SDC迈向实时通信

为动态互联的手术室医疗设备提供实时通信

面临的挑战

高频电外科设备或动力系统等释放能量的手术设备,对控制数据的时序和可靠性有特殊要求。能量传输或关闭过程中的延迟是不可接受的。时序要求既受相关应用标准的规定,也取决于应用的具体复杂度。这些要求必须在所有情况下(包括满负荷运行时)得到满足。

在无线触发(例如高频电外科设备)时,还必须考虑传输路径的时间延迟。此外,其它应用场景(闭环控制或波形同步)也需要实时通信。

解决方案

由于 SDC 与标准以太网结合无法确保满足这些要求,一种有效的技术路径是将IEEE 11073 (SDC)标准族与时间敏感网络(TSN)标准族的优势相结合,从而形成实时 SDC(RT-SDC)。在此架构下,不仅可以实现与 SDC 相同水平的互操作性,还能满足硬实时要求。

通过标准服务质量(QoS)或TSN与RT-SDC的支持,即使在网络满负荷的情况下,也能够可靠地满足严格的实时性时间限制。

应用案例

本案例展示了世德通用脚踏开关如何根据现行标准与客户需求,控制不同的手术设备。关键功能(如速度控制或高频电外科设备的触发)通过 RT-SDC 执行。非关键功能(如变焦或视频摄像机控制),则通过标准 SDC 执行。

可通过便携式基于Web的图形用户界面将踏板分配给各种功能。当然,分配过程遵循不同规则。例如,电机只能由左侧模拟踏板控制,凝血功能仅分配给蓝色踏板。

合作伙伴

该概念和应用案例由合作伙伴共同开发。案例中包含三台爱尔博设备:高频电外科设备(Erbe VIO® 3n)、烟雾抽吸设备(Erbe IES 3)和内窥镜系统(VIRON 1 System)。这些设备通过世德支持SDC与RT-SDC得通用脚踏开关进行控制。

TSN网络基础设施基于Kontron的KSwitch D10 MMT 系列运行。所采用的SDC通信库为SurgiTAIX的sdcX-Library,并集成了世德基于OR.NET e.V.的RT-SDC 工作组当前讨论成果开发的扩展功能。这意味着RT-SDC通信功能作为可选扩展直接集成在sdcX库中。

技术背景

RT-SDC功能应视为对SDC 标准族的实时扩展。标准功能(如设备发现、设备描述、参数交换以及非关键功能的控制)通过SDC实现。 

关键功能(如速度控制或高频电外科设备的触发)则由RT-SDC管理。RT-SDC还包括参数查询与设置、事件报告等功能。通过SDC触发操作时,性能因设备而异,且时间表现受网络负载影响较大;而使用 RT-SDC时,通常能提供更具确定性的性能表现,其时间特性在网络负载变化时保持稳定。

标准与认证

为实现安全的互操作运行,世德积极参与IEEE 11073 标准族中多项标准的制定工作,特别是"外部控制"和"基本用户交互模型规范/设备规范"。此外,计划将RT-SDC作为SDC结合QoS或TSN的扩展进行标准化。世德目前正与OR.NET e.V.的RT-SDC工作组内的合作伙伴共同讨论相关要求和协议草案。

OR.NET e.V.

我们的合作伙伴:OR.NET e.V. 是一个注册协会,汇集了行业专家、临床人员与研究人员,致力于实现手术室和诊所的开放集成。

OR.NET e.V.