La nuova generazione della tecnologia wireless 5G rivoluzionerà l’assistenza sanitaria

 

Nonostante gli sforzi intensi, ci sono ancora enormi lacune nella fornitura di servizi sanitari alla crescente popolazione che invecchia. Recenti osservazioni hanno sollevato preoccupazioni per quanto riguarda l’aumento dei costi dell’assistenza sanitaria, lo squilibrio delle risorse mediche, l’amministrazione inefficiente del sistema sanitario e le critiche esperienze mediche. Tuttavia, per migliorare l’esperienza del paziente e la qualità del servizio sanitario, vengono sviluppate tecnologie all’avanguardia per affrontare queste difficoltà, tra cui l’Internet of Things (IoT), big data, intelligenza artificiale e tecnologia delle trasmissioni wireless 5G. Le tecnologie emergenti stanno iniziando a influenzare e ricostruire l’assistenza sanitaria, anche se a piccoli passi. In questo articolo diamo un breve sguardo ai casi incentrati sull’applicazione della tecnologia di trasmissione wireless 5G nel settore sanitario.

Introduzione

Il termine “5G” si riferisce alla quinta generazione della tecnologia di trasmissione wireless che dovrebbe avere un’influenza significativa in molti aspetti della società contemporanea, inclusa l’assistenza sanitaria. Le caratteristiche importanti della tecnologia 5G includono: velocità di trasferimento dati, bassa latenza, copertura, alimentazione e utilizzo dell’energia di rete, connettività, elevata larghezza di banda.

Una svolta nella tecnologia 5G è la velocità di trasmissione dati fino a 10 Gbps, ovvero un miglioramento da 10 a 100 volte rispetto al 4G e al 4G LTE. Oltre al miglioramento della velocità, un’altra caratteristica distintiva del 5G è la bassa latenza inferiore a 1 ms, quasi equivalente a zero tempo di risposta dei dati nel mondo reale. Inoltre, si prevede che il 5G aumenterà in modo notevole i servizi Internet of Things (IoT). Sulla base della super larghezza di banda 5G per unità di area, connettività, copertura (fino al 100%) e capacità di connettere numerosi dispositivi contemporaneamente, si creerà un ecosistema in cui una “rete intelligente” potrà servire l’interattività in tempo reale per complesse apparecchiature mediche e dispositivi indossabili per i pazienti, basata sul Cloud Computing con gli inevitabili compromessi tra velocità, latenza, copertura, disponibilità e servizio IoT a bassa potenza. In Figura 1 è illustrato l’impatto del 5G nel Cloud Computing.

Figura 1 – Il 5G e il Cloud Computing (Wikipedia)

Al fine di considerare con precisione il valore potenziale del 5G, prima di illustrarne le applicazioni specifiche nel settore della sanità, si evidenziano le principali carenze dell’attuale sistema sanitario, come ad esempio la disagevole ricerca del servizio sanitario ad hoc per i pazienti; un modello di diagnosi e trattamento non individualizzato; lo squilibrio nella disponibilità di risorse mediche. Inoltre, il servizio di trasporto scomodo per i pazienti più anziani, il sistema di registrazione affrontato dai pazienti negli ospedali è ingombrante e il sistema medico è rigidamente gerarchico. Ancora più importante nell’attuale sistema di servizi sanitari, un piano di diagnosi e trattamento unificato, o il cosiddetto piano a “taglia unica”, viene applicato indistintamente a qualsiasi popolazione o gruppo di individui, pur sostenendo linee guida e trattamenti standardizzati. Un altro fenomeno comune in molti paesi e regioni in via di sviluppo è il sovraffollamento degli ospedali, con conseguente sovraccarico del personale medico, poichè lo squilibrio delle risorse sanitarie, comprese le attrezzature mediche e i professionisti ben formati, fa sì che un gran numero di pazienti venga dalle aree rurali alle aree urbane in cerca di un servizio sanitario di alta qualità. Il personale medico, nella fornitura di servizi sanitari, fa molto affidamento sulla propria esperienza piuttosto che su quella basata e guidata dai dati. Il potenziale beneficio del 5G per l’assistenza sanitaria potrebbe essere significativo e si spera che il 5G e le concomitanti tecnologie emergenti possano superare alcune delle attuali carenze nell’assistenza sanitaria e ricostruire il sistema. Il 5G non è una singola tecnologia o standard, ma piuttosto una combinazione di diverse tecnologie. Tecnicamente, il 5G ha almeno quattro caratteristiche tecnologiche uniche con il potenziale di avere un impatto significativo sull’assistenza sanitaria. In particolare, gli effetti di queste funzionalità non contribuirebbero allo stesso modo e sarebbe fuorviante sostenere uno solo dei principali vantaggi del 5G.

Il 5G e la sua applicazione nel settore sanitario

Vale la pena riflettere su cosa significa il 5G per l’assistenza sanitaria. Sebbene per la maggior parte delle persone 5G significhi semplicemente Internet più veloce, è probabile che gli impatti del 5G sull’assistenza sanitaria siano molteplici. Oltre a un Internet più veloce, l’assistenza sanitaria trarrebbe grandi vantaggi da una connettività Internet affidabile per oggetti e dispositivi medici di grande complessità, con una larghezza di banda maggiore e una copertura e una disponibilità eccellenti rispetto a quelle fornite dal 4G LTE. Le aree della realtà virtuale (VR) e della realtà aumentata (AR) hanno maggiori probabilità di beneficiare direttamente del 5G, con potenziali contributi alla medicina dell’intelligence quando la tecnologia 5G maturerà. La promozione dell’integrazione della VR e AR è fondamentale per la formazione riabilitativa completa, nonché per la riabilitazione degli arti e la telemedicina. Nel settore sanitario l’esercizio di riabilitazione degli arti è strettamente correlato all’applicazione della VR e AR, compreso il supporto robotico per le capacità motorie degli arti, la compensazione della gravità e i programmi di allenamento video personalizzati. L’applicazione della realtà virtuale in ambito sanitario non è una nuova tecnologia emergente nell’era del 5G, la tecnologia medicalmente applicabile può essere fatta risalire ad almeno 20 anni fa. Tuttavia, questa tecnologia non è stata completamente sviluppata poiché un vincolo importante è la latenza, ovvero il tempo di risposta tra l’invio di una richiesta di dati a un dispositivo terminale e la ricezione dei dati. Rispetto alla tecnologia di comunicazione wireless 4G LTE, tecnicamente, il 5G può offrire una diminuzione della latenza di 10 volte, ovvero dagli attuali 20 ms del 4G LTE fino a 1 ms del 5G. Questo vantaggio è estremamente importante per la tecnologia VR e la telemedicina. Nell’era del 5G, con la sua nativa larghezza di banda elevata e il vantaggio della bassa latenza, si prevede che la VR contribuirà a semplificare l’intero ospedale, in particolare in telemedicina, teleconsulto e persino in chirurgia remota. I segnali vitali potrebbero essere trasmessi ad apparecchiature mediche o monitor in ospedale con una latenza quasi zero (minore di 1 ms con tasso di errore di 10-9) durante l’addestramento chirurgico intuitivo o anche in chirurgia remota. Le attuali allocazioni dello spettro di banda LTE per il 4G non possono soddisfare queste esigenze. Inoltre, il 5G è abbastanza potente da supportare migliaia di dispositivi medici contemporaneamente, dai sensori ai cellulari, alle apparecchiature mediche e alle videocamere. Integrato da un televisore o un sistema di monitor ad altissima definizione 4k o addirittura 8k, ciò potrebbe offrire video in streaming più nitidi e chiari con informazioni risolte sui contenuti più dettagliati oltre la retina. Un’altra area che trarrebbe vantaggio dal 5G sarebbe la telemedicina poiché il 5G ne amplierebbe l’ambito di applicazione, e ciò potrebbe avvenire rapidamente.

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Le persone tendono a collegare i big data e l’intelligenza artificiale con la medicina personalizzata, nota anche come medicina individualizzata o medicina di precisione. Tuttavia, è chiaro che senza il supporto tecnico offerto dal 5G, la medicina di precisione è un puzzle che non può essere risolto. Il principale fattore limitante è stato a lungo attribuito alla larghezza di banda e alla velocità di trasmissione dei dati. Nell’era del 4G, anche il 4G LTE avanzato, all’interno di una larghezza di banda limitata, la velocità di trasmissione dati può arrivare al massimo fino a circa 50 Mbps e velocità di download fino a 300 Mbps nel mondo reale, per non parlare della necessità di stabilizzare lo streaming video e le immagini ad alta velocità dati e a bassissima latenza. La velocità di trasferimento dei dati non è l’unico problema che ha impedito l’implementazione della telemedicina con il 4G LTE. Il punto chiave è la larghezza di banda e la latenza. Ciò significa che complessi dispositivi medici possono connettersi alla piattaforma del cloud computing centrale, al server o alla connettività tra dispositivi, nello stesso momento senza congestione della rete. Ciò supporta applicazioni VR davvero immersive, risposta senza ritardo e AR efficiente, che possono creare un’esperienza interattiva in telemedicina. Questo tipo di telemedicina, insieme a un monitor 4k/8k e VR a 360°, potrebbe offrire un’esperienza “live” non solo ai medici in termini di diagnosi immediata e decisioni relative alla strategia di trattamento, ma anche al personale medico in termini di più efficace funzionamento e potenti strumenti di formazione. Oltre a consentire la trasmissione di dati ad alta velocità, il 5G ha rivoluzionato la fornitura di video in streaming a bassa latenza, imaging medico 3D ad alta risoluzione e attività relative ad interventi medici critici.

Conclusioni

Numerosi test rivelano che il 5G aprirà nuove prospettive per l’assistenza sanitaria, e gli impatti sarebbero molteplici e di vasta portata. In questo articolo, non abbiamo esaurito l’effetto del 5G sui sistemi sanitari, ma abbiamo selezionato un piccolo numero di casi rappresentativi di come il 5G ristrutturerà il sistema sanitario nei settori della realtà virtuale, della telemedicina e della medicina dell’autodeterminazione. Nonostante i limiti e le sfide, come la riservatezza dei dati, i rischi per la sicurezza, nonché la mancanza di implementazione e supporto dell’intera rete e la proposta permanente per la regolamentazione dell’uso dei dati sanitari, il 5G ha iniziato a mostrare grandi vantaggi nel miglioramento dei servizi di intelligence ospedalieri, consentendo il monitoraggio automatico del paziente, l’esecuzione di precisi interventi chirurgici a distanza, promozione dell’allocazione razionale di risorse mediche di qualità e gestione efficiente di dispositivi indossabili e dispositivi di monitoraggio trasportati dai pazienti.

Non importa se siamo pronti ad abbracciare queste tecnologie emergenti o meno, l’era del 5G sta arrivando. La Cina ha iniziato a svolgere un ruolo di primo piano in alcune aree dell’assistenza medica intelligente, con diversi ospedali di prim’ordine che assumono la guida nell’implementazione e nell’applicazione del 5G nella loro pratica clinica e strategia medica intelligente. Sebbene la piena implementazione delle reti 5G richiederà probabilmente ancora qualche anno, sempre più istituti di ricerca medica e ospedali stanno definendo le loro strategie sull’assistenza sanitaria, compresa la determinazione dell’architettura del data center clinico del 5G, la strategia di approvvigionamento di apparecchiature mediche e una stretta collaborazione con gli operatori di telecomunicazioni. Si tratta di tendenze notevoli, in particolare nel settore dell’assistenza sanitaria che guidano la transizione all’era del 5G. L’assistenza sanitaria intelligente sembra crescere rapidamente e il 5G riconfigurerà il sistema sanitario migliorando in modo intelligente la qualità del servizio medico, bilanciando la distribuzione delle risorse mediche tra aree urbane e rurali, e riducendo l’onere dei costi sanitari. Siamo cautamente ottimisti su questi cambiamenti, anche se abbiamo ancora molta strada da fare per raggiungere l’obiettivo di un’assistenza sanitaria intelligente.

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