發布時間：2020-12-29所屬分類：醫學論文瀏覽：1次
摘 要： 【摘要】第五代移動通信(5th generation mobile networks，5G)技術的開發為臨床醫學和醫學教育領域帶來了巨大的突破與挑戰。5G+醫療背景下，遠程醫療、應急救援、智能分析診斷等技術的開展為臨床醫學開拓了新視野。面對高科技的不斷沖擊，醫學教育的重點應落
【摘要】第五代移動通信(5th generation mobile networks，5G)技術的開發為臨床醫學和醫學教育領域帶來了巨大的突破與挑戰。“5G+醫療”背景下，遠程醫療、應急救援、智能分析診斷等技術的開展為臨床醫學開拓了新視野。面對高科技的不斷沖擊，醫學教育的重點應落實在對學生整合醫學觀、批判性思維、溝通能力與技巧以及創造力的培養上，“5G+教育”模式將借助虛擬現實、人工智能、云計算等技術手段呈現，為醫學教育的發展提供新方向。該文綜述了5G 技術下醫學教育的重點與展望，以期為醫學教育領域順應5G 時代的變革提供參考。
【關鍵詞】第五代移動通信技術;醫學教育;人工智能
2019 年 2 月，中共中央、國務院印發的《中國教育現代化 2035》重點部署了面向教育現代化的十大戰略任務，其中之一便是加快信息化時代教育變革。“智慧教育”便是在信息化時代所提出的一個全新概念。“智慧教育”的提出為醫學教育的發展和改革提供了全新的視野與思路。但無論是“智慧教育”還是“智慧醫療”，其實施都離不開一個詞—第五代移動通信(5th generation mobile networks，5G)技術。我國于 2013 年啟動國家 5G 移動通信系統前期研究開發的重點項目。伴隨著 5G 計劃實施的腳步，大數據、人工智能(artificial intelligence，AI)、虛擬現實(virtual reality， VR)等技術為各個領域帶來了翻天覆地的變化，在醫學領域，人類已實現了遠程醫療、智能影像學、智慧醫院建設等多方面的突破與進展[1-2] ，未來醫療服務模式的核心將會體現在其智慧化上[3]。在醫學教育領域，除傳統教學模式的繼續沿用，在線開放課程慕課、微課等新型教學模式逐漸興起，截至 2019 年 8 月底，中國慕課學習人數已上漲至 2.7 億人次[4-5]。5G 時代悄然而至，日新月異的技術革新在給人類帶來機遇的同時也伴隨著不少挑戰，本文就 5G 技術下臨床醫學的突破與醫學教育的重點及未來發展方向進行綜述，以期為醫學教育領域順應 5G 時代的變革提供參考。
1 5G 技術在臨床醫學中的應用
5G 醫療健康是 5G 技術重要的應用領域之一。5G 賦能醫療健康，不僅使智能導診、移動醫護、AI 輔助診療等高科技應用于院內場景，更借助遠程手術、應急救援、遠程示教等高科技將醫療服務向遠程拓展。在我國健康服務資源總量短缺、分布不均勻及醫療服務人才質量參差不齊的背景下，我國一直致力于提升醫療衛生資源公平性、可及性、便利性[6] ，5G 技術在醫療領域的聯合與滲透，必將為臨床醫學的發展提供無限的可能。
1.1 遠程醫療
5G 技術最主要的優勢來自于以下兩方面：一是數據傳輸速率遠遠高于以前的蜂窩網絡，5G 網絡速率達到 10 GB/s，是 4G 網絡的 100 倍 [7];二是較低的網絡延遲即更快的響應時間，5G 網絡端到端時延可低至 20 ms。5G 以這兩大優勢，讓遠程醫療體系中對于大量高清圖像及醫療數據的高速傳輸成為可能，使醫生能及時根據傳輸來的高分辨率圖片和視頻對遠程患者的病情作出快速、準確的判斷。
2018 年 12 月，全球首例使用 5G 網絡進行的遠程動物手術在福建中國聯通東南研究院進行。該手術醫生通過使用 5G 網絡遠程無線控制機器人系統成功地對 50 km 以外的實驗豬進行了肝切除; 2019 年 3 月，在中國移動和華為公司的協助下，全國首例利用 5G 網絡實施的遠程人體手術在海南總醫院成功實行，該手術利用 5G 網絡技術，通過對機器臂的操控，使醫生在 3 h 內為 3 000 km 外的帕金森病患者成功植入“腦起搏器”;2019 年 10 月，全球首例 5G 聚焦超聲遠程手術在上海成功實施，該手術利用 5G 遠程操作，以無創的手術特點為患者熱消融了 5 個子宮肌瘤，其中最大的一個直徑達 4.8 cm。有文章指出，由于缺乏合格的外科醫生，每一年全世界有上千臺手術無法實行[8]。而此刻， 5G 技術在機器人手術中的成功應用，將為全世界各地因客觀醫療條件限制而無法實施手術的患者帶來曙光。同時，5G 可以幾乎不用任何包括天線、路由器等在內的設備就可以實現遠程遙控，這項技術對于欠發達地區以及缺乏豐富經驗外科醫生的醫院來說將是一種可以利用的最佳資源[9]。
1.2 應急救援
在許多地震、災害、突發病的搶救中，時間是最為寶貴的。5G 應急救援系統的搭建與實施，將院前急救與院內醫療聯動起來，實施無縫連接，可在第一時間為患者制定搶救方案，為患者爭取寶貴的搶救時間。5G 應急救援系統由多部分組成，它是以 5G 急救車作為載體，在具備“高速率、低時延”特點的 5G 網絡的支持下，利用 AI、VR 等高科技的輔助，形成一個涵蓋全方面內容的醫療急救體系。5G 急救車上配置有高清屏幕、血氣儀、5G 無線終端接入設備、全景攝像頭、超聲機、心電監護、醫護人員佩戴的增強現實眼鏡等設備，當患者上車后，隨車醫生可利用 5G 急救車內的設備，在第一時間為患者完成一系列生命體征測量、驗血、心電圖、彩色多普勒超聲等操作，并利用 5G 網絡將患者的檢查結果及時、高速地傳輸至院內，院內醫生在接收到患者信息后，可立即開始著手手術準備，為患者爭取一線生機。同時，急救車內的全景攝像頭可將急救車內的狀況實時無損地回傳至院內，院內醫生利用 5G 網絡和 VR 技術，使自己“置身現場”，為遠程患者實施急救措施的指導。5G 技術的實施，填補了院內急救期間患者信息的空白，在未來，5G 應急救援系統將挽救更多的生命。
1.3 大數據與 AI 輔助診斷
無論是大數據還是 AI，它們的應用都將依托于 5G 技術。5G 保證了物聯網的基礎服務，收集物聯網產生的海量數據并儲存于平臺，再利用大數據分析，甚至是更高形式的 AI 為人類的生產活動提供服務。
作為 AI 領域的分支，機器學習近年來成為人們關注的熱點。機器學習算法是一種可以從數據中自動尋找規律，并基于規律對未知數據進行預測的一種算法。現在，機器學習已在輔助診斷精神科疾病、指導決策治療方案、預測疾病預后和轉歸上表現出巨大的臨床潛力[10]。醫療大數據作為智慧醫療的關鍵環節，在醫療領域的應用與發展已成為行業熱點。從實踐層面看，基于大數據的智慧醫療已在輔助基因分析過程、輔助醫學圖像診斷疾病以及臨床決策支持系統的運作和提供個性化治療方案等多方面取得了突破[11]。
相關期刊推薦：《華西醫學》是由中華人民共和國教育部主管、四川大學華西醫院主辦的綜合性醫學學術刊物。主要刊登醫學專業和相關學科的臨床研究成果，以及與臨床聯系緊密的基礎研究、實驗研究成果與進展。特色欄目“循證醫學”，反映國內外循證醫學和臨床流行病學研究進展，對診療技術、臨床藥物的系統評價，對臨床醫學文獻的綜述及系統評價等。
有文章指出，科技的發展已使 AI 在一些疾病的診斷上顯示出了優于專業醫生的能力[12-13]。如果 5G 時代背景下 AI 技術的開展可以取代醫生，那是否人人都可以當醫生了?筆者認為答案是否定的。5G 時代背景下，醫學教育著力培養的不僅僅是與 AI 技術相當的醫生，更是具有勝任能力、批判性思維和職業道德素養的醫生[14] ，同時在 21 世紀這個充滿機遇和挑戰的時代背景下，醫學教育體系還應提供領先的醫學人才[15]。有學者指出，AI 醫療的發展會使那些盲目固執于傳統醫療模式的醫生失業 [16]。這也提示我們，5G 時代下，我們應緊跟時代的腳步，將醫學教育的重點放在“精英教育”上，不僅要加快“5G+醫學”方向的復合型人才梯隊的建設，更要思考相較于發展勢頭正猛的 AI，人類的優勢在哪里以及該如何應用與拓展。
2 5G 時代下醫學教育的重點
2.1 整合醫學觀的培養
5G 時代下，面向精準醫療的 AI 技術已在心血管醫學[17] 、乳腺癌診療[18] 等領域嶄露頭角，發揮著重要的作用。但其診斷和治療的精準性只有在基于個性化的、全面的、準確的患者信息時才能得以實現，當臨床醫生面對患者大量的信息時，如何將患者的客觀條件與冗雜的信息相結合制定出最適宜患者的診療方案，就需要臨床醫生具備整合醫學觀念。整合醫學觀是指，當醫生在診療患者時，應將患者作為一個整體，通過將醫學領域先進的知識理論和有效的實踐經驗加以整合，同時結合患者所處的社會、環境、心理等現實條件，給出最適合患者的治療方案的醫學體系[19]。整合醫學觀的培養不僅可以讓醫學生在臨床知識技能和人文關懷素養之間找到平衡，更能在專科細分而帶來的醫患關系不和諧背景下促成和諧的醫患關系[20] ，整合醫學觀的培養應當引起醫學教育界的重視。
2.2 批判性思維的培養
5G 技術對臨床醫生來說是有利的輔助工具，數據庫的建立在一定程度上解放了記憶對于大腦的需要，此時醫生應將一部分重點放在對輔助診斷信息的判斷上。教育者應當喚起醫學生對臨床決策能力培養的重視，每個臨床決策的制定與實施不僅與患者、醫生、衛生政策管理者的利益相關，對于每個國家也具有戰略性的意義[21]。面對復雜病例時，5G 特點下數據傳輸的高速率和較低的網絡延遲能幫助醫生從成百上千的文獻中迅速篩選出有參考價值的信息輔助醫生作出決策[22]。但是，數據庫中海量的樣本存在未知偏倚且樣本的來源與質量難以逐一把控，這就使得利用大數據技術的輔助診斷方式存在一定的風險。這提示我們，利用 5G 技術篩選出的信息是否有價值、是否適用于患者、是否已有新的治療突破仍需要醫生進一步思考，需要臨床醫生以卓越的批判思維去辨證判斷。同樣， AI 算法的準確性受到數據庫內樣本數量的制約[23] ，面對罕見病例時，AI 算法提供的結果是否有益于患者同樣需要醫生思考后取舍。循證醫學指出，臨床決策光憑證據支撐是不夠的，還需結合臨床醫生的經驗與知識，權衡不同診療策略的效果、效用和效益，同時還要尊重患者的價值觀和偏好[24]。綜上所述，我們可以看出，臨床醫生縱觀患者整體情況后的推理與決策能力是大數據平臺和 AI 機器所不能完全取代的。5G 時代下，我們應在醫學教育中向醫學生強調在高科技的沖擊下未來臨床醫生的優勢體現在哪里，什么樣的臨床醫生才不會被淘汰掉，并讓學生們意識到批判性思維的重要性，讓醫學生在課堂、見習與實習中著重培養這方面的能力。
2.3 溝通能力的培養
AI 導診機器人近些年來已在一些醫院投入使用。通過向智能導診機器人導入醫院科室分布地圖及相關醫學知識數據庫，便可實現人機對話式的問詢導診和指路導航等功能[25]。5G 網絡的優勢令無延遲人機交互成為可能，人機交互式的智能導診機器人以其交互性強、響應速度快、操作簡單的特性不僅可以提高門診的效率還可以減少患者的就醫時間。然而，“對話”是詞句的交互，而詞句只有放在具體的語境中才具有意義。目前，AI 系統對于語音識別的正確率雖不斷提高，但在語義識別發展上仍有較大的瓶頸。由此可見，AI 盡管在人機交互上取得了較大的進展，但目前 AI 還無法完全掌握人類特有的移情能力和有效的溝通技巧。國際醫學教育組織把交流與溝通技能列入“全球醫學教育最基本要求”中的第 3 個領域，且已有學者提出，人文素養的培養在 AI 時代對醫學教育領域具有重要的意義，醫學生應學習與掌握良好的溝通技巧，并使之成為自己的一項關鍵技能[12]。
2.4 創新能力的培養
2019 年 7 月，融合了自然語言處理、計算機語音和計算機視覺等技術的 AI 系統“微軟小冰”在中央美術學院美術館舉辦了個人畫展，除了此次舉辦畫展外，“微軟小冰”已經出版了幾本詩集，還將出版第一部繪畫作品集。擁有了 5G 時代的新特性，“機器人”第 7 代“微軟小冰”更智能了。至此，人類不禁開始思考，當 AI 開始展現“創造力”，人類的創作是否還被重視與需要。對此，我們需要明白，盡管 AI 已經在文學和藝術領域取得了突破性的進展，但總歸來說它的“創作”是一個在沒有理解和意識的情況下模仿人類行為的“創作”過程，這個“創作”過程嚴格意義上來說應該是生產過程。就像機器學習模型一樣，它們可以很完美地利用知識，但卻永遠不能創造出知識[26]。教育專家紀大海[27] 表示，如果傳統教育會被 AI 取代，那么唯獨不可能被取代的就是開發創造力的教育。這提示我們，醫學教育的重點還要落在激發學生獨特的創造力上，這應當引起醫學院校、老師及每位醫學生的重視與思考。所謂創造力的培養就是要培養醫學生的創新素質、提高醫學生的創新能力、喚起醫學生的創新意識[28]。醫學領域至今仍有許多難題尚未攻克，亟待每位醫學生在未來去解決與征服，創新能力的培養刻不容緩。
3 5G 技術賦能醫學教育
3.1 5G 時代教師的作用
面對 5G 技術的高速發展，AI 的興起及在教育領域的滲透使傳統教育行業面臨變革的挑戰。面對“AI 時代教師是否還具備競爭力”這一問題，有組織舉辦了“AI 時代教師是否還具備競爭力” 的教育爭鳴活動，在活動中，不少教師提出了富有啟發性的觀點，有文章摘取了部分精彩觀點[29] ，其中張江平和代顯華 2 位學者給出了截然不同的 2 個答案，張江平認為 AI 領域的 AI-Maths 最大的優勢在于其思維敏捷與解題速度快，但在語言理解、解題準確度等方面存在致命缺陷，且由于語言系統與教育系統兼具復雜性，這種復雜性是 AI 不能勝任的，因此他認為 AI 永遠無法取代教師;代顯華則認為技術是具有無限可能性的，且目前很多教師還停留在慣性思維上而背離培養知識的創造者和思考者這一目標，由此可以推測 AI 終將取代人類教師。筆者認為 5G 時代下，教師能否被取代還要看教師是否能在新的形勢下重新定位自己的職能、重新反思傳統的教育如何適應 AI 時代高技術的沖擊并作出改革。
3.2 VR 技術在醫學教育中的應用
3.2.1 智慧教室 智慧教室的建設是由至少 1 個直播或錄播的授課課堂和多個接收教室組成，該教室可利用 5G 高速率、低時延、大連接的優勢，將授課教室的上課內容通過 5G+VR 教室核心終端實時、無誤地傳輸到接收教室，再利用 VR 技術讓接收教室內的學生進行多視角的沉浸式教學[30]。智慧教室的搭建可將來自世界各地不同院校的學生放置在 “同一教室”里，同時學習來自不同地域、不同國家的課堂內容，VR 設備的應用可讓學生從聽覺、視覺等多方面感受世界課堂的文化與魅力，讓優質的教學資源實現全世界共享!
3.2.2 虛擬實驗室 VR 虛擬實驗室由一套軟件、硬件組成，為學生提供了與教學大綱同步的 VR 實驗，和以自主性、探究性、智能化為主要特點的 VR 實驗探究平臺。VR 實驗室為教師的學科教學、實驗教學提供了有效的輔助工具，幫助教師提高教學效率，為學生自主學習及科學探究提供了生動逼真的學習體驗環境[30]。VR 技術下醫學虛擬實驗室的建設，可為醫學生提供多種不同病案設置下的疾病模型，不僅緩解了大體老師資源不足的現狀，更能增加醫學生動手實踐操作的機會。
由此可見，5G 與 VR 技術的強強結合，必將給醫學教育行業注入一劑強心劑!——論文作者：梁詩琪1，周勇2，李卡
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