Какво позволява 5G в болниците и производството

5G за медицинска технология
Когато машините комуникират безжично чрез 5G

Сабин Кол
Журналист в Бьоблинген

По правило новите смартфони са във фокуса на Mobile World Congress (MWC) в Барселона. Но през февруари медицинско приложение предизвика сензация: първата операция на живо чрез 5G мрежа. По-конкретно, това беше поточно предаване в реално време между екип от лекари в болничната клиника и Dr. Антонио де Лейси, началник на стомашно-чревната хирургия там, в главната аудитория на MWC. По време на демонстрацията де Лейси направи маркировки във видео предаването, които веднага бяха забелязани от хирургичния екип в клиниката. „Преди 5G трябваше да замразим картината, за да нарисуваме, но хирургът продължава да работи и това не е идеално“, обясни де Лейси. Първата 5G телеоперация се проведе почти по едно и също време в Китай: невростимулатор беше имплантиран в мозъка на пациент на Паркинсон в болницата Plagh в Пекин. Лекарят е бил в клиника на остров Хайнан, на 2700 км от Пекин.

5G се използва в Китай с медицински изделия

Двата примера показват голямото предимство на 5G за телемедицина: В сравнение с LTE със закъснения между 40 и 100 ms, при 5G се очакват закъснения доста под 10 ms. Дори се говори за 1 ms. В публичното пространство 5G основно означава скорост с висока скорост на предаване на данни до 20 Gbit/s. За индустрията обаче е по-важно 5G да носи предимства, които са важни за усъвършенстваната комуникация от машина на машина. Например, до един милион устройства трябва да могат да изпращат и получават на квадратен километър. Освен това се обещава надеждност от над 99,999%.

Не всички функции обаче са налични наведнъж. „Настоящата версия на стандарта обхваща само високите скорости на предаване на данни за традиционния потребителски бизнес. Само в издание 16, което трябва да бъде на разположение в края на 2019 г., ще бъдат включени и другите функционалности, които представляват интерес за индустриалните приложения “, обяснява д-р Андреас Мюлер. Той е ръководител на комуникационни и мрежови технологии в Bosch Corporate Research и в същото време председател на 5G Алианса за свързани индустрии и автоматизация (5G-ACIA) в ZVEI.

TU Мюнхен: Пилотно проучване с 5G и медицински устройства

Предавайте ултразвукови данни през 5G

Това може да бъде и недостатък за втория сценарий 5G, който беше пилотиран в Klinikum rechts der Isar: предаването на ултразвукови данни от движещ се обект (като линейка) и последващата диагноза обратно до точката на грижа. Колкото по-рано е налична информация за пациента, толкова по-добре и по-бързо може да му се помогне. Тук 5G може да донесе пробив поради честотната лента и надеждността на предаването на данни. "

Независимо от публичните 5G мрежи обаче, третият сценарий на медицинските специалисти в Мюнхен може да работи: оптимизиране на процесите в болницата чрез проследяване и проследяване - на пациенти и оборудване. „Целта би била да се използва 5G, за да се знае къде се намира пациентът в момента в болницата. Това би ни позволило да подобрим процесите в клиниката и например да намалим дългите периоди на изчакване “, казва Кранцфелдер. По принцип това вече е възможно днес с WLAN и смартфона на пациента. „Изискванията за сигурност и аспектите за защита на данните обаче представляват предизвикателства тук.“

Използвайте 5G, за да намерите скъпи медицински изделия в клиниката

Той предвижда приложение за клиника за пациенти, в което те имат не само планиращ час в реално време за техните срещи в болницата, но и тяхната диагностична информация, например от образни процедури. Според Kranzfelder, 5G също би бил изгоден за проследяване на оборудване в клиниката - ако например можете да намерите скъпи медицински устройства в клиниката по всяко време. „Интернет на нещата може да се внедри в клиниката само с 5G.“ Въпреки това, той твърди, дисплеят в реално време не е лесен за прилагане дори с 5G в болници - защото някои стаи са сравнително малки и мрежовото покритие не е достъпно навсякъде.

За да се повиши ефективността на процесите в клиниката, според Кранцфелдер, трябва да се обсъди отделна 5G мрежа от съображения за сигурност. Това също е новост в сравнение с текущото поколение мобилни комуникации: 5G дава възможност за първи път да се създадат локални мрежи на кампуса. За тази цел при поискване регулаторният орган ще отпусне честоти от 3,7 до 3,8 GHz на компании, регионални мрежови оператори или общини от втората половина на 2019 г. Тази възможност се обсъжда в Klinikum rechts der Isar. Първо обаче в Техническия университет в Мюнхен ще бъде създадена 5G тестова площадка с фокус върху електронното здравеопазване.

През следващите месеци в университетската болница в Манхайм ще бъде създадена и 5G платформа за тестване. Проектната група за автоматизация в медицината и биотехнологиите (PAMB) на Института Fraunhofer IPA създава тестова среда за оценка на възможните употреби на 5G в болници и за разработване и тестване на 5G-подходящи приложения. Изследователите виждат възможни области на приложение в дигитално свързани операционни зали с безжични инструменти като ендоскопи и (капсулни) роботи или в непрекъснатото наблюдение на жизненоважни параметри по време на транспортиране на пациенти.

Подготовката за операция може да се проведе в болничната стая

„Първите съображения бяха, че можем да използваме устройства като ендоскопи в операционната зала безжично и без кабели, тъй като 5G обещава висока скорост на предаване на данни и ниска латентност. Кабелите винаги са източник на смущения и отнемат много време за подготовка. Безжичната операционна зала позволява не само общо подобрение в ергономията, но и ефективни процеси в настройката на операционната зала “, казва професор Ян Сталкамп, ръководител на Fraunhofer PAMB. „В заключената интервенционна стая 5G се конкурира между другото с новия WLAN стандарт Wi-Fi6. Тези системи предлагат подобно висока скорост на предаване на данни и ниско време за предаване, но им липсва мобилност и безпроблемен преход между локални и мобилни мрежи. 5G гарантира непрекъснато събиране на данни във и извън клиниката в случай на промени в местоположението, свързани с процеса. "

Stallkamp вижда бъдещи сценарии за приложение на 5G в бъдеще: „По принцип 5G позволява да се разработват медицински устройства без интелигентност. Интелигентността, т.е. част от софтуера, може да бъде преместена далеч от крайното устройство в централен облак, например; с всички предимства на централна система и управление на данни. Жизненият цикъл на устройствата може непрекъснато да се наблюдава с 5G, така че специални подходи като прогнозна поддръжка могат да увеличат тяхната наличност и да намалят разходите за поддръжка. Това е възможно само ако е налице високо надеждна радиовръзка. Това обаче е и нормативен кошмар. "

За 5G някои медицински устройства трябва да бъдат основно преработени

Подобно на Kranzfelder, той отбелязва, че производителите на медицински технологии са много заинтересовани да проучат потенциала на тази нова технология. "Въпреки това те все още се сдържат", каза Сталкамп. „Например индустрията ще трябва да разработи и одобри безжични ендоскопи с 5G функционалност от нулата. На първо място, от нас като изследователски институт зависи да създадем ендоскопи като еталон и да тестваме тяхната осъществимост. "

„Нарязването на мрежи, т.е. капсулирането на мрежи с различно дефинирани услуги, със сигурност ще се превърне в проблем за болниците, за да се гарантира качеството на услугата за отделни услуги“, подчертава Оли Лийнамаа, мениджър на проекти на Nokia за 5G тестовата мрежа в Оулу, Финландия. Това е в експлоатация от 2015 г., в момента все още е свързано външно към 4G мрежата, но Nokia планира да създаде първите 5G базови станции тук от втората половина на годината. В допълнение към университета в Оулу, финландския изследователски център VTT, са свързани около 500 компании - включително 100 компании за медицински технологии и наука за живота - и университетската болница в Оулу.

Финландия тества какво може да донесе комбинацията от 5G и медицински устройства

Финландците мислят в много голям мащаб: „Град Оулу реши да построи напълно нова болница, която да замени съществуващата, която вече не е подходяща за променящи се нужди. Бъдещата болница иска да увеличи максимално използването на технологични иновации не само в здравеопазването, но и в услугите за персонала и посетителите на болницата “, каза Лийнамаа. В университетската болница в Оулу беше създадена тестова лаборатория за тестване на нови решения за електронно здраве, базирани на 5G. Тук работят ръка за ръка лекарите и инженерите. Според експертите на Nokia тази лаборатория се използва и за практическо обучение на студенти по медицина и за гъвкаво тестване на нови алтернативи на операционна зала с подвижни стени.

„В Оулу също все още не е взето решение дали клиниката по-късно ще използва частна или обществена мрежа. Частната мрежа ще даде на болницата независимост и прозрачност за вземане на решения относно качеството на мрежата, стабилността, сигурността, неприкосновеността на личния живот и услугите според собствените ѝ изисквания “, казва Liinamaa. „От друга страна, експлоатацията на клетъчна мрежа е независим бизнес с регулирано честотно лицензиране и някой трябва да създаде и поддържа мрежата. Доверието в обществената мрежа и настоящите лицензополучатели биха освободили здравните организации от обучение и инвестиране в комуникационни технологии. Сигурна мрежа може да се настрои и с двата модела, тъй като мрежовите компоненти са еднакви за двата варианта. "

Болниците и производителите стават мрежови оператори

Въпросът да станете оператор на 5G мрежа не е въпрос само на болниците, но и на производствените компании. Например швейцарският производител на медицински технологии Ypsomed вече е тествал 5G в своя завод в Золотурн, където се произвеждат инсулинови писалки - използвайки четири производствени приложения.

По-конкретно, оценката на данните от сензорите, предоставени от данните на машината за леене под налягане, донесе предимства: Данните могат да бъдат записани и оценени в реално време с 5G. Това позволява постоянен преглед на производствените параметри. „В допълнение 5G дава възможност за диагностична диагностика на поддръжка на машините“, казва говорителят на компанията Джулиан Стресиг. 5G също е подходящ за виртуализация на машинни компютри на мобилно устройство. Това опростява отстраняването на неизправности от производствените служители и също така осигурява гъвкавост за оптимизиране на производството, независимо от окабеляването. Това е все по-важно, особено за монтажните системи.

Шестмесечният пилотен проект с Swisscom приключи през пролетта на 2018 г. „Като цяло 5G се доказа за нас. Виждаме, че в бъдеще няма да го заобиколим, ако искаме да произвеждаме според най-новите стандарти в Швейцария “, казва говорителят на компанията Ypsomed Джулиан Стресиг. „В крайна сметка 5G ни дава възможност да автоматизираме и цифровизираме производството още повече.“

Предистория: Това е кампус мрежа

Още информация

Към проектната група за автоматизация в медицината и биотехнологиите PAMB към Fraunhofer IPA:

За финландската екосистема за здравословно състояние:

До Техническия университет в Мюнхен:

За швейцарския производител на медицински технологии Ypsomed: