Rust für Medizingeräte: Zertifizierte Software für sicherheitskritische Systeme

Im Juli 2024 wurde eine Softwareaktualisierung veröffentlicht. CrowdStrike verursachte Speicherunsicherheitsfehler. Betroffen waren Krankenhäuser weltweit. Kritische Systeme funktionierten nicht mehr, was Patienten gefährdete. Gleiche Fehler – wie z. B. Use-after-Free und Buffer-Overflow – tauchen auch heute noch in medizinischen Geräten auf.

Genau das ist es, was Rust-Entwicklungsdienste Es hilft, Fehler zu verhindern. Es ist eine Programmiersprache für Rust, die darauf ausgelegt ist, ganze Kategorien von Speicher- und Konkurrenten-Fehlern zu verhindern. Sie verwendet keinen Garbage Collector. Stattdessen erkennt sie Probleme bereits bei der Kompilierung, bevor der Code ausgeführt wird. Das macht es ideal für schnelle und sichere Software, die Standards wie die IEC 62304 für Rust-Compliance erfüllen muss.

Die Teams für medizinische Geräte stehen unter mehr Druck als je zuvor:

• Regulierungsbehörden erwarten zertifizierte Software für Medizinprodukte.
• Geräte müssen selbstständig, sicher und in Echtzeit funktionieren.
• Altes C- und C++-Code verlangsamt Teams und erhöht das Risiko.
• Systeme – von der Gerätefirmware bis hin zur Cloud – sind heute komplexer.

Bei Yalantis haben wir Kunden dabei geholfen, von riskanten, veralteten Systemen zu sicheren, modularen Systemen zu wechseln, die in integrierten Rust-Systemen in der Gesundheitsbranche entwickelt wurden.

In diesem Artikel zeigen wir, wie die Programmiersprache Rust für MedTech nützlich sein kann:

• Verhindern Sie Speicherunsicherheitsprobleme, ohne die Leistung zu beeinträchtigen.
• Möchten Sie mit Sicherheit die RoHS-Konformitätsstandards nach IEC 62304 erfüllen?.
• Bieten Sie Echtzeit-Zuverlässigkeit für autonome medizinische Arbeitsabläufe.
• Erstellen Sie sichere Architektur für medizinische Plattformen von der Schnittstelle bis zum Cloud-Bereich.
• Planen Sie sichere Übergänge von C/C++ zu Rust mit minimaler Unterbrechung.

Die Risiken sind zu hoch, um auf unsichere Systemprogrammierung zu setzen. Dieser Artikel bietet einen klaren, umsetzbaren Weg, um Software für sicherheitszertifizierte Medizinprodukte mithilfe eines bewährten Toolchain-Konzepts zu entwickeln.

Die meisten medizinischen Geräte laufen weiterhin mit Firmware, die in C oder C++ geschrieben wurde. Diese Sprachen wurden vor Jahrzehnten entwickelt – noch bevor es die heutigen Sicherheitsrisiken oder Echtzeit-Systeme gab. Sie haben gut funktioniert, aber sie verlangsamen den Fortschritt und erschweren es, sichere, vernetzte medizinische Geräte zu entwickeln, die zertifiziert werden können.

Die Sicherheit der Speicher ist nicht mehr nur ein Problem der Entwickler

C und C++ geben Ingenieuren vollständige Kontrolle über die Arbeit mit Speicher. Diese Kontrolle hat jedoch einen Preis: Entwickler müssen Speicher selbst verwalten – z. B. durch die Zuweisung und Freigabe von Speicher. Ein Fehler kann zu ernsthaften Problemen führen:

• Bufferüberläufe, die Patientendaten beschädigen.
• Fehler mit „use-after-free“, die während einer Operation das System abstürzen lassen.
• Verlust von Speicherinformationen, der dazu führt, dass langlaufende Geräte im Laufe der Zeit ausfallen.

Das Heartbleed-Problem entstand aufgrund eines Buffer-Overflow-Problems. Microsoft sagt 70% Die kritischen Sicherheitsfehler in seinen Geräten stammen aus Problemen mit der Speicher-Sicherheit. Bei medizinischen Geräten kann man solche Fehler erst gar nicht beheben – man muss sie überhaupt verhindern, bevor sie entstehen.

Die Zertifizierung ist jetzt das größte Hindernis

Die Genehmigung von Medizinsoftware durch die Behörden war schon immer eine Herausforderung. Bei älteren Technologien wird die Situation immer schwieriger. Statische Analyse-Tools sind nicht in der Lage, Code in C oder C++ zu überprüfen, der vollgepackt ist mit manueller Speicherlogik und undefiniertem Verhalten. Je nach Compiler oder Hardware kann dieselbe Codebasis im Labor anders funktionieren als in der Praxis.

Diese Unvorhersehbarkeit erschwert es, die Normen wie IEC 62304 für Rostfestigkeit einzuhalten. Teams verbringen dadurch zu viel Zeit mit manuellen Überprüfungen. Außerdem nehmen die Genehmigungen länger und werden immer schwieriger, da die Regulierungsbehörden zunehmend fragwürdige Code-Versionen für Speicheranwendungen genehmigen.

Legacy Code kann die modernen Anforderungen nicht bewältigen

Heutige Medizintechnologie übernimmt mehr als nur die Erfassung von Daten. Sie trifft Entscheidungen. Sie liest Sensoren in Echtzeit ab, aktualisiert sich selbst in Echtzeit und sendet sichere Daten in die Cloud. Einige Aufgaben werden gleichzeitig ausgeführt – die Überwachung der Vitalwerte eines Patienten, die Synchronisierung von Daten und die Anpassung der Einstellungen gleichzeitig. C und C++ sind nicht dafür gemacht. Rust ist es.

Was MedTech jetzt braucht

Um die heutigen Sicherheits- und Leistungsanforderungen zu erfüllen, benötigen medizinische Systeme eine bessere Grundlage – eine, die sicheren Speicher, thread-safe ist und schnell genug für Embedded-Anwendungen ist. Rust für sicherheitskritische Systeme bietet all dies.

Es blockiert Speicherfehler, bevor der Code ausgeführt wird, verhindert Laufzeitkonflikte und läuft schnell, ohne die Pausenzeiten, die man bei Garbage-Collectors erhält. Gleichzeitig bietet es den Ingenieuren die notwendige Kontrolle auf der niedrigen Ebene, um Firmware zu schreiben.

Mit Rust müssen die Teams für medizinische Geräte nicht zwischen Geschwindigkeit und Sicherheit wählen. Sie erhalten beides.

Mit Rust geht es nicht nur darum, Speicherfehler zu verhindern. Es bietet Ihnen eine solide Grundlage für die Entwicklung sicherer, zuverlässiger und zertifizierbarer Systeme. Hier ist, wie Rust die herausfordernden Probleme löst, die C und C++ nicht lösen können.

Speicher-Sicherheit ohne Leistungseinbußen

Rust verwendet ein einzigartiges Eigentumsmodell und Kompilierungszeitprüfungen, um Speicherunsicherheitsfehler zu eliminieren – ohne die Leistung zu beeinträchtigen. Google hat Rust in Android integriert, Die Anzahl der Speicherfehler ist um 68 Prozent gesunken. Diese gleiche Schutzfunktion ist für autonome medizinische Geräte in Rust unerlässlich.

Rust blockiert die drei wichtigsten Speicherfehler:

• Bufferüberläufe können nicht auftreten. Rust prüft die Array-Grenzen bei der Kompilierung. C und C++ verhindern nicht, dass Sie über das Ende eines Arrays hinaus lesen können – aber Rust schon.
• Fehler bei nicht beendeter Ausführung werden vor dem Ausführen des Codes erkannt. Die Eigentumsregeln von Rust überwachen die Speicherverwendung und melden bereits frühe Fehler beim unzulässigen Zugriff.
• Lochprobleme in der Speicherverwaltung werden vermieden. Rust reinigt automatisch Speicherplatz, wenn Variablen außerhalb des Funktionsbereichs liegen – kein Garbage Collector ist erforderlich.

All das geschieht mit kostengünstigen Abstraktionen. Das bedeutet, Sie schreiben Code in hoher Ebene und mit hoher Sicherheit, der aber in schnellem Maschinencode kompiliert wird.

Konkurrenten ohne Risiko

Moderne medizintechnische Geräte müssen viele Aufgaben gleichzeitig bewältigen: Sensoren lesen, Daten verwalten und mit der Cloud synchronisieren. Rust hilft Ihnen dabei, dies sicher zu tun. Sein Typensystem gewährleistet die Thread-Sicherheit, bevor Sie den Code ausführen. Das bedeutet: Keine Daten-Rennen, keine seltsamen Abstürze und keine Vermutungen.

Rust verwendet:

• Senden und Synchronisieren von Eigenschaften, um festzulegen, welche Daten zwischen Threads übertragen werden können.
• Arc und Mutex ermöglichen die sichere gemeinsame Nutzung und den sicheren Verriegeln von Daten.
• Kanäle, über die Nachrichten ohne die gemeinsame Nutzung der Speicherung übertragen werden können.

Mit diesen Tools können Geräte Aufgaben parallel ausführen – wie beispielsweise Vitalwerte überwachen und Daten senden – ohne dabei die Leistung anderer Geräte zu beeinträchtigen.

Schnell, vorausschauend und integrierte Leistung

Medizinisysteme müssen schnell handeln – und das pünktlich. Rust bietet eine gleichbleibende, Echtzeit-Performance ohne Überraschungen.

Hier ist, was es für die Low-Level-Systemprogrammierung in der Medizintechnik ideal macht:

• Keine LaufzeitaufwandRust kompiliert zu nativen Code; kein Interpreter ist erforderlich.
• Strenge Speichersteuerung: Die Speicheranforderungen werden bei der Kompilierung festgelegt, sodass es keine Überraschungen beim Laufzeitbetrieb gibt.
• Direkter Hardwarezugriff: Sie können direkt mit Sensoren und Steuerungssystemen kommunizieren.
• Interruptionen verarbeiten: Sie können auf kritische Ereignisse in Echtzeit reagieren.

Im Jahr 2024 zeigte die ACM SIGSAC-Konferenz, wie diese Art von Kontrolle für Software für sicherheitszertifizierte Medizinprodukte erforderlich ist. Rust erfüllt diese Anforderungen – sie ist sicher, schnell und arbeitet innerhalb der engen Hardware-Grenzen.

Bereit für die Zertifizierung

Die Genehmigung durch die Regulierungsbehörde ist immer noch einer der komplexesten Aspekte des Entwicklung medizinischer Software, Aber auch Rust gewinnt hier an Boden.

Hier ist der Grund dafür:

• Verfolgbare Konstruktionen: Sie können nachweisen, wie Quellcode in Maschinencode umgewandelt wird – ideal für Audits.
• Repetierbare Ergebnisse: Die Konstruktionen sind in allen Systemen gleich.
• Eingebaute statische Prüfungen: Rust überprüft die Speicherzuverlässigkeit ohne zusätzliche Tools zu benötigen.
• Integrierte Risikoreduktion: Die Sicherheitsfunktionen von Rust entsprechen direkt den Risikokontrollen gemäß ISO 14971.

Kurz gesagt: Rust macht die Zertifizierung einfacher – und sicherer – als ältere Sprachen je konnten.

Stets mehr Hersteller von Medizinprodukten entscheiden sich für Rust – und das aus gutem Grund. Er löst echte Probleme, mit denen C und C++ zu kämpfen haben. Hier sind vier Schlüsselbereiche, in denen Rust hervorsticht:.

1. Medizinisches Bildverarbeitungssystem: Big Data sicher verarbeiten

Medizinisches Bildgebungssystem generiert enorme Datenmengen. Eine einzelne CT-Aufnahme kann 500 MB groß sein, eine 4D-Herz-MRT kann bis zu 2 GB erreichen. Ein Fehler in diesem Prozess könnte ein Bild verfälschen und zu einer falschen Diagnose führen.

Rust hilft dabei, dies zu verhindern. Seine Sicherheitsüberprüfungen für die Speicherverwaltung verhindern Pufferüberschüsse, die Pixeldaten beschädigen könnten. Und seine kostengünstigen Abstraktionen ermöglichen es Ihnen, Code auf hoher Ebene zu schreiben, der so schnell wie C++ läuft, ohne die gleichen Risiken.

Stellen Sie sich ein Herzsystem vor, das Live-Röntgenbilder mit einer Geschwindigkeit von 30 Bildern pro Sekunde verarbeitet und gleichzeitig in Echtzeit 3D-Modelle erstellt. In C++ birgt diese Konfiguration das Risiko von Speicherabstürzen aufgrund von Wettlaufbedingungen. Rust vermeidet dies, indem Fehler bereits vor dem Ausführen des Codes erkannt werden.

Warum es funktioniert:

• Es kann Aufgaben parallel auf mehreren CPU-Kernen ausführen, ohne dass es zu Speicherproblemen kommt.
• Es verwendet die Speicherressourcen vorausschauend und vermeidet dadurch Ausfälle während der Prozesse.
• Es unterstützt den Zugriff ohne Kopie, was die Hardwareintegration beschleunigt.

2. Lab Automation: Präzise, Echtzeitsteuerung

Lab-Geräte müssen schnell und präzise sein. Geräte wie Roboterarme und Pumpen müssen bis ins Mikrosekunden-Bereich synchronisiert bleiben. Sprachen mit Garbage Collection können diese hohe Stabilität nicht dauerhaft gewährleisten.

Mit Rust haben Sie Echtzeit-Steuerung ohne unerwartete Verzögerungen. Stellen Sie sich vor: Sie führen einen PCR-Test über 384 Kanäle durch. Sie benötigen eine genaue Temperaturregelung innerhalb von 0,1 °C – für Dutzende von Zyklen. Ein C++-Speicherfehler könnte die Zeitsteuerung beeinträchtigen. Mit Rust passiert das nicht.

Was Ihnen Rust bietet:

• Hardwaresteuerung durch Interrupts ohne das Risiko von Speicherfehlern.
• Real-time-Performance ohne Verzögerungen bei der Abholung von Abfällen.
• Sicherheitsüberprüfungen in der Kompilierung, die Lesfehler der Sensoren verhindern, bevor sie auftreten.

3. angeschlossene Geräte: sichere und langfristige Nutzung

Hausgeräte für die Gesundheitsvorsorge – wie z. B. Glukosemonitore – senden empfindliche Daten und laufen jahrelang mit eingeschränkter Hardware. Sie müssen sicher, stabil und aktualisierbar sein, selbst über fehlerhafte Netzwerke. Rust blockiert Buffer-Overflow-Angriffe, vermeidet Speicherlecks und unterstützt sichere APIs für Verschlüsselung und Updates.

Hauptvorteile:

• Sicherer Bootloader für sichere OTA-Updates.
• Sicherheits-API-Typen für Kryptografie, die Schlüssel und Daten schützen.
• Die Speicheroptimierung ist integriert, sodass Sie weder an Speicherplatz noch an Verbindungen fehlen.

4. Operationstechnische Instrumente: Konkretion ohne Kompromisse

Roboterchirurgische Instrumente benötigen extreme Präzision. Sie verarbeiten Kamerasignale, reagieren auf Eingaben des Chirurgen und überwachen Sensoren – alles gleichzeitig.

Wenn diese Systeme Daten unbeabsichtigt teilen, kann das zur Fehlfunktion oder Verletzung führen. In C++ ist die sichere Verwaltung von Threads komplex und anfällig für Fehler. Rust macht dies standardmäßig sicher. Zum Beispiel kann ein Roboterchirurgie-System Bewegungsplanung, Vision und Sicherheitsüberprüfungen auf separaten Threads durchführen. Das ist in Rust möglich, ohne dass Daten beschädigt werden und ohne die Verlangsamung durch intensive Sperren.

Was Rust ermöglicht:

• Sichere Multitasking-Funktionalität über die Steuerungszyklen hinweg ohne Datenverluste.
• Präzise Fehlerbehandlung zur Wiederherstellung nach Hardware- oder Sensorfehlern.
• Eine staatliche Validierung, die gefährliches Roboterverhalten verhindert, bevor es beginnt.

Durch die Einführung der Rust-Programmierung in der Medtech-Branche und Dienstleistungen für die Entwicklung eingebetteter Systeme Im Gesundheitswesen können Teams die nächste Generation von Software für sicherheitszertifizierte medizinische Geräte entwickeln, die den Anforderungen der Zertifizierung und der praktischen Anwendung gerecht wird.

In diesem Jahr gibt es einen bedeutenden Wandel in der Sichtweise der Regulierungsbehörden hinsichtlich der Sicherheit von Software. Mehrere Behörden setzen sich dafür ein, Sicherheitsfehler in der Speicherverwaltung von kritischen Geräten zu beseitigen – solche Fehler, die die schwersten Softwareausfälle verursachen. Gleichzeitig bieten neue zertifizierte Tools Rust für medizinische Geräte zu einer echten, konformen Option für die Entwicklung von Rust-basierten Systemen in der Gesundheitsbranche und Rust-Programmierung für Medizintechniksoftware.

Ferrocene: Die erste zertifizierte Rust-Toolchain

Ende 2024 hat Rust eine wichtige Hürde genommen. Der Ferrocene-Compiler wurde die erste Rust-Toolchain Um die Zertifizierung gemäß IEC 62304 für Rostbeständigkeit der Klasse C zu erhalten – der höchsten Stufe für Software für sicherheitszertifizierte medizinische Geräte. Mit voller regulatorischer Unterstützung können Sie nun lebenswichtige Systeme wie Beatmungsgeräte und chirurgische Roboter in Rust entwickeln.

Ferrocene umfasst alle Dokumentation und Rückverfolgbarkeit, die die Regulierungsbehörden benötigen:

• Beweis dafür, dass Rust-Code auf sichere und nachverfolgbare Weise in maschinelles Code umgewandelt werden kann.
• Builds, die immer denselben Binärcode produzieren, egal, wo sie kompiliert werden.
• Eingebaute Speicher-Sicherheitsprüfungen reduzieren die Notwendigkeit zeitaufwändiger manueller Überprüfungen.

Rust erfüllt die regulatorischen Anforderungen von heute

Die FDA und andere Behörden erwarten nun “sicher durch Design”-Software. Sie wollen, dass Entwickler Fehler bereits im Vorfeld verhindern – und nicht erst später beheben.

Rust unterstützt diesen Ansatz. Es blockiert 70% der Fehler, die zu schweren Schwachstellen in C/C++-Systemen führen. Und es hilft bei:

• Sicherere Code-Praktiken sind in die Sprache integriert.
• Weniger Sicherheitsupdates nach der Veröffentlichung.
• Automatisches Tracking von Software-Materialien (SBOM) mithilfe von Cargo, dem integrierten Paketmanager von Rust.

Rust erleichtert die Einhaltung der IEC 62304-Norm, da sie Sicherheitsprobleme bereits während der Entwicklung erkennt – nicht erst bei teuren Überprüfungen.

Reife Werkzeuge für Testen und Verifizieren

Medizinisches Software benötigt Beweise dafür, dass es funktioniert und nicht fehlschlägt. Rust verfügt nun über die Tools, um eine solche detaillierte Prüfung zu ermöglichen:

• Eigenschaftsbasierte Tests (wie QuickCheck) generieren automatisch Tausende von Randbedingungen.
• Formale Verifikation (mit Tools wie Kani) beweist das Codeverhalten mathematisch.
• Mit dem Hardware-in-the-Loop-Test können Sie Echtzeitreaktionen simulieren, ohne dass tatsächliche Geräte erforderlich sind.
• Code-Abdeckungswerkzeuge erleichtern Audits bei regulatorischen Überprüfungen.

Auch Rusts Borrower Checker hilft dabei. Er verhindert Speicherprobleme während der Codeentwicklung – etwas, was C/C++-Statistik-Tools nicht immer leisten können.

Globale Standards bewegen sich in Richtung Rust

Regulierungsbehörden und Normungsgruppen konzentrieren sich zunehmend auf Sprachen, die Speicherfehler vollständig verhindern:

• Die ISO 13485 legt den Schwerpunkt auf risikobasierte Entwicklung – was Rust natürlich unterstützt.
• Die IEC 62304-Norm fördert Software, die ganze Kategorien von Fehlern vermeidet.
• Die Sicherheitsrichtlinien der FDA (2023) verlangen nach Beweisen für eine sichere Entwicklung, nicht nur nach Tests.

Der Trend ist klar: Tests allein reichen nicht mehr aus. Man muss Sicherheit von Anfang an gewährleisten. Rust bietet diese Möglichkeit. Dies macht die Programmierung von Rust-Systemen für medizinische Geräte zu einer wesentlichen Herangehensweise in Zukunft.

So adoptieren Sie Rust, Schritt für Schritt

Wenn Sie sich mit der Entwicklung medizinischer Geräte beschäftigen, hier ist der Weg, wie Ihr Team mit Rust beginnen kann:

• Aktuell (2025): Versuchen Sie Rust mit Ferrocene auf nicht kritischen Systemen. Nutzen Sie diese Pilotprojekte, um Arbeitsabläufe zu erlernen und zu optimieren.
• Nächste Phase (2025–2026): Verwenden Sie Rust für Neuere Produktentwicklung — insbesondere bei der Einreichung neuer Einreichungen.
• Langfristig (2026+): Bei der Aktualisierung bestehender Produkte verwenden Sie Änderungssteuerungen, um den alten, unsicheren Code allmählich durch Rust zu ersetzen.

Je früher Sie beginnen, desto einfacher wird es sein, die Compliance einzuhalten – insbesondere in Bereichen, in denen Rust für autonome medizinische Geräte und die Programmierung von Systemen auf niedriger Ebene für die Medizintechnik erforderlich ist.

Der Einsatz von Rust basiert nicht auf dem Hype – es ist eine bewusste Entscheidung zur Verbesserung der Sicherheit, zur Verringerung der technischen Schulden und zur Vereinfachung der Compliance. Obwohl Rust für jedes MedTech-Projekt nicht unbedingt erforderlich ist, machen bestimmte Szenarien es zu einem klaren langfristigen Vorteil.

Von Grund auf neu: Bauen Sie für Sicherheit und Sicherheit ab dem ersten Tag

Die Neuentwicklung von Produkten im Jahr 2025 bietet eine seltene Gelegenheit, die Komplexität und das Risiko veralteter Programmiersprachen wie C/C++ zu vermeiden. Mit Rust beginnt man damit, Sicherheit, Wartbarkeit und Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Sicherheit von Anfang an.

Rust ist ideal geeignet für:

• KI-gesteuerte autonome Systeme
  Geräte, die Echtzeit-Behandlungsentscheidungen treffen – wie z. B. insulinpumpen mit geschlossener Schleife – benötigen starke Speichergarantien. Rust beseitigt kritische Fehler bereits beim Kompilieren, ohne die Performance zu beeinträchtigen.
• Verbundene medizinische Geräte
  Geräte, die mit Cloud- oder mobilen Apps integriert sind, profitieren von Rust’s sicheren Netzwerkbibliotheken und dem robusten Typing, was dazu beiträgt, Protokollfehler und unsichere Update-Kanäle zu verhindern.
• Mehrsträngige Embedded-Systeme
  Moderne medizinische Geräte übernehmen oft mehrere Aufgaben gleichzeitig. Rust verhindert durch seine Konstruktion Datenkonflikte und erkennt gefährliche Gleichzeitigkeitsfehler, bevor der Code ausgeführt wird.

Neues Firmware-Design: Risiko durch robuste Infrastruktur ersetzen

Die Aufrechterhaltung alternder C/C++-Firmware unter zunehmendem regulatorischen Druck ist zunehmend unhaltbar. In vielen Fällen ist das Umcoden in Rust nicht nur sicherer – es ist auch kostengünstiger.
Überlegen Sie, die Zusammenfassung neu zu schreiben, wenn:

• Verarbeitungsfehler im Speicher treten wiederholt auf
  Häufig auftretende Probleme wie Pufferüberlappenden oder Use-After-Free-Fehler deuten auf strukturelle Probleme hin. Rust macht diese Fehler unmöglich, indem er eine sichere Speicherverwaltung bei der Kompilierung implementiert.
• Fehlstellen bei der Einhaltung der Vorschriften hemmen den Fortschritt.
  Altes Codeobjektwerkzeug kann oft die für die IEC 62304 erforderliche Rückverfolgbarkeit nicht bieten. Zertifizierte Rust-Werkzeugketten wie Ferrocene liefern die für regulatorische Audits notwendigen Qualifizierungswerkzeuge.
• Die Leistung wird für die Sicherheit geopfert.
  Verteidigender C++-Code fügt oft Laufzeitprüfungen hinzu, um Abstürze zu vermeiden. Rust verschiebt Sicherheitsprüfungen auf die Kompilierung, wodurch die Leistung verbessert wird, ohne die Integrität zu beeinträchtigen.
• Die Instandhaltungskosten steigen.
  Mit dem Wachstum der Legacy-Systeme wird es schwieriger, C++ zu entwickeln. Das starke Typensystem von Rust, die modulare Architektur und die Sicherheitsgarantien reduzieren Fehler und beschleunigen die Entwicklung.

Rust für Embedded Systeme: Steuerung ohne Kompromisse

Medizinisches Firmware-Software benötigt eine präzise Balance: eine präzise Hardwaresteuerung auf der niedrigen Ebene, eine Echtzeitreaktion und strenge Sicherheitsanforderungen. Rust erfüllt alle drei Anforderungen.

Rust ist besonders stark, wenn:

• Deterministische Leistung ist unerlässlich
  Geräte wie chirurgische Roboter oder Beatmungsgeräte können nicht mit unvorhersehbaren Verzögerungen umgehen. Rust bietet eine vorhersehbare, pausierungsfreie Ausführung ohne Garbage Collection.
• Es werden benutzerdefinierte Hardware-Schnittstellen eingesetzt.
  Rust bietet Ingenieuren direkten Zugriff auf Register und Hardwareabstraktionen wie C, aber mit integrierter Korrektheit und Sicherheit.
• Sie benötigen Leistung ohne Kompromisse.
  IEC 62304-Systeme der Klasse C erforderten traditionell einen Kompromiss zwischen Geschwindigkeit und Verifizierbarkeit. Rust beseitigt diesen Kompromiss durch Sicherheitsfunktionen zur Zeit der Kompilierung und eine Leistung wie bei C.
• Sie verlassen sich auf mehrere Anbieter und APIs
  Rusts Typensystem und das modulare Design verringern das Risiko von Fehlern bei der Integration von Drittanbietercode oder Hardware-Treiber.

Erfolg erfordert interdisziplinäre Zusammenarbeit

Die Implementierung von Rust hat nicht nur Auswirkungen auf den Code – sie betrifft auch Werkzeuge, Compliance-Prozesse und die Engineering-Kultur. Erfolgreiche Rollouts basieren auf interdisziplinärer Zusammenarbeit:

• Die Ingenieure von Rust bringen ihre Expertise in den Bereichen Sicherheit, Konkurrentenz, Embedded-Design und moderne Systemarchitektur mit.
• Experten aus dem MedTech-Bereich bringen ihr Wissen über regulatorische Rahmenbedingungen, klinische Risiken und die Klassifizierung von Produkten ein.

Gemeinsam können diese Teams:

• Entwickeln Sie Gerätearchitekturen, die sowohl sicher als auch skalierbar sind.
• Stimmen Sie den Anforderungen nach IEC 62304, ISO 13485 und der FDA in Bezug auf Cybersicherheit nach.
• Erstellen Sie Phasenpläne für die Migration von Legacy-Systemen.
• Schulen internen Teams Methoden für die sichere Entwicklung von Anwendungen.

Die wichtigsten Punkte: Eine Plattform für nachhaltige Innovationen

Rust ist mehr als eine Sprache – es ist eine strategische Grundlage für die Entwicklung sicherer, zukunftsfähiger medizinischer Systeme.

Entwickeln Firmware für Medizinprodukte Erfordert ein tiefes Verständnis für die Feinheiten der Hardware, strenge regulatorische Standards und die kritischen Folgen von Softwarefehlern. Bei Yalantis bauen wir Embedded-Systeme in Rust mit der Strenge, der Traceability und der Wartbarkeit, die in stark regulierten Umgebungen erforderlich sind.

Praktische Rust-Anwendungen im MedTech-Bereich

Wir haben Rust genutzt, um Software in mehreren Bereichen der Medizintechnik zu modernisieren und zu entwickeln:

• Diagnostik
  Real-time-Firmware für Laboreautomatisierungs- und Patientensicherungsplattformen, bei denen die Zeitgenauigkeit und die Datenintegrität nicht kompromittiert werden dürfen.
• Connected Care
  Embedded Software, der Heim-Gesundheitsgeräte und Lösungen für Fernüberwachung unterstützt, einschließlich verschlüsselter Kommunikation und sicheren OTA-Updates (Over-the-Air-Updates).
• Medizintechnische Robotik
  Deterministisches Steuerung-Firmware für chirurgische Instrumente und Automatisierungssysteme – entwickelt für sichere Parallelverarbeitung und präzise Hardwaresteuerung, wodurch Speicherunsicherheitsrisiken eliminiert werden.

In jedem Fall hilft uns Rust, ganze Klassen von Fehlern zu eliminieren, die normalerweise eine defensive Kodierung und fortlaufende Patches in C oder C++ erfordern.

Ingenieur- und Regulierungsexpertise unter einem Dach

Unser Team vereint tiefgreifene Expertise in Rust mit fundierten Kenntnissen der medizinischen Standards. Wir entwickeln von Anfang an Systeme, die den IEC 62304 und ISO 14971 entsprechen und die auf Speicherzuverlässigkeit, Echtzeitreaktion und Rückverfolgbarkeit während des gesamten Entwicklungsprozesses ausgerichtet sind.

Wir helfen unseren Kunden dabei,

• Architektensysteme wurden von Anfang an auf die regulatorischen Vorgaben abgestimmt.
• Optimieren Sie die Firmware für ressourcenbeschränkte und zeitkritische Hardware.
• Die Migration aus veralteten Codebasen erfolgt reibungslos und ohne zeitliche Verzögerungen.

End-to-End-Partnerschaft: Von der Architektur bis zur langfristigen Unterstützung

Unsere Zusammenarbeit geht über das Schreiben von Code hinaus. Wir arbeiten mit Ihnen über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg zusammen – von der Hardware-Evaluation und der Risikobewertung bis hin zur sicheren Wartung der bereitgestellten Systeme über Jahre hinweg.

Strukturierte Einführung von Rust ohne Störungen

Die Einführung von Rust erfordert eine sorgfältige Planung, um in die bestehenden Workflows für die Entwicklung medizinischer Geräte zu passen. Wir arbeiten gemeinsam mit Ihren Teams, um die Einführung zu ermöglichen, ohne die Release-Pläne oder die regulatorischen Strategien beeinträchtigen zu müssen.

Unsere Unterstützung umfasst:

• Schulung von Ingenieuren, die von C/C++ zu Rust wechseln.
• Die Integration der Rust-Entwicklung in Ihr Qualitätsmanagementsystem (QMS).
• Die Sicherungsgarantien von Rust werden an die regulatorischen Anforderungen angepasst.
• Die Planung von Projekten, die mit Ihrer Produktroadmap abgestimmt sind – und nicht nur mit den neuesten technologischen Trends.

Built to Last: Langzeitstabilität und Wartungsfreundlichkeit

Medizinisches Firmware muss nach der Einführung viele Jahre lang zuverlässig, wartungsfreundlich und sicher bleiben. Wir liefern nicht nur die erste Version – wir bleiben auch weiterhin an der Seite des Kunden.

Unsere kontinuierliche Unterstützung umfasst:

• Sicherheitsupdates basieren auf realer Bedrohungsanalyse und nicht auf Marketing-Checklisten.
• Die Leistungsoptimierung muss sich an die sich entwickelnden Hardware- und betrieblichen Anforderungen anpassen.
• Transfer von Wissen, um sicherzustellen, dass Ihre Teams unabhängig und selbstbestimmt bleiben.

Bei Yalantis betrachten wir die Entwicklung von Rust auf die gleiche Weise an, wie es Entwicklungsteams für medizinische Geräte tun: methodisch, transparent und mit klarer Rechenschaftspflicht. Rust bietet leistungsstarke neue Sicherheitsgarantien für eingebettete Systeme. Wir bringen die Erfahrung ein, um diese Garantien in der realen Welt anzuwenden – ohne zusätzliche Risiken oder Ablenkungen.

Rust hat sich von einer vielversprechenden Sprache zu einer stabilen, unterstützten und in der Produktion bewährten Lösung entwickelt – insbesondere für Embedded-Systeme, wo Sicherheit der Speicher, Echtzeitanforderungen und regulatorische Klarheit von entscheidender Bedeutung sind. Rust bietet das, was Legacy-Toolketten für die Firmware von Medizinprodukten nicht bieten können: die Möglichkeit, niedriggradigen, leistungsstarken Code zu schreiben, ohne das Risiko unbestimmter Verhaltensweisen einzugehen.

Von einfachen Mikrocontroller-Sensoren bis hin zu komplexen chirurgischen Plattformen – Rust erfüllt die wesentlichen Anforderungen moderner MedTech-Technologie:

• Eliminiert Standardfehlerarten, die durch eine Fehlnutzung der Speicherfunktion verursacht werden.
• Erlaubt eine präzise, Echtzeitsteuerung bei gleichzeitiger Einhaltung strenger Sicherheitsgarantien.
• Integration mit zertifizierten Rust-Toolchains wie Ferrocene für die Einhaltung von Vorschriften.

Bei Yalantis helfen wir den Teams von Medizintechnikunternehmen dabei, Rust mit Zuversicht zu implementieren. Ob Sie das Legacy-C++-Firmware neu schreiben, um dessen Grenzen zu überwinden oder neue Produkte auf einer sichereren Grundlage entwickeln möchten – wir bieten die Architektur, die Implementierungskompetenz und die regulatorischen Erkenntnisse, um Rust von Anfang an praktikabel und konform zu machen.