Natuurlijk! Hier is een strategie voor het ontwerpen van een Clean Architecture voor een real-time medische bewakingsapplicatie, gericht op minimale latentie en betrouwbare prestaties: 1. **Architectuurlagen structureren:** - **Entiteitlaag (Entities):** Bevat de kernlogica en domeinmodellen voor vitale functies (bloeddruk, hartslag, zuurstofsaturatie). Deze laag is onafhankelijk van technologieën en infrastructuur. - **Use Case / Interactorlaag:** Beheert de bedrijfslogica voor het verzamelen, verwerken en analyseren van vitale gegevens. Hier worden algoritmes geïmplementeerd die minimale vertraging vereisen, zoals drempelwaarschuwingen en snelle beslissingsregels. - **Interface / Presentatielaag:** Verantwoordelijk voor communicatie met hardware (sensorele devices), netwerk en gebruikersinterfaces. Dit omvat real-time datastromen naar medische professionals. - **Infrastructuurlaag:** Omvat communicatieprotocollen met sensoren, netwerkinterfaces, opslag (bijvoorbeeld in-memory databases voor snelle toegang), en hardware-specifieke optimalisaties. 2. **Waarborgen van minimale latentie:** - **Gebruik van in-memory processing:** Verwerk vitale gegevens in RAM, zodat er geen vertraging ontstaat door disk I/O. - **Asynchrone en event-driven communicatie:** Implementeer event-loops en message queues (zoals ZeroMQ, MQTT, of Kafka) om data snel te verwerken en te verzenden. - **Prioriteren van kritieke datapaden:** Geef vitale functies prioriteit over minder kritieke data. Gebruik bijvoorbeeld real-time besturingssystemen of real-time threads waar mogelijk. - **Optimaliseer netwerkgebruik:** Minimaliseer datatransfers, gebruik compressie indien nodig, en optimaliseer protocollen voor lage latency. 3. **Principes voor betrouwbare en voorspelbare prestaties:** - **Deterministische verwerking:** Vermijd onvoorspelbare vertragingen door expliciete timing en resourcebeheer, bijvoorbeeld door real-time operating systems (RTOS) te gebruiken. - **Fail-safe en redundantie:** Zorg voor failover mechanismen, dataverlies minimaliseren en snelle herstartmogelijkheden. - **Monitoring en logging:** Implementeer uitgebreide monitoring om latentie en datastromen te bewaken, zodat problemen snel opgespoord worden. - **Testing onder realistische omstandigheden:** Voer stress- en loadtests uit met real-time data om prestaties te valideren. 4. **Aanvullende overwegingen:** - **Gebruik van domain-driven design (DDD):** Begrijp de domeinlogica en beperk afhankelijkheden tussen lagen. - **Scheiding tussen hardware en logica:** Houd hardware-specifieke code in infrastructuur, zodat de kernlogica onafhankelijk blijft. - **Real-time communicatie protocols:** Implementeer protocols zoals MQTT, CoAP of WebRTC voor snelle datatransmissie. Door deze structuur en principes te volgen, zorg je voor een flexibele, onderhoudbare en zeer responsieve applicatie die voldoet aan de strenge eisen van medische bewaking in real-time.

Zeker, hierbij een gedetailleerd advies voor een Clean Architecture strategie voor een medische bewakingsapplicatie, specifiek toegespitst op real-time verwerking van vitale functies. ### **Overzicht: Clean Architecture voor Real-time Medische Monitoring** Het doel is een architectuur die: 1. **Zeer lage latentie** garandeert voor data-acquisitie, verwerking en alerting. 2. **Betrouwbaar en voorspelbaar** is, wat cruciaal is in een medische context. 3. **Onderhoudbaar en testbaar** blijft, ondanks de complexiteit van real-time systemen. 4. **Losse koppeling** handhaaft, zodat sensoren, verwerkingsalgoritmes en UI onafhankelijk kunnen worden gewijzigd of uitgebreid. --- ### **1. Structuur van de Lagen** We passen de klassieke Clean Architecture-lagen aan met een extra focus op real-time data streams. #### **A. Domain Layer (Het Hart van het Systeem)** Deze laag is volledig onafhankelijk van frameworks en externe bibliotheken. Hij bevat de essentiële bedrijfslogica en -regels. * **Entities (Core Business Objects):** * `Patient`: Patiëntinformatie (ID, naam, etc.). * `VitalSign`: Een waarde van een vitaal teken (bijv. hartslag, bloeddruk, saturatie) met een timestamp en eenheid. * `MedicalAlert`: Een gedefinieerde alertdrempel (bijv. Hartslag < 40) en het bijbehorende alerttype (Critical, Warning). * `AlertEvent`: Een vastgelegde instantie van een afgevuurde alert, gekoppeld aan een patiënt en timestamp. * **Repository Interfaces (Abstractions):** * `IVitalSignStreamRepository`: Definieert hoe real-time data wordt *ontvangen*. (Bijv. `GetVitalSignStream(int patientId) returns IObservable<VitalSign>`). * `IAlertRepository`: Definieert hoe alerts worden opgeslagen en opgehaald. * `IPatientRepository`: Voor patiëntgegevens. * **Use Cases / Application Services:** * Dit zijn de workflows van de applicatie. Ze coördineren de dataflow en bevatten de complexe, real-time logica. * `MonitorVitalSignsUseCase`: Luistert naar een stream van vitale data, past analyse-algoritmes toe en bepaalt of een alert moet worden geactiveerd. * `AcknowledgeAlertUseCase`: Verwerkt het bevestigen van een alert door een zorgverlener. #### **B. Application Layer (De Orchestrator)** Deze laag implementeert de use cases en coördineert de dataflow tussen de domain en de infrastructure. * **Implementatie van Use Cases:** * De `MonitorVitalSignsUseCase` injecteert de repository interfaces en de benodigde domeinlogica. Hij abonneert zich op de data-stream, transformeert de data (bijv. filtering, gemiddelden berekenen) en roept de domeinentiteiten aan om de bedrijfsregels (alertdrempels) te evalueren. * **Data Transfer Objects (DTOs):** * `VitalSignDTO`: Data-object voor het transporteren van vitale data tussen lagen. * `AlertNotificationDTO`: Object dat naar de presentatielaag wordt gestuurd wanneer een nieuwe alert optreedt. #### **C. Infrastructure Layer (Implementatie van Details)** Hier leven alle externe afhankelijkheden. De sleutel is om **real-time data als een "stream" of "observable"** te behandelen. * **Data Sources / Gateways:** * `BluetoothVitalSignRepository`: Implementeert `IVitalSignStreamRepository`. Hij verbindt met Bluetooth-medische apparaten (bijv. een ECG-monitor) en publiceert de binnenkomende data packets als een real-time stream (bijv. met behulp van Rx.NET - `IObservable`). * `HospitalAPIVitalSignRepository`: Een alternatieve implementatie die data ophaalt van een ziekenhuis-HL7/FHIR API. * **Persistence:** * `EFCoreAlertRepository`: Implementeert `IAlertRepository` met Entity Framework Core om alerts in een database (bijv. PostgreSQL, SQL Server) op te slaan. * `TimeSeriesDatabaseRepository`: Voor het opslaan van de ruwe, high-frequency vitale data is een tijdreeksdatabase zoals **InfluxDB** or **TimescaleDB** sterk aan te bevelen voor optimale prestaties en querying. * **Real-time Communication:** * `SignalRNotificationService`: Verantwoordelijk voor het pushen van `AlertNotificationDTOs` en real-time vitale updates naar alle connected clients (dashboards, mobiele apps) via WebSockets. Dit garandeert minimale latentie van de server naar de UI. #### **D. Presentation Layer (User Interface & API)** * **Web Frontend (bijv. Blazor, React, Angular):** * Maakt verbinding met de `SignalRNotificationService` om live updates te ontvangen. * Toont real-time grafieken van vitale functies en pop-up alerts. * **Mobile App:** Vergelijkbaar met de web-frontend. * **API Controllers (REST/gRPC):** * `AlertsController`: Voor het ophalen van alertgeschiedenis en het bevestigen van alerts. * `PatientsController`: Voor patiëntbeheer. --- ### **2. Strategieën voor Minimale Latentie en Voorspelbare Prestaties** 1. **Asynchrone en Event-Driven Communicatie:** * Gebruik overal `async/await` om threads niet te blokkeren. * Modelleer data als **streams** (Reactive Extensions - Rx.NET). Dit stelt je in staat om complexe event processing te doen (bufferen, filteren, samplen, debouncen) met een zeer efficiënte en declaratieve stijl, wat de latentie significant reduceert. 2. **Gedistribueerde Architecture (Microservices / Vertical Slices):** * Splits de monolith op in kleinere, gespecialiseerde services. Bijvoorbeeld: * **Data Acquisition Service:** Verantwoordelijk voor communicatie met medische apparaten. Doel: ultra-lage latentie bij het binnenhalen van data. * **Stream Processing Service:** Voert de complexe analyse en alerting uit. Kan gebruikmaken van frameworks zoals **Azure Stream Analytics** of **Apache Flink** voor stateful processing van data streams. * **Notification Service:** Puur voor het pushen van meldingen naar clients. * Communiceer tussen services met een **lightweight en snel message broker** zoals **MQTT** of **NATS.io**, die zijn geoptimaliseerd voor real-time scenario's met lage latentie. 3. **Performance-Critical Code:** * Identificeer de meest kritieke paden (bijv. het verwerken van een enkel ECG-sample en controleren op aritmie). * Voor deze code-secties: vermijd garbage collection druk door object pooling te gebruiken, werk met `Span<T>` en `Memory<T>` voor efficiënte geheugenmanipulatie, en overweeg **low-level programming** in bijvoorbeeld Rust voor de aller-kritiekste componenten, geïntegreerd via P/Invoke. 4. **Caching:** * Gebruik een **in-memory cache** zoals Redis voor veelgebruikte, maar weinig veranderende data (bijv. patiëntalertdrempels). Dit voorkomt dure database-aanroepen in de hot path. 5. **Resource Management & Scheduling:** * Stel de **.NET Thread Pool** af op een real-time workload. * Overweeg het gebruik van **dedicated threads** met een hoge prioriteit voor de allerbelangrijkste verwerkingstaken, zodat ze niet worden onderbroken door andere processen. 6. **Monitoring en Observability:** * Implementeer uitgebreide **metrieken** (gebruik een framework zoals **AppMetrics** of **OpenTelemetry**) om de latentie op elk punt in de pipeline te meten: van sensor naar UI. * Meet: end-to-end latentie, verwerkingssnelheid, queue lengths, en foutpercentages. Stel alertdrempels in op deze metrieken. --- ### **Samenvatting van de Data Flow** 1. Een medisch apparaat zendt een ECG-sample uit via Bluetooth. 2. De `BluetoothVitalSignRepository` (Infrastructure) vangt dit op en publiceert het naar een `IObservable<VitalSign>` stream. 3. De `MonitorVitalSignsUseCase` (Application) is geabonneerd op deze stream. 4. De Use Case voert (eventueel via een Domain Service) een analyse-algoritme uit op de data. 5. Het algoritme detecteert een potentieel gevaarlijke hartritmestoornis. 6. De Use Case creëert een `MedicalAlert` entiteit (Domain) en vraagt de `IAlertRepository` (Infrastructure) om deze persistent te maken. 7. Tegelijkertijd roept de Use Case de `SignalRNotificationService` (Infrastructure) aan om een `AlertNotificationDTO` naar alle verbonden dashboards en apps te pushen. 8. Het dashboard ontvangt de alert via de WebSocket-verbinding en toont deze onmiddellijk aan de zorgverlener. Deze architectuur biedt de robuustheid en onderhoudbaarheid van Clean Architecture, gecombineerd met de lage-latentie en voorspelbare prestaties die essentieel zijn voor een real-time medisch bewakingssysteem.