Die Herausforderung
Chirurgische Geräte wie HF-Geräte oder Stromversorgungssysteme erfordern höchste Präzision und Zuverlässigkeit bei der Befehlsübermittlung. Schon geringe Verzögerungen, etwa beim Abschalten, können schwerwiegende Folgen haben und müssen vermieden werden. Die zeitlichen Anforderungen ergeben sich sowohl aus geltenden Normen als auch aus der Komplexität der medizinischen Anwendung und sind unter allen Umständen einzuhalten – selbst bei voller Netzwerkauslastung.
Bei der drahtlosen Bedienung eines HF-Geräts kommt zusätzlich die durch die Übertragungsstrecke bedingte Latenz hinzu. Weitere Szenarien mit Echtzeitanforderungen sind z. B. die Closed-Loop-Überwachung oder die Synchronisation von Vitalparameterkurven.
Die Lösung
SDC allein, in Kombination mit Standard-Ethernet, genügt den Echtzeitanforderungen nicht zuverlässig. Die Erweiterung durch Time-Sensitive Networking (TSN) macht jedoch Real-Time SDC (RT-SDC) möglich. So bleibt die gewohnte Interoperabilität erhalten, während gleichzeitig anspruchsvolle Echtzeitanforderungen erfüllt werden.
Durch die Integration von Quality of Service (QoS) oder TSN in Verbindung mit RT-SDC lassen sich zeitliche Vorgaben selbst bei voller Netzauslastung zuverlässig einhalten.
Der Anwendungsfall
Der Anwendungsfall zeigt, wie mit dem Universalfußschalter von steute verschiedene chirurgische Geräte gemäß geltenden Normen und Kundenanforderungen zuverlässig gesteuert werden können. Kritische Funktionen wie die Drehzahlregelung oder die Auslösung des HF-Geräts werden dabei zuverlässig über RT-SDC ausgeführt, während weniger kritische Funktionen – etwa die Steuerung von Zoom oder Kamera – mit Standard-SDC umgesetzt werden.
Die Pedale lassen sich über eine webbasierte Benutzeroberfläche frei den gewünschten Funktionen zuordnen. Dabei gelten feste Regeln: So darf beispielsweise der Motor nur über das linke analoge Pedal gesteuert werden, während die Koagulation ausschließlich dem blauen Pedal zugeordnet ist.
Forschungspartner
Die Forschungspartner entwickelten gemeinsam das Konzept des Anwendungsfalls. Dieser umfasst drei Medizingeräte für die Hochfrequenz-Chirurgie der Erbe Elektromedizin GmbH: das HF-Gerät Erbe VIO® 3n, das Rauchgasabsauggerät Erbe IES 3 und das Endoskopiesystem VIRON 1. Ein Universalfußschalter von steute steuert diese Geräte über SDC und RT-SDC.
Die TSN-Netzwerkinfrastruktur basiert auf der KSwitch D10 MMT-Serie von Kontron. Für die SDC-Kommunikation kommt die sdcX-Bibliothek von SurgiTAIX zum Einsatz, erweitert von steute Meditec auf Basis des aktuellen Arbeitsstands der RT-SDC-Gruppe von OR.NET e.V. Die RT-SDC-Funktionalität ist als optionale Erweiterung direkt in die sdcX-Bibliothek integriert.
Technischer Hintergrund
Die RT-SDC-Funktionalität ist als Echtzeit-Erweiterung der SDC-Normenfamilie zu verstehen. Standardfunktionen wie Discovery, Gerätebeschreibungen (MDIB), der Austausch von Parametern und die Steuerung weniger kritischer Funktionen laufen über SDC.
Kritische Aufgaben – etwa die Geschwindigkeitsregelung oder die Auslösung eines HF-Geräts – übernimmt hingegen RT-SDC. Weitere Funktionen sind das Abfragen und Einstellen von Parametern sowie das Auslösen von Befehlen. Während die Performanz bei SDC sowohl vom jeweiligen Gerät als auch stark von der Netzwerklast abhängt, bleibt sie bei RT-SDC zwar ebenfalls geräteabhängig, aber unabhängig von der Netzwerklast – und ist dadurch hart echtzeitfähig.
Standards und Zulassung
Um einen sicheren interoperablen Betrieb zu gewährleisten, beteiligt sich steute aktiv an der Entwicklung mehrerer Standards der IEEE 11073-Familie, insbesondere des „External Control PKP” und „Basic User Interaction ModSpec/DevSpec”. Darüber hinaus ist die Standardisierung von RT-SDC als Erweiterung von SDC in Kombination mit QoS oder TSN geplant. Derzeit arbeitet steute mit seinen Forschungspartnern innerhalb der RT-SDC-Gruppe vom OR.NET e. V. an den notwendigen Anforderungen und Protokollentwürfen.
OR.NET e.V.
Wir sind Partner: Im OR.NET e.V. haben sich Akteure aus Industrie, Klinik und Forschung zusammengeschlossen, um gemeinsam die offene Vernetzung in OP und Klinik zu realisieren.
