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Software-Connectivity

Medizingeräte schlau und sicher vernetzen

25. August 2022, 9:30 Uhr | Ute Häußler

Unser Gesprächspartner Darren Porras ist Market Development Manager für den Medical-Bereich bei RTI.

5 Fragen an RTI: In unserem Interview erklärt Darren Porras, wie sichere Software-Connectivity die Entwicklung echtzeitfähiger, vernetzter Medizingeräte beschleunigt und vereinfacht. Mit einem Beispiel von GE Healtcare.

Herr Porras, welche Herausforderungen sehen Sie aktuell am Medizintechnik-Markt?

Personalmangel in Krankenhäusern, ineffiziente Pflege und hohe Kosten treiben den rasanten digitalen Wandel im Gesundheitswesen voran. Medizintechnikunternehmen müssen flexible und intelligente Lösungen anbieten, die eine präzisere, automatisierte und verbesserte Patientenversorgung am Ort der Behandlung realisieren. Dazu werden Kliniklösungen, die Robotik, KI, intelligente Sensoren, Computer Vision und fortschrittliche Bildgebung nutzen, zusammengeführt, um zunehmend minimalinvasive Verfahren und eine patientenzentrierte Versorgung in digitalen Operationssälen und Intensivstationen zu ermöglichen.

Medizinische Geräte sind zunehmend vernetzt und komplex und müssen heterogene Geräte und Daten über verteilte Systeme hinweg verwalten und verarbeiten. Entwickler sehen sich mit hohen Anforderungen an Leistung, Zuverlässigkeit, Sicherheit und Skalierbarkeit konfrontiert. Um diese Lösungen zu entwickeln und auf den Markt zu bringen, müssen die MedTech-Hersteller große Hürden überwinden: Die Entwicklungszyklen sind oft noch zu lang und ineffizient. Die Cybersicherheit ist ein großes Sorgenkind angesichts der steigenden Bedrohungslage, nicht ausreichend geschützer Architekturen und der deutlich strengeren Zulassung von Geräten.

Wie können Hersteller und Entwickler diese Hürden adressieren?

Kürzere Produktlebenszyklen verlangen intelligente Architekturen. Bestehende Gerätearchitekturen sind unflexibel, schränken die Fähigkeiten der Geräte ein und verschlingen viel Zeit und Ressourcen der Produktteams für Entwurf, Entwicklung, Überprüfung und Wartung. Die Firmen benötigen neue Rahmenbedingungen, um die Softwareentwicklung und die Datenkommunikation zwischen unterschiedlichen Systemen und Architekturen zu vereinfachen und zu beschleunigen.

Hier setzt RTI mit der Connext-Lösung an – das Produkt basiert auf dem Data Distribution Service (DDS)-Standard und bietet ein Software-Konnektivitäts-Framework, das die Entwicklung von skalierbaren, zuverlässigen und sicheren medizinischen Geräten beschleunigt. Damit können vernetzte medizinische Geräte und Systeme als eine einzige integrierte Lösung arbeiten - zuverlässig, sicher und in Echtzeit.

Softwareteams können sich auf die Anwendungsentwicklung und die Integration neuer Technologien konzentrieren, anstatt auf die Infrastruktur achten zu müssen. Indem Connext modulare und skalierbare Anwendungen ermöglicht, beschleunigt und vereinfacht es die verteilte Entwicklung von erweiterbaren, flexiblen und interoperablen Anwendungen auf verschiedenen Plattformen. Zudem können Gerätehersteller die geforderten Cybersicherheitsrichtlinien und die in der Zertfizierung geforderte Sicherheit erfüllen, weil das Framework Secure-by-Design Kommunikationsarchitekturen bereitstellt.

Wie funktioniert das Framework für Entwicklungsteams?

Connext ist ein Software-Framework, das auf dem Data Distribution Service (DDS) Standard basiert. DDS ist ein datenzentriertes Publish-Subscribe-Protokoll, das die Nachrichtenübermittlung zwischen Anwendungen abstrahiert und es den Entwicklern abnimmt, Code zur Verwaltung der gemeinsamen Datennutzung zu entwerfen, zu entwickeln oder zu pflegen.

Die Connext-Architektur ist modular und vollständig dezentralisiert, ohne zentralen Broker oder Server. Dadurch bietet sie hohe Zuverlässigkeit, Skalierbarkeit und niedrige Latenzzeiten für Echtzeit- und intelligente vernetzte medizinische Geräte. Sie ist zudem transportunabhängig und übertragbar auf viele Programmiersprachen, Betriebssysteme und Gerätearchitekturen. Umfangreiche Quality of Service- und Sicherheitskonfigurationen erlauben Entwicklern, den Datenfluss anzupassen und ermöglichen eine datenzentrierte Authentifizierung und Verschlüsselung, die auf die Daten und den jeweiligen Anwendungsfall zugeschnitten ist.

In 30 Jahren stellt unser Unternehmen Produktionssoftware für unternehmenskritische Systeme für sehr anspruchsvolle Branchen wie das Gesundheitswesen, die Automobilindustrie und den Energiesektor bereit. Mit unserem Langzeit-Support über 12 Jahre ist RTI branchenweit führend. Ergänzend dazu bieten wir ein breites Angebot an Entwicklungstools, Schulungen und Support.

Für welche medizinischen Anwendungen eignet sich die Connectivity-Lösung?

Zu den häufigsten Medical Anwendungen zählen die chirurgische Robotik, digitale Operationssaalanwendungen, die Patientenüberwachung und kritische Pflege sowie komplexe Bildgebungs- und Strahlentherapiesysteme.

Gerade robotergestützte Systeme werden immer mehr zu digitalen Ökosystemen, die Robotik, Sensoren, AR/VR und Visualisierungstechnologien über eine Vielzahl von verteilten und komplexen Systemkomponenten integrieren. Connext bietet die für die digitale Chirurgie der nächsten Generation notwendige Echtzeit- und zuverlässige Konnektivität. Das gilt auch für den digitalen Operationssaal (OP) oder Hybrid-OP, in dem Video, intraoperative Bildgebung und Gerätedaten nahtlos integriert und von jedem Ort aus überwacht und gesteuert werden müssen.

Für die Patientenüberwachung und Anwendungen in der Intensivpflege erlaubt Connext die kontinuierliche, sichere und zuverlässige Überwachung tausender unterschiedlicher und miteinander verbundener Komponenten in Intensivstationen oder ambulanten Pflegeumgebungen. Connext sorgt für einen nahtlosen Datenfluss über Netzwerke und Systeme hinweg, um Entscheidungen zur klinischen Unterstützung sowie Fernüberwachung und -steuerung zu treffen.

In Radiologie-Systemen ermöglicht Connext verteilte und entkoppelte Architekturen, die eine nahtlose Integration und Weiterentwicklung von Bildverarbeitungs-, Bilderfassungs-, Robotik- und Anwendungssubsystemen erlauben und gleichzeitig eine Echtzeit- und Fernsteuerung und -überwachung der Geräte zulassen.

Wie arbeiten Ihre Referenzkunden wie Medtronic, GE Healthcare und Moon Surgical mit der Lösung?

Alle unsere Kunden benötigen komplexe Konnektivität zwischen Sensoren, Aktoren, Steuerungssystemen und Schnittstellen. Sie müssen gleichzeitig anspruchsvolle Anforderungen an Interoperabilität, Zuverlässigkeit, Cybersicherheit, Sicherheit und Leistung erfüllen.

GE Healthcare beispielsweise setzt RTI Connext in seiner GE Digital Predix-Architektur ein, um medizinische Geräte, cloud-basierte Analysen sowie mobile und tragbare Geräte zu vernetzen. DDS spielt eine Schlüsselrolle bei der Patientenüberwachung. Bei GE besteht ein Patientenüberwachungssystem typischerweise aus Hunderten, manchmal Tausenden von miteinander vernetzten Bett-Monitoren, klinischen Echtzeit-Displays mit Steuerung und Kontrolle des Gesamtsystems über zentrale Stationen und klinischen wie auch systemseitigen Alarm-Meldungen an einer Vielzahl von Standorten, die auf Arbeitsabläufen des Pflegepersonals aufbauen. Die datenzentrische, netzbasierte Zustandsverwaltung der DDS-Middleware ist von grundlegender Bedeutung für die Zuverlässigkeit, Robustheit und den verteilten Betrieb eines Systems, das lebenswichtige Entscheidungen treffen und klinische Informationen für die weitere Versorgung bereitstellen soll.