5G遠程超聲檢查在網絡遠程會診及邊遠牧區義診中的應用探索

張其杰 楊 杰 阿衣努爾·買買提力 米力努爾·艾尼瓦爾 胡軒楠 巧麗潘·玉奴 古麗努爾·阿不力米提 伍 利 陳 萱 葉新華 宋寧宏

新疆維吾爾自治區克孜勒蘇柯爾克孜自治州（以下簡稱克州）由于交通不便，醫療資源匱乏，邊疆群眾“看病遠、治病難”的問題一直難以解決。遠程醫療的出現有助于改善這一現狀［1-2］。在發展日益迅速的影像技術領域，超聲因其獨特的優勢占有重要地位。與X線、CT和MRI等檢查手段相比，超聲具有便攜、易于獲取、價格低廉、無輻射、實時評估等優點，在疾病診斷和指導治療，尤其是健康篩查中有著廣泛應用。但該檢查對操作者臨床實踐經驗要求較高，高水平超聲醫師在醫療資源匱乏地區稀缺［3-5］。遠程超聲有助于實現醫療資源共享，但其實時動態圖像的遠程呈現對數據傳輸的實時性、穩定性及帶寬要求均較高，使該技術的開展受到限制，而5G遠程通信技術的出現有望突破這一壁壘。本研究回顧性分析了我院在克州地區開展的5G遠程超聲診斷病例，探討其在網絡遠程會診及邊遠牧區義診中的應用。

資料與方法

一、研究對象

選取2020年6月至2022年4月行超聲檢查患者512例，男183例，女329例，年齡18～86歲，平均（45.00±0.57）歲。其中，行傳統床旁超聲檢查156例，超遠程會診114例，遠程會診185例（包括阿克陶縣維吾爾醫醫院121例和烏恰縣人民醫院64例），遠程義診57例；其中，超遠程會診是指在新疆克州人民醫院就診患者接受我院超聲醫師實時超遠程超聲檢查；遠程會診是指患者經下級醫院5G遠程診療終端接受我院超聲醫師實時遠程超聲檢查；遠程義診是指邊遠牧區義診中的患者經我院5G超聲機器人移動車接受我院超聲醫師實時遠程超聲檢查。參與會診、義診患者均為在當地醫療條件下診斷困難或無條件就診的患者，其中5G超聲機器人移動車主要用于義診中無條件就診的邊遠牧區患者。本研究經新疆克州人民醫院醫學倫理委員會批準，所有入選患者均簽署知情同意書。

二、儀器與方法

1.設備：使用武漢華大智造科技有限公司提供的遠程超聲診斷系統（MGIUS-R3），該系統采用六軸協作機械臂執行系統，掃描覆蓋區域850 mm，醫師端通過仿形探頭控制患者端機械臂，末端探頭與豎直方向最大夾角為70°，軸向旋轉角度范圍為-170°～170°。共配備2套醫師端（圖1A）和5套患者端（圖1B），兩者間信號傳輸基于5G移動通信技術（中國移動）；其中，醫師端分別安置于新疆克州人民醫院和我院超聲科；患者端分別安置于新疆克州人民醫院超聲科、手術麻醉科、兩家下級醫院（阿克陶縣維吾爾醫醫院和烏恰縣人民醫院）和5G超聲機器人移動車（圖1C、D）。

圖1 5G遠程機器人超聲診斷系統

2.會診流程：患者端所在醫院為會診發起方，需提前登錄遠程超聲診斷系統進行預約登記，錄入患者個人信息、檢查部位、具體預約時間等信息，并于會診當天與醫師端所在醫院建立5G遠程通信，會診醫師根據檢查信息開始遠程操作機械臂進行檢查。檢查完畢，會診醫師填寫檢查報告單，患者端醫師打印。見圖2A。我院作為新疆克州人民醫院遠程超聲會診的上級單位，同時新疆克州人民醫院也負責下級縣醫院的遠程會診檢查及邊遠牧區義診中的檢查。會診醫師均為副主任及以上職稱。

圖2 5G遠程超聲會診流程及醫患雙方問卷評估

3.應用評價：①以常規檢查項目為主，涉及甲狀腺、婦科、腹部、乳腺和泌尿生殖系統，比較超遠程會診、遠程會診及遠程義診與傳統床旁超聲在常規檢查項目方面的差異；②遠程超聲會診依據所采集的實時動態圖像進行疾病的診斷分析，信號傳輸的實時性和有效性直接影響操作者的圖像采集及對疾病的判斷。通過分析比較信號傳輸相關參數，包括帶寬、雙向延遲和丟包率，對遠程信號傳輸質量進行評估；③在遠程機械臂進行超聲檢查過程中，醫師對于操作過程、圖像及與患者交流的滿意度直接影響檢查結果；同時，檢查能否順利進行取決于患者的配合程度，可通過接受度、緊張度、探頭壓迫舒適度及隱私保護滿意度得以反映。所有參與醫師及患者檢查結束后填寫簡易評估量表，用于評估遠程超聲診斷臨床應用的可行性，并與傳統床旁超聲評分進行比較，評分越高，體驗越好。見圖2B。

三、統計學處理

結 果

一、檢查項目方面

超遠程會診、遠程會診及遠程義診與傳統床旁超聲在常規檢查項目構成比方面比較差異均無統計學意義。見表1。

表1 傳統床旁超聲與5G遠程超聲在克州地區開展檢查項目情況 例

二、遠程信號傳輸評估

與超遠程會診和遠程義診比較，遠程會診的信號傳輸帶寬更高，雙向延遲和丟包率均更低，差異均有統計學意義（均P＜0.001）。見表2。

表2 5G遠程超聲在克州地區信號傳輸參數比較（）

表2 5G遠程超聲在克州地區信號傳輸參數比較（）

與遠程會診比較，***P＜0.001

類型遠程會診超遠程會診遠程義診帶寬（Mbps）77±7 50±8***52±7***雙向延遲（ms）63±13 83±10***81±8***丟包率（%）2.1±0.7 4.0±0.5***3.8±0.5***

三、醫患雙方問卷評估

1.對于醫師而言，遠程會診的操作滿意度、圖像滿意度和交流滿意度評分與傳統床旁超聲比較差異均無統計學意義；遠程會診和遠程義診的操作滿意度、圖像滿意度和交流滿意度評分均低于傳統床旁超聲，差異均有統計學意義（均P＜0.05）。見表3。

表3 傳統床旁超聲與5G遠程超聲臨床應用醫師評分（） 分

表3 傳統床旁超聲與5G遠程超聲臨床應用醫師評分（） 分

與傳統床旁超聲比較，*P＜0.05，**P＜0.01，***P＜0.001

類型傳統床旁超聲遠程會診超遠程會診遠程義診操作滿意度8.1±0.9 7.8±0.8 7.5±0.7**7.6±0.6*圖像滿意度8.4±0.6 8.1±0.8 7.9±0.6**7.7±0.8**交流滿意度8.5±0.5 8.3±0.6 8.0±0.5**7.9±0.8**

2.對于患者而言，在接受度方面，超遠程會診與傳統床旁超聲比較差異無統計學意義；而遠程會診和遠程義診的接受度評分均低于傳統床旁超聲，差異均有統計學意義（均P＜0.05）。遠程會診、超遠程會診和遠程義診的緊張度評分均低于傳統床旁超聲，差異均有統計學意義（均P＜0.05）。遠程會診、超遠程會診和遠程義診的探頭壓迫舒適度、隱私保護滿意度評分均高于傳統床旁超聲，差異均有統計學意義（均P＜0.05）。見表4。

表4 傳統床旁超聲與5G遠程超聲臨床應用患者評分（） 分

表4 傳統床旁超聲與5G遠程超聲臨床應用患者評分（） 分

與傳統床旁超聲比較，*P＜0.05，**P＜0.01，***P＜0.001

類型傳統床旁超聲遠程會診超遠程會診遠程義診接受度8.2±0.6 7.8±0.7*8.0±0.9 7.8±0.9*緊張度8.3±0.6 7.6±0.6***7.7±0.5***7.7±0.6**探頭壓迫舒適度6.9±0.7 7.4±0.6**7.3±0.8*7.4±0.7*隱私保護滿意度7.0±0.7 8.3±0.5***8.2±0.6***7.9±0.7***

討 論

遠程醫療這一概念最早出現于20世紀70年代，字面解釋就是“遠距離診療”，是指通過信息和計算機技術來增加獲得護理和醫療信息的機會進而達到診治患者的目的［6］。其包含4個關鍵要素：①提供臨床醫療支持；②克服距離障礙，將不同地理位置的用戶關聯起來；③借助各種類型的信息和計算機技術；④以改善健康為目標。傳統上可分為同步和非同步遠程醫療2種模式，前者是指信息雙向實時交互式傳輸共享，而后者一般指信息非實時傳輸，包含存儲和再傳遞的過程［7］。超聲檢查依靠其在疾病診斷中的獨特技術優勢，較早地被應用于遠程醫療中。其所采集的影像為動態圖像，要想實現實時清晰傳輸，對移動通信的速率和雙向延遲要求均較高，受限于當時的信息傳輸技術水平，無法支持同步模式，只能采用非同步模式，即當地醫師將采集完成的超聲影像進行遠距離傳輸，遠程專家根據所采集的影像做出相應診斷。由于超聲檢查對操作者的依賴性，所采集的圖像常差強人意，影響疾病診斷的準確性。即使遠程口頭指導圖像采集過程，也無法完全復現原本意圖，且嚴重降低了檢查效率。

隨著具有高速率、大容量、低延遲的5G移動通信技術出現，使得實時遠程超聲診斷成為可能。本研究所使用的遠程超聲診斷系統由華大智造科技有限公司提供，通過5G網絡實現醫師端與患者端的遠程連接。本研究結果顯示，與遠程會診比較，超遠程會診和遠程義診的帶寬更低，且具有更高的雙向延遲及丟包率，差異均有統計學意義（均P＜0.05）。盡管信號傳輸參數存在差異，但3種遠程會診的帶寬均＞20 Mbps，同時雙向延遲均＜100 ms，丟包率均＜5%，表明網絡狀態均良好，可執行正常遠程操作。該系統采用六軸協作機械臂執行系統，掃描覆蓋區域850 mm，醫師端通過仿形探頭控制患者端機械臂，末端探頭與豎直方向最大夾角為70°，軸向旋轉角度范圍為-170°～170°。會診醫師通過靈活的機械臂調整超聲探頭方位，進而尋找最為滿意的掃描切面，并可實時調節圖像參數，優化圖像。本研究結果顯示，遠程會診的操作滿意度、圖像滿意度和交流滿意度評分與傳統床旁超聲比較差異均無統計學意義，但超遠程會診和遠程義診的操作滿意度、圖像滿意度和交流滿意度評分均低于傳統床旁超聲，差異均有統計學意義（均P＜0.05），可能與5500 km的超遠距離或車載移動傳輸導致信號質量下降有關，但仍可以滿足臨床診斷需求。在2019年開展的一項隨機多中心臨床試驗中，5G遠程超聲突出的圖像一致率、優良率及操作適用性合格率也得以證實［8］。

另外，患者端探頭的接觸力與醫師端仿形探頭的下壓力保持一致，機械臂遠端設有壓力傳感器，能夠實時記錄壓力數值。對于不同體型的患者，醫師可通過適當增加或減少機械臂的下壓力來獲取理想的圖像信息，真實模擬現場操作。為避免檢查某些部位（如脖頸部）時用力過度，可預先根據不同檢查部位設置對應的機械臂壓力最大值，穩定時力靈敏度0.1 N，以免造成患者不適。本研究結果顯示，5G遠程超聲機器人的探頭壓迫舒適度評分甚至高于傳統床旁超聲，差異有統計學意義（P＜0.05）。但相較于傳統床旁超聲，患者接受遠程超聲檢查時更為緊張，兩者緊張度評分比較差異有統計學意義（P＜0.05），可能更多是出于對新事物的陌生感，隨著該項技術的開展與普及，這一現象有望得到改善。目前在檢查過程中，我院安排專人在患者排隊接受檢查時預先進行科普宣教，以有效緩解患者面對機械臂時的緊張度?；谖以含F有經驗，超遠程會診與傳統床旁超聲在患者接受度評分比較差異無統計學意義，可能與該部分患者均來自克州阿圖什市，文化程度較高，對新鮮事物更易于接受有關；相反，遠程會診和遠程義診的對象多居住于邊遠牧區，對5G遠程超聲檢查的接受度評分顯著低于傳統床旁超聲（均P＜0.05）；但在隱私保護滿意度方面，市區和邊遠牧區患者評分均高于傳統床旁超聲（均P＜0.05），尤其在涉及身體私密部位檢查時，由于5G遠程超聲現場無需醫師參與，避免了由于醫患雙方性別不同帶來的尷尬。

不同于CT、MRI等檢查，超聲檢查更注重醫師的操作手法，探頭的位置、角度、力度及超聲波參數的設置決定所采集圖像的質量，進而直接影響對疾病的診斷。以往遠程超聲會診采用非同步模式，最終得到的只有一個診斷結果，對提高當地醫療水平意義不大［7］。在提供遠程醫療支援的同時，兼顧遠程教學指導也非常重要，關于5G技術在超聲遠程教學中的應用已有相關報道［9-10］。我院所使用的遠程超聲診斷系統，可以實時語音溝通，不僅能夠指導患者就診，還能通過共享屏幕為當地醫師進行現場講解教學，實時互動，猶如現場觀摩。同時，該系統配備回放功能，可對疾病的典型動態超聲圖像予以保存，供當地醫師反復觀察學習。此外，遠程超聲系統還廣泛應用于多種傳染病防治中，如新冠肺炎疫情的診治［11-13］，以及輔助手術，其中5G遠程超聲引導下經皮腎穿刺碎石取石術率先由我院成功開展并報道［14］。

綜上所述，初步建立5G遠程超聲檢查的臨床應用體系，有利于促進我國東部發達地區優質醫療資源向邊疆地區有效下沉，是響應國家衛生健康委員會醫療體制改革的一次可貴實踐與模式創新。