IEEE 11073 Service-oriented Device Connectivity (SDC)

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Demonstration der herstellerübergreifenden Medizingerätevernetzung auf Basis der IEEE-11073-SDC-Standardfamilie bei der Messe conhIT 2016 in Berlin.

Die IEEE 11073 Service-oriented Device Connectivity (SDC) Standardfamilie definiert ein Kommunikationsprotokoll für Medizingeräte, deren Einsatzbereich in der (potentiell) kritischen Patientenversorgung liegt, wie etwa dem Operationssaal, der Intensivstation, aber auch in anderen Bereichen des Krankenhauses. Sie ist Teil der ISO/IEEE 11073 Normenfamilie. IEEE 11073 SDC basiert auf dem Paradigma der serviceorientierten Architektur (SOA). Daher unterscheidet sich IEEE 11073 SDC in Teilen stark von den Mechanismen der "klassischen" ISO/IEEE 11073 Standardfamilie.

Im Fokus von IEEE 11073 SDC steht die herstellerübergreifende Geräte-zu-Geräte-Kommunikation. Die Standardfamilie zielt dabei auf die Interoperabilität von Medizingerätesystemen ab und ermöglicht den Mehrpunkt-zu-Mehrpunkt-Informationsaustausch.[1][2] Darüber hinaus wird ein grundlegender Datenaustausch zwischen Medizingeräten und den medizinischen Informationssystemen ermöglicht.[3]

Mit dem Fokus auf die Geräte-zu-Geräte-Kommunikation tritt IEEE 11073 SDC nicht in Konkurrenz zu bestehenden oder in der Entwicklung befindlichen Standards wie DICOM, HL7 v2, HL7 FHIR. Vielmehr ergänzen sich diese Standards.[4]

Die IEEE 11073 SDC Standardfamilie besteht aus dem Transportstandard, ISO/IEEE 11073-20702 (Medical Devices Communication Profile for Web Services), dem Domäneninformations- und Servicemodell (ISO/IEEE 11073-10207) und dem Architektur- und Binding-Standard (IEEE 11073-20701).

Entwicklung

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Die Standards der IEEE 11073 SDC Familie wurden maßgeblich im Zuge des BMBF-geförderten Forschungsprojekts OR.NET (und einiger Vorgängerprojekte) entwickelt. Demonstratoren wurden der Öffentlichkeit beispielsweise im Zuge der conhIT-Messen 2016 und 2017 in Berlin präsentiert. Im Rahmen der MEDICA-Messe 2018 in Düsseldorf wurden erste Geräte mit der offenen Vernetzungsfähigkeit vorgestellt.[5]

ISO/IEEE 11073-20702

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Der Standard "IEEE 11073-20702 - Health informatics - Point-of-care medical device communication Part 20702: Medical Devices Communication Profile for Web Services" (kurz "Medical DPWS" oder "MDPWS")[6] stellt die grundlegende Interoperabilität zwischen Medizingeräten sicher. MDPWS ermöglichen den sicheren Datenaustausch in verteilten Systemen und das dynamische Finden von Vernetzungspartnern. Der Standard ist vom OASIS-Standard Devices Profile for Web Services (DPWS) abgeleitet. MDPWS definiert Erweiterungen und Einschränkungen, um den Sicherheitsanforderungen von vernetzten Medizingeräten zu genügen.[1][2][7]

ISO/IEEE 11073-10207

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Der Standard "IEEE 11073-10207 - IEEE Health informatics - Point-of-care medical device communication Part 10207: Domain Information and Service Model for Service-Oriented Point-of-Care Medical Device Communication"[8] wurde auf der Basis des "klassischen" IEEE 11073-10201 Domain Information Model (DIM) entwickelt. Der nicht-normative Name des Standards ist Basic Integrated Clinical Environment Protocol Specification (BICEPS). Das Domäneninformations- und Servicemodell ist so gestaltet, dass es den Anforderungen an eine Mehrpunkt-zu-Mehrpunkt-Kommunikation genügt.

Das Domäneninformationsmodell teilt sich zur Beschreibung des Medizingerätes im Netzwerk in zwei Teile: Die Gerätebeschreibung bildet die Fähigkeiten des Gerätes ab. Es werden beispielsweise die vorhandenen Messwerte, Parameter, Alarme etc. beschrieben, ebenso wie die Möglichkeiten der Fernsteuerung von bestimmten Gerätefunktionalitäten. Der zweite Teil referenziert die Beschreibung und spiegelt den aktuellen Gerätezustand, z. B. aktuelle Werte, wider. IEEE 11073-10207 stellt damit die strukturelle Interoperabilität sicher.[1][2][9]

IEEE 11073-20701

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Der Standard "IEEE 11073-20701-2018 - Health informatics - Point-of-care medical device communication - Part 20701: Service-Oriented Medical Device Exchange Architecture and Protocol Binding"[10] beschreibt einerseits die übergreifende serviceorientierte Medizingerätearchitektur. Andererseits wird das Zusammenspiel (Binding) zwischen IEEE 11073-20702 und IEEE 11073-10207 beschrieben, ebenso wie die Nutzung anderer Standards, wie etwa Network Time Protocol (NTP) zur Zeitsynchronisierung oder Differentiated Services (DiffServ) für Quality of Service (QoS) Anforderungen. Mithilfe der Nutzung von Terminologiestandards (wie etwa IEEE 11073-10101) ermöglicht die IEEE 11073 SDC Normenfamilie eine semantische Interoperabilität.[2][1]

Implementierungen von IEEE 11073 SDC

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Derzeit sind die folgenden Open-Source-Implementierungen der IEEE 11073 SDC bekannt:

  • openSDC[11] (Java)
  • SDCLib/C[12] (C++, früherer Name: OSCLib)
  • SDCLib/J[13] (Java, früherer Name: SoftICE)
  • SDCLib/J (Fork)[14] (Java, Fork mit neuesten Features des ehemaligen Hauptautors)
  • SDCri (SDC Reference Implementation)[15] (Java)
  • pySDC[16] (Python)

Derzeit sind die folgenden kommerziellen Closed-Source-Implementierungen der IEEE 11073 SDC bekannt:

  • IEEE 11073 SDC Stack and Integration Kit (C++ V17)[17]
  • sdcX[18] (C++)

Demonstratoren

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Die praktische Umsetzbarkeit der "IEEE 11073 SDC" Standardfamilie wurde durch Demonstratoren an den Standorten Aachen[19] und Leipzig[20] gezeigt. Es werden herstellerübergreifende Use Cases simuliert und durch SDC fähige Geräte umgesetzt.

Einzelnachweise

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  1. ↑ a b c d Martin Kasparick, Malte Schmitz, Björn Andersen, Max Rockstroh, Stefan Franke: OR.NET: a service-oriented architecture for safe and dynamic medical device interoperability. In: Biomedical Engineering / Biomedizinische Technik. Band 63, Nr. 1, 2018, ISSN 0013-5585, S. 11–30, doi:10.1515/bmt-2017-0020 (degruyter.com [abgerufen am 5. Februar 2019]).
  2. ↑ a b c d Stefan Schlichting, Stephan Pöhlsen: An architecture for distributed systems of medical devices in high acuity environments - A Proposal for Standards Adoption. Hrsg.: IEEE 11073 / HL7 Standards Week. 14. Januar 2014 (www.hl7.org/documentcenter/public/wg/healthcaredevices/20140116 An architecture for distributed systems of medical devices in high-acuity environments.pdf).
  3. ↑ Björn Andersen, Martin Kasparick, Hannes Ulrich, Stefan Franke, Jan Schlamelcher: Connecting the clinical IT infrastructure to a service-oriented architecture of medical devices. In: Biomedical Engineering / Biomedizinische Technik. Band 63, Nr. 1, 2018, ISSN 0013-5585, S. 57–68, doi:10.1515/bmt-2017-0021 (degruyter.com [abgerufen am 5. Februar 2019]).
  4. ↑ M. Kasparick, B. Andersen, H. Ulrich, S. Franke, E. Schreiber, M. Rockstroh, F. Golatowski, D. Timmermann, J. Ingenerf und T. Neumuth, "IEEE 11073 SDC and HL7 FHIR - Emerging Standards for Interoperability of Medical Systems," International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery (2018) 13(Suppl 1): CARS 2018 - Computer Assisted Radiology and Surgery: Proceedings of the 32nd International Congress and Exhibition, vol. 13, no. Suppl 1, pp. 135–136, Jun. 2018.
  5. ↑ Simeon Medical stellt seinen ersten Operationstisch vor. Schwäbische Zeitung, 13. November 2018, abgerufen am 5. Februar 2019.
  6. ↑ IEEE Standards Association: IEEE Standard 11073-20702-2016 - IEEE Approved Draft Standard for Medical Devices Communication Profile for Web Services. 2016, abgerufen am 5. Februar 2019.
  7. ↑ M. Kasparick, S. Schlichting, F. Golatowski, D. Timmermann: Medical DPWS: New IEEE 11073 standard for safe and interoperable medical device communication. In: 2015 IEEE Conference on Standards for Communications and Networking (CSCN). Oktober 2015, S. 212–217, doi:10.1109/CSCN.2015.7390446 (ieee.org [abgerufen am 5. Februar 2019]).
  8. ↑ IEEE Standards Association: IEEE Standard 11073-10207-2017 - IEEE Health informatics--Point-of-care medical device communication Part 10207: Domain Information and Service Model for Service-Oriented Point-of-Care Medical Device Communication. 2017, abgerufen am 5. Februar 2019.
  9. ↑ M. Kasparick, S. Schlichting, F. Golatowski, D. Timmermann: New IEEE 11073 standards for interoperable, networked point-of-care Medical Devices. In: 2015 37th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC). August 2015, S. 1721–1724, doi:10.1109/EMBC.2015.7318709 (ieee.org [abgerufen am 5. Februar 2019]).
  10. ↑ IEEE Standards Association: IEEE 11073-20701-2018 - Health informatics--Point-of-care medical device communication - Part 20701: Service-Oriented Medical Device Exchange Architecture and Protocol Binding. 2018, abgerufen am 5. Februar 2019.
  11. ↑ openSDC. Abgerufen am 1. Mai 2019 (englisch).
  12. ↑ GitHub Project 'SDCLib/C'. Abgerufen am 5. Februar 2019.
  13. ↑ BitBucket Project 'SDCLib/J'. Abgerufen am 5. Februar 2019.
  14. ↑ BitBucket Project 'SDCLib/J (Fork)'. Abgerufen am 5. Januar 2020.
  15. ↑ Gitlab SDCri. Abgerufen am 15. Juni 2020 (englisch).
  16. ↑ Github sdc11073. Abgerufen am 1. September 2020 (englisch).
  17. ↑ Vector IEEE 11073 SDC Stack and Integration Kit. Vector Informatik GmbH, 24. April 2024, abgerufen am 24. April 2024.
  18. ↑ Herstellerhomepage sdcX. Abgerufen am 21. Juli 2022 (deutsch, englisch).
  19. ↑ Chair of Medical Engineering - RWTH Aachen University: Usability and Risk Engineering. RWTH Aachen, 17. August 2021, abgerufen am 17. August 2021.
  20. ↑ Innovation Center Computer Assisted Surgery - University Leipzig: SDC-PRÄSENTATION. 17. August 2021, abgerufen am 17. August 2021.
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