چگونه سیستم های Pancreas کار می کنند

فن آوری پانکراس مصنوعی، که به عنوان سیستم های تحویل انسولین خودکار (AID) نیز شناخته می شود، نشان دهنده پیشرفت در مدیریت دیابت است.این سیستم ها شامل سه جزء اصلی هستند: یک مانیتور گلوکز مداوم (CGMloop)، یک پمپ انسولین و یک الگوریتم کنترل در حال اجرا بر روی یک کنترل اختصاصی یا برنامه تلفن هوشمند.CGM اندازه گیری گلوکز بین آن را هر چند دقیقه، انتقال داده های بی سیم برای محاسبه الگوریتم مورد نیاز برای کاهش دقیق دوز و کاهش دقیق عملکرد دقیق آن.

الگوریتم به طور معمول ترکیبی از کنترل متناسب (PID) و کنترل پیش بینی مدل (MPC) را برای تنظیم تحویل انسولین در زمان واقعی به کار می برد.سیستم های پیشرفته شامل یادگیری سازگار است که اغلب الگوریتم را بر اساس یک سیستم انتقال دهنده آسیب پذیری فردی و #8217 شخصی می کند؛ الگوهای متابولیک، از جمله حساسیت به انسولین، ریتم های روزانه و پاسخ به تمرین این ترکیبات انتقال داده ثابت (هر سیستم انتقال داده های دقیق، حتی پردازش اطلاعات، بازخوردهای ورودی و دقیق) و یا پردازش اطلاعات، همه ی آن، هر کدام از طریق پردازش اطلاعات، و یا پردازش اطلاعات، اطمینان از طریق پردازش اطلاعات دقیق، و پردازش اطلاعات، هر کدام از طریق پردازش اطلاعات، و یا پردازش اطلاعات، به طور مداوم، و یا پردازش اطلاعات، به طور مداوم، به طور مداوم، هر کدام از طریق پردازش اطلاعات، به طور مداوم، به طور مداوم، و یا هر کدام از طریق پردازش اطلاعات، و یا پردازش اطلاعات، پردازش اطلاعات، هر کدام از طریق پردازش اطلاعات، پردازش اطلاعات، پردازش اطلاعات، پردازش اطلاعات، پردازش اطلاعات، به طور مداوم، به طور دقیق، پردازش اطلاعات، به طور مداوم، پردازش اطلاعات، پردازش اطلاعات، به طور مداوم، پردازش اطلاعات، پردازش اطلاعات، به طور مداوم، پردازش اطلاعات، به طور مداوم، به

انواع داده ها جمع آوری شده و چرا اهمیت دارد

سیستم های پانکراس مصنوعی یک جریان غنی از اطلاعات سلامت شخصی (PHI) را تولید و پردازش می کنند که شامل موارد زیر است:

  • خواندن گلوکز ثابت (هر 5 تا 15 دقیقه، 24/7)
  • ] [FLT 1 ] [[ [FLT: 1 ] ( نرخ های جانبی، دوزهای بولوس، لغو موقت و اصلاح الگوریتم محور)
  • داده های وارد شده توسط کاربر (محتوای کربوهیدرات، جلسات ورزشی، نشانگرهای استرس، یادداشت های بیماری)
  • [Device Identifie] شناسه ها و log های استفاده [FLT 1 ] (موقعیت کوچک، زندگی سنسور، رویدادهای اتصال، تاریخ کالیبراسیون)
  • ] نتایج گزارش شده توسط بیمار (دوره های هیپوگلیسمیa، سطوح کتون، یادداشت های علامت، بررسی کیفیت زندگی)

این داده ها برای الگوریتم برای عملکرد صحیح و برای پزشکان برای بهینه سازی درمان ضروری است، همچنین نشان دهنده یک هدف ارزشمند برای مجرمان سایبری است. سوابق سلامت استن می تواند برای بسیار بیشتر از شماره کارت اعتباری در بازارهای تاریک وب فروخته شود، علاوه بر این، ماهیت مداوم، زمان بندی شده داده ها نشان می دهد یک پرتره صمیمی از یک صفحه خصوصی و #8217؛ عادات، الگوهای مکان، و موارد پزشکی، اگر دسترسی به طور مداوم، سرقت هویت کاربر، یا عدم دسترسی به طور مداوم، می تواند منجر به هزاران هفته های دسترسی به سرقت اطلاعات کاربر شود.

تهدیدات امنیت سایبری برای سیستم های Pancreas مصنوعی

ادغام ارتباطات بی سیم و اتصال اینترنت چندین سطح حمله را بر خلاف دستگاه های پزشکی سنتی که در شبکه های بیمارستان مجزا کار می کنند، سیستم های AID به تلفن های هوشمند شخصی، به اشتراک گذاری داده های مبتنی بر ابر با مراقبان، و گاهی اوقات نظارت از راه دور توسط ارائه دهندگان مراقبت های بهداشتی می تواند مورد بهره برداری قرار گیرد. چشم انداز تهدید پویا است، به عنوان دستگاه های متصل تر و مهاجمان به عنوان تکنیک های جدید توسعه می شود.

دسترسی غیرمجاز و دستگاه Takeover

اگر یک مهاجم به الگوریتم کنترل یا رابط بلوتوث پمپ و #8217 دسترسی پیدا کند، آنها به طور بالقوه می توانند دستگاه را برای تحویل انسولین بیش از حد، باعث هیپوگلیسمی شدید در سال 2019، محققان امنیتی آسیب پذیری در پمپ های انسولین محبوب را نشان دادند که به مهاجم نزدیک اجازه می داد تا دستورات دلخواه را تزریق کند، در حالی که تولید کنندگان از زمان پچ کردن این نقص های خاص، تهدید جدید را به عنوان دستگاه های ارتباطی جدید گسترش می دهد که به طور معمول مسدود کردن سیستم عامل های امنیتی آنها را از پروتکل های امنیتی را از طریق مسدود می کند.

حمله های انسان و میانی

از آنجا که داده ها بر روی کانال های بی سیم حرکت می کنند، مهاجم می تواند ارتباطات بین CGM، پمپ و کنترل کننده را در یک حمله مرد-در وسط (MITM) ردیابی کند و یا تغییر دهد، مهاجم می تواند خواندن گلوکز و تزریق داده های نادرست را بخواند، و باعث شود الگوریتم برای محاسبه دوزهای نامناسب انسولین، که یک مهاجم دامنه بلوتوث را گسترش می دهد تا یک دستگاه را از طریق انتقال کاربر کنترل کند، به خصوص بدون اینکه بتواند این حملات آلوده به صورت غیر قانونی را کنترل کند، به آن دسترسی داشته باشد.

سرقت های داده و نقض حریم خصوصی

نقض ابر که در آن داده های بیمار جمع می شوند می تواند میلیون ها رکورد را افشا کند.به عنوان مثال، یک حادثه 2021 شامل یک پلت فرم داده های عمده دیابت که اطلاعات شخصی بیش از ۳۰۰ هزار کاربر را در معرض قرار می دهد، از جمله روند گلوکز، دوز انسولین و داده های مربوط به کاربر را افشا می کند، این نقض ها اعتماد را نقض می کنند و می توانند منجر به آسیب های طولانی مدت برای تولید کنندگان شوند که آنها همچنین کاربران را به تبعیض در هنگام افشای اطلاعات مربوط به محل، حتی اگر اطلاعات مربوط به آنها داده های آلوده شده باشد، حتی اگر اطلاعات مربوط به اطلاعات مربوط به زمان آلوده شده باشد، حتی اگر داده های مربوط به آنها داده های مربوط به آن اطلاعات مربوط به آن اطلاعات مربوط به زمان آلوده شده باشد، آسیب دیده شده باشد، آسیب دیده شود، حتی اگر داده های مربوط به آن را افشا شده است.

سیستم و سیستم خرابکار

حملات مخرب به شبکه های بیمارستانی که میزبان داده های AID یا برنامه های تلفن هوشمند هستند که دستگاه ها را کنترل می کنند می توانند کاربران را از درمان خود قفل کنند.در حمله سال 2023 به کلینیک بزرگ دیابت، سیستم های نظارت بیمار برای روزها معلول شدند و بسیاری از کاربران را مجبور به بازگشت به تزریق های دستی و خطر گشت و گذار های گلوکز خطرناک کردند.

مقررات و استانداردهای صنعت

دولت ها و نهادهای استاندارد خطرات منحصر به فرد دستگاه های پزشکی متصل و چارچوب های ایجاد شده برای اجرای امنیت و حریم خصوصی را به رسمیت شناخته اند. انطباق با این چارچوب ها برای ترخیص بازار و برای ایجاد اعتماد کاربر ضروری است.

راهنمای FDA در دستگاه پزشکی امنیت سایبری

اداره غذا و داروی آمریکا (FDA) چندین سند راهنمایی صادر کرده است (که اخیرا در سال 2023 به تولید کنندگان ارسال های پیش بازار نیاز دارد تا امنیت سایبری را در طول چرخه عمر دستگاه مورد توجه قرار دهند، این شامل مستندسازی مدل های تهدید، اجرای شیوه های طراحی امن، اطمینان از رمزگذاری داده ها در حمل و نقل و استراحت و ارائه یک لایحه نرم افزار مواد (SBOM) است که FDA انتظار دارد آخرین برنامه های افشای امنیت سایبری را بخواند.

HIPAA و GDPR Implications

در ایالات متحده، سیستم های AID در معرض قانون بیمه درمانی و پاسخگویی (HIPAA) اگر آنها توسط یک نهاد تحت پوشش (به عنوان مثال، بیمارستان یا برنامه بهداشت) استفاده می شود، برای تجهیزات مستقیم GDPR و تجهیزات تنظیم شده، تولیدکنندگان ممکن است مقررات HIPAA را به حداقل برسانند، اما بسیاری هنوز داوطلبانه از قوانین حریم خصوصی و امنیتی آن را دنبال می کنند.

NIST C Security Framework و استاندارد ISO

موسسه ملی استانداردها و فناوری (NIST) یک چارچوب جامع برای بهبود امنیت سایبری در زیرساخت های بحرانی، از جمله دستگاه های پزشکی NIST SP 800-183 (شبکه های چیزها) و راهنماهای همراه ارائه راهنمایی عملی در مورد ارزیابی خطر، کنترل دسترسی و نظارت مداوم به دستگاه های مراقبت های بهداشتی IoT است.

محافظت های فنی برای سیستم های Pancreas مصنوعی

انجام یک پانکراس مصنوعی نیازمند یک رویکرد لایه ای، ترکیب رمزگذاری، تأیید اعتبار، توسعه نرم افزار امن و نظارت مداوم است؛ هیچ گونه حفاظت کافی نیست؛ هر لایه باید برای جبران ضعف های بالقوه در دیگران طراحی شود.

پایان دادن به رمزگذاری

تمام ارتباطات بی سیم بین CGM، پمپ و کنترل کننده باید با استفاده از پروتکل های قوی مانند AES-256 و TLS 1.3 رمزگذاری رمزگذاری شوند، حتی اگر یک مهاجم جریان داده را ردیابی کند، نمی توانند آن را بخوانند یا اصلاح کنند. رمزگذاری نهایی همچنین در مورد داده های ارسال شده به سرورهای ابر اعمال می شود. برخی سیستم ها رمزگذاری های متوسط را اجرا می کنند که منحصر به فرد برای هر جفت دستگاه هستند، جلوگیری از حملات کلید که قبلاً باید داده های متصل به سیستم های شخصی شوند.

Multi-Factor Authentication و Access Control

دسترسی کاربر به الگوریتم کنترل و #8217; تنظیمات - مانند انسولین دستی، تغییرات پیکربندی، یا بارگیری داده - باید توسط احراز هویت چند عاملی (MFA) محافظت شود (MFA) این می تواند یک رمز عبور، یک عامل بیومتریک (اثر انگشت یا تشخیص چهره)، و یک کد یک بار ارسال شده به یک کنترل دسترسی مبتنی بر نقش قابل اعتماد (ACRB) را محدود کند که هر یک از مدیران جلسه کاربر می تواند یک بار را تنظیم کند؛ در حالی که یک نوار صوتی و محدود کند، در حالی که یک روش های صوتی ممکن است یک سرعت پردازش داده ها را تنظیم کند، و محدود کند، و محدود کند، و محدود کند.

امنیت پاک و بلوتوث

بلوتوث کم انرژی، رایج ترین فن آوری بی سیم در سیستم های AID، آسیب پذیری های شناخته شده ای را در صورت عدم اجرای صحیح، تولید کنندگان باید از آخرین ویژگی های امنیتی بلوتوث استفاده کنند: Secure Simple PSPring (SSP) با مقایسه عددی یا خارج از باند (OOB) جفت سازی و رمزگذاری با کلید های جلسه تصادفی تولید شده هرگز نباید در حالت ساده جفت شود.

اطلاعات صداقت و اعتبار

فراتر از رمزگذاری، سیستم باید یکپارچگی و اعتبار تمام داده های دریافت شده را تأیید کند.هر پیام باید شامل یک امضای رمزنگاری (به عنوان مثال HMAC) باشد که قبل از عمل بر روی داده ها، دستگاه دریافت کننده باید بررسی های عقل را انجام دهد: دوزهای انسولین که از آستانه های از پیش تعیین شده تجاوز می کنند، خواندن گلوکز که به طور غیر محتمل سریع تغییر می کنند یا دستورات از منابع شناخته نشده باید حذف شوند و جلوگیری از دستکاری های مخرب و جلوگیری از آن.

امن کردن به روز رسانی نرم افزار و نرم افزار

تولید کنندگان باید مکانیسمی برای کاربران برای نصب پچ های امنیتی بدون تاخیر درمان فراهم کنند.به روز رسانی های بیش از هوا (OTA) باید با یک گواهی کد گذاری امضا شوند، تایید شده توسط دستگاه قبل از نصب، و به تدریج برای تشخیص برگشت پذیری ها به روز رسانی سیستم عامل به خودی خود باید در برابر حملات رولبک که می تواند یک دستگاه را به یک نسخه قدیمی تر و آسیب پذیر برساند، هشدار داده شود، حتی اگر به روز رسانی های امنیتی ضروری باشد.

ویژگی های فیزیکی و ضد Tamper

از آنجا که پمپ و CGM بر روی بدن پوشیده شده اند، آنها مستعد دستکاری فیزیکی هستند. دستگاه ها باید شامل مهرهای مقاوم در برابر دستکاری باشند و هر گونه تلاش برای باز کردن مسکن باید یک خاموش اتوماتیک یا هشدار را ایجاد کند، دستگاه ها باید قادر به تشخیص و رد سنسورهای جعلی یا مجموعه های تزریق باشند که ممکن است به عنوان بردارها استفاده شوند.

بهترین روش ها برای توسعه دهندگان، کاربران و ارائه دهندگان خدمات بهداشتی

امنیت سایبری مسئولیت مشترک بین تولید کنندگان، ارائه دهندگان مراقبت های بهداشتی و بیماران است. شیوه های زیر می تواند به ایجاد یک وضعیت امنیتی قوی برای سیستم های پانکراس مصنوعی کمک کند.

توسعه دهندگان

  • مدل تیتروئید در اوایل و اغلب: شناسایی دارایی (داده های بیمار، الگوریتم های کنترل، عرضه انسولین)، مرزهای اعتماد و مهاجمان بالقوه در طول فاز طراحی.
  • استانداردهای برنامه نویسی ایمن را پیاده سازی کنید: دستورالعمل های OWASP را برای اجزای تلفن همراه و وب، از جمله اعتبار ورودی، رمزگذاری خروجی و مدیریت جلسه امن دنبال کنید.
  • ] امنیت زنجیره تامین: نگه داشتن یک لایحه نرم افزار مواد (SBOM) برای تمام اجزای شخص ثالث. ارزیابی شیوه های امنیتی تامین کنندگان، به ویژه برای کتابخانه های رمزگذاری و پشته های بی سیم.
  • تست نفوذ منظم: هکرهای اخلاقی مستقل را برای بررسی سیستم در سال جاری به کار می گیرند.
  • Monitor for anomalies: [FLT 1] از سیستم های تشخیص نفوذ (IDS) در هر دو دستگاه و طرف ابر برای پرچم الگوهای داده های غیر معمول (به عنوان مثال، فرکانس فرمان غیر منتظره، مقادیر غیر قابل پیش بینی گلوکز یا صادرات داده های عمده) استفاده کنید.
  • اطلاع رسانی های شفاف داده ها را ارائه دهید: به وضوح توضیح دهید که چه داده جمع آوری شده است، چگونه ذخیره شده است، که دسترسی دارد و تحت چه شرایطی ممکن است به دست آوردن رضایت صریح در جایی که مورد نیاز قانون است.

برای کاربران

  • نرم افزار را به روز کنید: سیستم عامل و به روز رسانی برنامه را به محض در دسترس بودن نصب کنید. تاخیر در دستگاه های آسیب پذیر به بهره برداری شناخته شده است.
  • از پسوردهای قوی و منحصر به فرد استفاده کنید؛ از کلمات عبور در حساب ها استفاده نکنید، با استفاده از یک مدیر رمز عبور برای تولید و ذخیره اعتبار.
  • با برنامه های شخص ثالث محتاط باشید: برخی از کاربران برنامه های غیر رسمی را برای مشاهده یا تجزیه و تحلیل داده های خود نصب می کنند.تنها از برنامه هایی که توسط سازنده دستگاه یا ارائه دهنده مراقبت های بهداشتی مورد اعتماد بررسی و تایید شده اند استفاده می کنند.
  • از گوشی هوشمند خود محافظت کنید؛ از آنجایی که بسیاری از سیستم های AID با تلفن همراه هستند، اطمینان حاصل کنید که از رمز عبور محافظت شده، رمزگذاری شده و نسخه اخیر سیستم عامل را دارند.
  • دستگاه های فیزیکی را در نظر بگیرید: پمپ یا گیرنده CGM را به دیگران قرض ندهید، از محیط اطراف خود آگاه باشید، زمانی که دستگاه های جفت گیری را جفت کنید - در فضاهای عمومی که مهاجمان می توانند آن را ترک کنند، جفت شوید.
  • ] گزارش فعالیت مشکوک: اگر شما متوجه تحویل غیر معمول انسولین، زنگ هشدار شبح، و یا داده هایی که به نظر نادرست، تماس با تولید کننده بلافاصله.

برای ارائه دهندگان خدمات بهداشتی

  • ] امنیت دستگاه: قبل از توصیه یک سیستم AID، بررسی تولید کننده و #8217؛ افشای امنیت، تاریخ آسیب پذیری و رکورد اصلاح.
  • بیماران مبتلا به فشار: کاربران را در مورد خطرات فیشینگ، اهمیت به روز رسانی ها و چگونگی تشخیص علائم سازش آموزش دهید.
  • سیستم های کلینیکی: [FLT 1] اطمینان حاصل کنید که هر پورتال ابری یا ابزار نظارت از راه دور مورد استفاده در عمل شما با MFA، اتصالات رمزگذاری شده و دسترسی به logs پیکربندی شده است.

دستورالعمل های آینده در امنیت داده ها برای سیستم های AID

همانطور که تکنولوژی پانکراس مصنوعی تکامل می یابد، بنابراین اقدامات امنیتی مورد نیاز برای محافظت از آن را در روند نوظهور می تواند چشم انداز امنیتی را در طول دهه آینده تغییر دهد.

  • ] [معماری اعتماد به نفس]: حرکت دور از امنیت مبتنی بر محیط به یک مدل که در آن هر درخواست معتبر و مجاز است، صرف نظر از مبدا، این است که به ویژه هنگامی که کاربران متعدد (بیمار، مراقب، متخصص، متخصص) با همان دستگاه یا خدمات ابر ارتباط برقرار می کنند.
  • پیش از تکمیل Coconnect: تکنیک هایی مانند رمزگذاری همومورفیک و محاسبات چند حزبی امن اجازه می دهد داده ها بدون رمزگشایی آن پردازش شوند، کاهش تاثیر نقض های ابر در حال حاضر فشرده، هرچند پیشرفت ها به زودی می تواند آنها را برای الگوریتم های واقعی AID عملی کند.
  • یادگیری اجباری: به جای جمع آوری داده های بیمار خام در ابر برای آموزش مدل های پیش بینی، مدل های آموزش تغذیه شده به صورت محلی بر روی دستگاه ها و تنها به روز رسانی های مدل جمع آوری شده، این میزان داده ها را در حالی که هنوز امکان بهبود الگوریتم ها را فراهم می کند، محدود می کند.
  • [blockchain for Audit Trails]: logs قابل استفاده از تمام معاملات داده می تواند به شناسایی دستکاری و ارائه یک رکورد قابل راستی آزمایی برای حسابرسی های نظارتی کمک کند.
  • ] هوش مصنوعی برای تشخیص ناهنجاری: مدل های یادگیری ماشین آموزش دیده در رفتار دستگاه عادی می توانند انحراف هایی را شناسایی کنند که نشان دهنده حمله سایبری، مانند دستورات غیر منتظره یا تحویل سریع انسولین است که با مشخصات گلوکز کاربر و #8217 مطابقت ندارد.
  • ماژول های امنیتی سخت افزار (HSMs): تراشه های اختصاصی که به طور ایمن کلیدهای رمزگذاری را ذخیره می کنند و عملیات رمزنگاری جدا از پردازنده اصلی می تواند از استخراج کلید جلوگیری کند حتی اگر دستگاه به خطر افتاده باشد.

JDRF (بنیاد تحقیقات دیابت Juvenile) و دیگر سازمان های حمایت از دیابت ( همچنان با تولید کنندگان و تنظیم کنندگان کار می کنند تا استانداردهای امنیتی را ارتقاء دهند در حالی که اطمینان حاصل می کنند که نوآوری ها قابل دسترسی و مقرون به صرفه باقی می مانند.[۱۰] دستورالعمل های ویژه ای را برای ارائه منابع مرجع امنیتی ارزشمند JDRF در دستگاه های مشترک المنافع منتشر کرده است.

نتیجه گیری

فن آوری پانکراس مصنوعی بهبود زندگی را برای افراد مبتلا به دیابت ارائه می دهد، اما وابستگی آن به تبادل داده مداوم و کنترل از راه دور خطرات جدی امنیت سایبری و حریم خصوصی را معرفی می کند. حفاظت از این سیستم ها نیازمند یک رویکرد جامع است: رمزگذاری قوی، تأیید دقیق، مکانیسم های به روز رسانی امن و پایبندی به استانداردهای نظارتی مانند دستورالعمل FDA، HIPAA، GDPR و چارچوب های در حال ظهور از NIST و ISO باید به بهترین دستگاه های مدل سازی محصول، و گزارش های هشدار دهنده از سوی کاربران، و خدمات درمانی، و خدمات درمانی، نظارت بر روی محصولات، و خدمات درمانی، و خدمات درمانی، و خدمات درمانی، و خدمات درمانی، و خدمات درمانی، ارائه دهندگان هشدار دهنده های هشدار دهنده های هشدار دهنده خدمات درمانی، باشد.

سهام بالا است - دسترسی غیرمجاز می تواند منجر به آسیب فیزیکی، نقض داده ها اعتماد را تضعیف می کند و تنظیم غیر انطباقی می تواند نوآوری را از بین ببرد.با اولویت بندی امنیت داده ها و حریم خصوصی امروز، جامعه می تواند اطمینان حاصل کند که فن آوری پانکراس مصنوعی امن، قابل اعتماد و موثر برای میلیون ها نفر از مردم در سراسر جهان ادامه همکاری بین تنظیم کنندگان، تولید کنندگان، پزشکان، و بیماران ضروری است تا تهدیدات تحویل خودکار را درک کنند.