Das CMSSE - Center for Medical Software and Systems Engineering ist hervorgegangen aus dem ZIM-Netzwerkprojekt DOOP “Dienste-orientierte OP-Integration”. Die dort dokumentierten Konzepte und Projektarbeiten geben Referenz für das inhaltliche Profil von CMSSE, wie es an dieser Stelle fortführend dargestellt wird.

Thematik

Offene und sichere Vernetzung medizintechnischer Geräten im OP wird zunehmend zu einem wichtigen Thema für Medizintechnikhersteller, Krankenhausbetreiber und Ärzte. Heutzutage stellt sich die Situation im OP entweder so dar, dass die Geräte gar nicht miteinander vernetzt sind und somit wichtige Zusatzinformationen, die sich aus einer Zusammenschau von Daten ableiten ließen, nicht zur Verfügung stehen, oder dass es zwar integrierte OPs gibt, diese dann jedoch in proprietärer Vernetzung von einem Hersteller kommen. Da es aber keinen Hersteller gibt, der in allen Medizintechnikbereichen zu den Marktführern gehört bzw. in allen Bereichen die beste Lösung anbieten kann, wird ein solcher integrierter OP immer ein Kompromiss sein.

Eine Lösung, die die Vorteile beider Ansätze vereinigt, besteht in einer offen standardisierten Schnittstellentechnologie, die die Integration aller möglichen Arten von Geräten von unterschiedlichsten Herstellern gestattet.

Die Erfahrung aus dem Bereich der offenen Standardisierung im Bereich der Computernetzwerke zeigt außerdem, dass sich durch die offene Standardisierung ein ganz erhebliches Kostensenkungspotential ergeben wird, der sich aus dem zunehmendem Wettbewerb und den Vorteilen der Serienproduktion ergibt.

Projektergebnisse

Die Institute für Telematik sowie für Softwaretechnik und Programmiersprachen haben seit Jahren eine erhebliche Kompetenz im Bereich der sicheren und heterogenen Vernetzung medizintechnischer Geräte in OP und Klinik aufgebaut. Zu nennen sind vor allem die Forschungs- und Entwicklungsprojekte SOMIT/FUSION (BMBF), TekoMed (Land SH/EFRE) SmartOR (BMWi), DOOP (BMWi) und OR.Net (BMBF), die massiv zu diesem Kompetenzaufbau beigetragen haben und die jeweils bereits unter intensiver Industriebeteiligung namhafter Hersteller (Dräger, Olympus, Söring, MöllerWedel, u.a.m.) stattfanden bzw. –finden.

Diese Projektarbeiten haben im Wesentlichen die folgenden Ergebnisse geliefert:

•  Service-orientierte Architekturen (SOA) auf Basis von Web-Services eignen sich hinsichtlich Performance und Mächtigkeit als Kommunikationsprotokoll im medizintechnischen Umfeld.
• Für die Absicherung der Kommunikation ist neben den gängigen Sicherheitsmethoden die Erstfehlersicherheit (s. EN 62304) ein für den medizintechnischen Bereich unabdingbarer Bestandteil. Hierfür wurde ein Zweikanaligkeitsprotokoll entwickelt.
• Um Denial-of-Service-Attacken vorzubeugen, wurde eine Switch-Technologie entwickelt, mit der die verfügbare Bandbreite fair zwischen allen Kommunikationspartnern verteilt wird.
• In einer Machbarkeitsstudie, die aus TeKoMed hervorging, konnte außerdem die Evidenz der entwickelten Technologien nachgewiesen werden.
• Neben den Grundlagenergebnissen wurde außerdem ein neuartiger Ansatz für die Authentifikation und Autorisierung zwischen Mensch-zu-Maschine- sowie Maschine-zu-Maschine- Kommunikation erarbeitet.
• In enger Kooperation mit Dräger ist eine Spezifikation auf Basis des Web-Service-Profils Devices Profile for Web Services (DPWS) und der ISO/IEEE 11073 entstanden, die in eine Referenzimplementierung umgesetzt wurde und Quellcode-offen zur Verfügung gestellt wird.

Gründung CMSSE

Dieses Wissen soll nun noch sehr viel breiter und professionalisiert in die Wirtschaft transferiert werden. Zu diesem Zweck wird der Aufbau einer wissenschaftsbasierten Unternehmensberatung umgesetzt, die Unternehmen der medizintechnischen Industrie sowie Betreiber von IT-Infrastrukturen im Krankenhaus dabei unterstützt, offen standardisierte Vernetzungsprozesse zwischen medizintechnischen Geräten aller Art zu realisieren.

Ein hohes Marktpotenzial ist vorhanden, da die offene Vernetzung heterogener medizintechnischer Systeme untereinander und mit Krankenhausinformationssystemen aufgrund der Wettbewerbssituation und des steigendenKostendrucks bei den Betreibern zukünftig eine zunehmend hohe Bedeutung erlangen wird.

CMSSE wird von den beiden Universitätsinstituten für Telematik sowie Softwaretechnik und Programmiersprachen getragen. Eine GmbH-Ausgründung ist in Vorbereitung.

Leistungsprogramm

Das CMSSE bearbeitet deshalb folgende Tätigkeitsfelder:

• Weiterentwicklung eines Medizingeräte-Connectivity-Frameworks
  Erweiterung, Anpassung und zum Teil Neuentwicklung des aus den bisherigen Projekten hervorgegangenen und für medizinische Vernetzungsszenarien entworfenen DPWS-Stack, sowie die Ergänzung der zugrundeliegenden, offenen Spezifikation. Im Folgenden wird die Gesamtheit der Software und Spezifikation als Open Medical Device Connectivity Framework (OMDC) bezeichnet.
• Entwicklungsdienstleistung bei Individual-Gerätesoftware für Produkte eines Herstellers
  Iterative Adaption des OMDC für medizinische Vernetzungsszenarien hinsichtlich spezieller Produkte eines Herstellers. Dies umfasst neben dem Entwurf von Dienstschnittstellen für das jeweilige Gerät auch deren Umsetzung bzw Unterstützung bei der Umsetzung sowie die Vorbereitung der Zulassung.
• Entwicklung und Umsetzung von Geschäftsprozessen bzw. betrieblichen Abläufen
  Auf der Basis der im OP bzw. im Krankenhaus verfügbaren Geräte und der durchzuführenden Aufgaben in diesen Umgebungen müssen komplexe Geschäftsprozesse entworfen und umgesetzt werden, bspw. auf der Basis von BPEL. Diese Arbeiten werden typischerweise in enger Abstimmung mit dem Auftraggeber durchgeführt.
• Testsuite
  Entwicklung einer Testsuite, auf deren Basis die Interoperabilität medizintechnischer Geräte bzw. ihrer Softwareschnittstellen zu entsprechenden Standards getestet werden kann (analog zu den Standards der Web Services Interoperability Organization WS-I) und eine schlanke Zulassung unterstützt.
• Beratung von Unternehmen bei der softwaretechnischen Umsetzung
  Gegebenenfalls kann sich der Umfang der von einem Auftraggeber gewünschten Arbeiten auf eine Beratungsdienstleistung für die Softwareumsetzung beschränken. Mögliche Ausprägungen dieser Dienstleistung sind zum einen die Beratung als solches, aber unter Umständen auch eine Weiterbildung in Form eines (In-House-)Seminars.
• Beratung von Krankenhausbetreibern bei der Einbindung von vernetzten Medizingeräten
  Ähnliches gilt für Krankenhausbetreiber, die in Hinsicht auf die Integration von Medizingeräten in ihre IT-Infrastruktur zum Medizinproduktehersteller werden und Kenntnisse über Risiken insbesondere in Hinblick auf die IEC 80001 in Form einer Beratungsdienstleistung benötigen.

Die industriellen Auftragsprojekte werden ergänzt und gespiegelt durch akademische Weiterbildungen – ggf. offen für Unternehmensmitarbeiter – im Themengebiet:

• Entwicklung und Dokumentation von Use-Cases und Fallstudien sowie Erarbeitung und Darstellung von Success-Stories
  Es werden Fallstudien komplett ausgearbeitet, die zeigen, wie generell bei der Lösung eines Anwenderproblems z.B. bei der Entwicklung von Gerätesoftware oder von Prozessen vorgegangen werden sollte. Dies umfasst auch die Dokumentation dabei auftretender, typischer Probleme. Besonders gut gelungene Projekte werden zu Erfolgsgeschichten ausgearbeitet, die dann etwa auf der Web-Seite der Beratung dargestellt werden.
• Beteiligung an der Standardisierung
  Ein weiteres Ziel des Zentrums ist die Zusammenarbeit mit anderen universitären Einrichtungen zur unabhängigen Mitwirkung und Vorantreibung bei der Standardisierung interoperabler Medizingerätekommunikation, dies auch im internationalen Maßstab.
• Entwicklung von Best-Practices
  Schließlich wird ein Katalog von Best-Practices entwickelt werden, um die besten Wege zur Lösung eines Problems aus Praxissicht darzustellen, bzw um die wichtigsten und bewährtesten Lösungsmöglichkeiten darzustellen.

Einbindung in Forschung und Lehre der Universität

Das Konzept sieht zudem vor, dass sich die wissenschaftsbasierte Unternehmensberatung im Kontext des gegebenen DOOP/OR.Net-Netzwerkes nicht ausschließlich auf das monetär getriebene Wirtschaftsinteresse beschränkt, sondern mit der Durchführung der Beratungsleistungen ihr Know-How weiter systematisch ausbaut. Dabei sollen kontinuierlich neue Köpfe an die Thematik herangeführt und damit vertraut gemacht werden.Die Kernidee dieses Konzepts liegt insoweit in der Einbindung der Beratungs-/Dienstleistungstätigkeit in die Hochschullehre. Die Unternehmensberatung wird projektorientiert von einem bzw. mehreren Institutsleitern geführt oder zumindest im Hintergrund intensiv beraten werden. Wissenschaftliche Mitarbeiter werden das Rückgrat bilden, wobei erfahrene Mitarbeiter die Leitungsebene formen und jüngere Mitarbeiter für die komplexeren Umsetzungen zuständig sind. Genauso sollen aber auch Studenten sowohl aus Bachelor- als auch aus Masterprogrammen eingebunden sein, um Teilaufgaben aus den jeweiligen Betätigungsfeldern zu übernehmen. Ein Student, der eine Masterarbeit im Rahmen der Unternehmensberatung/-dienstleistung als Projekt abgeschlossen hat, ist prädestiniert, eine Aufgabe als wissenschaftlicher Mitarbeiter zu übernehmen. Hier kann er zum einen sein bereits erarbeitetes Wissen einsetzen und sich zum anderen mit anspruchsvolleren Aufgaben neues Wissen aneignen. Später wird der Mitarbeiter dann in der Lage sein, Leitungsaufgaben in der Beratung/Dienstleistung zu übernehmen. Mit diesem Vorgehen kann sich die Dienstleistung aus der wissenschaftlichen Unternehmensberatung immer wieder revolvierend mit neuen Mitarbeitern versorgen und gleichzeitig seinen Wissensschatz stetig erweitern.

Adressierte Anwender-Kunden-Zielgruppen