De uitdaging
Chirurgische apparatuur zoals HF-apparaten of stroomvoorzieningssystemen vereisen uiterste precisie en betrouwbaarheid bij de overdracht van commando’s. De minste vertraging, pakweg bij het uitschakelen, kan zware gevolgen hebben en moet worden vermeden. De tijdseisen vloeien niet alleen voort uit geldende normen, maar ook uit de complexiteit van de medische toepassing. Deze tijdseisen moeten in alle omstandigheden worden nageleefd - zelfs bij volle netwerkbelasting.
Bij de draadloze bediening van een HF-apparaat komt daar nog de latentie bij als gevolg van de overdrachtsafstand. Andere scenario’s met real-time eisen zijn o.a. de closed loop-bewaking of de synchronisatie van curves van vitale parameters.
De oplossing
SDC alleen, in combinatie met standaard Ethernet, is niet voldoende voor betrouwbare real-time eisen. De uitbreiding met Time-Sensitive Networking (TSN) maakt echter Real-Time SDC (RT-SDC) mogelijk. Zo blijft de gewone interoperabiliteit behouden, terwijl tegelijk veeleisende real-time eisen worden vervuld.
Door de integratie van Quality of Service (QoS) of TSN in combinatie met RT-SDC kunnen tijdseisen zelfs bij volle netwerkbelasting op een betrouwbare manier worden nageleefd.
Toepassing
De toepassing toont hoe met de universele voetschakelaars van steute verschillende chirurgische apparaten volgens de geldende normen en klantvereisten betrouwbaar kunnen worden gestuurd. Kritieke functies zoals de toerentalregeling of de activering van het HF-apparaat worden daarbij op een betrouwbare manier uitgevoerd via RT-SDC, terwijl minder kritieke functies - pakweg de bediening van zoom of camera - met standaard SDC worden omgezet.
De pedalen kunnen via een webgebaseerde gebruikersinterface vrij aan de gewenste functies worden toegewezen. Daarbij gelden vaste regels: Zo mag de motor bijvoorbeeld alleen via het linker analoge pedaal worden bediend, terwijl de coagulatie uitsluitend aan het blauwe pedaal is toegewezen.
Onderzoekspartners
De onderzoekspartners hebben samen het concept van de toepassing ontwikkeld. Dit omvat drie medische hulpmiddelen voor hoogfrequente chirurgie van Erbe Elektromedizin GmbH: het HF-apparaat Erbe VIO® 3n, de rookafzuiger Erbe IES 3 en het endoscopiesysteem VIRON 1. Een universele voetschakelaar van steute bestuurt deze apparaten via SDC en RT-SDC.
De TSN-netwerkinfrastructuur is gebaseerd op de KSwitch D10 MMT-serie van Kontron. Voor de SDC-communicatie wordt de sdcX-bibliotheek van SurgiTAIX gebruikt, door steute Meditec uitgebreid op basis van de actuele werkstatus van de RT-SDC groep van OR.NET e.V. De RT-SDC functionaliteit is als optionele uitbreiding direct in de sdcX-bibliotheek geïntegreerd.
Technische achtergrond
De RT-SDC functionaliteit dient als real-time uitbreiding van de SDC-normenfamilie te worden verstaan. Standaardfuncties zoals Discovery, apparaatbeschrijvingen (MDIB), de uitwisseling van parameters en de besturing van minder kritieke functies lopen via SDC.
Kritieke taken – zoals de snelheidsregeling of de activering van een HF-apparaat – neemt RT-SDC dan weer voor zijn rekening. Andere functies zijn het opvragen en instellen van parameters en het activeren van commando’s. Terwijl de prestaties bij SDC afhankelijk zijn van het betreffende apparaat en ook sterk van de netwerkbelasting, blijven ze bij RT-SDC weliswaar ook apparaatafhankelijk, maar onafhankelijk van de netwerkbelasting – en zijn daardoor geschikt voor real-time gebruik.
Normen en toelating
Om een veilige interoperabele werking te garanderen, speelt steute een actieve rol in de ontwikkeling van meerdere normen van de IEEE-11073 familie, met name de „External Control PKP” en „Basic User Interaction ModSpec/DevSpec”. Daarnaast is de standaardisering van RT-SDC als uitbreiding van SDC in combinatie met QoS of TSN gepland. Momenteel werkt steute met zijn onderzoekspartners in de RT-SDC groep van OR.NET e.V. aan de noodzakelijke vereisten en protocolontwerpen.
OR.NET e.V.
Wij zijn partners: in OR.NET e.V. hebben actoren uit de industrie, ziekenhuizen en onderzoek zich verenigd om samen open netwerken in operatiekamers en ziekenhuizen te realiseren.
