gms | German Medical Science

Viele Verletzungen benötigen eine Wundbehandlung mit speziellen Verbänden, z. B. einem Druckverband. Der korrekte Sitz des Verbandes, d.h. der auf die Wunde ausgeübte Druck, ist entscheidend für die Wirkung des Verbandes. Durch Bewegungen des Patienten und externe Einflüsse kann es vorkommen, dass der Verband nicht mehr korrekt sitzt und damit seine Wirkung verliert oder sogar schädigend wirkt. Eine ständige Kontrolle und Korrektur durch Fachkräfte ist aufgrund des notwendigen personellen und finanziellen Aufwandes nicht durchführbar. Durch die Integration eines Miniaturdrucksensors in den Verband ist es möglich, ständig die Druckverhältnisse zu messen und an ein medizinisches Informationssystem zu übermitteln. Dieses schließt aus den Messwerten auf den korrekten Sitz des Verbandes. Bei Abweichungen von den Normalwerten alarmiert das System die Fachkräfte durch ein Alarmsignal, akustisch oder visuell. So können bei Handlungsbedarf die notwendigen Schritte eingeleitet werden. Eine weitere mögliche Funktion ist die automatische Erzeugung von Leistungskennziffern für die Dokumentation und Abrechnung der Pflegemaßnahmen.

Das Teilprojekt medizinische Anwendungen des Projektes Smart Sensing and Communication Devices (SSCD) der Forschungsgruppe Generative Software Engineering Zwickau (GeneSEZ) an der Westsächsischen Hochschule Zwickau (WHZ) untersucht die Möglichkeiten der Erfassung, Integration und Auswertung der generierten Messwerte in ein medizinisches Informationssystem.

Das verfügbare Informationssystem unterstützt keine nebenläufigen Prozesse in den Anwendungen, deshalb muss die Informationsverarbeitung und Erzeugung der Alarmsignale bereits in einer Middlewarekomponente erfolgen. Die Entwicklung der Kommunikationsinfrastruktur (ein Mikrosystem zur Steuerung des Drucksensors) inklusive der Middlewarekomponente erfolgt mit den Methoden und Mitteln des Model Driven Software Development (MDSD).

Die MDSD ist eine Methodik zur Spezifizierung und Entwicklung von Software. Anhand formaler Modelle, wie z. B. dem Klassendiagramm oder dem State Chart, können die Spezifikation, die Struktur und das Verhalten einer Software sprach- und plattformunabhängig beschrieben werden. Bereits ab der Spezifikationsphase angewendet, können die Modelle später einen Großteil der Dokumentation der Software bilden.

Die MDSD wird jedoch nicht nur als Hilfsmittel zur Spezifikation und Dokumentation auf dem „Papier“ verwendet. Aus den entwickelten Modellen kann ein beträchtlicher Teil der Quellcodeinfrastruktur automatisch generiert werden. Anpassungen im Modell wirken sich damit direkt auf den Code aus. Für eine Codegenerierung werden Templates benötigt, die Modellinformationen in eine Zielsprache und -plattform transformieren.

Im Rahmen des SSCD-Projektes wird MDSD, speziell die in der Forschungsgruppe entwickelte Variante mit eigenem Metamodell und angepasster Toolchain, als Grundlage für die Entwicklung der Kommunikationsinfrastruktur verwendet. Das Ziel ist die modellgetriebene Entwicklung der Middleware zum Empfang und zur Vorverarbeitung der Messwerte des Mikrosystems sowie die modellgetriebene Entwicklung der Steuersoftware für das Mikrosystem. Durch Verwendung dieser Technologie können Änderungen am Softwaresystem schnell und einfach aus dem Modell in den Code übernommen werden.

Im aktuellen Stand des Forschungsprojektes werden die Templates für die Codeerzeugung in den Sprachen Java (SE, ME) und C# entwickelt und gepflegt. In einer weiteren Ausbaustufe werden C++-Templates realisiert. Für die Umsetzung der Kommunikationsinfrastruktur wird die Sprache Java eingesetzt.

Wie bereits erwähnt, kann das Informationssystem keine nebenläufigen Benutzerprozesse in einer Programminstanz ausführen. Die Behandlung von Ereignissen ist auf die implementierten Standardereignisse wie LOAD-OF-PROGRAM sowie die klassengebundene Ereignisbehandlung von ABAP Objects beschränkt [Ref. 1]. Das Informationssystem dient somit als Datenspeicher der Messwerte und der daraus generierten Leistungskennziffern. Für die Datenübermittlung wird mit dem System über eine definierte Schnittstelle kommuniziert. Es stehen neben den klassischen Remote Function Calls (RFC) zusätzlich der SOAP-Mechanismus in Verbindung mit Webservices sowie die direkte HTTP-Kommunikation zur Verfügung [Ref. 1], [Ref. 2]. Aktuell werden die RFC's als Kommunikationsmittel bevorzugt.

In der Middlewarekomponente müssen die Daten des Drucksensors vorverarbeitet und an das Informationssystem übermittelt werden. Es findet keine direkte Kommunikation zwischen dem Informationssystem und dem Drucksensor statt. In der Middleware werden ebenfalls die möglichen Alarmsignale generiert.

Die zahlreichen Vorteile der MDSD bieten großes Sparpotential für die Anwendungsentwicklung, speziell auch in den Bereichen Gesundheitswesen und Medizinische Informatik. Durch die höhere Flexibilität und kürzeren Entwicklungszyklen wird eine höhere Effektivität und Qualität erreicht.

Mit MSDS kann schnell und mit geringerem Aufwand auf Änderungen der Bedürfnisse und Anwendungsgebiete der Software reagiert werden. Aufgrund des strukturierten und validierbaren Modellierungsprozesses kann bereits im Entwicklungsprozess direkt Einfluss auf die Codequalität und damit auf die Qualität und Wartbarkeit der Software genommen werden. Dies hilft, die Entwicklung zu beschleunigen und deren Kosten zu reduzieren. Die Einführung der Middlewarekomponente mit Übertragungs- und Alarmfunktion ist notwendig, da das medizinische Informationssystem keine nebenläufigen Prozesse zulässt.