特殊要求。医疗信息关乎人身生命安全，且具有隐私性要求，网络需要具备较高的安全性和可靠性，如采用安全隧道协议IP-Sec，在网络边缘节点部署电信级防火墙来确保其安全性，采用无线网络协议中的握手信息以及定时器轮询等方式确保协议的可靠性，并在核心节点通过冗余备份甚至异地容灾方案确保系统的可靠性。
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