摘要：在我国经济持续发展的今天,建立更为有效的医疗系统十分必要。运用现代信息技术革新医疗体系,建立现代的智慧医疗体系,持续满足人民群众的健康需要,是医药产业的共识。当前,5G的高效利用已是社会各界关注的焦点。利用5G技术可以更好地完成现代的网络通讯,为智慧医疗注入新的活力。5G在智慧医疗中的运用,可以扩展医院的医疗服务范围,更好地解决人民群众的医疗需要,有效缓解医疗服务供需矛盾,为国家今后的医疗保健产业发展提出了一个全新的方向。

　　关键词：5G环境；远程医疗；急救视频传输；实时性能；改进分析

　　0引言

　　当前,远程医疗对于推进医药医疗体制的变革,加快健康中国建设,推动医疗事业的发展具有重要的支持意义。实施远程医学,能够从整体上改变我国医疗系统中的不均衡状态,缓解医学互动与会诊的空间压力。超高清影像就是这种发展趋势的最直接反映,它大大提高了图像的丰富性与精细度。但是,由于其生产和传播的复杂性,需要通过诸如CDN等技术来解决网络拥塞,提高接入速率,保证连续、高品质的视频传送,为用户带来最好的视听效果。

　　1在远程医疗中具体应用5G通信技术的计算机技术举措

　　1.1远程医疗服务的计算机技术支撑

　　5G网络是新兴的通信技术,其实施有赖于许多计算机领域的核心技术。在无线拓展（eMBB）中,利用计算方法对大规模天线进行操控,并设计有效的波束成形方法,从而达到最优的无线电发射和有效的终端访问。5G网络的传输速率是4G网络的10倍,通过对现有4K/8K视频和VR/AR等虚拟现实视频的平滑传送,实现了4K/8K高清图像和虚拟现实视频的无缝切换。针对低时延通信（uRLLC),本项目拟采用计算机仿真技术,通过层次式分发等方法,将延迟从4G的50ms内降低到了1~2ms,该技术要求具有较高的实时性[1]。

　　5G是今后5~10年内的主流技术。1G主要用于语音通话；2G科技使人们可以使用移动电话彼此发送文本信息；3G科技可以使用视频电话；4G可以极大地提高电话的性能,提高网络的总体速率。从最初的1G到4G,人们在互联网上的交流感受越来越好。5G技术与前4代技术相比具有显著的不同,5G技术不但更注重人与人的高效连通,而且可以增强行业的联系。5G的独特优势如下。（1）无线扩展（eMBB）应用中,利用大型天线和高效的波束赋形等方法,可以实现无线电波的传输,并将其高效地接入到移动终端。因此,eMBB环境下的数据传输高效,网络覆盖面积大,且针对的是相对一般的客户,可以更好地提高使用者的网络体验。（2）5G网络具有巨大的无线传输能力,其传输带宽是4G网络的10倍,也就是说,5G的用户可以享受4K/8K的高清图像,以及VR、AR等虚拟现实。基于低时延通信（uRLLC）的高可靠性业务,通过对框架结构进行相应的优化,例如分层分布等,进一步降低延迟,响应速度从4G的50ms内缩短至1~2ms,即1秒钟即可完成一张完整的页面,对于一般人而言效果不明显,但在VR、游戏、医疗、工业制造等领域,5G技术极具优势。

　　1.2远程手术服务的计算机技术挑战与应对

　　医生利用计算机将真实的图像转换成数码讯号,再经由5G网络传送到远端。但在外科操作中,由于各种原因引起的各种故障会造成非常严重的结果,因此对网络的可靠度提出了更高的要求,例如,使用多条信息传递通路,并及时进行差错探测。另外,为了保证数据的安全与完整,需要在网络安全方面提供相应的技术支撑,同时在满足相关法律、法规的前提下合理使用数据。

　　1.3远程护理服务的计算机技术创新

　　在人口老龄化的大环境下,5G智慧医疗需要将计算机人工智能与机器人相融合。本项目拟采用人工智能技术,建立人工智能医疗保障系统,通过5G技术,对感知网络中的信息进行实时处理,从而达到个性化诊疗的目的。以浙江省人民医院为例,该院利用运动控制算法、图像实时传输和处理算法设计计算机遥控机器人,可完成超声检查。面向护理需要,采用基于多个传感器数据的融合以及基于无线通信的遥控等技术设计以计算机为核心的护理机器人、智能轮椅等装置。5G和机器人的结合必将是5G在智能医疗中的重要应用,特别是在医疗保健方面。随着养老问题愈发受到关注,社会对照护服务的需求也在持续攀升,且护士人手短缺的状况日益凸显,开发出能够契合临床需求的看护机器人显得尤为必要。另外,可以为残障人士配备护理专用轮椅,借助5G技术实现轮椅的自主行走功能。一旦出现意外情况,护工或者其家属能够在短时间内对轮椅进行操控,以保障使用轮椅者的生命安全。

　　2 5G环境下远程医疗急救视频传输的计算机技术实践方案

　　2.1基于计算机算法的高清视频帧间预测压缩技术

　　直接传输海量的HD图像将会占用很大的网络带宽,并且会造成一定的延迟。针对这一问题,项目拟利用机器视觉理论对时间域内各帧之间的相关性进行研究,并在此基础上提出基于图像序列的预测式编码方法。该方法的关键在于使用计算机软件来估计目标帧中当前帧宏块的最佳匹配块。使用MSE算法来衡量图像的匹配效果,通过求出像素差的平方平均,更加准确地识别出最佳匹配。该方法具有运算速度快、易于实现等优点,在匹配准确性和计算速率上取得了较好的均衡,满足实时性的需求。

　　利用均方误差（MSE）和绝对误差（SAD）两种度量方法评价算法的性能。通过对目前图像和参照图像中的图像进行对比分析,确定出图像中的最优匹配区域。这两个度量标准的选取在本文的研究中有其特有的优点,即MSE与SAD算法的求解较为简便,无需进行繁琐的数学操作,因而可以提高算法的效率[2]。对于高清晰图像的实时传送来说,运算速度是关键问题,任何附加的运算代价都将导致传输延迟的增加。MSE算法具有较高的运算效率,保证了算法的实时性,保证了算法的快速、高效。通过对待选图像像素差值的均值进行估计,该方法对于大的错误值更加灵敏,可以实现对最优匹配的精确辨识。SAD算法通过对当前图像像素差值的绝对大小进行估计,不受错误大小的影响,且算法更加简便、快速[3]。将两者相结合,可以有效地平衡图像的匹配精度与运算速度,从而改善图像的图像质量。

　　2.2基于计算机调度算法的视频分片及优先级调度

　　因为关键帧和非关键帧在视频质量中的作用是不同的,所以在视频编码结束后,可以对其进行视频切片,并为其分配传送资源的优先权,确保视频传送的品质,实现低延迟的传送效果[4]。首先,采用计算机编程确定主体层次与广义层次,选取包含关键帧的视频片段为主体视频,因为缺少关键帧会对视频的质量造成较大的负面影响,而含有非关键框架的片段就像普通片段一样。其次,建立权重因素和权重调整机制,并利用权重因素对各个层次的权重进行量化评价。针对不同情形,采用计算机自动调节权重因素,按权重分配每一级,保证关键信息即使在有限的条件下,也能够实现高效的传输。为了保证在资源受限时依然能够对重要数据进行有效传递,需对其加权系数进行适当的调节。根据加权因素的设置,对各层进行排序。

　　2.3构建基于计算机网络架构的高清影像低时延安全传输模式

　　基于计算机网络架构,将帧内的数据压缩和数据块的分配方法相融合,建立低延迟数据传输模型[5]。在体系结构上,利用云服务器对视频数据进行管理和审查,通过部署5G边缘节点实现对数据传输终端的认证,将终端装置用作高清晰视频数据的获取和接收端。

　　3 5G环境下远程医疗急救视频传输的软件技术应用

　　在5G远程医学应急应用中,为了保证实时的视频数据传输,需要进行相应的软件支持。H.265/HEVC是新型的基于H.265/HEVC的数字图像编码方法,在同等图像质量的情况下,可以将图像的码流压缩到100Mbps以内,并与5G高速宽带进行同步传输。基于WebRTC的语音、视频采集和编译解码等多项技术,可以在不使用任何软件的情况下,使系统的延迟降低到50ms以下。在边缘计算和云计算的协作框架下,5G网络中的边缘节点被配置到5G基站周围,利用MEC服务器对数据进行局部预处理,主要内容如下：（1）实时进行帧预处理,降低传输量,采用前向错误校正,根据网络状态,进行编码速率的调节；（2）云计算负责长期存储、大数据分析以及多个节点的协作,比如将患者的资料集成到云上,通过分布数据库,进行跨区域的数据传输,将延时限制在200ms之内。此外,利用YOLO等方法,实现急诊医学图像的快速,准确提取出医学图像中的病变区域；提出了新的医学诊断方法—基于深度神经网络的图像重建方法。在安全性方面,在传输层,使用TLS1.3对视频流进行加密,通过10ms以下的密钥协商,实现对视频的帧哈希值的上链存储,保证达毫秒级的时间戳准确性。在此基础上,构建授权管理体系,保证数据的安全性。在跨平台的兼容方面,采用Flutter等架构研发的客户端可以实现多个系统的功能,接口的大小可以根据不同的屏幕大小进行调整。同时,客户端具有脱机缓存的功能,当出现信号中断的时候,会对视频进行一定的缓冲,并且在信号恢复之后进行2倍的补传,传输时间在5秒钟之内。此外,客户端内置了一个语音识别SDK,让医生能够进行语音操控。本项目拟采用SDN控制器对5G网络进行专门的分区,确保带宽、时延等性能指标,采用5G网络状态汇报机制,实现对于5G模块的能耗管理,既可以提高客户端的使用寿命,又可以确保重联延迟小于500ms,从而实现5G远程医学急诊视频传输的端到端延迟不超过100ms,分辨率达到4K/60fps,满足远程手术等高精度场景需求。

　　4结语

　　5G在智慧医疗方面的运用具有良好的发展潜力,不但可以促进国内远程医疗事业的持续发展,还可以将优质的资源进行整合,解决部分地区的医院和诊所缺乏专业的医疗人员和各类先进仪器的问题,同时,帮助获得各个应用场景的相关数据,从而达到信息的共享,促进智慧医疗信息化建设。在5G网络持续建设的背景下,将5G技术运用到智慧医疗中,可以将5G技术的优点充分利用起来,以特定的临床需要为发展方向,解决特定的医学问题,并积极探索新的智能医疗应用场景,为人民就医等带来更大的便利,推动国家健康事业的发展。

参考文献

　　[1]余红英.新型数字技术在广播电视领域的融合应用研究[J].西部广播电视,2024,45(23):180-183.

　　[2]刘茂彬,吴家奇,蒋小莉.“5G+MEC”技术在电力行业中的应用[J].中国新通信,2024,26(22):59-61.

　　[3]张昊,宋菁,陈忠华,等.5G智能海关巡检机器人设计与开发[J].电视技术,2024,48(10):32-37.

　　[4]张峰,王旭辉,明晨东,等.5G远程遥控作业的视频延时优化策略研究[J].工程机械,2024,55(10):6-8+17+236.

　　[5]韩润泽.5G网络环境下的高清广播电视传输技术方案研究[J].电视技术,2024,48(10):147-149.