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Wie man sich bettet, so liegt man ...

| Autor/ Redakteur: Kathrin Schäfer / Kathrin Schäfer

In Rettungswägen können Bedienbarkeit, Funktionalität und Diagnosefunktionen von Defibrillatoren und Beatmungsgeräten über das Leben von Patienten entscheiden. Embedded-Technologien sind dafür ein wesentliches Element.

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Das Kontron-COM-Express-Modul COMe-bSC2 im basic-Formfaktor: Da die Eigenentwicklung eines spezifischen Systems nicht zur Diskussion stand, entschied sich das Projektteam für den Einsatz eines Computer-on-Moduls von Kontron.
Das Kontron-COM-Express-Modul COMe-bSC2 im basic-Formfaktor: Da die Eigenentwicklung eines spezifischen Systems nicht zur Diskussion stand, entschied sich das Projektteam für den Einsatz eines Computer-on-Moduls von Kontron.
( Bild: Kontron )

Besonders kritisch sind Notfalleinsätze, bei denen Notärzte mit einem plötzlichen Atemstillstand oder akuter Atemnot konfrontiert sind. Moderne Intensivbeatmungsgeräte versorgen Notfallpatienten mit Sauerstoff, bis die eigene Atmung wieder einsetzt.

Bei Embedded-Systemen handelt es sich um kleine Rechnersysteme, die immer häufiger in medizintechnische Geräte eingebaut werden. So hat das Schweizer IT-Unternehmen IMT Medical das Intensivbeatmungsgerät Bellavista entwickelt, das mit COM-Express-Modulen von Kontron arbeitet. Ziel war, Notfallmedizinern ein Gerät an die Hand zu geben, das einfach zu bedienen ist, eine zuverlässige Beatmung garantiert und zusätzlich Diagnosemöglichkeiten integriert. Bellavista ist robust, bietet eine moderne Touch-Bedienung und ermöglicht die anschauliche Visualisierung von Patientendaten. Darüber hinaus können die Datenausgabe sowie kritische Alarmierungen in Echtzeit an das Fachpersonal in der Notaufnahme übergeben werden. Weil Intensivbeatmungsgeräte in der Regel in kritischen Situationen zum Einsatz kommen, müssen die Komponenten stabil und zuverlässig arbeiten. Das sind Grundvoraussetzungen, denn die Geräte müssen im Notfall in verschiedenen Umgebungen die lebenserhaltende Beatmung von Personen übernehmen. „Intensivbeatmungsgeräte entziehen mittels einer Turbine die Luft aus der Umgebung. Diese wird gefiltert und dem Patienten mit erhöhtem Druck zugeführt“, erklärt Daniel Müller, Development Team Manager und Projektleiter bei der IMT AG, die Funktionsweise. Die Steuerung des Drucks und des zu verabreichenden Volumens sollten bei Bellavista verschiedene Prozessoren übernehmen.

Robuste, zuverlässige Komponenten

Da die Eigenentwicklung eines Systems nicht zur Diskussion stand, entschied sich das Projektteam für den Einsatz eines Computer-on-Moduls. Embedded-Module haben sich in den letzten Jahren im medizinischen Umfeld bewährt und ermöglichen auf der Basis der Computer-on-Module-Technologie die Realisierung zahlreicher Lösungen für unterschiedliche Einsatzbereiche. Basis für die Module ist der COM-Express-Standard, der von Embedded-Spezialisten namhafter Firmen wie Kontron weltweit vorangetrieben und weiterentwickelt wird. Module, die auf diesem Standard basieren, zeichnen sich durch Robustheit, schnelle Performance und die obligatorischen Sicherheitsmerkmale aus.

Die Schweizer Entwickler der Intensivbeatmungsgeräte Bellavista entschieden sich für das Kontron-COM-Express-Modul COMe-bSC2 im basic-Formfaktor, weil es neben genügend Prozessorleistung auch zusätzliche, flexibel konfigurierbare Digital Display Interfaces (DDI) für SDVO, Display-Port und HDMI/DVI bietet. Zudem stehen für sicherheitskritische Applikationen bis zu zwei Gigabyte integriertes fehlersicheres ECC DDR3 RAM zur Verfügung. Als CPU kam der Celeron B810E zum Einsatz.

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2.000 Stunden umfangreicher Tests

Medizinische Systeme unterliegen strengen Normen, die auch für die integrierten Komponenten gelten. Auf allen Entwicklungsstufen muss eine Lösung daher Modul-, Integrations- und Systemtests in den Disziplinen Software, Elektronik und Hardware durchlaufen, damit einer erfolgreichen Markteinführung nichts im Wege steht. Das für die Intensivbeatmungsgeräte der Bellavista-Familie verwendete Kontron-Prozessor-Modul beispielsweise absolvierte in der ersten Version innerhalb eines Zeitraums von rund 2.000 Stunden im Rahmen klinischer Prozesse eine Vielzahl von Aufgaben und hat dabei die Feuertaufe bestanden. Die Embedded-Technologie ermöglicht es, dass bei den Folgeversionen der lebensrettenden Maschinen heute nur noch die Änderungen überwacht und zusätzliche Dauerbetriebstests gefahren werden müssen.

Embedded-Modul als Alleskönner

Die Vorteile von Embedded-Modulen im Notfalleinsatz sind zahlreich: Bei den Intensivbeatmungsgeräten kann das Fachpersonal neue Beatmungseinstellungen über die intuitive Touch-Bedienung kurzfristig und individuell vornehmen und die Leistung des Gerätes individuell an die Situation sowie den Zustand des Patienten anpassen. Die Anzeige und Visualisierung der aktuellen Beatmungsparameter, die durch Echtzeitkurven und numerische Messwerte dargestellt werden, erfolgt durch das Embedded-Modul. Die Notfallmediziner erhalten damit zeitnah eine differenzierte Aussage über den Gesundheitszustand des Patienten. Darüber hinaus werden die Patientendaten laufend ausgewertet und überwacht. Ungeeignete Einstellungen und potenzielle Gefährdungssituationen für den Patienten erkennt das System automatisch und sendet visuelle und akustische Alarme.

Während des gesamten Einsatzes werden die Patientendaten durch das Embedded-Modul des Intensivbeatmungsgerätes kontinuierlich aufgezeichnet und bis zu einem Jahr gespeichert. Da gängige Schnittstellen zum Einsatz kommen, ist ein Datenexport auf eine Vielzahl von Speichermedien möglich, was die schnelle und sichere Analyse durch Fachärzte vereinfacht. Die kontinuierliche Aufzeichnung der Echtzeitdaten jedes Atemzugs – rückwirkend bis zu zwei Wochen – erleichtert die Analyse des Therapieverlaufes. Die Kommunikation mit Sensoren sowie den Patientendaten-Monitoring-Systemen anderer Hersteller läuft IMT zufolge problemlos.

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