Čo umožňuje 5G v nemocniciach a vo výrobe
5G pre lekársku techniku
Keď stroje komunikujú bezdrôtovo cez 5G
Sabine Koll
Novinár v Böblingene
Konferencia Mobile World Congress (MWC) v Barcelone sa spravidla zameriava na nové smartfóny. Vo februári však vyvolala senzáciu lekárska aplikácia: prvá živá operácia prostredníctvom siete 5G. Konkrétne išlo o streamovanie v reálnom čase medzi tímom lekárov z Nemocničnej kliniky a Dr. Antonio de Lacy, vedúci gastrointestinálnej chirurgie v hlavnej sále MWC. Počas demonštrácie de Lacy urobil značky vo video prenose, ktoré okamžite videl chirurgický tím na klinike. „Pred 5G sme museli zmraziť obraz, aby sme nakreslili, ale chirurg stále pracuje, a to nie je ideálne,“ vysvetlil de Lacy. Prvá 5G teleoperácia prebehla takmer v rovnakom čase v Číne: neurostimulátor bol implantovaný do mozgu Parkinsonovej choroby v nemocnici Plagh v Pekingu. Lekár bol na klinike na ostrove Hainan, 2 700 km od Pekingu.
5G sa v Číne používa so zdravotníckymi prístrojmi
Dva príklady ukazujú veľkú výhodu 5G pre telemedicínu: V porovnaní s LTE s latenciou medzi 40 a 100 ms sa pri 5G očakávajú oneskorenia hlboko pod 10 ms. Hovorí sa dokonca o 1 ms. Z pohľadu verejnosti predstavuje 5G predovšetkým rýchlosť s vysokými rýchlosťami dátového prenosu až 20 Gbit/s. Pre priemysel je však dôležitejšie, že 5G prináša výhody, ktoré sú dôležité pre sofistikovanú komunikáciu medzi strojmi. Napríklad jeden milión zariadení by malo byť schopné odosielať a prijímať na kilometer štvorcový. Okrem toho sa sľubuje spoľahlivosť viac ako 99 999%.
Nie všetky funkcie sú však k dispozícii naraz. „Súčasná verzia štandardu pokrýva iba vysoké dátové rýchlosti pre klasické spotrebiteľské podnikanie. Až vo vydaní 16, ktoré by malo byť dostupné na konci roka 2019, budú zahrnuté ďalšie funkcie, ktoré sú zaujímavé pre priemyselné aplikácie, “vysvetľuje Dr. Andreas Müller. Je vedúcim komunikačnej a sieťovej technológie v spoločnosti Bosch Corporate Research a súčasne predsedom Aliancie 5G pre prepojené odvetvia a automatizáciu (5G-ACIA) v ZVEI.
TU Mníchov: Pilotná štúdia s 5G a lekárskymi prístrojmi
Prenos ultrazvukových údajov cez 5G
To by mohla byť nevýhoda aj pre druhý scenár 5G, ktorý bol pilotovaný na Klinikum rechts der Isar: prenos údajov z ultrazvuku z pohybujúceho sa objektu (napríklad sanitka) a následná diagnostika späť k miestu starostlivosti. „Stále viac a viac Čím skôr sú informácie o pacientovi k dispozícii, tým lepšie a rýchlejšie mu bude možné pomôcť. 5G by tu mohlo priniesť prielom vďaka šírke pásma a spoľahlivosti dátového prenosu. ““
Nezávisle na verejných sieťach 5G by však mohol fungovať tretí scenár mníchovských zdravotníckych pracovníkov: optimalizácia procesov v nemocnici prostredníctvom sledovania - pacientov a vybavenia. „Cieľom by bolo pomocou 5G zistiť, kde sa pacient momentálne nachádza v nemocnici. To by nám umožnilo vylepšiť procesy na klinike a napríklad znížiť dlhé čakacie doby, “hovorí Kranzfelder. V zásade je to už dnes možné pomocou siete WLAN a smartfónu pacienta. „Bezpečnostné požiadavky a aspekty ochrany údajov tu však predstavujú problémy.“
Použite 5G na lokalizáciu drahých lekárskych prístrojov na klinike
Počíta s klinickou aplikáciou pre pacientov, v ktorej majú nielen plánovanie schôdzok v reálnom čase pre svoje schôdzky v nemocnici, ale aj svoje diagnostické informácie, napríklad zo zobrazovacích postupov. Podľa Kranzfeldera by bolo 5G výhodné aj na sledovanie vybavenia na klinike - ak napríklad môžete kedykoľvek na klinike lokalizovať drahé lekárske prístroje. „Internet vecí je možné implementovať na klinike iba pomocou 5G.“ Tvrdí však, že zobrazenie v reálnom čase nemožno ľahko implementovať ani pri 5G v nemocniciach - pretože niektoré miestnosti sú relatívne malé a všade nie je pokrytie sieťou.
Aby sa zvýšila efektivita procesov na klinike, je podľa Kranzfeldera potrebné z bezpečnostných dôvodov prediskutovať samostatnú 5G sieť. Toto je tiež novinka v porovnaní so súčasnou generáciou mobilných komunikácií: 5G umožňuje po prvýkrát vytvoriť miestne siete kampusu. Na tento účel regulačný orgán na základe žiadosti od druhej polovice roku 2019 pridelí spoločnostiam, regionálnym operátorom sietí alebo obciam frekvencie od 3,7 do 3,8 GHz. O tejto možnosti sa diskutuje na Klinikum rechts der Isar. Najskôr však bude na Technickej univerzite v Mníchove zriadené testovacie lôžko 5G so zameraním na elektronické zdravie.
V nasledujúcich mesiacoch bude vo Fakultnej nemocnici v Mannheime tiež vytvorená testovacia platforma 5G. Projektová skupina pre automatizáciu v medicíne a biotechnológii (PAMB) Fraunhoferovho inštitútu IPA nastavuje testovacie prostredie na hodnotenie možného využitia 5G v nemocniciach a na vývoj a testovanie aplikácií vhodných pre 5G. Vedci vidia možné oblasti použitia v digitálne prepojených operačných sálach s bezdrôtovými prístrojmi, ako sú endoskopy a (kapsulové) roboty, alebo v nepretržitom sledovaní životne dôležitých parametrov počas transportov pacientov.
Prípravy na chirurgický zákrok sa mohli uskutočniť v nemocničnej izbe
„Prvými úvahami boli, že by sme mohli používať zariadenia ako endoskopy na operačnej sále bezdrôtovo a bez káblov, pretože 5G sľubuje vysoké rýchlosti prenosu dát a nízku latenciu. Káble sú vždy zdrojom interferencie a ich príprava si vyžaduje veľa času. Bezdrôtový operačný systém umožňuje nielen všeobecné zlepšenie ergonómie, ale aj efektívne procesy pri nastavovaní operačného systému, “hovorí profesor Jan Stallkamp, vedúci Fraunhofer PAMB. „V uzamknutej intervenčnej miestnosti konkuruje 5G okrem iného aj novému štandardu Wi-Fi6. Tieto systémy ponúkajú podobne vysoké dátové rýchlosti a nízke prenosové časy, ale chýbajú mobilita a bezproblémový prechod medzi lokálnymi a mobilnými sieťami. 5G zaručuje nepretržitý zber údajov na klinike aj mimo nej v prípade, že dôjde k procesným zmenám v umiestnení. “
Stallkamp vidí v budúcnosti ďalšie aplikačné scenáre pre 5G: „5G v zásade umožňuje vývoj zdravotníckych prístrojov bez inteligencie. Inteligenciu, teda časť softvéru, je možné premiestniť preč od koncového zariadenia, napríklad do centrálneho cloudu; so všetkými výhodami centrálneho systému a správy údajov. Životný cyklus zariadení je možné nepretržite monitorovať pomocou 5G, takže špeciálne prístupy, ako napríklad prediktívna údržba, môžu zvýšiť ich dostupnosť a znížiť náklady na údržbu. To je možné iba vtedy, ak je k dispozícii plošne vysoko spoľahlivé rádiové spojenie. Je to však tiež nočná mora regulačných orgánov. ““
V prípade 5G by bolo potrebné zásadne prepracovať niektoré zdravotnícke prístroje
Rovnako ako Kranzfelder poznamenáva, že výrobcovia lekárskej techniky majú veľký záujem o preskúmanie potenciálu tejto novej technológie. „Stále sa však držia späť,“ povedal Stallkamp. „Toto odvetvie by napríklad muselo od nuly vyvíjať a schvaľovať bezdrôtové endoskopy s funkčnosťou 5G. Spočiatku je na nás ako výskumnom ústave, aby sme napríklad nastavili endoskopy ako referenciu a otestovali ich uskutočniteľnosť. ““
„Sieťové segmentovanie, teda zapuzdrenie sietí s rôzne definovanými službami, sa určite stane problémom nemocníc, aby sa zabezpečila kvalita služieb pre jednotlivé služby,“ zdôrazňuje Olli Liinamaa, projektový manažér spoločnosti Nokia pre testovaciu sieť 5G vo fínskom Oulu. Funguje od roku 2015 a v súčasnosti je stále externe pripojená k sieti 4G. Nokia tu však plánuje zriadiť prvé základňové stanice 5G od druhej polovice roka. Okrem univerzity v Oulu, fínskeho výskumného centra VTT, je združených okolo 500 spoločností - vrátane 100 spoločností zaoberajúcich sa lekárskou technikou a biologickými vedami - a univerzitná nemocnica v Oulu.
Fínsko testuje, čo môže kombinácia 5G a zdravotníckych prístrojov priniesť
Fíni uvažujú vo veľmi veľkom meradle: „Mesto Oulu sa rozhodlo postaviť úplne novú nemocnicu, ktorá by nahradila existujúcu, ktorá už nie je vhodná pre meniace sa potreby. Budúca nemocnica chce maximalizovať využitie technologických noviniek nielen v zdravotníctve, ale aj v službách pre zamestnancov a návštevníkov nemocnice, “uviedol Liinamaa. Vo Fakultnej nemocnici v Oulu bolo zriadené testovacie laboratórium na testovanie nových riešení elektronického zdravotníctva založené na 5G. Lekári a inžinieri tu pracujú ruka v ruke. Podľa odborníkov spoločnosti Nokia sa toto laboratórium využíva aj na praktický výcvik študentov medicíny a na flexibilné testovanie nových alternatív operačných sál s pohyblivými stenami.
„Aj v Oulu ešte musí byť rozhodnuté, či bude klinika neskôr využívať súkromnú alebo verejnú sieť. Súkromná sieť by poskytla nemocnici nezávislosť a transparentnosť pri rozhodovaní o kvalite, odolnosti, bezpečnosti, ochrane súkromia a službách v súlade s jej vlastnými požiadavkami, “hovorí Liinamaa. „Na druhej strane je prevádzka celulárnej siete nezávislým podnikaním s regulovanými frekvenčnými licenciami a niekto musí sieť nastaviť a udržiavať. Dôvera vo verejnú sieť a súčasní držitelia licencie by zdravotnícke organizácie oslobodili od učenia sa a investícií do komunikačných technológií. Pre obidva modely je možné vytvoriť zabezpečenú sieť, pretože sieťové komponenty sú pre obe možnosti rovnaké. “
Nemocnice a výrobcovia sa stávajú prevádzkovateľmi sietí
Otázka stať sa prevádzkovateľom siete 5G nie je len otázkou nemocníc, ale aj výrobných spoločností. Napríklad švajčiarsky výrobca lekárskych technológií Ypsomed už testoval 5G vo svojom závode v Solothurne, kde sa vyrábajú inzulínové perá - pomocou štyroch výrobných aplikácií.
Najmä vyhodnotenie údajov senzorov poskytnutých údajmi vstrekovacieho stroja prinieslo výhody: Údaje je možné zaznamenávať a vyhodnocovať v reálnom čase pomocou 5G. To umožňuje neustály prehľad o výrobných parametroch. „5G navyše umožňuje prediktívnu diagnostiku údržby strojov,“ hovorí hovorca spoločnosti Julian Stressig. 5G je tiež vhodný na virtualizáciu počítačov počítačov na mobilných zariadeniach. To zjednodušuje riešenie problémov výrobných zamestnancov a tiež poskytuje flexibilitu na optimalizáciu výroby nezávisle od kabeláže. To je čoraz dôležitejšie, najmä pre montážne systémy.
Šesťmesačný pilotný projekt so spoločnosťou Swisscom sa skončil na jar 2018. „Záverom je, že 5G sa nám osvedčilo. Vidíme, že v budúcnosti sa tomu nevyhneme, ak chceme vyrábať v súlade s najnovšími štandardmi vo Švajčiarsku, “hovorí hovorca spoločnosti Ypsomed Julian Stressig. „5G nám v konečnom dôsledku umožňuje ešte viac automatizovať a digitalizovať výrobu.“
Pozadie: Toto je kampusová sieť
Ďalšie informácie
Do projektovej skupiny pre automatizáciu v medicíne a biotechnológii PAMB vo Fraunhofer IPA:
O fínskom ekosystéme Ouluhealth:
Na technickú univerzitu v Mníchove:
O švajčiarskom výrobcovi lekárskej technológie Ypsomed: