La sfida
Dispositivi chirurgici come dispositivi HF o sistemi di alimentazione richiedono la massima precisione e affidabilità nella trasmissione dei comandi. Anche minimi ritardi, ad esempio nello spegnimento, possono avere conseguenze gravi e devono essere assolutamente evitati. I requisiti temporali derivano sia dalle norme vigenti sia dalla complessità dell’applicazione medica, e devono essere rispettati in qualsiasi circostanza – anche con il massimo carico della rete.
Nel caso del comando wireless di un dispositivo HF si aggiunge inoltre la latenza dovuta al percorso di trasmissione. Altri scenari con requisiti di tempo reale sono, ad esempio, il monitoraggio in closed-loop o la sincronizzazione dei tracciati dei parametri vitali.
La soluzione
SDC da solo, in combinazione con Ethernet standard, non è in grado di soddisfare in modo affidabile i requisiti di tempo reale. L’estensione tramite Time-Sensitive Networking (TSN) rende però possibile il Real-Time SDC (RT-SDC). In questo modo si mantiene la consueta interoperabilità, soddisfacendo allo stesso tempo le rigorose esigenze del real-time.
Grazie all’integrazione di Quality of Service (QoS) o TSN in combinazione con RT-SDC, i vincoli temporali possono essere rispettati in maniera affidabile anche con la rete al massimo carico.
L'applicazione
Il caso d’uso mostra come il pedale universale di steute possa comandare in modo affidabile diversi dispositivi chirurgici in conformità alle norme vigenti e ai requisiti dei clienti. Funzioni critiche come il controllo della velocità o l’attivazione del dispositivo HF vengono eseguite in modo affidabile tramite RT-SDC, mentre funzioni meno critiche – ad esempio il controllo dello zoom o della videocamera – vengono gestite tramite SDC standard.
I pedali possono essere liberamente assegnati alle funzioni desiderate tramite un’interfaccia utente web-based. Durante l’assegnazione valgono regole fisse: ad esempio il motore può essere controllato solo tramite il pedale analogico sinistro, mentre la coagulazione è assegnata esclusivamente al pedale blu.
Partner di ricerca
I partner di ricerca hanno sviluppato insieme il concetto del caso applicativo. Esso comprende tre dispositivi medici per la chirurgia ad alta frequenza dell’azienda Erbe Elektromedizin GmbH: il dispositivo HF Erbe VIO® 3n, l’aspiratore di fumi chirurgici Erbe IES 3 e il sistema endoscopico VIRON 1. Un pedale universale di steute controlla questi dispositivi tramite SDC e RT-SDC.
L’infrastruttura TSN della rete si basa sulla serie KSwitch D10 MMT di Kontron. Per la comunicazione SDC viene utilizzata la libreria sdcX di SurgiTAIX, estesa da steute Meditec sulla base dello stato attuale dei lavori del gruppo RT-SDC di OR.NET e.V. La funzionalità RT-SDC è integrata come estensione opzionale direttamente nella libreria sdcX.
Background tecnico
La funzionalità RT-SDC è da intendersi come un’estensione real-time della famiglia di standard SDC. Funzioni standard come il discovery, le descrizioni dei dispositivi medici (MDIB), lo scambio di parametri e il controllo di funzioni meno critiche avvengono tramite SDC.
I compiti critici – come il controllo della velocità o l’attivazione di un dispositivo HF – sono invece gestiti da RT-SDC. Altre funzioni includono la lettura e l’impostazione di parametri e l’attivazione di comandi. Mentre le prestazioni di SDC dipendono sia dal dispositivo sia in forte misura dal carico della rete, con RT-SDC esse restano sì dipendenti dal dispositivo, ma indipendenti dal carico della rete – risultando così realmente idonee al tempo reale.
Standard e omologazioni
Per garantire un funzionamento interoperabile sicuro, steute partecipa attivamente allo sviluppo di diversi standard della famiglia IEEE 11073, in particolare dell’“External Control PKP” e del “Basic User Interaction ModSpec/DevSpec”. È inoltre prevista la standardizzazione di RT-SDC come estensione di SDC in combinazione con QoS o TSN. Attualmente steute lavora insieme ai suoi partner di ricerca all’interno del gruppo RT-SDC di OR.NET e. V. sui requisiti necessari e sulle bozze dei protocolli.
OR.NET e.V.
Siamo partner: In OR.NET e.V. si sono uniti attori dell’industria, delle cliniche e della ricerca con l’obiettivo di realizzare insieme una rete aperta nelle sale operatorie e negli ambienti clinici.
