数字医疗中的数据保护与安全保障

### 数字医疗中的数据保护与安全保障 #### 1. 医疗行业安全与隐私的多种方法 在医疗行业，保障数据安全和患者隐私至关重要，以下是多种相关的解决方案： - **相互认证及其解决方案**：通过创建基于物联网的三因素协议，解决医疗物联网系统中的安全问题。采用密钥协商和认证协议保障隐私和控制访问，还结合生物识别技术提升用户体验并保护隐私，同时使用非对称加密和解密增强安全性。 - **密钥协商和认证解决方案**：基于区块链和物理不可克隆服务构建安全架构，缓解伪造攻击、身份冒充和会话密钥泄露等安全问题，提供“匿名性”“相互认证”和“不可追溯性”。 - **轻量级认证方式**：为保护物联网医疗应用中综合医疗集成的机密性和安全性，创建了 RAPCHI 协议，提供患者 - 服务器 - 医生认证和密钥协商，生成会话密钥，满足多种安全措施，在疫情等情况下表现优于其他替代程序。 - **RFID 安全认证解决方案**：研究射频识别（RFID）技术在智能医疗中的应用及风险，提出 CRUSAP 智能 RFID 认证系统，采用位交叉异或重排程序结合云服务器，抵御多种攻击，经正式验证安全可行。 - **基于椭圆曲线密码学的解决方案**：针对现有协议在保护患者机密性方面的不足，提出集成生物识别和 ECC 的新协议，确保在 TMIS 场景下的安全通信，抵御多种安全漏洞，保护患者隐私，在处理费用、通信成本和安全特性方面优于现有协议。 - **联邦学习方法**：引入物联网在健康管理中的应用，提出混合联邦学习架构，利用区块链智能合约管理信任和认证联邦节点，为物联网医疗数据提供端到端加密和匿名性。还开发了 FRESH 智能医疗系统，利用联邦学习和环签名保护生理数据交换，降低源推理攻击成功率，提高签名验证效率。 - **基于区块链的解决方案**：提出 BAKMP - IoMT 协议，基于区块链实现安全认证和密钥协商，让患者可访问存储在区块链上的医疗记录，确保服务器和植入式医疗设备安全维护密钥，经验证具有较低的通信和计算成本，功能和安全性更高。还有去中心化医疗融资系统，采用非交互式零知识证明和区块链技术，保障安全和匿名性，适用于资源受限设备，通信成本低，可扩展到其他金融系统。 - **基于同态加密的策略**：针对物联网在医疗应用中的能源使用和安全阻碍，提出 EPPADA 数据聚合系统，采用同态加密保护医疗数据和个人隐私，实验表明可降低延迟、计算成本和通信开销，同时保持安全性。 - **使用轻量级密码原语的方法**：提出基于物联网医疗系统的隐私保护相互认证策略，采用异或、连接和哈希等有效加密技术，将允许的设备安全连接到网关，防止未经授权的用户访问医疗系统，在安全性和速度方面表现出色。 - **数据聚合方法**：提出边缘启用的隐私保护数据聚合（EEPPDA）方法，对患者数据进行同态加密，将数据汇集到边缘服务器后传输到云服务器，供授权医疗人员验证、审查和管理加密数据，保证患者隐私和医疗信息完整性，降低计算复杂度和通信开销。 以下是这些解决方案的对比表格： |解决方案|主要特点|优势| | ---- | ---- | ---- | |相互认证|三因素协议、生物识别、非对称加密|提升用户体验，增强安全性| |密钥协商和认证|区块链、物理不可克隆服务|缓解多种安全问题，提供多种特性| |轻量级认证（RAPCHI）|患者 - 服务器 - 医生认证、会话密钥|满足安全措施，疫情下表现优| |RFID 安全认证（CRUSAP）|位交叉异或重排、云服务器|抵御多种攻击，安全可行| |椭圆曲线密码学|生物识别、ECC|抵御多种漏洞，保护隐私| |联邦学习|混合架构、区块链智能合约、环签名|端到端加密，降低攻击成功率| |区块链（BAKMP - IoMT）|区块链、医疗记录访问|低通信计算成本，高功能安全| |同态加密（EPPADA）|同态加密、数据聚合|降低延迟等开销，保护隐私| |轻量级密码原语|异或等加密技术、网关连接|安全性和速度出色| |数据聚合（EEPPDA）|同态加密、边缘服务器|保证信息完整性，降低开销| #### 2. 数字技术对医疗行业的影响 随着疾病数量的增加和全球医疗系统压力的增大，以患者为中心的护理（PCC）愈发重要，特别是在慢性疾病增多的情况下，PCC 成为慢性护理的重要组成部分。 新冠疫情促使全球多个行业进行数字化转型，医疗行业尤为突出。医疗保健机构迅速采用数字解决方案和先进技术，患者可以更方便地获取健康相关数据。例如，脉搏血氧仪等数字设备可测量心率和血氧水平，最新的低成本型号还支持数据传输和记录，在疫情期间对轻症患者的家庭监测非常有帮助，与按需医疗的趋势相契合。 #### 3. 大数据提升医疗管理 近年来，大数据分析（BDA）对医疗行业的影响日益增大。临床数据是医疗组织开发各种数字解决方案的基础，政府和企业共同推动医疗信息的开放，许多公共实体提供了数十年的数据集，以改善医疗决策。 在临床领域，循证医学的理念越来越受欢迎，大数据算法由大量数据集生成，为患者信息提供了比单个小数据集更有力的证据。研究表明，更快扩大 BDA 应用的组织能更早看到积极效果，其他企业也开始探索分析技术。同时，医疗服务提供者和 BDA 结合必须在提升医疗价值的同时保持或提高服务质量，可通过确保医疗费用可承受、消除欺诈和浪费等策略增加系统价值。 #### 4. 将众多 COVID - 19 特定工具与电子健康记录（EHRs）集成 医疗专业人员依靠电子健康记录（EHRs）为患者提供最佳治疗和健康相关服务。EHRs 是记录患者当前和既往健康状况的数字档案，由处理多