BICEPS – Ein Protokoll zur Integration von Medizinprodukten am klinischen Arbeitsplatz

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Stefan Schlichting
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GMDS 2013
BICEPS – Ein Protokoll zur Integration
von Medizinprodukten am klinischen
Arbeitsplatz
1 Einleitung und Fragestellung
Der ASTM F2761-09 Standard [1] [2] beschreibt ein funktionales Konzept für einen sicheren,
patienten-zentrierten klinischen Arbeitsplatz (Integrated Clinical Environment, ICE). Im Sinne dieses
Standards kann ein klinischer Arbeitsplatz zum Beispiel ein Intensivbett auf einer Intensivstation, aber
auch ein Operationssaal sein. ICE Supervisor Apps unterstützen das klinische Personal durch die
Integration von Daten aus verschiedenen Medizinprodukten mittels der ICE Equipment Interfaces.
Bisher gibt es keine technische Spezifikation für die Umsetzung des Konzepts. In diesem Beitrag wird
ein Protokoll zur Implementierung des ICE-Standards vorgestellt, welches eine effiziente und
modulare Umsetzung des funktionalen Konzepts auf Basis einer Webservice-basierten SOA
ermöglicht. Das Protokoll soll neben einem verlässlichen Datenaustausch zwischen Medizinprodukten
insbesondere auch eine externe Steuerung eines Medizinprodukts unter Beachtung der
Anforderungen an die Patientensicherheit ohne Annahmen an die Laufzeitumgebung ermöglichen.
2 Material und Methoden
BICEPS (Basic Integrated Clinical Environment Protocol Specification) ist als transportunabhängiges
Protokoll spezifiziert worden und basiert zum großen Teil auf Ideen des Domain Information Models
(DIM) des ISO/IEEE 11073 Standards [3]. BICEPS definiert ein Domänenmodell zur Beschreibung der
im Netzwerk zur Verfügung gestellten Fähigkeiten eines Medizinproduktes sowie dessen aktuellen
Zustands. Des Weiteren werden Serviceschnittstellen definiert, die die Netzwerkschnittstelle für den
Informationsaustausch beschreiben.
Die Beschreibung der auf dem Netzwerk zur Verfügung gestellten Fähigkeiten ermöglicht es, die
Struktur des Medizinproduktes, die erhobenen Messwerte und Einstellwerte sowie mögliche Alarme zu
definieren. Darüber hinaus wird angegeben, welche Einstellwerte sich verändern lassen und ggf.
welche zusätzlichen Daten ein Dienstnutzer übertragen muss, um einen Wert zu verstellen. Die
konkrete Ausprägung einer der genannten Komponenten wird per Referenz auf einen Begriff aus
einer passenden Nomenklatur definiert.
BICEPS wurde auf Basis des Medical Device Profile for Web Services implementiert, das eine
Erweiterung des Device Profiles for Web Services zur Nutzung am integrierten klinischen Arbeitsplatz
darstellt [4]. Hierzu gehört u.a. eine Spezifikation, die es erlaubt, sicherheitskritische
Kontextinformationen wie etwa den Wert eines zweiten Kanals zu übermitteln [5].
Die entwickelte Referenzimplementierung von BICEPS wurde für die Java SE 6 implementiert und
umfasst sowohl eine Bibliothek für Dienstnutzer als auch für Dienstanbieter. Das verwendete
MDPWS-Framework verwendet als DPWS-Implementierung das JMEDS-Framework [6].
3 Ergebnisse
Im Rahmen des TeKoMed-Projekts erfolgte eine Referenzimplementierung zur prototypischen
Implementierung von ICE Supervisor Apps im Bereich der Neurochirurgie. Hierbei wurde sowohl die
Bibliothek für den Dienstnutzer als auch für den Dienstanbieter benutzt. Das ICE Equipment Interface
wurde sowohl direkt auf den Geräten als auch mittels eines Konverters, welcher über ihre vorhandene
proprietäre Schnittstelle auf das Gerät zugreift, in Form einer BICEPS-Schnittstelle implementiert.

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Überdies erfolgte eine Implementierung eines BICEPS-Gerätesimulators auf einem Raspberry PI, der
die Oracle Java SE Embedded 7 VM als Java VM nutzt.
4 Diskussion
Das vorgestellte Protokoll BICEPS bietet die Grundlage zur Umsetzung des funktionalen Konzepts für
einen sicheren, patienten-zentrierten klinischen Arbeitsplatz. Durch die Anpassung des 11073-DIM
und eine Umsetzung in einen service-orientierten Ansatz ist es möglich, Medizinprodukte wie etwa
Patientenmonitore oder elektro-chirurgische Instrumente in eine ICE zu integrieren. Komplexere
Medizinprodukte sowie herstellerspezifische Elemente können über die vorgesehenen
Erweiterungspunkte eingebunden werden.
5 Literatur
[1]
ASTM F2761, Medical Devices and Medical Systems — Essential safety requirements for
equipment comprising the patient-centric integrated clinical environment (ICE) — Part 1: General
requirements and conceptual model, 2009.
[2]
Hatcliff, Vasserman, Weininger und Goldman, „An overview of regulatory and trust issues for the
integrated clinical environment,“ in Proc. of HCMDSS 2011, 2011.
[3]
IEEE 11073, Health informatics - Point-of-care medical device communication, 2004.
[4]
Pöhlsen, Schlichting, Strähle, Franz und Werner, „A concept for a medical device plug-and-play
architecture based on web services,“ in . In 2nd Joint Workshop on High-Confidence Medical
Devices, Software and Systems (HCMDSS), 2009.
[5]
Pöhlsen, Schöch und Schlichting, „A Protocol for Dual Channel Transmission in Service-Oriented
Medical Device Architectures based on Web Services,“ in Proceedings of HCMDSS 2011, 2011.
[6]
JMEDS, „JMEDS,“ [Online]. Available: http://sourceforge.net/projects/ws4d-javame/.