Amit az 5G lehetővé tesz a kórházakban és a gyártásban
5G az orvostechnikához
Amikor a gépek vezeték nélkül kommunikálnak 5G-n keresztül
Sabine Koll
Újságíró Böblingenben
Általános szabályként az új okostelefonok állnak a barcelonai Mobile World Congress (MWC) középpontjában. De februárban egy orvosi alkalmazás szenzációt váltott ki: az első élő műtét egy 5G hálózaton keresztül. Pontosabban, valós idejű közvetítés volt a Kórházi Klinika orvoscsoportja és dr. Antonio de Lacy, a gyomor-bélrendszeri műtét vezetője, az MWC főtermében. A demonstráció során de Lacy jelöléseket tett a videoátvitelben, amelyeket a klinika sebészi csoportja azonnal meglátott. "Az 5G előtt le kellett fagyasztanunk a képet a rajzoláshoz, de a sebész folyamatosan dolgozik, és ez nem ideális" - magyarázta de Lacy. Az első 5G teleoperációra szinte egyidőben került sor Kínában: a pekingi Plagh Kórházban egy Parkinson-beteg agyába idegstimulátort ültettek be. Az orvos egy klinikán volt a Hainan-szigeten, Pekingtől 2700 km-re.
Az 5G-t Kínában használják orvosi eszközökkel
A két példa megmutatja az 5G nagy előnyét a telemedicina szempontjából: Az LTE-hez képest, amelynek késési ideje 40 és 100 ms között van, jóval 10 ms alatti késések várhatók az 5G esetén. Még 1 ms-ról is beszélnek. A nyilvánosság számára az 5G elsősorban a sebességet képviseli, nagy adatátviteli sebességgel, akár 20 Gbit/s sebességgel. Az ipar számára azonban sokkal fontosabb, hogy az 5G olyan előnyöket hozzon, amelyek fontosak a gépről gépre történő kifinomult kommunikáció szempontjából. Például négyzetkilométerenként akár egymillió eszköznek kell képesnek lennie küldésre és fogadásra. Ezen felül több mint 99,999% -os megbízhatóságot ígérnek.
Azonban nem minden funkció érhető el egy csapásra. „A szabvány jelenlegi verziója csak a klasszikus fogyasztói vállalkozások magas adatátviteli sebességét fedi le. Az ipari alkalmazások számára érdekes egyéb funkciókat csak a 16. kiadás tartalmazza, amelynek 2019 végén kellene rendelkezésre állnia ”- magyarázza dr. Andreas Müller. A Bosch vállalati kutatásának kommunikációs és hálózati technológiákért felelős vezetője, ugyanakkor a ZVEI 5G Alliance for Connected Industries and Automation (5G-ACIA) elnöke.
Müncheni Műszaki Egyetem: Kísérleti tanulmány 5G-vel és orvosi eszközökkel
Ultrahangadatok továbbítása 5G-n keresztül
Ez hátrányt jelenthet a második 5G-szcenárió esetében is, amelyet a Klinikum rechts der Isar-nál teszteltek: ultrahangadatok továbbítása mozgó tárgyról (például mentőautóról) és az azt követő diagnózis az ellátásig. Minél korábban állnak rendelkezésre információk a betegről, annál jobb és gyorsabb segítséget nyújthatnak neki. Itt az 5G áttörést hozhat az adatátvitel sávszélessége és megbízhatósága miatt. "
A nyilvános 5G hálózatoktól függetlenül azonban működhet a müncheni orvosi szakemberek harmadik forgatókönyve: a folyamatok optimalizálása a kórházban a betegek és az eszközök nyomon követése révén. „A cél az lenne, hogy az 5G segítségével megtudjuk, hol tartózkodik jelenleg egy beteg a kórházban. Ez lehetővé tenné számunkra a klinika folyamatainak javítását és például a hosszú várakozási idő csökkentését. ”- mondja Kranzfelder. Elvileg ez ma már lehetséges a WLAN-nal és a beteg okostelefonjával. "A biztonsági követelmények és az adatvédelmi szempontok azonban itt kihívásokat jelentenek."
Az 5G segítségével keresse meg a klinikán a drága orvostechnikai eszközöket
Olyan klinikai alkalmazást képzel el a betegek számára, amelyben nemcsak valós idejű találkozótervezővel rendelkeznek a kórházi megbeszélésekhez, hanem diagnosztikai információik is rendelkezésre állnak, például képalkotó eljárásokból. Kranzfelder szerint az 5G a klinikán található berendezések nyomon követésére is előnyös lenne - ha például bármikor fel tudna találni drága orvostechnikai eszközöket a klinikán. „A dolgok internetét a klinikán csak 5G-vel lehet megvalósítani.” Szerinte azonban a valós idejű megjelenítést még a kórházakban sem könnyű megvalósítani az 5G-vel - mivel néhány szoba viszonylag kicsi, és a hálózati lefedettség nem mindenhol elérhető.
Kranzfelder szerint a klinikán folyó folyamatok hatékonyságának növelése érdekében biztonsági okokból külön 5G hálózatot kell megvitatni. Ez is újdonság a mobil kommunikáció jelenlegi generációjához képest: az 5G lehetővé teszi a helyi egyetemi hálózatok első felállítását. Ennek érdekében a szabályozó hatóság 2019 második felétől kérelemre 3,7–3,8 GHz frekvenciákat ítél oda vállalkozásoknak, regionális hálózatüzemeltetőknek vagy önkormányzatoknak. Ezt a lehetőséget a Klinikum rechts der Isar tárgyalja. Először azonban a müncheni műszaki egyetemen felállítanak egy 5G tesztállomást, amelynek középpontjában az e-egészségügy áll.
A következő hónapokban egy 5G tesztplatformot is létrehoznak a Mannheimi Egyetemi Kórházban. A Fraunhofer Intézet IPA orvostudományi és biotechnológiai automatizálásával foglalkozó projektcsoportja (PAMB) tesztkörnyezetet hoz létre az 5G kórházakban történő lehetséges felhasználásának értékelésére, valamint az 5G-nek megfelelő alkalmazások fejlesztésére és tesztelésére. A kutatók lehetséges alkalmazási területeket látnak digitálisan hálózatba kapcsolt műtőkben vezeték nélküli eszközökkel, például endoszkópokkal és (kapszula) robotokkal, vagy a létfontosságú paraméterek folyamatos ellenőrzésével a betegszállítás során.
A műtét előkészítése a kórházi szobában történhetett
„Az első szempont az volt, hogy vezeték nélkül és kábelek nélkül használhatnánk olyan eszközöket, mint az endoszkópok a műtőben, mivel az 5G magas adatátviteli sebességet és alacsony késési időt ígér. A kábelek mindig interferencia-forrást jelentenek, és sok időbe telik a felkészülés. A vezeték nélküli VAG nem csak az ergonómia általános javulását teszi lehetővé, hanem hatékony eljárásokat is végezhet a VAG beállításában ”- mondja Jan Stallkamp professzor, a Fraunhofer PAMB vezetője. „A zárt intervenciós helyiségben az 5G versenyez az új WLAN szabványú Wi-Fi6-tal. Ezek a rendszerek hasonlóan magas adatátviteli sebességet és alacsony átviteli időt kínálnak, de nem rendelkeznek mobilitással és zökkenőmentes átmenettel a helyi és mobil hálózatok között. Az 5G folyamatos adatgyűjtést garantál a klinikán belül és kívül is, a folyamatokhoz kapcsolódó helyváltozások esetén. "
Stallkamp a jövőben további alkalmazási forgatókönyveket lát az 5G-vel kapcsolatban: „Elvileg az 5G lehetővé teszi az orvosi eszközök intelligencia nélküli fejlesztését. Az intelligencia, vagyis a szoftver része áthelyezhető a végberendezéstől, például egy központi felhőbe; a központi rendszer és az adatkezelés összes előnyével. Az eszközök életciklusát folyamatosan ellenőrizni lehetett 5G-vel, így az olyan speciális megközelítések, mint a prediktív karbantartás, növelhetik elérhetőségüket és alacsonyabb karbantartási költségeket. Ez csak akkor lehetséges, ha rendkívül megbízható rádiós kapcsolat áll rendelkezésre az egész hálózaton. Ez azonban szabályozási rémálom is. "
Az 5G esetében egyes orvostechnikai eszközöket alapvetően át kellene fejleszteni
Kranzfelderhez hasonlóan ő is megjegyzi, hogy az orvostechnikai gyártók nagyon érdekeltek az új technológia lehetőségeinek feltárásában. - Azonban még mindig visszafogják magukat - mondta Stallkamp. „Például az iparnak a semmiből ki kell dolgoznia és jóvá kell hagynia az 5G funkcionalitású vezeték nélküli endoszkópokat. Eleinte rajtunk, mint kutatóintézeten múlik például az endoszkópok felállítása referenciaként és a megvalósíthatóságuk tesztelése. "
"A hálózati szeletelés, azaz a hálózatok különbözőképpen meghatározott szolgáltatásokkal való beágyazása minden bizonnyal kérdéssé válik a kórházak számára az egyes szolgáltatások minőségének biztosítása érdekében" - hangsúlyozza Olli Liinamaa, a finnországi Oulu 5G teszthálózatának Nokia projektmenedzsere. Ez 2015 óta működik, jelenleg még mindig külsőleg csatlakozik a 4G hálózathoz, de a Nokia az év második felétől tervezi itt felállítani az első 5G bázisállomásokat. Az Oulu Egyetem, a VTT finn kutatóközpont mellett mintegy 500 vállalat - köztük 100 orvosi technológiai és élettudományi vállalat - és az Oulu Egyetemi Kórház.
Finnország teszteli, hogy mit hozhat az 5G és az orvostechnikai eszközök kombinációja
A finnek nagyon nagy léptékben gondolkodnak: „Oulu városa úgy döntött, hogy egy teljesen új kórházat épít a meglévő helyére, amely már nem alkalmas a változó igényekre. A leendő kórház maximalizálni kívánja a technológiai újítások alkalmazását nemcsak az egészségügyben, hanem a személyzet és a kórház látogatói számára nyújtott szolgáltatások terén is ”- mondta Liinamaa. Az Oulu Egyetemi Kórházban tesztlabort hoztak létre az 5G-n alapuló új e-egészségügyi megoldások tesztelésére. Itt orvosok és mérnökök dolgoznak kéz a kézben. A Nokia szakértői szerint ezt a laboratóriumot az orvostanhallgatók gyakorlati képzésére és az új, mozgatható falú műtői alternatívák rugalmas tesztelésére is használják.
„Ouluban is még meg kell hozni a döntést, hogy a klinika később magán- vagy nyilvános hálózatot használ-e. Egy magánhálózat megadná a kórháznak az önállóságot és az átláthatóságot, hogy a saját igényei szerint hozzon döntéseket a hálózat minőségéről, robusztusságáról, biztonságáról, magánéletéről és szolgáltatásairól. „Másrészt a mobilhálózat működtetése önálló vállalkozás, szabályozott frekvenciaengedélyezéssel, és valakinek fel kell állítania és fenntartania a hálózatot. A nyilvános hálózatba és a jelenlegi engedélyesekbe vetett bizalom megszabadítaná az egészségügyi szervezeteket a kommunikációs technológia tanulásától és befektetésétől. Biztonságos hálózat felállítható mindkét modellel, mivel a hálózati összetevők mindkét opciónál megegyeznek. "
A kórházak és a gyártók hálózatüzemeltetõvé válnak
Az 5G hálózat üzemeltetőjévé válás kérdése nemcsak a kórházak, hanem a gyártó cégek kérdése is. Például a svájci orvostechnikai gyártó, az Ypsomed már tesztelte az 5G-t solothurn-i üzemében, ahol inzulin tollakat gyártanak - négy gyártási alkalmazással.
Különösen a fröccsöntőgép adatai által biztosított szenzoradatok kiértékelése hozott előnyöket: Az adatok valós időben rögzíthetők és kiértékelhetők 5G-vel. Ez lehetővé teszi a termelési paraméterek állandó áttekintését. "Ezenkívül az 5G lehetővé teszi a gépek előrejelző karbantartási diagnosztikáját" - mondja Julian Stressig, a cég szóvivője. Az 5G kiválóan alkalmas gépi számítógépek mobileszközön történő virtualizálására is. Ez leegyszerűsíti a gyártók munkatársainak hibaelhárítását, és rugalmasságot biztosít a gyártás optimalizálásához, a kábelezéstől függetlenül. Ez egyre fontosabb, különösen az összeszerelő rendszerek esetében.
A Swisscom hat hónapos pilótája 2018 tavaszán ért véget. „A lényeg az, hogy az 5G bizonyított számunkra. Úgy látjuk, hogy a jövőben nem kerülhető el, ha a legújabb svájci szabványoknak megfelelően akarunk gyártani ”- mondja Julian Stressig, az Ypsomed cég szóvivője. "Végül az 5G lehetővé teszi számunkra a termelés még automatizálását és digitalizálását."
Háttér: Ez egy egyetemi hálózat
További információ
Az orvosi és biotechnológiai automatizálás projektcsoportjának, a PAMB a Fraunhofer IPA-nál:
A finn Ouluhealth ökoszisztémáról:
A müncheni műszaki egyetemre:
A svájci Ypsomed orvostechnikai gyártóról: