数字李生智慧医院白皮书2023.pdf

数字孪生智慧医院白皮书Digital Twin Hospital of the Future White Paper迈向美好未来医院序言序言以人工智能、5G、大数据、云计算、物联网等为代表的新一代数字技术与医疗行业加速融合，推动智慧医院建设理念、构建模式持续迭代和演进。同时，随着数据要素成为我国基础性、战略性资源，激活健康医疗“沉睡”数据、释放健康医疗数据价值已成为行业重要议题。在此背景下，以科技之“智”赋能医疗之“治”，构建“数实共融、同生共长”的数字孪生未来医院，已成为重塑医疗服务及运营管理模式、打造健康医疗产业聚能生态的关键战略路径。当前，在国家发改委的大力支持下，中山医院联合智慧医疗行业顶尖合作伙伴率先开展数字孪生“元医院”探索，围绕“患者孪生、医生孪生、管理孪生、院区孪生”开展一系列智慧医院应用场景建设，致力于通过构建“数字孪生智慧医疗生态圈”进一步发挥国家医学中心的引领辐射作用。本白皮书编制团队基于中山医院及其行业合作伙伴在智慧医院领域的实践经验和解决方案，提出了“数字孪生智慧医院”新蓝图，并围绕新基建、新中台、新场景、新路径等方面对智慧医院建设进行了系统性阐述，希望对国内智慧医院建设和智慧医疗行业发展提供一定参考和借鉴。中国科学院院士复旦大学附属中山医院院长2023年7月目录目录第一章第一章 洞悉未来：把握“数实融合”新态势洞悉未来：把握“数实融合”新态势1.1 1.1 八大趋势引领，智慧医疗蓬勃发展八大趋势引领，智慧医疗蓬勃发展1.2 1.2 五维诉求驱动，数字升级提速换挡五维诉求驱动，数字升级提速换挡1.3 1.3 五重挑战制约，创新转型迫在眉睫五重挑战制约，创新转型迫在眉睫第二章第二章 谋篇布局：擘画“十全十美”新蓝图谋篇布局：擘画“十全十美”新蓝图2.1 2.1 数字孪生智慧医院的价值愿景数字孪生智慧医院的价值愿景2.2 2.2 数字孪生智慧医院的建设蓝图数字孪生智慧医院的建设蓝图2.3 2.3 数字孪生智慧医院的聚能生态数字孪生智慧医院的聚能生态第三章第三章 强基固本：构筑“顶天立地”新基建强基固本：构筑“顶天立地”新基建3.1 3.1 多优势融合，提升智慧医院能级多优势融合，提升智慧医院能级3.2 3.2 多模式部署，强化运营管理安全多模式部署，强化运营管理安全3.3 3.3 多维度演进，拓展通感融合边界多维度演进，拓展通感融合边界第四章第四章 开放链接：重塑“一体双生”新中台开放链接：重塑“一体双生”新中台4.1 4.1 数据联动：创造医疗数据多元价值数据联动：创造医疗数据多元价值4.2 4.2 业务融通：激活医疗业务协同效能业务融通：激活医疗业务协同效能010206070910111214151721242629第五章第五章 多元赋能：解锁“全心全意”新场景多元赋能：解锁“全心全意”新场景5.1 5.1 智慧门诊：流程重塑，体验升级智慧门诊：流程重塑，体验升级5.2 5.2 智慧住院：全面感知，多重呵护智慧住院：全面感知，多重呵护5.3 5.3 数字化手术室：全程追溯，提质增效数字化手术室：全程追溯，提质增效5.4 5.4 云诊疗：主动导引，远程交互云诊疗：主动导引，远程交互5.5 5.5 智慧教研：临床智慧教研：临床模拟，资源共享模拟，资源共享5.6 5.6 柔性物流：无人配送，闭环管控柔性物流：无人配送，闭环管控5.7 5.7 多院区协同：云端交互，能力辐射多院区协同：云端交互，能力辐射5.8 5.8 智慧运营管理：全局掌智慧运营管理：全局掌控控，智慧智慧决策决策第六章第六章 按图索骥：探寻“自我生长”新路径按图索骥：探寻“自我生长”新路径6.1 6.1 战略赋能：打造创新引领的“智高点”战略赋能：打造创新引领的“智高点”6.2 6.2 规划赋能：绘制应用导向的“作战图”规划赋能：绘制应用导向的“作战图”6.3 6.3 实施赋能：组建价值共创的“联盟军”实施赋能：组建价值共创的“联盟军”6.4 6.4 运营赋能：塑造数据驱动的“新战力”运营赋能：塑造数据驱动的“新战力”目录目录3335374042444647495153535354第一章第一章1洞悉未来洞悉未来 把握“数实融合”新态势把握“数实融合”新态势随着5G、人工智能、云计算等新一代数字技术的快速发展，全球数字经济发展持续提速，数字技术正加快与实体经济融合，推动传统行业焕发新活力，新应用、新场景、新业态持续涌现。在数字化浪潮下，作为保障民生、增进民生福祉的核心行业之一，医疗行业也被赋予了新的发展使命，开启未来智慧医疗新篇章。智慧医疗是指将新一代数字技术与现代医疗行业深度融合的新兴领域。后疫情时代，智慧医疗服务类需求高速增长，全球智慧医疗市场在远程医疗、移动医疗、互联网医疗等医疗新模式的带动下蓬勃发展，市场规模预计将从2021年的1,784亿美元增长到2026年的3,730亿美元,年复合增长率为15.9%a。纵观全球市场现状，智慧医疗行业发展具有八大核心趋势。八大趋势引领，智慧医疗蓬勃发展八大趋势引领，智慧医疗蓬勃发展数据来源：a)Frost&Sullivan统计数据2洞悉未来：把握“数实融合”新态势洞悉未来：把握“数实融合”新态势1.1图1-1 智慧医疗行业八大趋势患者对自身健康越发关注，自发通过智慧技术辅助其饮食控制、规律运动、睡眠监测等行为。以睡眠监测为例，全球家用睡眠筛查设备行业市场规模不断扩大，总体呈稳步增长态势。患者健康素养的提升有利于疾病早期干预，能更好地实现“早预防，早发现，早治疗”，推动全球医疗产业从专注疾病治疗向智慧赋能的“预防-治疗-康复”的全流程运营模式转型。全球医疗系统致力于打破“孤岛”状态，实现医疗数据的互联互通，进一步促进医疗资源的均质化分布，赋能医疗产业全方位发展。近10年来，美国已经划拨了270亿美元用于电子病历的建立与推广，通过构建电子病历奖惩制度、电子病历认证标准、病历系统技术标准与提供财政补贴、税收优惠、技术支持等多重措施，打造统一标准的电子病历系统，促进临床数据的交换与共享。深度融合新一代数字技术与传统医疗手段，为临床诊疗决策提供重要支撑，有效提升医疗服务质量与决策效率。作为医疗科技强国，美国率先利用人工智能技术辅助病理诊断。2021年9月，美国研发公司Paige开发的辅助诊断软件PaigeProstate成为首个获得美国FDA批准的AI病理学产品。该软件被允许用于体外诊断（IVD），在诊断癌症方面的正确率、敏感性成功提升了7%a。各国医疗系统致力于通过数字技术缓解医疗资源分配不均问题，更好地满足消费者多层次多样化医疗需求，打造覆盖全生命周期的医疗健康管理服务。对此，日本政府依托大型医疗器械公司，推广“高质生活”的家庭移动医疗护理概念。从家庭日常体征数据的采集保存和健康指导，到通过移动医疗APP实现症状疾病随时随地可自查，再到构建云端个人的医疗数据库，提升整体医疗护理能力。趋势一趋势一患者素养全面提升患者素养全面提升趋势二趋势二医疗数据互联互通医疗数据互联互通趋势三趋势三数字技术深度融合数字技术深度融合趋势四趋势四健康管理全程服务健康管理全程服务3洞悉未来：把握“数实融合”新态势洞悉未来：把握“数实融合”新态势数据来源：a)Paige官方数据智慧化、交互式医疗教培新模式持续演进，帮助医生、医学生将理论知识快速转化为临床实践操作能力和临床思维能力，虚拟医学教育平台、AI知识图谱、虚拟手术示教等数字化工具持续涌现。2022年底，新加坡国立神经科学研究所（NNI）与VR医疗内容平台Kyalio共同开发神经外科手术培训系统，通过此系统可熟悉外科手术基本步骤、观察真实解剖结构，从而有效提升专业医疗能力。前沿技术为医药研发注入新的技术驱动力，药物研发管线呈现加速增长态势。全球AI制药投资总额在过去九年内翻了25倍，在2023年3月已高达602亿美元a。通过AI深度学习算法与药物研发全流程的深度融合，有效缩短研发周期、降低试错成本、提高研发成功率。证据表明，利用人工智能技术，英国AI制药领域研发公司Exscientia将项目立项推进到临床前候选化合物的时间，由平均4年半缩短至13.7个月，缩短约75%b的时间。在维护患者安全、数据质量和研究连续性的前提下与合规可行的范围内，临床试验数智化发展的需求与日俱增。去中心化临床试验（DCT）依托临床试验管理平台及远程通讯，大幅降低受试者临床试验的负担，赋能临床研究增效降本，实现全方位数字监管。位于美国加州的DCT提供商Medable为全球超过100万患者和研究参与者提供服务，并于2022年宣布与美国最大连锁药店CVS合作，凭借其患者资源优势提升临床试验参与度。应对日益增长的全球医疗支出，各国政府致力于通过多样化智慧控费手段实现精细化管理。日本作为高度老龄化国家之一，全民医保给国民带来医疗保障的同时，也给政府财政带来了巨大压力。为此，日本政府通过每年一次的药品降价政策、医药分家制度、DPC住院支付改革等措施，严格执行医保控费。在这些制度的背后需要依靠完善的电子病历体系和海量的医疗大数据支撑，带动智慧医疗产业快速发展。趋势五趋势五医疗教育体系完善医疗教育体系完善趋势六趋势六药物研发技术升级药物研发技术升级趋势七趋势七临床试验数智发展临床试验数智发展趋势八趋势八医疗开支精细管理医疗开支精细管理4数据来源：a)Deep Pharma Intelligence统计数据；b)Exscientia官方数据洞悉未来：把握“数实融合”新态势洞悉未来：把握“数实融合”新态势在上述趋势影响下，各国均积极布局智慧医疗领域。美国是智慧医疗头号强国，率先在国内多家医院应用医疗机器人、远程诊断设备等辅助临床诊疗，并将虚拟门诊、移动医疗等智慧医疗服务纳入联邦医保覆盖范围，推动智慧医院加速建设。此外，新加坡政府也推出了一系列利好政策，支持医院打造全生命周期智慧健康管理服务，通过远程医疗加强对抑郁症、糖尿病等慢性病的分析预测和干预等。与此同时，日本政府为解决医疗资源不均、医疗支出持续增长等问题，积极推动人工智能技术应用，计划建设十所人工智能样板医院，利用AI技术实时记录临床数据、提高影像诊断精准性及制定治疗方案等。数据来源：a)中商情报网预测数据，2023年中国智慧医疗市场前景及投资研究预测报告中国智慧医疗行业也在加速发展，已成为仅次于美国、日本的全球第三大智慧医疗市场，行业进入智能化、高效化、规模化扩张期。2023年中国智慧医疗行业投资规模将达到1,896亿元，2020-2023年复合增长率约22%a。与此同时，二十大也提出促进数字经济和实体经济深度融合，打造具有国际竞争力的数字产业集群，为国内医疗行业从提供医疗保障到提供数字化惠普服务提供了重大转型机遇，加速了智慧医疗行业发展步伐。此外，在政策引导端，国家不断出台相关指导性政策支持现代医疗行业数智化转型，智慧医疗、智慧服务和智慧管理三位一体的“智慧医院”相关政策持续深化细化。2021年12月国家发改委等“十四五”公共服务规划积极发展智慧医疗，鼓励医疗机构提升信息化、智能化水平，支持健康医疗大数据资源开发应用。2021年9月国家卫健委、国家中医药管理局公立医院高质量发展促进行动(2021-2025年）建设“三位一体”智慧医院,到2025年，建成一批发挥示范引领作用的智慧医院，线上线下一体化医疗服务模式形成，医疗服务区域均衡性进一步增强。2020年10月国家卫健委关于加强全民健康信息标准化体系建设的意见加强全民健康信息标准化体系建设，更好地发挥标准的规范、引领和支撑作用，推进互联网、大数据、人工智能、区块链、5G等新兴技术与医疗健康行业的创新融合发展。2018年4月国务院办公厅关于促进“互联网+医疗健康”发展的意见健全“互联网+医疗健康”服务体系，完善“互联网+医疗健康”支撑体系，推动医疗健康与互联网深度融合和创新发展。表1-1 中国智慧医疗领域部分政策概览5洞悉未来：把握“数实融合”新态势洞悉未来：把握“数实融合”新态势6五维诉求驱动，数字升级提速换挡五维诉求驱动，数字升级提速换挡1.2现代医院在信息互联资源共享、数据赋能辅助决策、模式转变重塑体验、教研融合实力提升与运营优化降本增效等领域存在数字化升级诉求，持续驱动智慧医院建设迭代升级。通过搭建统一的集成化平台，打破不同信息系统之间的壁垒，实现医疗数据的有效整合与互联互通。从而实现院内全线业务流程的上下贯通以及患者信息的交互共享，全面提升医院管理效能和医疗服务质量。此外，医疗数据的互联互通将有助于医联体机构之间打破信息孤岛，促进区域内优质医疗资源的下沉与共享。信息互联，资源共享信息互联，资源共享新一代信息技术在医疗领域的广泛应用，将有效辅助临床诊断与决策，推动智慧医疗逐步迈向精准医疗时代。以临床医疗大数据为基础，超级算力为支撑、AI算法为核心，打造AI临床辅助决策支持系统。通过人工智能深度学习，快速识别潜在的病灶和风险，并根据智能推理辅助临床形成精准化、个性化的治疗方案，帮助医生更准确地进行疾病诊断和治疗决策。模式转变，重塑体验模式转变，重塑体验数字化升级引领传统医疗服务模式实现全新转变，赋能诊前、诊中、诊后全流程线上线下一体化医疗服务，全方位提升医护患体验。通过虚拟诊室、互联网医院等前端应用提前采集患者信息并实时推送至医生端，全面提升就诊效率。应用患者数字孪生体，精准了解患者就诊需求，实现医患双方的精准匹配。同时，借助H2H（Hospital To Home）模式，将院内优质医疗延续至家庭,保障患者“离院不离服务”。洞悉未来：把握“数实融合”新态势洞悉未来：把握“数实融合”新态势数据赋能，辅助决策数据赋能，辅助决策深化医教研融合，打造科学化、现代化医疗教育科研环境，促进临床转化与创新，推动医院高质量发展。借助智慧教育平台，提供优质教学资源和远程学习交流场景，实现医护人员的高水平、均质化管理，打造高质量医疗人才团队。通过临床试验一体化平台，融合数字技术和创新服务赋能临床试验全流程，为院内科研项目管理与数据质量提供标准化体系化的系统支持，智能驱动临床试验开展，有效提升医院科研及创新转化水平。教研融合，实力提升教研融合，实力提升驱动医院从粗放管理转向精细化管理，进一步优化运营模式，实现降本增效。通过推行DRGs、DIP等新型医保支付制度，与药品、耗材集采新模式形成一套组合拳，严格控制医疗成本。此外，借助医院智慧运营中心全方位监管医疗业务运营、院区管理情况，应用智能机器人替代高重复机械化岗位，在满足临床需求的同时最大程度地降低运营管理成本。洞悉未来：把握“数实融合”新态势洞悉未来：把握“数实融合”新态势7运营优化，降本增效运营优化，降本增效五重挑战制约五重挑战制约,创新转型迫在眉睫创新转型迫在眉睫1.3在迈向未来智慧医院的过程中，现代医院主要面临五大关键挑战。由于我国医院医疗数据还存在数据完整性不高、标准不统一与整合性不佳等问题，如何对这些数据进行完整的收集、质控和处理，真正意义上实现互联互通，是亟待攻克的难题之一。同时，鉴于医疗服务的特殊性，每个科室的业务与需求均存在一定差异性，采用相同的标准和体系进行管理存在一定难度，这对医院的数字化转型能力提出了更高的要求。数据管理标准不够健全数据管理标准不够健全8虽然我国医疗数字化转型政策在不断完善，但是个人隐私泄露、医疗数据外流等问题仍未彻底杜绝。长久以来，我国医院的信息数据一直处于封闭状态。如今，在集成多系统实现数据互联互通的过程中，如何在有效监管数据安全、保障基础设施安全与网络安全可控的前提下兼顾效率，是各大医院数字化转型过程中必须要面临的关键挑战之一。如何全面推动从三甲医院到基层医疗机构的数字化升级，建设区域医联体并推进分级诊疗，实现对医疗资源的合理分配，是现代医疗行业面对的重点挑战之一。在医院数字化升级的推进过程中，资金投入与技术应用规模有较大差异，知名三甲医院能更快速地响应号召推动数字化转型建设，然而其他基层医疗机构的数字化升级仍处于滞后状态。医疗升级深度参差不齐医疗升级深度参差不齐洞悉未来：把握“数实融合”新态势洞悉未来：把握“数实融合”新态势信息安全保障亟待提升信息安全保障亟待提升复合型医疗人才短缺是制约智慧医院建设发展的关键因素之一。在数字化浪潮下，新兴技术与医疗产业深度融合，产生了相应的交叉领域，如互联网医疗、医疗人工智能、医疗大数据等，也产生了相应的专业岗位。但是，数字化医疗人才的短缺，使医院无法将信息技术与医疗服务、核心用户需求与院方特点真正结合，因此在数字化转型过程中频频遇到困难。目前，我国已有一批标杆医院积极响应国家战略规划，推动数字化建设，提供如线上挂号、在线问诊、院内导航等智慧医疗服务，但普及范围仍然有限。由于心理及习惯的持久性影响，多数患者对于人工服务和线下就医的依赖性较强。因此，深度理解患者就医需求，引导患者改变传统就医理念，真正实现数字化医疗服务模式在广大人群中的普及，是未来智慧医院转型升级中亟待解决的关键问题之一。专业复合人才供给不足专业复合人才供给不足患者就医观念保守滞后患者就医观念保守滞后第二章第二章谋篇布局谋篇布局擘画“十全十美”新蓝图擘画“十全十美”新蓝图109智慧医院的发展历经了“信息化1.0、数字化2.0”时代，正在从“数智化3.0”逐渐步入“数制化4.0”全新时代。在此背景下，“数字孪生智慧医院”应运而生，已成为重塑医疗服务体验、升级医院运营管理制度、打造健康医疗产业生态的核心主体。“数字孪生智慧医院”是顺应医疗数字化、精准化、智能化发展趋势，以打造能够镜像反映真实医院并与现实世界有互通性、互操作性的数字化医疗健康世界为核心目标的“未来医院”，不仅涵盖了完整的医疗产业生态，也是一个具备自我生长能力、持续进化的有机生命体。数字孪生智慧医院的价值愿景数字孪生智慧医院的价值愿景2.110谋篇布局：擘画“十全十美”新蓝图谋篇布局：擘画“十全十美”新蓝图图2-1 数字孪生智慧医院“十全十美”价值愿景以“十全十美”的发展战略为驱动，“数字孪生智慧医院”将具备五大特征：数字孪生智慧医院特征分析数字孪生智慧医院特征分析全场景覆盖全场景覆盖：站在医护患与管理层的视角，实现智能化在医疗业务中的全场景覆盖；全方位协同：全方位协同：打破时空限制，破除院内外信息隔阂，实现数据互联互通与医疗资源共享；全流程重塑：全流程重塑：以患者为中心，打造更高效、便捷、个性化的全流程医疗服务体验；无边界衍生无边界衍生：打破局限性，构建虚实融合、自由生长、无限衍生的未来医院新生态；多维度驱动：多维度驱动：前沿技术赋能，提供运营管理决策支持，多维度驱动医院高质量发展。以智慧医疗、智慧服务、智慧管理“三位一体”的发展理念为引导，数字孪生智慧医院将围绕“1+2+3+4”发展战略，通过打造“1”站式智慧医疗生态圈、树立“以患者为中心、以疾病为中心”的“2”大理念、明确“人性化、功能化、智能化”的“3”个定位、构建“患者孪生、医生孪生、院区孪生、管理孪生”的“4”重孪生，打造“十全十美”的美好未来医院。11谋篇布局：擘画“十全十美”新蓝图谋篇布局：擘画“十全十美”新蓝图数字孪生智慧医院的建设蓝图数字孪生智慧医院的建设蓝图2.2以中山医院领先实践为蓝本，按照“数字孪生、泛化联接、全面感知、无限衍生、智能进化”的整体思路，构建以“云网融合、顶天立地”的数字底座，“开放链接、一体双生”的中枢平台，“无线物联、场景覆盖”的交互终端，“医护患管、四位一体”的转型主体，“多级协同、相互交织”的参与机制为主要内容的“未来医院”建设整体架构，最终实现医疗-服务-管理全局转变、数据要素全域赋能、理念规则全面重塑。整体建设蓝图围绕“新基建、新中台、新场景”三大功能模块，形成“1+1+8”的核心架构。其中，“新基建”依托以5G技术为核心支撑的医疗专网，打造多网融合的一体化云脑基础设施；“新中台”依托以集团化理念为宗旨的数据中台、业务中台，构建“数据业务化、业务数据化”的协同平台；“新场景”依托以应用需求为导向的智能终端，建设面向医护患管的智慧医院八大场景集群。12谋篇布局：擘画“十全十美”新蓝图谋篇布局：擘画“十全十美”新蓝图图2-2 数字孪生智慧医院建设蓝图数字孪生智慧医院的聚能生态数字孪生智慧医院的聚能生态2.3数字孪生技术为医院提供了一个将现实世界建模成数字化世界的新路径，围绕“真实体验数字化、数字体验真实化”打造未来医院新标杆。通过构建以数字孪生智慧医院为核心的“生态聚能圈”，联动医疗健康领域相关主体，打通产业链上中下游，带动区域优质医疗资源共享下沉和医疗健康产业产值提升，实现社会效益、经济效益双提升。各地政府可以重点依托国家医学中心或区域医疗中心建设数字孪生智慧医院，整合区域医疗资源，统筹管理区域医疗机构，促进优质医疗资源的快速下沉以及数字化转型模式的复制推广。此外，通过与医疗保险、科技厂商、医药研发、医疗器械、教学培训、智慧康养等行业领域的相关主体协同发力，打造区域医疗健康“全融合产业生态”。例如：医疗保险：医疗保险：与医疗保险机构开展深度合作，提升商业健康保险在整体医疗支出中的覆盖率，并通过共享脱敏医疗数据助力医疗保险机构开发专属保险服务产品；科技厂商科技厂商：通过部署智能医疗产品提升医疗应用场景的智能化程度，同时，数字孪生智慧医院也可作为智能终端设备的“试验场”，促进产品更新迭代以满足更多人性化需求；医疗器械与医药研发：医疗器械与医药研发：针对关键卡脖子技术，在AI+药物研发、智能医疗设备等领域开展创新探索，以临床资源赋能相关创新成果的快速转化。13谋篇布局：擘画“十全十美”新蓝图谋篇布局：擘画“十全十美”新蓝图图2-3 数字孪生智慧医院聚能生态第三章第三章强基固本强基固本构筑“顶天立地”新基建构筑“顶天立地”新基建15145G在无线空口技术、承载网传输技术和核心网技术等多方面实现了关键突破和快速发展，具备海量连接、精准匹配、超高速率、超低时延等特征，使得5G医疗应用逐渐渗透到院内、院外的各类场景。此外，结合云技术的应用，打造“云上医院”管理平台，大大提高了医疗服务的整体效能，推动医疗机构体系整合和模式重构。多优势融合，重塑医疗服务模式多优势融合，重塑医疗服务模式3.1作为数字化发展的核心技术底座，5G技术将结合云计算、物联网、人工智能、大数据等新一代数字技术，为数字孪生智慧医院构建“顶天立地”的云网融合支撑体系。其中，以5G技术为承载布设医疗专网（“地”）、以云技术为核心部署云端资源（“天”），共同打造支撑数字孪生智慧医院的云脑底座，实现全国“一张网、一朵云”。1海量连接，实现数据实时采集海量连接，实现数据实时采集5G网络技术具有“海量连接”的优势，可以通过在医院内构建医疗物联网，实现海量医疗设备和非医疗类资产的有机连接，在固定资产管理、医务人员管理、病房呼叫联动、院内智能导诊、柔性物流等方面发挥效能，从而有效提升医院的管理效率以及患者的就医体验。2超高速率，深化远程服务能力超高速率，深化远程服务能力5G网络技术具有“超高传输速率”的优势，通过高清画面的实时传输，能够实现4K甚至8K的高清远程会诊，支持大量高画质的医学影像资料实时采集与上传，赋能专家医生随时随地开展远程会诊及指导，通过提升诊断准确率和指导效率进一步深化远程服务能力。强基固本：构筑“顶天立地”新强基固本：构筑“顶天立地”新基建基建153超低延时，保障远程精准操控超低延时，保障远程精准操控5G网络技术具有“超低时延”的优势，该优势能够完美匹配远程手术中的触觉即时反馈操作，有效保证了远程操控得到及时、精准响应。此外，5G技术结合传感、机器人技术，让远程诊疗在增加可视度的同时，还能有效降低延迟风险，从而提高远程诊断准确性，为患者的生命健康保驾护航。4精准匹配，拓展智慧医疗应用精准匹配，拓展智慧医疗应用5G网络具有与医疗服务场景的全方位“精准匹配”优势。依托5G医疗专网及多样化智能终端设备，将现有医疗设备、医护服务无线化，实现任意时间、空间内的联网可能。例如，在院内，医护人员可以利用手持5G医护终端，实现体征数据和医疗影像的移动化采集和高速上传；在院外，可依托智能穿戴设备将智慧健康管理场景拓展至家庭、社区，为患者提供高品质、延续性的智慧健康管理服务。5云网融合，支撑信息高效流通云网融合，支撑信息高效流通5G网络技术可以与物联网、大数据、云计算、人工智能、传感技术融合与共生，打造“云网一体化平台”，实现院内、多院区以及不同医疗机构之间独立系统的有效整合，从而真正实现医疗信息在医院间、区域间的互联互通，为患者、医护以及管理者提供安全的、即时的医疗信息获取通道，显著提高工作效率。16强基固本：构筑“顶天立地”新强基固本：构筑“顶天立地”新基建基建在数字孪生医院中，5G云脑技术底座的部署主要包括医疗专网部署、混合云基础设施部署、统一运营管理体系建设以及安全管理体系的建立。多模式部署，夯实运营管理底座多模式部署，夯实运营管理底座3.2目前，运营商在提供5G智慧医院行业专网服务时主要包含基于公网的混合专网、基于部分独享的混合专网两种模式。专网连接，保障医疗数据“不出院”专网连接，保障医疗数据“不出院”基于公网的混合专网：基于公网的混合专网：直接基于运营商的5G公网，利用网络切片、DNN+QoS等技术提供高可靠的网络服务。部署过程中，该模式无需改变现有网络拓扑，利用在医院内已部署的5G基站（5G智慧急救等场景还可以直接借用城市的5G广域公众网络），以及部署在汇聚/核心节点机房内的UPF，作为多个医疗行业客户专网共享使用。其特点是部署成本相对较低、方案成熟简单、时延要求不高。在拓扑结构层面，该模式中5G无线接入网络设备与公网共享部署在院内，不同的医院共享UPF、MEP、算力、5GC。17强基固本：构筑“顶天立地”新强基固本：构筑“顶天立地”新基建基建图3-1 基于公网的混合专网网络拓扑结构示意 基于部分独享的混合专网：基于部分独享的混合专网：复用部分运营商的公网资源，通过核心网用户面UPF下沉等方式将部分网络资源由医院专享，主要用于医院院区内部的5G智慧病房、5G院区管理等应用场景。部署过程中，该模式利用在医院内部署的5G基站，作为医院专网和公网共享使用，通过UPF下沉实现专网专用。此外，也可利用部署在边缘侧的UPF，实现多个专网共享同一硬件实体使用。其特点是保障患者数据的隐私与完全性、有效降低部署成本、低时延，满足医院数据不出院区的需求。网络拓扑层面，该模式中5G无线接入网络设备与公网以共享形式部署在医院内，UPF、MEP、算力按需下沉部署。数字孪生医院数据中心以私有云为主、以多云结合为辅，包含专业DC/私有云为基础的独享资源和由云服务商医疗云专区为基础的共享资源，按需完成资源的弹性伸缩、业务的快速发布、用户的统一管理，实现全国多地部署“一朵云”。云端共享，实现全国部署“一朵云”云端共享，实现全国部署“一朵云”一般来说，医院的核心应用系统，如HIS、LIS、EMR、集成平台通常部署在独享资源；数据库系统一部分部署在独享资源，部分部署在共享资源；医院非核心业务系统，如互联网医院、远程医疗平台、影像数据、AI辅助影像平台、数据备份等，通常部署在共享资源，少量部署在医院独享资源。18强基固本：构筑“顶天立地”新强基固本：构筑“顶天立地”新基建基建图3-2 数字孪生智慧医院云资源部署基本模式示意 云资源管理云资源管理侧侧：完善多云异构平台建设。以“统一平台服务”为目标，构建集统一管理界面、统一服务目录、统一纳管、统一编排、统一运维保障、统一运营管理等为一体的六个统一服务能力；5G专网专网侧：侧：完善专网运营部署能力，支撑业务在线开通、端到端溯源监控分析和告警能力，满足智慧医院的专网运营要求。在现有医院管理体系基础上，数字孪生医院进一步优化云、网服务运营模式创新，促进服务运营能力转型升级，打造集应用服务、平台服务、数据服务、网络服务于一体的全新体系，支撑多院区协同一体化管理。平台集成，强化多院协同平台集成，强化多院协同“一体化”“一体化”医疗数据高度敏感，需要通过数据安全防护措施对流经5G基站和MEC的医疗数据进行精准分流，对MEC平台的医疗数据进行保护。例如，5G虚拟专网同时连接医院内网络与院外互联网，需要通过严格的网络隔离措施防止非法数据流入院内网络。在数字孪生医院中，5G云脑必须具备安全能力集合，可以通过端到端网络切片隔离、增强的终端接入认证、边缘数据防护等方式实现5G+医疗院内院外网络隔离，并对医疗业务数据进行安全保护。安全设防，筑牢院内院外“隔离带”安全设防，筑牢院内院外“隔离带”19 强基固本：构筑“顶天立地”新强基固本：构筑“顶天立地”新基建基建图3-3 数字孪生智慧医院5G专网统一管理平台示意1端到端网络切片隔离能力端到端网络切片隔离能力5G RAN为应用业务流提供无线资源分配机制，包括不限于专用无线资源分配、基于SLA服务等级的无线资源调度、共享的无线资源调度等方式；5G核心网提供网络功能切片隔离机制，包括不限于完全专用切片（NF独享）、部分逻辑共享切片（共享部分NF）、共享切片（共享所有NF）。对于安全性和隔离性要求较高的切片，可单独部署vDC和主机组进行物理隔离；对于安全性和隔离性要求一般的切片，可规划单独的vDC，共用主机组进行逻辑隔离。2网络边界安全防护能力网络边界安全防护能力5G网络数据面出口（如UPF与医院DN）之间部署边界防火墙和访问控制设备；运营商信任域内的UPF和MEP与边缘医院的内网之间通过物理防火墙进行隔离，边缘MEC云内部的运营商APP与医院APP之间通过虚拟防火墙进行隔离；MEC平台内部应为服务于不同行业应用APP具备逻辑隔离措置（如虚拟防火墙、边界访问控制机制等）。3增强的终端接入认证能力增强的终端接入认证能力5G网络提供3GPP定义的主认证机制，并支持EPS-AKA和5G-AKA认证机制对终端接入进行认证；5G网络支持二次认证机制，实现行业终端与外部AAA认证服务器的认证，二次认证信令中包含的用户身份认证信息，可通过MPLS VPN或IPSec专线进行保护；5G网络支持定制DNN及切片，终端号码签约行业定制DNN+切片，UPF仅支持该DNN及切片接入，实现仅允许授权用户接入用户网络功能；支持基于电子围栏的终端安全接入能力，通过对AMF进行院区TA和终端绑定配置，实现专网只允许合法授权终端接入。4服务于多租户的虚拟专网能力服务于多租户的虚拟专网能力5G网络支持多租户分权分域管理机制，能对客户进行不同级别的访问权限划分；通过配置网段、NAT支持多租户之间网络和流量隔离。支持IPSec over VxLAN隧道的建立，多客户网络之间可通过建立隧道进行数据传输隔离；5G网络支持DNN专线，采用专用APN。20强基固本：构筑“顶天立地”新强基固本：构筑“顶天立地”新基建基建5边缘平台的数据安全防护能力边缘平台的数据安全防护能力5G网络提供对边缘平台的访问控制、态势感知、边界隔离等安全防护措施，支持过滤链路层、网络层、传输层非法报文，防止边缘平台业务被非法访问；5G院区UPF应提供通过安全的传输链路与医院网络连接，例如专线、L2TP/IPSec隧道传输、VxLAN等；5GMEP采用微服务隔离、VLAN隔离、vFW等机制，MEC平台上部署vFW，实现行业APP间的按需安全隔离，提供MEC内部东西向流量的安全防护；5G边缘UPF应支持面向医院用户的独立部署，提供不同业务类别的流量控制和隔离能力，防止局部业务种类受到攻击影响所有业务。行业应用APP支持与MEP、UPF使用虚拟防火墙实施隔离；边缘MEP应提供对APP数据的安全存储，涉及行业5G用户的位置、标识等信息应在MEP中加密存储；5G RAN至边缘UPF通过IPSec传输通道保护行业本地数据传输安全。6面向行业应用的面向行业应用的5G5G安全测评能力安全测评能力依据国际和国内相关标准（包括ISO/IEC27005、SP-800等）和模型（如805.X、STRIDE等），对5G网络和应用安全风险情况进行评估，评估5G应用面临的安全风险；针对5G网络和应用业务特点，制定符合行业应用通信安全、网络隔离和数据安全需求的测试评估文档，常见的测评场景包括海量终端连接造成的信令风暴冲击、网络抗DDoS攻击、终端仿冒身份非法接入、信令面/用户面数据安全传输、UPF流量安全、切片隔离安全等。21强基固本：构筑“顶天立地”新强基固本：构筑“顶天立地”新基建基建随着通讯技术的不断发展和进步，下一个“智能互联”的时代6G网络时代即将到来。相比之下，6G通信相对于5G在传输速度、频谱资源、网络延迟、连接数量和安全性等方面都有着更大的优势，通感算智深度融合、天地一体全域覆盖将为不同行业开拓全新领域。在数字孪生智慧医院中，未来6G技术也将通过全息通信等能力的持续演进和迭代，赋能医疗服务和运营管理端不断向外延伸。多维度演进，拓展通感融合边界多维度演进，拓展通感融合边界3.3数字孪生医院场景下，一方面，全息通信技术能够通过实时全息医学图像的显示对病人进行临床诊断，辅助医生做出更为准确和全面的决策。另一方面，大量医疗设备的传感数据、用户数据、医疗影像等可以通过6G网络实时上传至服务器，基于快速的数据处理和分析，实现实时监控、风险预测和决策判断，以应对各种医疗场景下的变化和需求，为医院提供更精准、更智能的医疗服务和决策支持。全息通信，辅助临床决策全息通信，辅助临床决策未来，随着5G向6G技术的演进，将为医院网络底座注入全新动能。通过智能算力网络能够整合更多的计算资源，从而为大规模数据处理和AI大模型训练任务提供强大的分布式计算和协同处理能力，拓展医院服务新边界，提高患者整体感知体验。例如，支持更高分辨率和更真实的虚拟和增强现实应用；推动生物传感器和植入式医疗设备在临床诊疗中的发展。22强基固本：构筑“顶天立地”新强基固本：构筑“顶天立地”新基建基建持续进化持续进化，提升智慧感知提升智慧感知英文缩写英文缩写英文全称英文全称中文名称中文名称5GC5G Core5G 核心网AMFAccess and Mobility Management Function接入与移动性管理功能DDoSDistributed Denial of Service分布式拒绝服务DNNData Network Name数据网络名称IPsecInternet Protocol SecurityIP网络安全性协议L2TPLayer Two Tunnel Protocol虚拟隧道协议MECMulti-access Edge Computing多接入边缘计算MEPMulti-access Edge Platform多接入边缘平台MPLSMulti-Protocol Label Switching多协议标签交换NFNetwork Function网络功能QoSQuality of Service服务质量RANRadio Access Network无线接入网SLAService Level Agreement服务等级协议TATracking Area跟踪区UPFUser Plane Function用户面功能VxLANVirtual Extensible Local Area Network虚拟扩展局域网附：本章缩略名词解释23强基固本：构筑“顶天立地”新强基固本：构筑“顶天立地”新基建基建第四章第四章开放链接开放链接 重塑“一体双生”新中台重塑“一体双生”新中台24以医院经营为出发点，以健康协作为中心，基于业务、数据双中台方法论，助力医院实现资产数字化、能力产品化、业务流程化、决策智慧化，打造全方位一体化的无边界智慧医院。通过建设统一的医疗资源数字资产、统一的业务能力中心，形成数字孪生智慧医院“一体双生”的“业务中台”和“数据中台”。医疗业务的复杂性决定了信息服务既不能单纯使用定制化开发模式进行交付、也不能单纯使用标准产品化模式进行交付。尤其是当医院进入多院区、集团化、高质量发展阶段后，业务需求的复杂多变对信息服务的交付模式带来了新的巨大挑战。层出不穷的政策与监管要求、个性多样的专科专病业务需求、日益增长的业务与经济运行压力，都需要信息系统能快速响应业务变化、兼容业务个性差异，以及充分挖掘数据价值为业务赋能。因此，要在数字空间重建数字孪生医院，离不开基于云原生架构设计的支撑赋能平台，从业务和数据二个方面为上层应用提供支撑