Implementierung des medizinischen Kommunikationsprotokolls POCT1-A auf einem embedded Linux Device - Christian Schaller - E-Book

Implementierung des medizinischen Kommunikationsprotokolls POCT1-A auf einem embedded Linux Device E-Book

Christian Schaller

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Beschreibung

Studienarbeit aus dem Jahr 2005 im Fachbereich Informatik - Angewandte Informatik, Note: 1,3, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (Fraunhofer Institut für Integrierte Schaltungen Erlangen / Lehrstuhl für medizinische Informatik), Sprache: Deutsch, Abstract: Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt in der Entwicklung eines Frameworks zur drahtlosen Übertragung von Messwerten unter Nutzung des POCT1-A Standards. Es wird zunächst ein Überblick gegeben über medizinische Kommunikationsstandards im Allgemeinen, um dann im Detail auf den POCT1-A Standard einzugehen. Entwicklungsplattformen und Implementierungstechniken, die bei der Umsetzung verwendet wurden werden vorgestellt, um abschließend noch ein Überblick über die Komponenten der erstellten Anwendung und insbesondere dem Pluginsystem zu geben.

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Veröffentlichungsjahr: 2005

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Kurzreferat

Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt in der Entwicklung eines Frameworks zur drahtlosen Übertragung von Messwerten unter Nutzung desPOCT1-AStandards. Es wird zunächst ein Überblick gegeben über medizinische Kommunikationsstandards im Allgemeinen, um dann im Detail auf denPOCT1-AStandard einzugehen. Entwicklungs-plattformen und Implementierungstechniken, die bei der Umsetzung verwendet wurden werden vorgestellt, um abschließend noch ein Überblick über die Komponenten der erstellten Anwendung und insbesondere dem Pluginsystem zu geben.

Abstract

The emphasis of this thesis is on the development of a framework for the wireless transmission of measurments using thePOCT1-Astandard. First an overview of medical communication standards in general is given, to present thePOCT1-Astandard in detail afterwards. Development environment and implementation techniques, which are used in jthe implementation, are introduced. Concluding, a survey of the components of the de- veloped application and in particular the plugin system is given.

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Abbildungsverzeichnis Abb. 1.1 Europamarkt für WLANs in Krankehäusern [7] . . . . . . . . . . . . 2 Abb. 1.2 Drahtlose Übertragung von Vitalparametern . . . . . . . . . . . . . 3 Abb. 2.1 ISO/OSI Schichtenmodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Abb. 2.2 HL7 Kommunikationswege [10] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Abb. 2.3 Erlanger Kommunikationsdrehscheibe [11] . . . . . . . . . . . . . . 8 Abb. 2.4 DICOM-Standard (ENV 12052): Bestandteile und Zusammenhang . 11 Abb. 2.5 Blutgasmessgeraet [12] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Abb. 2.6 PTN, APTT, ACT Bestimmung [6] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Abb. 3.1 Entwicklung des Point-of-Care Standards [13] . . . . . . . . . . . . . 16 Abb. 3.2 Aufbau von POCT1-A [13] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Abb. 3.3 Aufbau von POCT1-A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Abb. 3.4 Beispiel für CE Datentyp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Abb. 3.5 HEL.R01 Nachricht, XML und UML Ansicht . . . . . . . . . . . . . 20 Abb. 3.6 POCT1-A Verbindungsaufbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Abb. 3.7 Anfrage einer Observation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Abb. 3.8 Anfrage eines Device Events . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Abb. 3.9 Empfang einer Operator / Patient List . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Abb. 3.10 Empfang einer Directive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Abb. 3.11 Keep Alive Message . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Abb. 3.12 Empfang einer Terminate-Message . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Abb. 3.13 Versenden einer Observation Message (Continuous Mode) . . . . . 25 Abb. 3.14 Versenden einer Device Event Message (Continuous Mode) . . . . . 25 Abb. 3.15 Empfang einer Operator / Patient List Message (Continuous Mode) 26 Abb. 3.16 Vergleich von synchronisierter / asynchronisierter Übertragung . . 27 Abb. 4.1 Aufbau von POCT1-A (vgl.: [13]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Abb. 5.1 Befehls Muster . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

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Abbildungsverzeichnis viii Abb. 5.2 Befehls Muster Ablaufdiagramm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Abb. 5.3 Factorymethode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Abb. 5.4 Singelton Muster . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Abb. 5.5 Beobachter Muster . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Abb. 5.6 Beobachter Muster Ablaufdiagramm . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Abb. 6.1 Sharp Zaurus SL5500 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Abb. 6.2 Buffalo CF Wireless-LAN-Karte, AIRcable . . . . . . . . . . . . . . . 39 Abb. 7.1 Architektur und Entwurf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 Abb. 7.2 Schnittstellen (rot gekennzeichnet) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Abb. 7.3 UML Diagramm: Message Flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Abb. 7.4 UML Diagramm: XML Klassen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 Abb. 7.5 SendMessage Ablaufdiagramm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 Abb. 7.6 ProcessMessage Ablaufdiagramm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 Abb. 7.7 PlugInBase.h . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 Abb. 7.8 PlugInExample.h . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 Abb. 7.9 PlugInExample.cpp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 Abb. 7.10 loadPlugin(const char* pn) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 Abb. 7.11 SpO2Fingerclip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 Abb. 7.12 Core - Anwendungskern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 Abb. 7.13 DeviceInterface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Abb. 7.14 ObservationReviewer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 Abb. A.1 POCT1-A AccessControl Objekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 Abb. A.2 POCT1-A AccessPoint Objekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 Abb. A.3 POCT1-A Acknowledgement Objekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 Abb. A.4 POCT1-A Control Calibration Objekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 Abb. A.5 POCT1-A Device Objekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 Abb. A.6 POCT1-A Device Capabilities Objekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 Abb. A.7 POCT1-A Device Static Capabilities Objekt . . . . . . . . . . . . . . 68 Abb. A.8 POCT1-A Device Event Objekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 Abb. A.9 POCT1-A Device Status Objekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 Abb. A.10 POCT1-A Directive Objekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 Abb. A.11 POCT1-A End-Of-Topic Objekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 Abb. A.12 POCT1-A Escape Objekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 Abb. A.13 POCT1-A Header Objekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

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Abbildungsverzeichnis ix Abb. A.14 POCT1-A Note Objekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 Abb. A.15 POCT1-A Observation Objekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 Abb. A.16 POCT1-A Operator Objekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 Abb. A.17 POCT1-A Order Objekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 Abb. A.18 POCT1-A Patient Objekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 Abb. A.19 POCT1-A Reagent Objekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 Abb. A.20 POCT1-A Request Objekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 Abb. A.21 POCT1-A Service Objekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 Abb. A.22 POCT1-A Specimen Objekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 Abb. A.23 POCT1-A Termination Objekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 Abb. A.24 POCT1-A Update Action Objekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 Abb. A.25 UML Diagramm: Datentypen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 Abb. A.26 UML Diagramm: Objekte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 Abb. A.27 UML Diagramm: Nachrichten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 Abb. A.28 UML Diagramm: Command Pattern . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 Abb. A.29 UML Diagramm: Framework . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

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Tabellenverzeichnis

Tab.A.1POCT1-ADatentypen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61Tab.A.2 Encapsulated Data (ED) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62Tab.A.3 Character String (ST) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62Tab.A.4 Coded Simple Value (CS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62Tab.A.5 Coded Value (CV) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63Tab.A.6 Coded with Equivalents (CE) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63Tab.A.7 Person Name (PN) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63Tab.A.8 Person Name (PN) Child Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64Tab.A.9 Organization Name (ON) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64Tab.A.10 Integer Number (INT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64Tab.A.11 Real Number (REAL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64Tab.A.12 Physical Quantity (PQ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65Tab.A.13 Point in Time (TS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65Tab.A.14 Null Code Values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66Tab.A.15POCT1-ANachrichten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

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Abkürzungsverzeichnis

ACR . . . . . . . . . . . . . . . . American College of Radiology

ANSI . . . . . . . . . . . . . . . American National Standards Institute CDA . . . . . . . . . . . . . . . . Clinical Document Architecture CF . . . . . . . . . . . . . . . . . . Compact Flash CIC . . . . . . . . . . . . . . . . . Connectivity Industry Consortium CLSI . . . . . . . . . . . . . . . . Clinical and Laboratory Standards Institute D/R-MIM . . . . . . . . . . . Domain / Refined Message Information Model DICOM . . . . . . . . . . . . . Digital Imaging and Communications in Medicine DIM . . . . . . . . . . . . . . . . Domain Information Model EDI . . . . . . . . . . . . . . . . . Electronic Data Interchange EKG . . . . . . . . . . . . . . . . Elektrokardiogramm GOF . . . . . . . . . . . . . . . . Gang Of Four GUI . . . . . . . . . . . . . . . . . Graphical User Interface HL7 . . . . . . . . . . . . . . . . . Health Level 7 HMD . . . . . . . . . . . . . . . Hierarchical Message Definition IEEE . . . . . . . . . . . . . . . . Institute of Electrical and Electronics Engineers ISO . . . . . . . . . . . . . . . . . International Standards Organization KIS . . . . . . . . . . . . . . . . . KrankenkausInformationsSystem NCCLS . . . . . . . . . . . . . National Commmittee for Clinical Laboratory Standards NEMA . . . . . . . . . . . . . . National Electrical Manufacturers Association OSI . . . . . . . . . . . . . . . . . Open Systems Interconnect PACS . . . . . . . . . . . . . . . Picture Archiving and Communication System PDA . . . . . . . . . . . . . . . . Personal Digital Assistent POC . . . . . . . . . . . . . . . . Point Of Care POCT . . . . . . . . . . . . . . . Point Of Care Testing RIM . . . . . . . . . . . . . . . . . Reference Information Model RIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . Radiology Information System

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Tabellenverzeichnis xii

SCIPHOX . . . . . . . . . . . Standardized Communication of Information Systems in Physician

SSU . . . . . . . . . . . . . . . . . Small Semantic Units

UML . . . . . . . . . . . . . . . . Unified Modeling Language VITAL . . . . . . . . . . . . . . Vital Signes Information and Representation WLAN . . . . . . . . . . . . . . Wireless Local Area Network XML . . . . . . . . . . . . . . . . extensible markup language