Medizingeräte drahtlos anbinden

Bei steigenden Kosten im Gesundheitswesen haben Krankenhäuser und medizinische Fachkräfte immer stärker mit der Herausforderung zu kämpfen, einerseits die Versorgungsqualität zu erhöhen und andererseits entsprechende Kosten für Mitarbeiter, Einrichtungen und Equipment zu sparen. Angesichts dieser Lage sehen medizinische Fachkräfte die mit der Konvergenz aus medizinischen Geräten und zuverlässigen Drahtlos-Netzwerktechnologien verknüpften Vorteile als mögliche Option für neue Wege, Abläufe zu rationalisieren und unnötige Kosten zu sparen.

Ein typisches Behandlungszim­mer in einer modernen Be­handlungseinrichtung kann eine Anzahl verschiedener Über­wachungsgeräte einschließlich EKGs, Blutanalysegeräte, Infusionspumpen und Ventilatoren umfassen. Für eine verbesserte Gesundheitsversorgung ist es maßgeblich, dass Ärzte, Kran­kenhauspersonal, Techniker und Administratoren Zugriff auf diese Geräte und ebenso auf medizinische Softwareanwendungen haben.

Um die Interoperabilität und Kommu­nikation zwischen verschiedenen Geräten unterschiedlicher Marken sicherzustellen, spielen offene, her­stellerunabhängige Standards und Protokolle im medizinischen Sektor eine wichtige Rolle. Netzwerke auf IP-Basis sind nur ein Beispiel eines offenen Protokolls, das innerhalb des letzten Jahrzehnts weithin Anerken­nung gefunden hat.

IP-basierte Netz­werke bieten Endnutzern Echtzeit-Zugriff auf Patienteninformationen, Einsparungen bei den Betriebskos­ten durch Fernüberwachung und -management sowie die Fähigkeit zur Unterstützung von vorhande­nen Ethernet-Anbindungen, Unter­nehmens-IP-Netzwerken und des Internets.

Die zahlreichen älteren medizinischen Geräte im Einsatz, die möglicherweise auf serielle Verbindungsmöglichkeiten (RS-232, RS-422/485) beschränkt sind, las­sen sich mithilfe eines verdrahteten Geräteservers schnell und einfach IP-netzwerkfähig machen.

Verdrahtete Geräteserver bieten alle Elemente, die für das Gerätenetzwerk medizi­nischer Ausrüstungen erforderlich sind: einen Prozessor, ein Echtzeitbetriebssystem (RTOS), einen robus­ten TCP/IP-Stack, einen Webserver und eine verdrahtete Netzwerkanbindung zur Bereitstellung einer Ethernet-Bridge zum nachfolgenden medizinischen Gerät.

Neben der Nutzung von offenen Kommunikationsprotokollen ver­schieben Krankenhäuser und Versorgungseinrichtungen den Schwer­punkt immer mehr von verdrahteten zu Wireless-Technologien, um damit mehr Flexibilität zu erreichen und um Equipment kostengünstiger ver­walten, überwachen, diagnostizieren und steuern zu können.

Beispiele für Wireless-Techniken in der Medizin umfassen 802.11a/b/g/n, Bluetooth, Ultra-Wideband, ZigBee und Wi­MAX. Alle diese Standards bieten unterschiedliche Attribute, Stärken und Charakteristiken und wurden für unterschiedliche Anwendungen entwickelt.

Üblicherweise als Wi-Fi bezeichnet, ist 802.11 derzeit die am häufigsten genutzte Methode für die drahtlose Kommunikation in medizinischen Einrichtungen. 802.11-Anwendungen haben zwar auch ihre Einschränkungen, doch sie sind einfach zu unterstützen, direkt einsatzbereit und liefern zuverläs­sige Leistung bei relativ niedrigen Anwendungskosten.

Weiterhin sind die 802.11-Anwen­dungen bei Herstellern medizini­scher Geräte beliebt, weil sie sowohl in eingebetteten als auch externen, direkt verwendbaren Serverformen verfügbar sind. Ähnlich wie bei den zuvor genannten verdrahteten Ge­räteservern umfassen die Wireless-Geräteserver einen Prozessor, ein RTOS, einen robusten TCP/IP-Stack, einen Webserver, 802.11-HF-Funk, Funktreiber, einen Wireless-Protokollstack und Speicher.

Durch die Verwendung eines Wireless-Ge­rätservers können Hersteller medizinischer Geräte 802.11 schnell und problemlos in ihr Equipment integrieren und sparen damit Zeit und Ressourcen für die Protokoll­entwicklung. Bestehende Systeme im medizini­schen Bereich verfügen meist nicht über Wi-Fi-Schnittstellen als Stan­dard, doch durch Hinzufügen eines externen Geräteservers als Verbindungsbrücke lässt sich diese Funk­tion einfach realisieren – zu einem Bruchteil der Kosten, die andernfalls für den Austausch teurer und häu­fig zuverlässiger Altgeräte anfallen würden.

Aufgrund seiner robusten und sicheren Eigenschaften kommt 802.11 zusehends auch in teilweise rauen oder problematischen Umge­bungen zum Einsatz. Wie bei den meisten Anwendungen, bei denen sensible Daten drahtlos zu übertra­gen sind, ist auch hier Sicherheit ein Schlagwort. Denn die Daten sind theoretisch durch so genannte »Man in the Middle«-Attacken gefährdet, bei denen ein Dritter die Kommu­nikation zwischen zwei Systemen ausspioniert.

Um dieser Möglichkeit wirkungsvoll zu begegnen, hat die Wi-Fi-Allianz die Verwendung von 802.11 und eines »Wi-Fi Protected Access« (WPA oder WPA2) zur Si­cherung drahtloser Netzwerke emp­fohlen. Für Entwickler ist es wichtig, Komponenten und Geräteserver zu wählen, die komplett mit »WPA« und »WPA2 Enterprise« ausgestattet sind. Diese Sicherheitsstufen wurden von zahlreichen medizinischen Organi­sationen angenommen.

WPA sorgt für Datensicherheit

Durch das Hinzufügen von WPA und WPA2 kann Wi-Fi einen kosten­günstigen Pfad zur drahtlosen Ver­bindung von Endpunkten medizini­scher Geräte bieten und gleichzeitig strikte Sicherheit und Datenschutz gewährleisten. Da die Zahl der Wi-Fi-Anwendungen im medizinischen Bereich steigt, müssen Entwickler mit verschiede­nen Interferenzen und Bandbreiten­problemen rechnen, da viele drahtlo­se Endpunkte in enger physikalischer Nähe zueinander liegen.

Dies gilt insbesondere für das 2,5-GHz-Band von 802.11b/g, das auch für die HF-Interferenzsignale von Geräten auf Bluetooth-Basis, drahtlosen Telefo­nen, Mikrowellengeräten und vor­handenen sonstigen 802.11b/g-Wi-Fi-Netzwerken zuständig ist. Als Alternative zu 802.11b/g las­sen sich Bandbreiten- und Interfe­renzprobleme durch Designs ver­ringern, die 802.11a und 802.11n unterstützen.

Sowohl 802.11a als auch 802.11n arbeiten im 5-GHz-Band und bieten damit gegenüber dem 2,5-GHz-Band vergleichsweise geringe Interferenzen. Neben den Problemen mit Bandbreiten und Interferenzen müssen die Anwen­der von 802.11 auch die Anzahl der erforderlichen Access-Points (AP) zur Einrichtung eines zuverlässigen Wi-Fi-Services berücksichtigen.

Die effektive Reichweite von 802.11a ist geringer als die von 802.11b/g. Mehr verfügbare Access-Points räumen zwar die Probleme mit der Reichweite aus, sind jedoch auch mit Zusatzkosten verbunden. Bei einer intelligenten Netzwerkeinrich­tung kann eine angemessene Zahl an Access-Points optimale Abde­ckung, Leistung und Zuverlässigkeit garantieren.

Die drahtlose Verknüpfung von medizinischem Equipment, sei es neu oder alt, ermöglicht Anwendern und medizinischen Fachkräften die Anbindung, Steuerung und Über­wachung dieser Geräte ungeachtet des Standorts – also auch aus der Ferne. Dies ist ein Punkt, der bei der Steigerung der Kosteneffizienz im Gesundheitswesen eine wichtige Rolle spielt.

Die drahtlose Netzwerk­konnektivität kann eine Schlüssel­rolle in der Automatisierung und dem Schutz der Datenerfassung und -verbreitung, der Fernüberwachung von Patienten und dem Asset-Tra­cking einnehmen und hilft bei der Einsparung von Servicekosten – dies alles sind wichtige Betrachtungen für Entscheidungsträger innerhalb des Gesundheitssektors.

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