Validierung der plug & play Interoperabilität des ISO/IEEE für Telemonitoring-Systeme

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1 Validierung der plug & play Interoperabilität des ISO/IEEE für Telemonitoring-Systeme Tom Döhring, Martin Staemmler Fachhochschule Stralsund Fachbereich Elektrotechnik und Informatik Studiengang Medizininformatik und Biomedizintechnik Kontakt: understanding reality facing challenges creating future Validierung der plug & play Interoperabilität des ISO/IEEE x für TM-Systeme Inhaltsverzeichnis Gliederung Einordnung in TM-Infrastrukturen Grundlagen der Std.-Familie x73 Personal Health Device In der praktischen Anwendung prototypische Implementierung Ergebnisse und Diskussion Ausblick understanding reality facing challenges creating future 2/14 1

2 TM-Infrastrukturen Einordnung in TM-Infrastrukturen Messgeräte Patientenumfeld (häuslich, mobil) Verantwortlichkeit: Erfassung von Vitaldaten Weiterleitung an eine Basisstation Anforderung: energieeffizienter Einsatz flexibel und skalierbar Datenschutz Basisstation Telemedizinischer Dienstleister Monitoring- Server Verantwortlichkeit: Speicherung der erfassten Vitaldaten und Weiterleitung an das TM-Zentrum Anforderung: Kommunikation mit 1 : n Messgeräte(n) Verwaltung der Messgeräte Datenschutz Elektronisches Aktensystem EHR understanding reality facing challenges creating future 3/14 Standards? Einordnung in TM-Infrastrukturen Problemstellung: bisher keine allgemeinen Vorgaben für Standards zur Gewährleistung der Interoperabilität zwischen Messgeräten und einer Basisstation Lösungsansatz: Guidelines 1 der Continua Health Alliance zur Umsetzung des PAN-Interface auf Grundlage der Standard-Familie: ISO/IEEE Personal Health Device (x73-phd) 1 Vgl. understanding reality facing challenges creating future 4/14 2

3 Die x73-phd Architektur Grundlagen der x73-phd Familie <<refine>> Common Device Specification Pulse Oximeter Cardiovascular Thermometer Glucose Meter Weighing Scale Insulin Pump Optimized Exchange Protocol Domain Information Model Service Model Independent Living Activity Hub Communication Model Transportprofile Strength and Med. Monitor Die x73- Personal Health Device Familie besteht aus: zz Common Device Specification Optimized Exchange Protocol Auf Transportebene wird der Standard erweitert durch: Bluetooth Health Device Profile (HDP) USB Personal Health Device Class (PHDC) Bluetooth - HDP USB - PHDC understanding reality facing challenges creating future 5/14 x Optimized Exchange Protocol Grundlagen der x73-phd Familie <<refine>> Common Device Specification Pulse Oximeter Cardiovascular Thermometer Strength and Glucose Meter Independent Living Activity Weighing Scale Hub Insulin Pump Med. Monitor Optimized Exchange Protocol Domain Information Model Service Model Communication Model Domain Information Model (DIM): Beschreibung von Messgeräten anhand eines objektorientierten Modells Objekte und Attribute beschreiben Eigenschaften, Funktionalität und Verhalten der Agenten Abbildung von Messdaten in Numeric, RT-Sa, Enumeration numerischen Messwert (Numeric) Signalformen (Realtime Sample Array) Status (Enumeration) understanding reality facing challenges creating future 6/14 3

4 x Optimized Exchange Protocol Grundlagen der x73-phd Familie <<refine>> Common Device Specification Pulse Oximeter Cardiovascular Thermometer Strength and Glucose Meter Independent Living Activity Weighing Scale Hub Insulin Pump Med. Monitor Optimized Exchange Protocol Domain Information Model Service Model Communication Model Service Model: Grundlage für den Austausch von Informationen durch Nachrichten Abbildung von Attributen des DIMs in entsprechende Protokolle Definition der Protokolle in ASN.1 understanding reality facing challenges creating future 7/14 x Optimized Exchange Protocol Grundlagen der x73-phd Familie <<refine>> Common Device Specification Pulse Oximeter Cardiovascular Thermometer Strength and Glucose Meter Independent Living Activity Weighing Scale Hub Insulin Pump Med. Monitor Optimized Exchange Protocol Domain Information Model Service Model Communication Model Service Model: Grundlage für den Austausch von Informationen durch Nachrichten Abbildung von Attributen des DIMs in entsprechende Protokolle Definition der Protokolle in ASN.1 Communication Model: Kommunikationstopologie (Punkt-zu-Punkt) Zustandsbeschreibung durch Finite-State- Machine Konvertierung der abstrakten Protokolle in Übertragungsformate auf Grundlage der Medical Device Encoding Rule understanding reality facing challenges creating future 8/14 4

5 Glucometer : MDS Type = MDC_DEVICE _SPEC_PROFILE_GLUCOSE SystemId= FF:EE:DD:05:04:03:02:01 Type = MDC_CONC_GLU_CAPILARRY _WHOLEBLOOD Glucometer : MDS Type = MDC_DEVICE _SPEC_PROFILE_GLUCOSE SystemId= FF:EE:DD:05:04:03:02:01 Type = MDC_CONC_GLU_CAPILARRY _WHOLEBLOOD Prototypische Umsetzung In der praktischen Anwendung Agent Manager understanding reality facing challenges creating future 9/14 Implementierung eines Glucometers Standardprofil nach ISO/IEEE In der praktischen Anwendung Glucometer : MDS Type = MDC_DEVICE_SPEC_PROFILE_GLUCOSE SystemId = FF:EE:DD:05:04:03:02:01 Agent Type = MDC_CONC_GLU_CAPILARRY_WHOLEBLOOD Verbindungsanfrage (System-Id, DevConfig-Id = 0x06A4) Verbindungsbestätigung (bekannte DevConfig-Id) Messdaten (85.0, T14:05:0000) Manager Prüfen ob System-Id und DevConfig-id bekannt understanding reality facing challenges creating future 10/14 5

6 Glucometer : MDS Type = MDC_DEVICE _SPEC_PROFILE_GLUCOSE SystemId= FF:EE:DD:05:04:03:02:01 Type = MDC_CONC_GLU_CAPILARRY _WHOLEBLOOD Context Meal: Enumeration Type = MDC_CTXT_GLU_MEAL EnumObservedCalueSim pleoid = 0x7250 AbsoluteTimeStamp = T14:05:0000 Glucometer : MDS Type = MDC_DEVICE _SPEC_PROFILE_GLUCOSE SystemId= FF:EE:DD:05:04:03:02:01 Type = MDC_CONC_GLU_CAPILARRY _WHOLEBLOOD Context Meal: Enumeration Type = MDC_CTXT_GLU_MEAL EnumObservedCalueSim pleoid = 0x7250 AbsoluteTimeStamp = T14:05: Implementierung eines Glucometers Erweiterter Kontext nach ISO/IEEE In der praktischen Anwendung Glucometer : MDS Type = MDC_DEVICE_SPEC_PROFILE_GLUCOSE SystemId = FF:EE:DD:05:04:03:02:01 DevConfigId = 0x4001 (4001 extended Cfg) Erweiterung des Standardprofils durch: Type = MDC_CONC_GLU_CAPILARRY_WHOLEBLOOD UnitCode= MDC_DIM_MILLI_G_PER_L BasicNuObservedValue= 8.50 Context Meal: Enumeration Type = MDC_CTXT_GLU_MEAL EnumObservedValueSimpleOID = 0x7250 (postprandial) Ergänzung von Nebeninformationen (Context Meal) Angabe der Dimensionierung in mmol / L Wie wird die plug & play -Interoperabilität bei erweiterten Fähigkeiten und Eigenschaften gewährleistet? understanding reality facing challenges creating future 11/14 plug & play Interoperabilität Kommunikationsablauf mit erweitertem Anwendungsprofil In der praktischen Anwendung Agent Verbindungsanfrage (System-Id, DevConfig-Id = 0x4001) Verbindungsbestätigung (unbekannte DevConfig-id) Übertragung der Objekte (Glucose, Context Meal) Antwort auf Übertragung (Konfiguration bestätigt) Manager Agent: MDS? Prüfen ob System-Id und DevConfig-id bekannt Speichern des erweiterten DIM Messdaten (8.5, T14:05:0000, Messdaten (postprandial, T14:05:0000) understanding reality facing challenges creating future 12/14 6

7 Ergebnisse der Validierung Ergebnisse und Diskussion + Gewährleistung der Interoperabilität + einheitliche Nomenklatur (harmonisiert mit ISO/IEEE ) + energie- und ressourceneffiziente Umsetzung von Agenten + schnelle Entwicklung von Agenten durch vorhandene Spezifikationen + mobiler und häuslicher Einsatz durch BT-HDP oder USB-PHDC, die zudem die Anforderung des Datenschutzes erfüllen o o aufwendige und komplexe Implementierung des Managers Überwachung kritischer Sensorgrößen (z.b. Batteriestatus) möglich, aber nicht Pflicht - wenige Anbieter von Messgeräten auf Basis des x73-phd (Omron, Nonin) - keine Basisstation am Markt (lediglich ein Evaluationsboard) verfügbar 2 2 Vgl. understanding reality facing challenges creating future 13/14 Ausblick Ausblick Patientenumfeld (häuslich, mobil) Telemedizinischer Dienstleister Elektronisches Aktensystem Messgeräte Basisstation Monitoring- Server EHR spezifiziert validiert x unspezifiziert spezifiziert (IHE-XDR, HL7-PHMR) x validiert understanding reality facing challenges creating future 14/14 7

8 Viele Dank für Ihre Aufmerksamkeit Fragen understanding reality facing challenges creating future 8