3 Tipps für den Einsatz von RTI Connext IT-Silos in Krankenhäusern aufbrechen

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Dieser Artikel befasst sich mit den drei wichtigsten Einschränkungen, die durch typische IT-Richtlinien in Krankenhäusern entstehen. Er zeigt, wie das Software-Framework Connext flexible und leistungsstarke Lösungen bietet, um skalierbare und interoperable verteilte Systeme in scheinbar starren Umgebungen zu schaffen.

Krankenhausnetzwerke werden zunehmend stärker vernetzt und immer komplexer – eine Herausforderung für die Integration. Unabhängig davon, ob es sich um Chirurgische Roboter, Patientenüberwachungssysteme oder medizinische Geräte der nächsten Generation handelt, es müssen strenge Regeln eingehalten werden. Die Einschränkungen können variieren, umfassen aber in der Regel eine oder mehrere der folgenden Möglichkeiten:

• Verbot von Multicast

• Eingeschränkte Nutzung von Portnummern

• Strenge Kontrollen der Cybersicherheit

Die gute Nachricht ist: Die von den IT-Abteilungen der Krankenhäuser auferlegten Beschränkungen lassen sich meistern. Ein sicheres, interoperables Daten-Framework wie RTI Connext kann diese neuen Systeme erfolgreich integrieren und so transformative Lösungen im hart umkämpften MedTech-Sektor ermöglichen.

Tipp Nr. 1: Anwendungen dazu bringen, sich ohne Multicast zu erkennen

Es ist eine einfache Tatsache, dass die meisten Netzwerke in Krankenhäusern keine Multicast-Fähigkeit erlauben. Der Grund dafür ist, dass Multicast-Datenverkehr im Vergleich zum Unicast-Datenverkehr schwieriger abzusichern ist. Die Verwendung von Multicast-Kommunikation wird eingeschränkt, um unnötige Netzwerküberlastungen zu vermeiden und ein effizienteres und zuverlässigeres Netzwerk für kritische medizinische Systeme zu gewährleisten. Allerdings sind dadurch alle Anwendungen gezwungen, Unicast zu einzusetzen, was die Latenzzeit erhöht und die Netzwerkauslastung steigert.

Obwohl die RTI Connext Produktsuite standardmäßig Multicast für die Erkennung nutzt, bietet sie auch andere Optionen für die Erkennung, wenn Multicast nicht verfügbar oder verboten ist. Die einfachste und attraktivste dieser Optionen ist RTI Cloud Discovery Service (CDS). Diese eigenständige Anwendung kann auf jedem Host mit einem DNS-Namen oder einer statischen IP-Adresse installiert werden. Wenn sie DDS-Erkennungsmeldungen von den Knoten des Systems empfängt, leitet sie diese an andere Anwendungen weiter, damit sie einander erkennen können. Die Funktionalität von CDS kann auch in eine bestehende Anwendung integriert werden, sodass keine zusätzlichen Schritte zur Erstellung oder Bereitstellung erforderlich sind. CDS leitet nur für die Erkennung notwendige Daten weiter, nicht aber die Benutzerdaten. Sobald sich alle Anwendungen im System gegenseitig gefunden haben, wird CDS nicht mehr benötigt. Es sei denn, die Anwendungen kommen und gehen während der Laufzeit.

Sobald sie einander erkannt haben, erfolgt die Kommunikation zwischen den Anwendungen Punkt-zu-Punkt über Unicast. Die einzige Konfiguration, die die Anwendungen benötigen, ist die IP-Adresse oder der DNS-Name des CDS in ihren ursprünglichen Peers, was einfacher ist, als jede IP-Adresse einzeln zu konfigurieren. Es gibt mehrere Möglichkeiten, die initialen Peers festzulegen, darunter eine Umgebungsvariable, XML QoS oder im Code.

Tipp Nr. 2: Minimierung der Portnutzung in Anwendungen, damit diese mit Firewalls funktionieren

Zur Verwaltung und Sicherung der Kommunikationskanäle ist eine strenge Kontrolle der Portnummern erforderlich. Dadurch wird das Risiko von Störungen minimiert und die Gesamtstabilität des Krankenhausnetzwerks verbessert. Bei dynamischen Systemen, in denen Anwendungen kommen und gehen, ist das schwierig. Die IT-Abteilungen von Krankenhäusern benötigen in der Regel eine Liste der Ports, die von den Anwendungen eines Unternehmens verwendet werden, um Firewall-Regeln zu erstellen. In einem deterministischen System wäre es einfach, die Liste der Ports an die IT-Abteilung weiterzugeben. In dynamischen Systemen jedoch, in denen Anwendungen kommen und gehen, ist die Bestimmung der zu einem bestimmten Zeitpunkt offenen Ports nicht einfach und hängt von der Anzahl der Anwendungen (DomainParticipants (DPs)) ab. Je mehr DPs im System sind, desto mehr Ports werden verwendet.

Um dieses Problem zu lösen, schlägt RTI die Verwendung eines Fanout-Knotens auf jedem Host vor, der nur eine bestimmte Anzahl von Ports öffnet. Dadurch entsteht eine mehrschichtige Datenbusarchitektur, wobei der RTI-Routing-Service als Gateway fungiert und die Anzahl der für DDS benötigten Ports reduziert. Der eigenständige Routing-Service lässt sich nahtlos in bestehende Anwendungen integrieren und bietet eine schnelle Lösung für die Skalierung und Integration von Echtzeitsystemen, insbesondere von geografisch verteilten Systemen.

In diesem Zusammenhang erleichtert der Routing-Service die Kommunikation zwischen dem Shared-Memory und den UDP-Domänen. Anwendungen innerhalb eines Hosts kommunizieren über SHMEM miteinander, während der Routing-Service als Gateway zwischen lokalen und entfernten Anwendungen fungiert und eine SHMEM-DP (ohne UDP-Ports) und eine UDP-DP (mit den 3 Standard-UDP-Ports) erstellt – reduziert auf 2 Ports, wenn Multicast deaktiviert ist.

Diese Lösung garantiert eine feste Anzahl von UDP-Ports (2 oder 3), unabhängig von der Anzahl der Anwendungen auf dem Host. Nutzer können die Routing-Service-Lösung mit dem Cloud-Discovery-Service integrieren, um die Funktionalität zu erweitern.

Tipp Nr. 3: Sichere Systemkommunikation bei gleichzeitiger Interoperabilität

Cybersicherheit ist ein wichtiges Thema für IT-Abteilungen in Krankenhäusern. Angesichts der zunehmenden Häufigkeit von Cyberangriffen auf Organisationen des Gesundheitswesens und der möglichen Auswirkungen auf die Patientensicherheit, den Datenschutz und die Leistungserbringung sind die Gründe leicht nachvollziehbar. In Anbetracht der größeren Angriffsfläche, die vernetzte medizinische Geräte bieten, kann die Kommunikation ein Risiko darstellen, wenn sie nicht angemessen gesichert ist.

Die auf dem Data-Distribution-Service (DDS) basierenden RTI-Security-Plugins unterstützen Gerätehersteller bei der Entwicklung von Zero-Trust-Konnektivitätsarchitekturen, die mit den regulatorischen Richtlinien und Best Practices für die sichere Datenkommunikation innerhalb von Krankenhaus-IT-Netzwerken konform sind. Diese Plugins nutzen DDS-Security, um datenzentrierte Kontrollen für Daten in Bewegung und eine skalierbare, sichere Kommunikationsarchitektur nach den fünf Sicherheitssäulen von Vertraulichkeit, Integrität, Authentizität, Zugangskontrolle und Verfügbarkeit zu ermöglichen. Sicherheit-Plugins erlauben granulare Anwendung von Sicherheitsmaßnahmen an dem System, indem „Deny by Default“-Berechtigungen auf der Grundlage von Daten, des Anwendungsfalls und der Leistungsanforderungen der Anwendung aktiviert werden. Darüber hinaus sind nur wenige oder gar keine Änderungen am bestehenden Anwendungscode erforderlich, um spezifische Kontrollen zu konfigurieren.

Entwickler medizinischer Geräte, die sich den Herausforderungen der Krankenhaus-IT stellen müssen, finden mit modernen Lösungen wie RTI Connext wertvollen Support. Von den Einschränkungen durch das Multicast-Verbot bis hin zu den Feinheiten der eingeschränkten Nutzung von TCP/UDP-Ports und der Notwendigkeit strenger Sicherheitsvorkehrungen bietet Connext praktische Lösungsansätze, die eine nahtlose Integration in Krankenhausnetzwerke gewährleisten. Es ist für Entwickler im Bereich Krankenhaus-IT nicht nur eine Ressource, sondern auch ein strategischer Partner, der die Entwicklung sicherer und innovativer Lösungen im sich ständig weiterentwickelnden Bereich der Medizintechnik unterstützt. (mbf)

* Fran Porcel ist Principal Application Engineer bei RTI und arbeitet für das RTI Professional Services Team in der San Francisco Bay Area. Nach fast 8 Jahren bei RTI ist Fran ein Experte für medizinische Software und chirurgische Robotik. Er schult täglich RTI-Kunden in der Anwendung von Connext und unterstützt sie bei der Integration von Connext in ihre Systeme. Er hat auch Kunden bei der erfolgreichen FDA-Zulassung unterstützt.

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