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文檔簡介
目錄
第一章遠程醫(yī)療器械發(fā)展背景.........................................1
一、遠程醫(yī)療器械概述............................................1
二、遠程醫(yī)療器械發(fā)展現(xiàn)狀........................................2
三、遠程醫(yī)療器械發(fā)展的重要意義..................................8
第二章遠程醫(yī)療器械應(yīng)用............................................10
一、遠程診斷類醫(yī)療器械.........................................10
二、遠程治療類醫(yī)療器械.........................................14
三、急診救治類醫(yī)療器械.........................................18
四、遠程監(jiān)護與生命支持類醫(yī)療器械...............................19
五、遠程康復類醫(yī)療器械.........................................22
第三章遠程醫(yī)療器械網(wǎng)絡(luò)需求及組網(wǎng)方式..............................25
一、遠程醫(yī)療器械網(wǎng)絡(luò)需求較為嚴格...............................25
二、遠程醫(yī)療器械組網(wǎng)方式靈活多樣...............................29
三、遠程醫(yī)療器械傳輸技術(shù)按需選擇...............................33
四、5G技術(shù)是遠程醫(yī)療器械研究熱點..............................35
第四章遠程醫(yī)療器械監(jiān)管思路........................................41
一、上市許可需滿足多重監(jiān)管.....................................41
二、結(jié)合臨床應(yīng)用場景明確關(guān)鍵性能...............................43
三、充分分析風險完善控制防范手段...............................44
四、通過全生命周期監(jiān)管提升產(chǎn)品質(zhì)量.............................46
第五章遠程醫(yī)療器械發(fā)展建議........................................47
一、產(chǎn)學研用合力推進遠程醫(yī)療器械應(yīng)用發(fā)展.......................47
二、以標準為抓手助推遠程醫(yī)療器械規(guī)范發(fā)展.......................48
三、完善遠程醫(yī)療器械安全有效性評價機制.........................48
四、加快建設(shè)遠程醫(yī)療器械數(shù)字安全保障體系.......................49
參考文獻...........................................................51
圖目錄
圖1移動CT診療車............................................12
圖2基于超聲機器人的遠程超聲診斷過程..........................13
圖3磁共振設(shè)備遠程應(yīng)用........................................14
圖4遠程腹腔鏡手術(shù)機器人系統(tǒng)示意圖............................16
圖5基于腹腔鏡手術(shù)機器人的遠程手術(shù)過程........................16
圖6遠程骨科手術(shù)機器人系統(tǒng)示意圖..............................17
圖7基于骨科手術(shù)機器人的遠程手術(shù)過程..........................17
圖8救護車內(nèi)遠程急救場景......................................19
圖9家庭遠程監(jiān)護場景..........................................20
圖10院內(nèi)遠程監(jiān)護場景.........................................21
圖11院間遠程監(jiān)護場景.........................................22
圖12遠程康復機械臂系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖.................................24
圖13遠程康復虛擬游戲訓練機器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖.....................25
圖14醫(yī)療器械通過嵌入式4G/5G模塊接入蜂窩通信網(wǎng)絡(luò).............30
圖15醫(yī)療器械通過外接物聯(lián)網(wǎng)關(guān)接入蜂窩通信網(wǎng)絡(luò).................31
圖165G核心網(wǎng)用戶面和控制面示意圖.............................36
圖17云計算與邊緣計算示意圖...................................37
圖185G網(wǎng)絡(luò)切片組網(wǎng)架構(gòu)示意圖.................................39
圖19UPF下沉模式醫(yī)療行業(yè)專網(wǎng)示意圖...........................40
圖20核心網(wǎng)下沉模式醫(yī)療行業(yè)專網(wǎng)示意圖.........................41
表目錄
表1遠程診斷類醫(yī)療器械網(wǎng)絡(luò)需求................................26
表2遠程治療類醫(yī)療器械網(wǎng)絡(luò)需求................................27
表3急診救治類醫(yī)療器械網(wǎng)絡(luò)需求................................28
表4遠程監(jiān)護類醫(yī)療器械網(wǎng)絡(luò)需求................................28
表5遠程康復類醫(yī)療器械網(wǎng)絡(luò)需求................................29
表6醫(yī)療器械遠程傳輸網(wǎng)絡(luò)對比..................................32
表7不同無線技術(shù)性能對比......................................35
遠程醫(yī)療器械研究報告(2023年)
第一章遠程醫(yī)療器械發(fā)展背景
遠程醫(yī)療器械是一類特殊的終端產(chǎn)品,兼具醫(yī)療器械和通信終端
雙重屬性,又精準對接醫(yī)療衛(wèi)生臨床需求。作為醫(yī)療器械、信息通信、
醫(yī)療衛(wèi)生等多行業(yè)的交叉領(lǐng)域,遠程醫(yī)療器械的發(fā)展應(yīng)用,對多個相
關(guān)行業(yè)的縱深發(fā)展具有牽引帶動作用。本章分析了國內(nèi)外遠程醫(yī)療器
械發(fā)展現(xiàn)狀,并闡述了遠程醫(yī)療器械的研究對社會經(jīng)濟效益提升、遠
程醫(yī)療業(yè)務(wù)場景落地、醫(yī)療器械數(shù)字化轉(zhuǎn)型等三方面帶來的正向推動
作用。
一、遠程醫(yī)療器械概述
依據(jù)《醫(yī)療器械監(jiān)督管理條例》(中華人民共和國國務(wù)院令第739
號)的定義,醫(yī)療器械是直接或者間接用于人體的儀器、設(shè)備、器具、
體外診斷試劑及校準物、材料以及其他類似或者相關(guān)的物品,包括所
需要的計算機軟件。其效用主要通過物理等方式獲得,不是通過藥理
學、免疫學或者代謝的方式獲得,或者雖然有這些方式參與但是只起
輔助作用。其目的是:疾病的診斷、預防、監(jiān)護、治療或者緩解;損
傷的診斷、監(jiān)護、治療、緩解或者功能補償;生理結(jié)構(gòu)或者生理過程
的檢驗、替代、調(diào)節(jié)或者支持;生命的支持或者維持;妊娠控制;通
過對來自人體的樣本進行檢查,為醫(yī)療或者診斷目的提供信息。按照
醫(yī)療器械工作原理的不同,醫(yī)療器械分為無源醫(yī)療器械和有源醫(yī)療器
械。
遠程醫(yī)療器械研究報告(2023年)
遠程醫(yī)療器械通常是指基于無線/有線通信技術(shù)接入網(wǎng)絡(luò),對醫(yī)
療數(shù)據(jù)進行實時/非實時遠程傳輸,實現(xiàn)非視距/非接觸的端到端醫(yī)療
服務(wù)的醫(yī)療器械。遠程醫(yī)療器械通常還融合了人工智能、云計算、大
數(shù)據(jù)、MR/VR/AR等先進技術(shù),實現(xiàn)醫(yī)療器械智能化、集成化發(fā)展。
遠程醫(yī)療器械根據(jù)其工作原理主要屬于有源醫(yī)療器械范疇。
二、遠程醫(yī)療器械發(fā)展現(xiàn)狀
遠程醫(yī)療器械的研究應(yīng)用最早起源于20世紀中期,但受限于通
信網(wǎng)絡(luò)條件及硬件等關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展,遠程醫(yī)療器械的應(yīng)用停留在遠
程問診、遠程會診、遠程示教等初級階段。近年來,5G/千兆光纖、人
工智能、云計算等新一代信息技術(shù)的快速發(fā)展,為遠程超聲、遠程手
術(shù)、遠程監(jiān)護等具有突破性的醫(yī)療場景廣泛應(yīng)用提供了技術(shù)保障。遠
程醫(yī)療器械是支撐遠程醫(yī)療場景落地的硬件基礎(chǔ),伴隨著芯片、GPU、
傳感器等硬件的快速迭代,遠程醫(yī)療器械的發(fā)展也步入快車道。遠程
醫(yī)療器械的主要改變是通過無線/有線通信技術(shù)增加了遠程傳輸?shù)墓?/p>
能,由于有線技術(shù)具有良好的穩(wěn)定性和可靠性,而無線技術(shù)的工作原
理和機制更為復雜,需要重點考慮無線共存干擾、網(wǎng)絡(luò)時延和抖動等
復雜問題,因此基于無線技術(shù)的醫(yī)療器械也成為遠程醫(yī)療器械的重點
研究方向。
1.國外遠程醫(yī)療器械研究應(yīng)用起步較早
(1)歐美國家已出臺遠程醫(yī)療器械監(jiān)管政策
2
遠程醫(yī)療器械研究報告(2023年)
美國和歐盟在遠程醫(yī)療器械領(lǐng)域的研究起步較早,針對采用射頻
無線技術(shù)的遠程醫(yī)療器械的監(jiān)管政策相對成熟。美國FDA在2007年
1月3日發(fā)布指南文件《醫(yī)療器械中射頻無線技術(shù)(RadioFrequency
WirelessTechnologyinMedicalDevices)》的草案,并于2013年8月
14日發(fā)布正式版本。指南文件提出無線技術(shù)的選擇與性能、無線服務(wù)
質(zhì)量、無線共存、無線信號與數(shù)據(jù)的安全性、無線技術(shù)的電磁兼容性、
關(guān)于正確設(shè)置與操作的信息和維護注意事項七個關(guān)注要點;此外,指
南還指出對于采用射頻無線技術(shù)的醫(yī)療器械,其生產(chǎn)商需要提供聯(lián)邦
通信委員會(FCC)給予的認證和/或發(fā)放的許可證。歐盟曾通過無線
電及電信終端設(shè)備指令(R&TTE指令)管理無線射頻通訊醫(yī)療器械。
自2016年發(fā)布新的無線電設(shè)備指令(theradioequipmentdirective,
RED)后,取代了原R&TTE指令。與R&TTE相比,RED指令的產(chǎn)
品范圍聚焦于無線通訊和無線識別的射頻設(shè)備,并進一步明確了制造
商、進口商、代理商、分銷商不同的職責、風險評估、隨機文件等要
求[巴
(2)國際標準多維度開展遠程醫(yī)療器械研究
國際標準組織關(guān)于遠程醫(yī)療器械的研究以美國FDA發(fā)布的指南
文件《醫(yī)療器械中射頻無線技術(shù)》為主導,從多個維度出發(fā),開展遠
程醫(yī)療器械研究,包括無線共存能力、遠程傳輸網(wǎng)絡(luò)性能需求等。2017
年,IEEE(InstituteofElectricalandElectronicsEngineers,電氣與電子
工程師協(xié)會)發(fā)布了關(guān)于醫(yī)療器械無線共存能力的測試方法
3
遠程醫(yī)療器械研究報告(2023年)
IEEE/ANSIC63.27-2017((AmericanNationalStandardforEvaluationof
WirelessCoexistence^,標準規(guī)定了無線醫(yī)療設(shè)備的無線相關(guān)性能、關(guān)
鍵性能指標及測試方法,有助于科學有效地評估無線醫(yī)療器械在預期
工作環(huán)境中與其他設(shè)備共存的能力,從而排除潛在風險⑶。同年,
AAMI(TheAssociationfortheAdvancementofMedicalInstrumentation,
美國醫(yī)療儀器促進協(xié)會)發(fā)布了關(guān)于醫(yī)療設(shè)備和系統(tǒng)射頻無線共存的
風險管理文檔TIR69-2017((AssociationfortheAdvancementofMedical
Instrumentation-RiskManagementofRadio-frequencyWireless
CoexistenceforMedicalDevicesandSystems》,作為醫(yī)療器械風險管理
的一部分,提供醫(yī)療器械無線共存評估相關(guān)的流程和指南,包括測試
前準備、測試和報告要求及測試后分析等環(huán)節(jié),以及網(wǎng)絡(luò)性能需求等
方面⑷。此外,國際標準化組織3Gpp發(fā)布了關(guān)于關(guān)鍵醫(yī)療應(yīng)用的通
信服務(wù)研究報告TR22.826-2021?StudyonCommunicationServicesfor
CriticalMedicalApplications?,重點研究基于5G的遠程醫(yī)療應(yīng)用,
分析了基于增強成像系統(tǒng)的遠程手術(shù)、遠程機器人輔助手術(shù)、遠程診
斷和監(jiān)測等場景下,醫(yī)療器械及其配套的通信設(shè)備對網(wǎng)絡(luò)的潛在性能
要求⑸。
(3)國外醫(yī)療器械企業(yè)在多個疾病領(lǐng)域探索
國外制造商對遠程醫(yī)療器械的研究起步早,支撐技術(shù)成熟,相較
于國內(nèi)發(fā)展情況總體領(lǐng)先,廣泛用于多個應(yīng)用場景68]。美國Intuitive
Surgical公司的核心產(chǎn)品達芬奇手術(shù)機器人,基于斯坦福研究院團隊
4
遠程醫(yī)療器械研究報告(2023年)
的遠程手術(shù)機器人技術(shù)授權(quán),于20世紀90年代便已開始研發(fā),目前
已廣泛應(yīng)用于泌尿外科、婦科、胸外科等多個疾病領(lǐng)域的手術(shù)。日本
歐姆龍于2011年推出電子血壓計、體重身體脂肪測量器等系列遠程
產(chǎn)品,可以通過藍牙等技術(shù)將人體健康的有關(guān)測量數(shù)據(jù)上傳至電腦或
手機等信息鏈接終端,再通過互聯(lián)網(wǎng)與醫(yī)療機構(gòu)的終端處理器實現(xiàn)對
接。2018年,GE發(fā)布了云心電、云影像和云超聲解決方案,致力于
將設(shè)備端到云端打通。隨著5G技術(shù)的落地,西門子積極探索基于5G
的遠程介入機器人在臨床的應(yīng)用;美敦力積極研究5G等無線技術(shù)在
神經(jīng)調(diào)控療法、心率管理、糖尿病產(chǎn)品等方面的應(yīng)用;飛利浦探索研
制5G便攜式超聲診斷系統(tǒng),集硬件、軟件和服務(wù)創(chuàng)新于一體,與手
機、平板等設(shè)備直接相連便可查看高清圖像,實現(xiàn)“探頭即超聲
2.國內(nèi)產(chǎn)業(yè)各方合力推動遠程醫(yī)療器械發(fā)展
(1)國家政策積極鼓勵遠程醫(yī)療器械發(fā)展
近年來國家政策積極鼓勵以5G為代表的遠程信息技術(shù)與醫(yī)療器
械融合應(yīng)用。2018年國家藥監(jiān)局修訂發(fā)布《創(chuàng)新醫(yī)療器械特別審查程
序》,鼓勵醫(yī)療器械創(chuàng)新,激勵產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展;2021年6月1日起
施行的《醫(yī)療器械監(jiān)督管理條例》也明確將醫(yī)療器械創(chuàng)新納入發(fā)展重
點,提出對創(chuàng)新醫(yī)療器械予以優(yōu)先審評審批。2020年10月,工信部、
國家衛(wèi)建委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于進一步加強遠程醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)能力建設(shè)的通
知》,提出鼓勵醫(yī)療設(shè)備廠商開展5G網(wǎng)絡(luò)制式的研發(fā)和適配工作,提
升專業(yè)設(shè)備的5G接入能力。2021年7月,工信部等十部門印發(fā)《5G
5
遠程醫(yī)療器械研究報告(2023年)
應(yīng)用“揚帆”行動計劃(2021-2023年)》,要求開展5G醫(yī)用機器人、5G
急救車、5G醫(yī)療接入網(wǎng)關(guān)、智能醫(yī)療設(shè)備等產(chǎn)品的研發(fā)。2021年12
月,十部門聯(lián)合發(fā)布《“十四五”醫(yī)療裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》,明確提出鼓
勵醫(yī)療裝備集成5G醫(yī)療行業(yè)模組,嵌入人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云
計算等新技術(shù),推動醫(yī)療裝備智能化、精準化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。E⑵
(2)遠程醫(yī)療器械專用準入細則正逐步完善
在通用法規(guī)、技術(shù)文件基礎(chǔ)上,為了更好地指導行業(yè),行業(yè)主管
部門積極研究遠程醫(yī)療器械專用的相關(guān)指導文件,遠程監(jiān)測系統(tǒng)方面
的指導原則目前已經(jīng)發(fā)布,遠程醫(yī)療器械相關(guān)監(jiān)管準入細則研制工作
已進入深水區(qū)。2022年8月22日,國家藥品監(jiān)督管理局醫(yī)療器械技
術(shù)審評中心發(fā)布《遠程監(jiān)測系統(tǒng)注冊審查指導原則(征求意見稿)》,
明確了遠程監(jiān)測系統(tǒng)的組網(wǎng)方式,適用于《醫(yī)療器械分類目錄》中遠
程監(jiān)護設(shè)備(分類編碼07-08-02)和遠程監(jiān)護軟件(分類編碼21-03-
01)o2021年6月,國家藥監(jiān)局發(fā)布《關(guān)于實施中國藥品監(jiān)管科學行
動計劃第二批重點項目的通知》,其中“基于遠程/無線傳輸技術(shù)的醫(yī)
療器械產(chǎn)品的安全有效性評價研究”是重點研究方向之一。2021年12
月,經(jīng)各項目牽頭實施單位細化完善,形成《第二批監(jiān)管科學重點項
目醫(yī)療器械上市前研究項目任務(wù)分解表》,將基于遠程/無線傳輸技術(shù)
的醫(yī)療器械產(chǎn)品的安全有效性評價研究細化為應(yīng)用研究、性能指標及
測試方法研究、共性技術(shù)安全有效性評價研究、檢查要點及案例研究
共四個研究任務(wù)。
6
遠程醫(yī)療器械研究報告(2023年)
(3)遠程醫(yī)療器械標準取得階段性成果
標準研制對于遠程醫(yī)療器械的發(fā)展具有規(guī)范引領(lǐng)作用,目前產(chǎn)學
研用積極協(xié)同推進相關(guān)標準研制工作,并取得階段性成果。國家藥監(jiān)
局醫(yī)療器械技術(shù)審評中心聯(lián)合相關(guān)單位發(fā)起了人工智能醫(yī)療器械創(chuàng)
新合作平臺。2022年9月,平臺召開第二次管理委員會會議,由新一
代無線診療應(yīng)用技術(shù)研究工作組主導的遠程超聲診斷系統(tǒng)、遠程機器
人介入診療系統(tǒng)、遠程腹腔鏡手術(shù)機器人、遠程醫(yī)療專網(wǎng)等4項文稿
立項,經(jīng)平臺管理委員會審議通過。在國家衛(wèi)生健康委員會規(guī)劃發(fā)展
與信息化司及工業(yè)和信息化部信息通信發(fā)展司共同指導下,中國通信
標準化協(xié)會成立了5G醫(yī)療健康子工作組,主要圍繞5G醫(yī)療健康體
系架構(gòu),研制5G醫(yī)療通信終端、組網(wǎng)架構(gòu)與性能、醫(yī)療云平臺、業(yè)
務(wù)與應(yīng)用平臺技術(shù)、信息安全等標準,目前研制《臨床醫(yī)療設(shè)備通信
規(guī)范》《個人健康設(shè)備通信規(guī)范》《個人健康設(shè)備信息交互模型》國
家標準3項,基于5G的超聲診斷系統(tǒng)技術(shù)要求等行業(yè)標準10余項。
(4)國家科研專項支持遠程醫(yī)療器械創(chuàng)新
國家科學研究項目在推動技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新研究方面具有先導意義,
目前在遠程醫(yī)療器械應(yīng)用發(fā)展方面給予了大力支持,推動了遠程醫(yī)療
器械產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)能力建設(shè)。國家科技管理信息系統(tǒng)公共服務(wù)平臺公布的
國家重點研發(fā)計戈診療裝備與生物醫(yī)用材料”重點專項2022年度項
目申報指南中,有2個專項項目涉及遠程醫(yī)療器械的研究。“經(jīng)呼吸
道診療機器人系統(tǒng)研發(fā)''項目提出,機器人具備至少3種操作模式(主
7
遠程醫(yī)療器械研究報告(2023年)
從/協(xié)作/遠程);“機器人遠程診療與手術(shù)體系的研究與應(yīng)用示范''項目
提出,研究遠程診療的醫(yī)學圖像和臨床檢查數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)標準,建立
遠程診療與手術(shù)體系,在不同層級醫(yī)療機構(gòu)開展遠程手術(shù)臨床應(yīng)用示
范,建立針對不同手術(shù)適應(yīng)證的機器人遠程手術(shù)評價體系。
(5)遠程醫(yī)療器械企業(yè)積極探索應(yīng)用場景
醫(yī)療器械企業(yè)是推動遠程醫(yī)療器械發(fā)展的主體,目前多家醫(yī)療器
械企業(yè)積極開展遠程醫(yī)療器械的研制,探索遠程醫(yī)療器械應(yīng)用落地。
華大智造研制的MGIUS-R3遠程超聲機器人、華聲制造研制的康乃
馨遠程超聲會診專用機均已成功上市;基于天智航研制的遠程骨科手
術(shù)機器人,北京積水潭醫(yī)院機器人手術(shù)團隊在貴州、新疆、西藏等全
國11個省級行政區(qū)域開展160多例骨科機器人遠程手術(shù);另外,山
東威高、上海微創(chuàng)、蘇州康多等廠商積極研制遠程腹腔鏡手術(shù)機器人,
特別地,山東威高目前已經(jīng)成功開展50余例人體臨床試驗???/5]
三、遠程醫(yī)療器械發(fā)展的重要意義
1.有效帶動社會經(jīng)濟效益提升
社會效益層面,對落實鄉(xiāng)村振興國家戰(zhàn)略具有重要作用。遠程醫(yī)
療器械在農(nóng)村醫(yī)療機構(gòu)部署,將促進優(yōu)質(zhì)醫(yī)療衛(wèi)生資源向農(nóng)村傾斜,
增加農(nóng)村醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)供給口叫對于醫(yī)護人員,可以接受來自三甲醫(yī)
院醫(yī)療專家的遠程指導和培訓,有效提升診療水平和準確率;對于農(nóng)
村患者,在家門口便可享受到三甲醫(yī)院的診療服務(wù),節(jié)約成本的同時
8
遠程醫(yī)療器械研究報告(2023年)
提升了就醫(yī)體驗;對于醫(yī)療機構(gòu),能夠夯實醫(yī)療信息化基礎(chǔ),提升智
慧醫(yī)院發(fā)展建設(shè)水平。經(jīng)濟效益層面,對促進我國醫(yī)療衛(wèi)生經(jīng)濟結(jié)構(gòu)
轉(zhuǎn)型升級具有積極意義。以遠程骨科手術(shù)機器人為例,平均每一例遠
程手術(shù)可以節(jié)省患者及家屬間接費用1萬元,加快我國遠程骨科手術(shù)
機器人的市場培育和應(yīng)用普及,有望培育出具有國際競爭力的骨科手
術(shù)機器人領(lǐng)軍企業(yè)和產(chǎn)業(yè)集群,預計實現(xiàn)百億元直接經(jīng)濟效益,預計
拉動千億元手術(shù)機器人器械、耗材及技術(shù)服務(wù)收入。
2.推動重點醫(yī)療業(yè)務(wù)場景落地
從醫(yī)療服務(wù)場景來看,遠程醫(yī)療器械能夠在診前、診中、診后等
診療環(huán)節(jié)提供全方位的信息化、移動化和遠程化醫(yī)療服務(wù),精準對接
醫(yī)療衛(wèi)生需求,有效推動智慧醫(yī)療、遠程醫(yī)療、移動醫(yī)療等應(yīng)用場景
落地?;谶h程診斷類、遠程治療類醫(yī)療器械,可以實現(xiàn)遠程會診、
遠程手術(shù)等醫(yī)療服務(wù),推動構(gòu)建有序的分級診療模式,促進醫(yī)療資源
均等化?;谶h程監(jiān)護與生命支持類、遠程康復類醫(yī)療器械,可以實
現(xiàn)院前家庭健康管理、院間資源共享、院后康復的連續(xù)性醫(yī)療服務(wù),
推進居家社區(qū)、醫(yī)養(yǎng)康養(yǎng)一體化發(fā)展模式?;诩痹\救治類醫(yī)療器械,
可以實現(xiàn)院前急救與院內(nèi)診療無縫聯(lián)動,有助于醫(yī)院快速制定搶救方
案,形成“上車即入院“急診救治模式。
3.促進醫(yī)療器械數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級
從技術(shù)創(chuàng)新看,基于無線或有線通信技術(shù),將醫(yī)療器械接入遠程
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遠程醫(yī)療器械研究報告(2023年)
網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)醫(yī)療數(shù)據(jù)的匯總、傳輸和共享,推動醫(yī)療器械超高清醫(yī)學
圖像傳輸、遠程精準操控、人機交互等多項關(guān)鍵技術(shù)落地應(yīng)用,促進
創(chuàng)新力強、附加值高、安全可靠的醫(yī)療器械更新?lián)Q代。從功能應(yīng)用看,
遠程醫(yī)療器械不僅豐富了醫(yī)療器械在遠程診斷、遠程治療、遠程監(jiān)護、
急診救治、遠程康復方面的功能應(yīng)用,還融合人工智能、云計算、大
數(shù)據(jù)、MR/VR/AR等先進技術(shù),實現(xiàn)醫(yī)療器械智能化、集成化發(fā)展。
第二章遠程醫(yī)療器械應(yīng)用
通信技術(shù)與醫(yī)療器械的融合應(yīng)用,不僅衍生出遠程操控、數(shù)據(jù)快
速傳輸和實時共享等系列功能,更將進一步推動醫(yī)療產(chǎn)業(yè)格局的變革。
隨著5G、千兆光纖等通信基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善,遠程醫(yī)療器械的發(fā)
展將迎來新的機遇,新技術(shù)、新產(chǎn)品也正在不斷涌現(xiàn)。
一、遠程診斷類醫(yī)療器械
遠程診斷類醫(yī)療器械將有效推動遠程問診、遠程超聲等醫(yī)療服務(wù)
的開展,構(gòu)建健康有序的分級診療格局。遠程診斷類醫(yī)療器械主要覆
蓋X線成像(DR)、計算機斷層掃描(CT)、磁共振成像(MRI)和
超聲等影像類設(shè)備,主要應(yīng)用于心腦血管系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、
腫瘤等疾病領(lǐng)域。DR和CT設(shè)備工作原理都是基于X光,但成像特
征和適用場景各有不同。DR是基于二維投影原理,適合用于骨骼外
傷診斷,具有成本低、速度快等優(yōu)點。CT的斷層掃描成像則具有更
高的三維空間分辨率,在微小病灶的篩查上更有優(yōu)勢,近幾年CT在
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遠程醫(yī)療器械研究報告(2023年)
肺部感染、肺炎、肺結(jié)節(jié)的診斷上逐步取代DR,呈現(xiàn)爆發(fā)性增長。
MRI設(shè)備的成像利用的是原子核自旋運動,對神經(jīng)、血管、肌肉等軟
組織病變篩查明顯優(yōu)于CT,對人體無放射性傷害,但設(shè)備成本高昂,
患者檢查等待期長。超聲設(shè)備原理是用超聲波穿透人體,具有安全、
無創(chuàng)無輻射、實時成像等優(yōu)點,適用于腹部、甲狀腺、乳腺等人體器
官檢查。
新一代通信技術(shù)能夠助力上述診斷類醫(yī)療器械在遠程操作過程
中實現(xiàn)高清影像數(shù)據(jù)秒級傳輸、遠程操控毫秒級時延等能力,使得醫(yī)
療專家在本地即可為偏遠地區(qū)的患者進行實時影像閱片和診斷,能夠
幫助患者節(jié)約看病成本,有效解決偏遠地區(qū)醫(yī)療資源匱乏、診斷水平
不足等問題。目前遠程診斷類醫(yī)療器械典型落地場景主要包括以下幾
類:
1.移動DR/CT診療車
移動DR/CT診療車在新冠疫情期間探索創(chuàng)新,發(fā)揮了重要作用,
實現(xiàn)了送醫(yī)上門服務(wù),減少了人們交叉感染的概率,目前處于應(yīng)用探
索階段。移動診療車相當于一個可移動的醫(yī)院,在車上搭載遠程
DR/CT設(shè)備,如圖1所示。移動診療車艙體主要由發(fā)電機區(qū)、掃描室
和控制室3個獨立空間構(gòu)成,其中掃描室用于配備DR/CT設(shè)備,控
制室配備了主控臺、顯示器和建模工作站等設(shè)備。車內(nèi)配置了無線通
訊模塊,移動診療車在進行現(xiàn)場篩查后,將影像數(shù)據(jù)回傳至醫(yī)院影像
歸檔和通信系統(tǒng)(PACS),由專業(yè)醫(yī)生進行遠程診斷并實時反饋診斷
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遠程醫(yī)療器械研究報告(2023年)
結(jié)果口久
來源:貴港市人民醫(yī)院
圖1移動CT診療車
2.遠程超聲機器人
通過遠程超聲機器人系統(tǒng),結(jié)合AI視覺輔助和觸覺反饋,醫(yī)院
專家可以遠程操作千里之外的機械臂,控制機械臂上探頭的移動和旋
轉(zhuǎn),進行會診、示教、指導、急救,為基層患者進行檢查和診療口刃,
如圖2所示。遠程超聲實時會診過程中,基于遠程網(wǎng)絡(luò)實時傳輸動態(tài)
變化的超聲影像,雙方醫(yī)生可進行協(xié)同標記,實現(xiàn)語音、視頻、超聲
影像三者的實時、同步傳輸,有效打破空間限制,實現(xiàn)跨區(qū)域、跨醫(yī)
院之間的業(yè)務(wù)指導、質(zhì)量管控,保障下級醫(yī)院進行超聲工作時手法的
規(guī)范性和合理性。目前,國內(nèi)已有一款遠程超聲機器人(MGIUS-R3)
獲批國家藥監(jiān)局第三類醫(yī)療器械注冊認證,未來遠程超聲機器人系統(tǒng)
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遠程醫(yī)療器械研究報告(2023年)
的大規(guī)模應(yīng)用仍需進一步探索。
來源:華大智造
圖2基于超聲機器人的遠程超聲診斷過程
3.遠程磁共振設(shè)備
磁共振設(shè)備具有復雜度高、操作繁瑣等特點,目前遠程磁共振設(shè)
備的應(yīng)用仍在研究探索階段。遠程磁共振設(shè)備通過接入通信網(wǎng)絡(luò),能
夠?qū)崿F(xiàn)在聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間實時共享掃描序列管理、圖像質(zhì)量反饋以及針
對性的參數(shù)調(diào)整等操作,可用于大型醫(yī)聯(lián)體對磁共振設(shè)備的遠程、高
效和統(tǒng)一管理;還可實現(xiàn)及時高效的遠程培訓和遠程會診,如圖3所
示,從而讓各層級醫(yī)療機構(gòu)的磁共振檢查和臨床應(yīng)用水平在遠程環(huán)境
下得到飛躍式的提升[⑻。
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遠程醫(yī)療器械研究報告(2023年)
來源:GE醫(yī)療
圖3磁共振設(shè)備遠程應(yīng)用
二、遠程治療類醫(yī)療器械
遠程治療類醫(yī)療器械涉及遠程手術(shù)機器人、放射治療等高端醫(yī)療
器械,其應(yīng)用將有效促進高端醫(yī)療資源下沉基層。遠程治療類醫(yī)療器
械在臨床應(yīng)用中的風險較大,目前業(yè)界主要以研究探索為主,暫時還
沒有相關(guān)產(chǎn)品獲得上市許可。一方面需要企業(yè)、醫(yī)療機構(gòu)、科研機構(gòu)
等多方合力研究創(chuàng)新技術(shù)路徑,重點突破遠程手術(shù)規(guī)劃、視覺實時導
航、精準操控、人機交互等關(guān)鍵技術(shù);另一方面也需要監(jiān)管機構(gòu)結(jié)合
產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況,探索完善相關(guān)法規(guī)文件。
在遠程治療領(lǐng)域,通信技術(shù)與遠程手術(shù)規(guī)劃、視覺實時導航、人
機交互等技術(shù)結(jié)合,主要賦能于遠程手術(shù)機器人。機器人輔助手術(shù)具
有靈活精準、視野清晰、過濾震顫、直覺自然、易于學習、創(chuàng)口小恢
復快、出血少并發(fā)癥少等諸多優(yōu)勢,在高難度手術(shù)中具備不可替代的
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遠程醫(yī)療器械研究報告(2023年)
作用。目前遠程手術(shù)機器人主要應(yīng)用于腹腔鏡和骨科領(lǐng)域。腹腔鏡手
術(shù)機器人系統(tǒng)通常采用主從遙控操作的操控方式,由外科醫(yī)生控制臺、
患者側(cè)手術(shù)車和一套三維高清影像系統(tǒng)組成,在泌尿外科、婦科、普
外科已廣泛應(yīng)用。骨科手術(shù)機器人系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)、定位導航裝置、
機械臂裝置以及配套的工具集,已在多個骨科亞專業(yè)中得到應(yīng)用,它
提高了內(nèi)植物放置的準確性和可重復性,可改善骨科手術(shù)的臨床效果,
縮短住院時間。
1.遠程腹腔鏡手術(shù)機器人
遠程腹腔鏡手術(shù)機器人系統(tǒng)工作中涉及三類信號,一是輔助醫(yī)生
進行遠程會診交流的音視頻信號,二是通過生理監(jiān)護等監(jiān)護設(shè)備、內(nèi)
窺鏡等獲取的患者生理參數(shù)及實時影像數(shù)據(jù),三是肌電等觸覺反饋傳
感器和機械臂等回傳的控制信號,分別由音頻模塊、視頻模塊和控制
模塊進行處理傳輸,如圖4所示,其中有線網(wǎng)絡(luò)通常用來作為風險規(guī)
避的備用網(wǎng)絡(luò)“⑼。使用遠程通信網(wǎng)絡(luò),特別是5G網(wǎng)絡(luò),基于其大
帶寬網(wǎng)絡(luò)特性,遠程腹腔鏡手術(shù)機器人系統(tǒng)的內(nèi)窺鏡可使用4K超高
清視頻進行三維影像傳輸。4K超高清內(nèi)窺鏡生成的圖像分辨率是傳
統(tǒng)高清的四倍,影像色彩更接近人眼視覺,可觀察到細微血管、神經(jīng)
以及傳統(tǒng)高清內(nèi)鏡難以探查的細節(jié),能為手術(shù)醫(yī)生提供清晰的大視野,
滿足手術(shù)過程中局部放大的需求,讓醫(yī)生實現(xiàn)更為精細、精準的遠程
手術(shù)操作[2叫
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遠程醫(yī)療器械研究報告(2023年)
機器人遠程通信單元遠程?家系統(tǒng)
一|音頻處|
麥克風/喇叭音頻處
音頻
理模塊|理模塊|
生理監(jiān)護等卜~N網(wǎng)
監(jiān)護設(shè)備視頻處絡(luò)5G
管
理模塊基視頻
內(nèi)窺鏡理站
模
塊
肌電等觸覺
反饋傳感器
控制處控制
理模塊
機械臂
本地手術(shù)室遠程專家端
來源:中國信息通信研究院
圖4遠程腹腔鏡手術(shù)機器人系統(tǒng)示意圖
來源:青島大學附屬醫(yī)院
圖5基于腹腔鏡手術(shù)機器人的遠程手術(shù)過程
2.遠程骨科手術(shù)機器人
遠程骨科手術(shù)機器人系統(tǒng)通過術(shù)前采集用戶3D影像,遠端傳輸
分析制定基于3D的個性化骨模型手術(shù)方案,術(shù)中利用實時性極高的
網(wǎng)絡(luò)傳輸,遠程控制手術(shù)機器人進行精密操作,術(shù)后實時跟蹤患者恢
復狀態(tài),遠程引導患者積極進行康復治療,來實現(xiàn)大型中心醫(yī)院對地
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遠程醫(yī)療器械研究報告(2023年)
方醫(yī)院的深度協(xié)助,顯著提升手術(shù)最終的臨床效果。從應(yīng)用層面看,
主要包括遠程會診、機器人手術(shù)遠程規(guī)劃、機器人手術(shù)遠程操控等,
通過不同的應(yīng)用滿足不同層級遠程診療需求口521]。遠程骨科手術(shù)機器
人系統(tǒng)示意圖如6所示。
來源:北京積水潭醫(yī)院
圖6遠程骨科手術(shù)機器人系統(tǒng)示意圖
圖2患肢、f術(shù)機器人、“(?”1?西入線機擺放圖3廿?折復位信息(患肢與健股對比計尊移位數(shù)據(jù))圖4骨折復位及18內(nèi)釘植入傷其傳
愉圖像界面圖5遠程于術(shù)上控制塔發(fā)出指令圖6患肢連接「機器人紅位模塊、閉合亞位圖7安裝定位模塊,進行遠端鎖定
來源:北京積水潭醫(yī)院
圖7基于骨科手術(shù)機器人的遠程手術(shù)過程
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遠程醫(yī)療器械研究報告(2023年)
三、急診救治類醫(yī)療器械
急診救治類醫(yī)療器械將改變傳統(tǒng)急救模式,為患者爭取更多救治
時間。傳統(tǒng)的急救方式是將病人通過救護車轉(zhuǎn)運至醫(yī)院后再實施檢查
和搶救,這占用了黃金救援時間。運用5G等無線通信技術(shù),能夠?qū)?/p>
現(xiàn)病人“上車即入院“,利用遠程急救設(shè)備在救護車上即可為病人完成
一系列基礎(chǔ)檢查,并通過無線網(wǎng)絡(luò)將患者的生理參數(shù)及檢查檢驗結(jié)果
等關(guān)鍵信息實時傳輸?shù)结t(yī)院,院前院內(nèi)無縫銜接,便于醫(yī)院內(nèi)專家第
一時間掌握患者病情,通過AR/VR技術(shù)進行遠程會診和指導,快速
制定搶救方案,做好術(shù)前準備卬-25]。
急診救治類醫(yī)療器械包括除顫儀、車載監(jiān)護儀、轉(zhuǎn)運呼吸機、便
攜式超聲、心電圖機與遠程心電管理系統(tǒng)等設(shè)備。此類設(shè)備的特征是
便攜易用、體積小、重量輕,能夠?qū)⒈O(jiān)測的醫(yī)學數(shù)據(jù)實時上傳至云平
臺。搭載無線通信模塊,可使這類醫(yī)療器械向無線化、集成化和小型
化進一步發(fā)展,滿足遠程急診救治場景下的各類醫(yī)療服務(wù)應(yīng)用,目前
相關(guān)的器械產(chǎn)品仍處于應(yīng)用探索階段。
在2022年冬奧會期間,遠程急診救治模式得到了良好實踐。北
京急救中心改造、配備了5G救護車、智能移動方艙等急救設(shè)施,設(shè)
施內(nèi)還配備了一系列無線醫(yī)療設(shè)備,可以第一時間將設(shè)施內(nèi)患者的生
命體征、醫(yī)學影像、電子病歷等數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)街笓]廳內(nèi)及相應(yīng)的接
診醫(yī)院,在醫(yī)院會診中心的專家實時掌握傷員的受傷情況,迅速完成
“云端會診”,遠程指導急救工作的展開,為運動員爭取黃金救治時間。
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遠程醫(yī)療器械研究報告(2023年)
來源:北京大學第三醫(yī)院
圖8救護車內(nèi)遠程急救場景
四、遠程監(jiān)護與生命支持類醫(yī)療器械
遠程監(jiān)護與生命支持類醫(yī)療器械在慢性病的預防'治療和重癥的
救護過程中起到了重要作用,大大提升了醫(yī)院的診療效率。遠程監(jiān)護
與生命支持類醫(yī)療器械主要應(yīng)用于家庭健康管理、院內(nèi)重癥監(jiān)護和院
間重癥監(jiān)護三類場景,為人民群眾健康預防和疾病監(jiān)護提供了科學手
段。
遠程監(jiān)護與生命支持類醫(yī)療器械包括能夠監(jiān)測心電、腦電、血糖、
血氧等人體生理參數(shù)的監(jiān)護儀及呼吸機、透析設(shè)備等多種醫(yī)療器械。
目前,遠程監(jiān)護與生命支持類醫(yī)療器械還在研究探索階段,多用于以
下三類場景[22-26〕。
一是院外的家庭監(jiān)護場景。此類醫(yī)療器械具有功能簡單、操作便
捷、體積小巧、攜帶方便等主要特征,其技術(shù)革新也相對較快。在健
康中國戰(zhàn)略的引導下,人民群眾對身體健康的關(guān)注也由被動轉(zhuǎn)變?yōu)橹?/p>
動,隨著國內(nèi)人口老齡化程度的進一步加劇,家庭、社區(qū)等健康監(jiān)護
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遠程醫(yī)療器械研究報告(2023年)
模式成為必然趨勢。家用監(jiān)護類遠程醫(yī)療器械能夠更加便捷地將人體
監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳至云平臺,聯(lián)合醫(yī)院、社區(qū)、家庭等多個渠道匯總的患
者數(shù)據(jù),運用人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù),對患者的健康狀態(tài)進行實時、
持續(xù)監(jiān)護,對急重癥風險較高的患者進行預警提示,推動醫(yī)療滲透至
疾病預防、診斷、治療和家庭護理各個環(huán)節(jié)。
c[TI口
來源:中國信息通信研究院
圖9家庭遠程監(jiān)護場景
二是院內(nèi)的遠程監(jiān)護場景。此類醫(yī)療器械具有復雜度高、專業(yè)性
強、體積偏大、存量較多等特征。遠程監(jiān)護具備一對多實時監(jiān)護、實
時查房、遠程交班、遠程會診、遠程指導、家屬遠程探視、遠程心理
疏導等功能。借助遠程監(jiān)護與生命支持類醫(yī)療器械,醫(yī)生可以隨時隨
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遠程醫(yī)療器械研究報告(2023年)
地查看患者的身體狀況、生理信息、病歷信息等數(shù)據(jù),為急重癥患者
提供及時有效的救護;患者也可向醫(yī)護人員發(fā)起高清視頻進行互動式
交流咨詢。遠程監(jiān)護能夠有效減小醫(yī)生患者頻繁接觸和交叉感染風險,
切實提高重癥患者的生存率和治愈率,提升醫(yī)護人員的工作效率。
■重郵護室
心臟病人監(jiān)護室
術(shù)后觀察室
護士站
來源:中國信息通信研究院
圖10院內(nèi)遠程監(jiān)護場景
三是院間的遠程監(jiān)護場景。與院內(nèi)遠程監(jiān)護場景類似,區(qū)別在于
院內(nèi)監(jiān)護場景下患者在病房內(nèi),監(jiān)護中心在同一院區(qū)內(nèi)的護士站或醫(yī)
生工作站;而院間遠程監(jiān)護場景下患者與監(jiān)護中心在不同院區(qū)或不同
醫(yī)院。院間遠程監(jiān)護能夠有效彌補基層醫(yī)院醫(yī)療資源短缺,監(jiān)護水平
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遠程醫(yī)療器械研究報告(2023年)
不足等問題。
患者生命體征及位置信息監(jiān)控
院
間■重建護室
遠
程心臟病人監(jiān)護室
監(jiān)
術(shù)后觀察室
護
護士站
基層醫(yī)療機構(gòu)I基層醫(yī)療機構(gòu)2基層醫(yī)療機構(gòu)n
來源:中國信息通信研究院
圖11院間遠程監(jiān)護場景
五、遠程康復類醫(yī)療器械
遠程康復類醫(yī)療器械能夠有效協(xié)同大型醫(yī)療機構(gòu)與基層醫(yī)療機
構(gòu)的康復醫(yī)療資源,推動醫(yī)療機構(gòu)、家庭社區(qū)一體的康復醫(yī)療發(fā)展。
從而使得基層患者能夠在節(jié)約醫(yī)療成本的前提下,進一步提升康復水
平和效果,甚至提高生活質(zhì)量。
康復醫(yī)療器械指在康復醫(yī)療中用于康復評定、訓練與治療、有效
改善或恢復患者功能的醫(yī)療設(shè)備。人口老齡化、慢病年輕化、術(shù)后康
復顯性化等成為康復醫(yī)療器械市場的主要驅(qū)動力。目前,我國康復醫(yī)
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遠程醫(yī)療器械研究報告(2023年)
療技術(shù)仍處于發(fā)展初期,醫(yī)療資源存在總量不足、分布不均、地域性
差距較大等問題,很多患者往往因為得不到及時有效的康復治療而逐
漸失去運動功能,甚至導致終生殘疾。另外,康復醫(yī)學的服務(wù)對象主
要是各種急慢性疾病導致功能障礙的群體,往往需要長期隨訪性的診
療指導,患者產(chǎn)生懈怠情緒,阻礙了康復效果的提升。遠程康復類醫(yī)
療器械的落地應(yīng)用目前仍在積極探索,未來將有效推動上述問題解決,
使患者在家庭內(nèi)或社區(qū)醫(yī)院便可接受專業(yè)的康復治療,實現(xiàn)家庭康復、
社區(qū)康復和醫(yī)院康復一體化發(fā)展。遠程康復類醫(yī)療器械通常還集成了
人工智能、虛擬現(xiàn)實、遠程監(jiān)測等技術(shù),以豐富康復終端的功能和應(yīng)
用場景,實時監(jiān)測患者的運動學、生理學等康復數(shù)據(jù),從而達到良好
康復效果RM。
1.遠程康復訓練機械臂
遠程康復訓練機械臂的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖12所示,基于力反饋遙操
作機器人技術(shù),使得醫(yī)生通過網(wǎng)絡(luò)便可以一對多遠程控制機械臂,設(shè)
定康復機械臂的訓練模式和控制參數(shù),利用反饋的視頻圖像及力反饋
信息監(jiān)控患者的訓練狀況,從而對中風患者或上肢受傷患者進行康復
訓練。該系統(tǒng)在有限的康復醫(yī)療資源下能夠大大提升醫(yī)生工作效率,
幫助患者達到預期康復效果.I。
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遠程醫(yī)療器械研究報告(2023年)
圖12遠程康復機械臂系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
2.遠程康復虛擬游戲訓練機器人
遠程康復虛擬游戲訓練機器人的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖13所示,通過傳
感器和軟件模塊模擬現(xiàn)實環(huán)境,輔助患者完成運動訓練,游戲中提供
視覺、聽覺、力覺等多種形式的反饋,增加訓練時的真實感和沉浸感,
提高患者康復訓練的積極性。同時,借助于網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了遠程康復監(jiān)控,
將康復數(shù)據(jù)進行量化后反饋至醫(yī)生端,由醫(yī)生根據(jù)病人情況實時調(diào)控
設(shè)備參數(shù),既適應(yīng)病人的康復情況,又保證病人的訓練強度,使治療
效果最大化口。加。
24
遠程醫(yī)療器械研究報告(2023年)
網(wǎng)
絡(luò)
通
信
患者端
來源:東南大學
圖13遠程康復虛擬游戲訓練機器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
第三章遠程醫(yī)療器械網(wǎng)絡(luò)需求及組網(wǎng)方式
遠程醫(yī)療器械在提供端到端的遠程/移動醫(yī)療服務(wù)時不再是獨立
的部分,而是依賴整個網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)體系提供相關(guān)服務(wù)。
一、遠程醫(yī)療器械網(wǎng)絡(luò)需求較為嚴格
遠程醫(yī)療器械無論是基于有線技術(shù)還是無線技術(shù)接入網(wǎng)絡(luò),正確、
及時和安全地傳輸醫(yī)療數(shù)據(jù)與信息都是至關(guān)重要的,相較于普通通信
終端,遠程醫(yī)療器械對網(wǎng)絡(luò)性能的需求也更為嚴格。
由于遠程醫(yī)療器械的工作機理需要依賴通信網(wǎng)絡(luò),不同的醫(yī)療應(yīng)
用場景對數(shù)據(jù)傳輸速率、時延、抖動等網(wǎng)絡(luò)性能指標要求不同,不同
應(yīng)用場景下的醫(yī)療器械對網(wǎng)絡(luò)性能要求的側(cè)重點也不同。本章基于國
際標準化組織3GPP報告及國內(nèi)外相關(guān)文獻82],研究并梳理了各類
25
遠程醫(yī)療器械研究報告(2023年)
醫(yī)療器械在預期工作環(huán)境運行時的網(wǎng)絡(luò)需求,供醫(yī)療器械廠商、醫(yī)療
衛(wèi)生機構(gòu)、監(jiān)管部門等參考。
1.遠程診斷類醫(yī)療器械
遠程診斷類醫(yī)療器械涉及定制化網(wǎng)絡(luò)需求的應(yīng)用包括遠程高清
視頻、遠程語音、海量醫(yī)療影像數(shù)據(jù)傳輸、超聲動態(tài)數(shù)據(jù)流傳輸、超
聲機器人觸覺反饋和遠程操控等,各類應(yīng)用相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)需求可參考表
lo
表1遠程診斷類醫(yī)療器械網(wǎng)絡(luò)需求
網(wǎng)絡(luò)需求
遠程診斷場景平均無故障
可靠性E2E時延比特率
工作時間
立體4K60fps每像素12位
彩色編碼(例如YUV4:1:1)99.99>1月<250ms2Gbit/s
實時視頻(損失較少壓縮)
壓縮的4K視頻流99.99>1月<100ms25Mbit/s
高品質(zhì)音頻流99.99>1月<100ms128kbit/s
CT/MRI掃描數(shù)據(jù),最大
99.99>1月秒級>240Mbit/s
300Mbyte的DICOM數(shù)據(jù)
CT/MRI遠程控制臺
99.99>1月<100ms50Mbit/s
(XVGA壓縮)
來自超聲探頭的未壓縮
512x512像素32位20fps99.99>1月<50ms160Mbit/s
視頻流
?1月?2Mbit/s
觸覺反饋數(shù)據(jù)流99.999<20ms
(<1年)/16Mbit/s
來源:3GPPTR22.826V17.2.0
2.遠程治療類醫(yī)療器械
遠程治療類醫(yī)療器械特別是遠程手術(shù)機器人系統(tǒng),不僅要進行高
26
遠程醫(yī)療器械研究報告(2023年)
清視頻、三維圖像等大數(shù)據(jù)量的高質(zhì)量傳輸,還需要提供數(shù)據(jù)采集、
實時定位、觸覺反饋、遠程操控等融合功能,遠程手術(shù)的效果很大程
度上取決于數(shù)據(jù)傳輸時延及質(zhì)量,對傳輸網(wǎng)絡(luò)提出了重大挑戰(zhàn)。遠程
治療類醫(yī)療器械相關(guān)網(wǎng)絡(luò)需求可參考表2。此外,在遠程治療過程中,
主刀醫(yī)生對遠程手術(shù)機器人的操作熟練程度、延遲適應(yīng)能力以及機器
人系統(tǒng)失效時的補救能力等對治療結(jié)果也至關(guān)重要。
表2遠程治療類醫(yī)療器械網(wǎng)絡(luò)需求
網(wǎng)絡(luò)需求
遠程治療場景
數(shù)據(jù)類型時延抖動丟包率數(shù)據(jù)速率
2D視頻流<150ms3-30ms<1(/3<10Mbps
實時多媒體流3D視頻流<150ms3-30ms<10-3137Mbps-1.6Gbps
音頻流<150ms<30ms<10-222-200Kbps
體溫<250ms/<10-3<10kbps
血壓<250ms/<10-3<10kbps
心跳頻率<250ms//<10kps
生命體征呼吸頻率<250ms//<10kps
心電圖<250ms//72kbps
肌電圖<250ms//86.4kps
腦電圖<250ms//1.536Mbs
壓力3-10ms<2ms<10-4128-400kps
觸覺反饋
震動<5.5ms<2ms<10"128-400kps
來源:3GPPTR22.826V17.2.0
3.急診救治類醫(yī)療器械
急診救治類醫(yī)療器械主要應(yīng)用于快速移動的救護車、野外救援等
場所,通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)能夠在高速移動或復雜惡劣的環(huán)境下支撐數(shù)據(jù)穩(wěn)定
可靠傳輸。具體的網(wǎng)絡(luò)需求可參考表3。
27
遠程醫(yī)療器械研究報告(2023年)
表3急診救治類醫(yī)療器械網(wǎng)絡(luò)需求
網(wǎng)絡(luò)需求
遠程急救與生命支持平均無故障
可靠性E2E時延比特率
工作時間
未壓縮2048x2048像素
?1月
每像素16位10fps實時99.99<100ms670Mbit/s
(<1年)
視頻掃描流
壓縮4K(3840x2160像
素)每像素12位(例如99.99>1月<100ms25Mbits/s
YV12)60fps實時視頻流
?1月
身體生命體征監(jiān)測數(shù)據(jù)流>99.999<100ms<1Mbit/s
(<1年)
<128
高品質(zhì)音頻流>99.99>1月<100ms
kbit/s
?1月
院外心臟遙測>99,9999<100ms0.5Mbit/s
(<1年)
來源:3GPPTR22.826VI7.2.0
4.遠程監(jiān)護與生命支持類醫(yī)療器械
遠程監(jiān)護與生命支持類醫(yī)療器械對網(wǎng)絡(luò)性能的需求主要體現(xiàn)在
大連接、低功耗、可靠性等方面。具體網(wǎng)絡(luò)需求可參考表4。
表4遠程監(jiān)護類醫(yī)療器械網(wǎng)絡(luò)需求
器械種類比特率時延誤碼率
膠囊內(nèi)窺鏡1Mbps<250ms<IO'10
心電ECG192kbps<250ms<10-10
腦電EEG86.4kbps<250ms<10-1°
肌電EMG1.536Mbps<250ms<IO-10
血糖監(jiān)測儀1kbps<250ms<IO-10
輸液監(jiān)護儀16kbps<250ms<io-10
音頻流1Mbps<20ms<10-5
視頻流10Mbps<100ms<10-3
來源:IEEECommunicationsSurveys&Tutorials,VOL.16,NO.3
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遠程醫(yī)療器械研究報告(2023年)
5.遠程康復類醫(yī)療器械
康復類醫(yī)療器械主要涉及定制化網(wǎng)絡(luò)需求的應(yīng)用包括遠程高清
視頻、遠程語音、醫(yī)學數(shù)據(jù)傳輸、機器人觸覺反饋和遠程操控等,各
類應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)需求可參考表5。
表5遠程康復類醫(yī)療器械網(wǎng)絡(luò)需求
網(wǎng)絡(luò)需求
遠程康復類場景制E2E時延
可靠性比特率
立體4K60fps每像素12位
彩色編碼(例如YUV4:1:1)99.99>1月<250ms2Gbit/s
實時視頻(損失較少壓縮)
壓縮的4K視頻流99.99>1月<100ms25Mbit/s
人體運動學、生理學數(shù)據(jù)傳輸99.99>1月<100ms50Mbit/s
?1月?2Mbit/s
觸覺反饋數(shù)據(jù)流99.999<20ms
(<1年)/16Mbit/s
來源:3GPPTR22.826VI7.2.0
二、遠程醫(yī)療器械組網(wǎng)方式靈活多樣
遠程醫(yī)療器械接入網(wǎng)絡(luò)有多種組網(wǎng)方式,醫(yī)療器械廠商可根據(jù)各
類組網(wǎng)方式和傳輸方式的特點,結(jié)合各類遠程醫(yī)療器械的應(yīng)用目的和
場景,選擇其中一種或多種實現(xiàn)端到端遠程傳輸。
遠程醫(yī)療器械組網(wǎng)方式主要分成以下幾種類型:
1.廣域網(wǎng)連接場景
(1)蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)傳輸方式
a.醫(yī)療器械通過內(nèi)嵌4G/5G移動通信模塊連接到4G/5G蜂窩通
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遠程醫(yī)療器械研究報告(2023年)
信網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)傳輸和雙向業(yè)務(wù)連接。其網(wǎng)絡(luò)拓撲示例如圖14
所示。
來源:中國信息通信研究院
圖14醫(yī)療器械通過嵌入式4G/5G模塊接入蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)
b.醫(yī)療器械通過以太網(wǎng)線纜/USB線纜/WiFi/藍牙等方式連接到
內(nèi)嵌4G/5G模塊的物聯(lián)網(wǎng)關(guān)(蜂窩通信網(wǎng)的接入設(shè)備),再通過物聯(lián)
網(wǎng)關(guān)接入到4G/5G蜂窩通信網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)遠
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