Vernetzte Medizingeräte mit medizinischen IT-Systemen für integrierte intraoperative diagnostische und therapeutische Abläufe

Zusammenfassung

Die Vernetzung medizintechnischer Geräte mit medizinischen IT-Systemen bietet den Gesundheitsversorgern die Möglichkeit die Wirksamkeit, Qualität und Sicherheit ihres integrierten gesundheitlichen Versorgungsangebotes zu verbessern und nachzuweisen. Mit den Chancen einer umfassenden medizinischen Versorgung durch die Vernetzung medizinischer Systeme entstehen aber auch zusätzliche Risiken, die sich aus den komplexer werdenden Strukturen, Abläufen und Systemkonfigurationen ergeben. Nach Verabschiedung der Risiko Management Norm IEC 80001- 1 im Oktober 2010 wächst im Krankenhaus und insbesondere im Operationssaal der Bedarf an interoperablen Medizingeräten und Informationssystemen. Die vernetzten Medizingerätemodule sollen mit dem klinischen Informationssystem im Krankenhaus möglichst über Standards nach vorgegebenen Regeln und Sicherheitskonzepten kommunizieren. Durch den modularen und interoperablen Aufbau der medizinischen Geräte- und Informationsnetzwerke wird erwartet, dass sich die Komplexität und damit das Risiko für Patient und Anwender reduziert und Abläufe sicherer, effizienter und effektiver werden.

Derzeitige nationale und internationale Forschungsprojekte besitzen das gemeinsame Ziel, geeignete IT Strukturen und technische Ansätze zu ermitteln, mit denen strukturelle, syntaktische, semantische und organisatorische Interoperabilitäten erzielt werden können. Für die strukturierte Vernetzung von Medizingeräten und Informationssystemen im Operationsraum unter Beachtung des erforderlichen Risiko Managements erscheinen Service-orientierte Architekturen (SOA) auf Basis von Webservices (WS) Implementationen besonders tauglich. Neben den etablierten Austauschformaten HL7 für Krankenhausdaten und DICOM für klinische Bilddaten besitzen XML-basierende Dateiformate vorteilhafte Eigenschaften, um den Austausch von Daten zwischen medizinischen Geräten und Krankenhausinformationssystemen flexibel und effizient zu gestalten.

Im Folgenden sind zwei Applikationen und technische Ansätze aus Forschungsprojekten aufgeführt, in denen SOA-Strukturen und Web Services für Medizingeräte implementiert wurden. Die genannten Beispiele umfassen den möglichen Aufbau eines vernetzten Anästhesiemessplatzes mit integriertem Anästhesietiefenmonitor sowie eines endoskopischen Arbeitsplatzes, in dem ein multimodaler Navigationsassistenz für die intraoperative Diagnose und Therapie und Entscheidungsunterstützung eingebunden ist. Die aufgezeigten Applikationen und mögliche Implementierungen verdeutlichen, dass die in einer SOA vernetzten medizinischen Geräte und Systeme mit Web-Service-Schnittstellen enormes Innovationpotenzial für neuartige, integrierte therapeutische und diagnostische (theragnostische) Systeme in der Medizin besitzen.

Abstract

The incorporation of networked medical devices into medical IT systems provides health delivery organizations the opportunity to prove efficacy, quality and safety of their integrated healthcare environment. Along with the chances, complexity rises with heterogeneous medical networks leading to elevated risk. The standard 80001- 1 was adopted in the first quarter of 2011 for managing the risk of multi-stakeholder medical IT systems. The standard encourages and support interoperability between networked medical devices and clinical information systems. The demand for interoperability and standards is particularly given in the operation room (OR), where anesthesia systems and surgical devices are required to work hazard-free and to interact securely with the clinical information system to reduce the risk for patients and system users.

Current national and international research projects are serving the common objects of identifying and investigating appropriate IT structures and interface technologies to achieve structural, synthetic, semantic, and operational interoperability. Service-oriented architectures (SOA) with web service (WS) implementations promise to be particularly suited to networked medical devices in the OR and to exchange data with the clinical information system. In addition to established data standards, as HL7 and DICOM, XML based data structures and profiles have emerged to be especially suited for flexible and efficient data exchange between medical devices and information systems.

The paper demonstrates applications and technical approaches of research projects in which SOA structures and web services were implemented. Case studies illustrate the concept of an anesthesia work station with an integrated anesthesia depth monitor and an endoscopic surgical suite with an integrated multimodal navigation assistant device for intraoperative diagnostics, therapy and decision support.

The demonstrated applications and implementations elucidate that SOA based networked medical devices and systems provide a suitable IT platform that fosters innovations in the OR.

Schlüsselwörter

medizinische IT-Netzwerke - Service-orientierte Architekturen (SOA) - Webservices für Medizingeräte - OP-Integration - integrierter endoskopischer Arbeitsplatz

Key words

medical IT networks - service-oriented architectures (SOA) - web services for medical devices - OR integration - integrated endoscopic workstations

• Literatur

• 1 Meyer J-U, Goldman JM. The OR-FUSION project: Towards an open platform concept for networked medical devices. Lübeck: 10^th Global Harmonization Task Force (GHTF) Conference 2006
• 2 Strähle M, Ehlbeck M, Prapavat V, Kück K, Franz F, Meyer J-U. Towards a Service-Oriented Architecture for Interconnecting Medical Devices and Applications. Proc’s 1^st Joint Workshop On High Confidence Medical Devices, Software, and Systems (HCMDSS) and Medical Device Plug-and-Play (MD PnP) Interoperability. Cambridge, MA, USA: 06/2007. 25-27 153-155
• 3 Erl T. SOA – Entwurfsprinzipien für serviceorientierte Architektur. Addison-Wesley; 2008
• 4 Schlichting S, Pöhlsen S, Strähle M et al. Konzept zur Integration von Medizinprodukten im OP mittels Webservice. Biomed Tech 2010; 55 (Suppl. 01) DOI: 10.1515/BMT.2010.369. Walter de Gruyter, New York
• 5 Ibach B, Stier A, Hoppe T. Das SOMIT Querschnittsprojekt Integration. Biomed Tech 2010; 55 (Suppl. 01) DOI: 10.1515/BMT.2010.317. Walter de Gruyter, New York
• 6 Mauro C, Leimeister JM, Krcmar H. Medizintechnik goes SOA. Wirtschaftsinformatik und Management; 02/2011
• 7 Glombitza N, Pfisterer D, Fischer S. A Comprehensive Approach to Integrating Sensor Networks and Enterprise IT. International Journal of Next Generation Computing 2010; 1: 16-32
• 8 Burgert O, Mayoral R, Bohn S et al. Modelle und deren Wechselwirkungen in der modellgestützten Therapie. Biomed Tech 2010; 55 (Suppl. 01) DOI: 10.1515/BMT.2010.204. Walter de Gruyter, New York
• 9 Fuchs K, Merritt S, Rhodes J. IHE Patient Care Device Domain. Proceedings der “Association for the Advancement of Medical Instrumentation (AAMI) Conference & Expo”. San Antonio: 06/2011