重症监护室（intensive care unit，ICU)是收治危重症患者的医疗单元，配备充足的医疗设备、医护人员、监测和治疗手段，实现对危重患者连续高质量的监测与治疗。第五代移动通信技术(the fifth generation network, 5G)是以高频段电磁波为物理基础的无线数据传输技术^[1]，速率是4G的十倍以上^[2]，在医疗领域的应用也是崭露头角^[3-5]。2019年国家卫生健康委发布《基于5G技术的医院网络建设标准》，明确了医院5G化建设的概念与框架，进一步推动了智慧医院的发展进程^[6-8]。应用5G和人工智能（artificial intelligence，AI）技术构建新一代智慧化ICU单元，更好地提高危重症的医疗服务水平和人文关怀，至今尚未见报道。笔者所在的团队从2017年开始在国内率先探索5G在急危重症领域的应用^[9-12]，2020年8月建成国内首个基于5G和人工智能技术的智慧化ICU单元，现报道如下。

2019年5月至2020年8月，在某医院急诊医学科的监护室（emergency intensive care unit，EICU）进行。本研究通过医院伦理委员会审批[批件号：（2020）伦审研第（873）号]。

在一家大学附属的三级甲等综合性医院（某医院）进行，参与单位包括中国移动通信集团浙江有限公司杭州分公司（以下简称为“中国移动”），华为技术有限公司杭州研究院（以下简称为“华为公司”），海康威视数字技术股份有限公司（以下简称为“海康威视”）等。

由医院组织急诊ICU的医护专家、网络医学中心、医院感染管控专家、后勤、IT部门和相关参与单位的技术人员反复进行讨论，整理5G智慧化ICU单元的功能需求，提出技术解决方案，搭建功能模块并进行整体集成。由中国移动解决5G室内基站建设问题，华为公司提供5G通讯等设备，海康威视提供智能识别摄像头、探视终端设备、AI开放平台等信息化设备，由医院后勤管理科进行空间设计、智能化声光电等配套设施的建设。

2019年5月起开始进行ICU智慧化单元的功能规划与可行性分析，形成初步方案规划。2019年10月至12月联合厂家设计技术方案和设备选择等。2020年1月至2020年3月进行ICU环境改造与线路搭建；2020年4月至6月完成设备组建与平台调试。2020年7月至8月进行智慧化ICU单元的整体功能测试及评价。

本研究构建的智慧化ICU单元分为诊疗区与缓冲区，采用可调节透明度与具有隔音降噪功能的一键触发式雾化玻璃门分隔。诊疗区病床顶部天花板装有智慧虚拟天窗，可以根据昼夜节律自动调节光线变化，为患者展现自然光线与天空变化。床旁智能音箱嵌入AI智能语音终端设备，可根据使用者需要进行简单问题对答、音乐播放、窗帘开关、灯光调节等操作，为患者打造舒适放松的环境。构建集束化环境监测中控台，实现对智慧化ICU单元内的环境温湿度、分贝音量的实时监控，在环境温湿度异常、噪音过大时，自动输送报警信号，提醒医护人员及时处理。智慧化ICU单元可以为患者提供更加个性化、更具舒适性的住院环境，从而促使患者身心放松，更有助于其配合诊疗，从而促进康复。

智慧化ICU单元能将心电监护、呼吸机和输液泵信号传输于华为TE40一体化高清视频会议终端，基于5G的传输设备实现患者多维度影像整合，包括HIS系统、监护仪、呼吸机、超声机与内镜图像，融媒体信息远程传递系统，集成显示在一体化会议屏上，同时可传输于华为TE40 Mobile Phone APP端专家会诊系统，经过授权可实现专家在手机移动端、PC端或者专用指挥中心端等远程实时监测患者生命体征，实现远程指导、远程监护、远程查房、远程会诊功能（图 1），立体化、智慧化、闭环式的无缝连接患者的诊治。远程医疗服务既可以减少会诊团队反复出入病房可能造成的潜在院内感染，又可以使患者获得更加实时的诊疗服务，避免延误救治。

图 1 智慧化ICU单元的环境与远程医疗服务 Fig 1 Intelligent ICU unit environment and telemedicine service

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智能探视系统使用海康DS-KMO9803与DS-KMM9503，搭载医护人员身份认证、时间设置、通话监控、录像存储等基础功能，以及5G网络适配、支持移动端多形式对接等系统亮点，可以实现家属到院视频探视与居家远程探视。家属到院探视时，在取得了护士端探视中心的授权后，使用海康DS-KMO9803型号探视分机，通过采集的音频、视频进行编码及压缩，依托5G高速网络传输至探视主机DS-KMM9503端，由平台进行同步的数据接收及解码，可以使病房端与探视端可建立可视双向语音通话；同时护士可通过探视中心与病房端及探视端进行通话，形成三方对接。此外，通过将探视模块搭载至手机应用程序平台，家属可通过手机端进行探视预约，由护士使用探视中心程序进行审核及授权后，可将家属手机端连接病房端进行通话探视，由探视中心对探视进行全程监管。此外，该系统可实现云端存储与视频回放，便于存档资料保存，见图 2。

图 2 ICU智能探视系统结构图 Fig 2 The structure diagram of ICU intelligent visiting system

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智能化院感防控系统包括智能手卫生识别系统与智能穿戴识别系统，实现医护人员手卫生的监管与个人防护的自动识别。前者对于进入ICU单元的医护人员，采用快速手消毒液出液器TTL开关量信号采集与视频序列识别结合的方式，在医护人员取用快速手消毒液后，由系统采集手卫生动作，通过机器学习的方式对手卫生动作进行分析，手卫生完成步骤与时间达标的前提下，自动开启ICU单元的大门（图 3-4）。智能穿戴识别系统主要由海康威视DS-2TD1217B-3/6/PA视频探头及AI开放平台构成，通过5G CPE Pro无线路由器将视频信号转码上传至云服务器，可通过电脑的海康威视AI开放平台端进行查看与运作。视频片段的预处理采用视频序列与机器学习相结合的技术手段，在AI开放平台中结合机器学习与深度学习系统对医护人员佩戴工作帽、口罩的动态视频进行反复识别与学习训练。当医护人员在目标区域内未按照要求佩戴工作帽、口罩等防护用具时，通过前端摄像采集装置进行图像采集与后台分析，结合5G高速网络处理，系统将在0.2 s内触发报警系统，通过提示音提醒医护人员及时完善防护穿戴。

图 3 ICU智能手卫生识别系统的技术路线 Fig 3 Technical route of ICU intelligent hand hygiene identifi cation system

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图 4 ICU智能手卫生识别系统实景 Fig 4 Real scene of ICU smart hand hygiene recognition system

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5G作为新一代高速的移动数据传输技术，在各领域中的应用将发挥巨大改变与促进作用。其中对深化医药卫生体制改革，推动医疗健康产业发展，建设智慧医疗提供了重要的技术支撑^[13-14]。依托5G技术的高带宽、多连接、安全可靠等特性，可以解决以往医院数据传输及办公体系中网络延时、稳定性差、数据安全性差等问题，提升医院办公数据传输及处理效率，从而促进形成高效医疗数据处理环境，实现智慧医疗^[13-15]。对于ICU单元的整体建设而言，提供更高精度的生命监测，更全面、及时的诊疗服务和充分的人文关怀是工作的目标。

本项目作为我国首个智慧化ICU示范单元，依托5G移动通信技术与AI智能平台，结合危重症病房医疗护理需求，改变了重症监护病房医疗服务的模式，提升了护理质量。从智慧化ICU环境、智慧医疗、人文探视及院感管理角度，为我国5G技术在医疗行业的应用提供典范。

在智慧化ICU单元的环境建设方面，通过智慧虚拟天窗、雾化玻璃门等新技术，为患者打造更加舒适的环境，促进人文关怀，还原生理需要，缓解患者对于陌生环境的不适感，打造家居式的智慧医疗服务。在智慧诊疗方面，整合患者多维度影像、监护仪、呼吸机、超声机和内镜图像、HIS系统等融媒体信息远程传递系统，实现远程监护、远程查房、远程会诊功能，实现了远程诊疗的精度提升，促进智慧医疗、提高诊疗效率。

在人文关怀层面，监护室的清醒患者由于缺乏与家属的沟通，缺乏情感支持，容易产生焦虑、绝望等情绪，进而容易诱发谵妄^[16]。通过打造智能探视辅助设施，使患者或家属有需求时能够实现异地的人性化探视。4G网络下的实时视频技术容易出现卡顿、画面延时的情况，而5G高速网络能更好的承载庞大的计算量，从而保证视频及声音的同步传输。患者与家属通过该系统进行交流可以减轻双方的心理负担，减少对死亡的担忧和恐惧、疼痛及不理解治疗措施等的心理问题^[17-19]，促进患者对于ICU治疗的配合程度，展现本院“患者与服务对象至上”的人文关怀。

在医院感染防控方面，手卫生被认为是控制医院感染发生的最简单、最有效、最经济的方式。大量研究证实，医护人员的手是医院病原微生物传播的重要媒介^[20]，严格执行手卫生规范、提高手卫生依从性可以有效降低医院感染的发生^[21-22]。本研究开发的智能手卫生识别系统依托于5G网络的高速视频接收与传送，结合视频信息采集技术、高速的数据处理的技术、目标检测技术以及嵌入式的技术，将实时的手卫生视频的数据采集、智据存储、数据分析以及数据处理链路搭建为主要目标。智能手卫生系统结合穿戴识别系统有助于提升医院感染防控效果，增强医院感染控制防线，有利于医护人员的自身防护与患者的安全防护。

但目前5G信号在全国的覆盖还不够全面，配合5G应用的医疗仪器较少，5G技术在医院中的应用尚处于初步阶段，实际应用效果还没有达到理想状态。未来ICU智慧化病房的构建将进一步联合生物医学、机器人、通讯、医学信息等学科，结合最新技术，实现医疗与信息技术的真正互联，从而为医疗诊治、患者康复提供最优环境，值得更积极的探索。

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利益冲突  作者声明无利益冲突。