Umgang mit steigenden Datenraten und -volumina in Medizinsystemen: Was in der Praxis funktioniert

Medizinsysteme verändern sich rasant. Was früher eine überschaubare Datenmenge war, entwickelt sich zu Systemen, die hochfrequente Signale und große Datenvolumina verarbeiten müssen, während gleichzeitig neue KI-basierte Anwendungen eingeführt werden, die genau auf diese Daten angewiesen sind. Gleichzeitig bleiben die Anforderungen unverändert: Systeme müssen in Echtzeit reagieren, sich vorhersehbar verhalten und auch unter Last zuverlässig funktionieren.

Genau diese Kombination führt dazu, dass viele Systeme an ihre Grenzen stoßen.

Aus unserer Erfahrung liegt die Ursache selten in der Anwendung selbst. Sie liegt eine Ebene darunter: in der Art und Weise, wie Daten zwischen den einzelnen Komponenten ausgetauscht werden. Jede moderne Architektur braucht eine Möglichkeit, Sensordaten und Ergebnisse innerhalb des Systems dorthin zu bringen, wo sie benötigt werden. Ist dieses Fundament nicht für große Datenströme ausgelegt, zeigen sich immer wieder die gleichen Probleme:

• Unerwartet steigende CPU-Last

• Unvorhersehbare Latenzen

• Unterschiedliches Verhalten zwischen Tests und realem Betrieb

Was oft unterschätzt wird

Ein naheliegender Ansatz ist es, die Kommunikationsschicht selbst zu entwickeln. Das verspricht maximale Kontrolle und eine passgenaue Lösung.

In der Praxis wird daraus schnell ein komplexes Unterfangen. Effizienter Datenaustausch bedeutet mehr, als nur Daten von A nach B zu bewegen. Es geht um Speicherverwaltung, Timing und ein stabiles Verhalten unter Last und in Fehlersituationen. Viele Teams stellen zu spät fest, dass sie nicht mehr ihr eigentliches Produkt entwickeln, sondern Infrastruktur bauen und stabilisieren.

Ein anderer häufiger Ansatz ist die Nutzung standardisierter Kommunikationsmechanismen oder von Technologien aus dem Netzwerkbereich, wie beispielsweise gRPC. Diese sind bewährt, aber nicht für den kontinuierlichen Transport großer Datenmengen innerhalb eines Systems optimiert.

Die Folge ist oft ein unnötiger Overhead. Daten werden mehrfach kopiert, die CPU-Last steigt und das Timing wird unvorhersehbarer. In frühen Prototypen fällt das oft nicht auf, wird aber mit wachsender Systemkomplexität schnell zum Problem.

Auch der Einsatz großer kommerzieller Kommunikations-Stacks reduziert zwar zunächst den Aufwand, bringt aber häufig neue Herausforderungen mit sich, etwa höhere Komplexität, geringere Flexibilität und weniger Kontrolle über performancekritische Teile des Systems.

Was in der Praxis funktioniert

Andere Industrien beschäftigen sich seit Jahren mit genau diesen Herausforderungen. In der Automobilindustrie und in der Robotik ist die Verarbeitung großer Datenströme unter Echtzeitanforderungen Alltag.

Eine zentrale Erkenntnis daraus: Die Kommunikationsschicht darf kein nachträglicher Gedanke sein. Sie ist ein zentraler Bestandteil der Systemarchitektur.

Der erfolgreichste Ansatz in der Praxis ist es, auf bewährte Lösungen aufzubauen und diese mit der richtigen Expertise zu kombinieren.

In vielen Fällen basiert dieses Fundament auf ausgereiften Open-Source-Technologien. Diese werden von Experten entwickelt, in vielen realen Systemen eingesetzt und kontinuierlich weiterentwickelt.

Ein Beispiel dafür ist iceoryx2, eine Open-Source-Technologie für effizienten Datenaustausch. Anstatt Daten mehrfach zu kopieren, ermöglicht sie eine Form der gemeinsamen Datennutzung, die Overhead reduziert und auch bei großen Datenmengen ein stabiles Systemverhalten unterstützt.

Ursprünglich im Automotive-Umfeld entwickelt, ist dieser Ansatz auch für moderne Medizinsysteme hochrelevant. Er hilft dabei, sicherzustellen, dass die Datenkommunikation nicht zum begrenzenden Faktor wird.

Fazit

Mit steigenden Datenraten und -volumina wird der Umgang mit Daten innerhalb eines Systems zu einem entscheidenden Erfolgsfaktor.

Der effektivste Weg ist es nicht, alles selbst zu entwickeln oder auf generische Lösungen zu setzen, die nie für diesen Anwendungsfall gedacht waren. Stattdessen sollten bewährte Technologien genutzt und mit der passenden Expertise kombiniert werden.

Genau das zeigen wir auf der MedtecLIVE: was sich ändert, wenn das Fundament von Anfang an für hohe Datenraten ausgelegt ist – und wie sich Systeme verhalten, wenn Kommunikation nicht mehr der Engpass ist.