مقدمه: سوء استفاده امنیتی در مراقبت های دیابت مدرن

پانکراس مصنوعی – که به طور رسمی به عنوان یک سیستم تحویل انسولین حلقه بسته شناخته می شود – نشان دهنده جهش بزرگی در مدیریت دیابت نوع 1 است.با ترکیب یک مانیتور گلوکز مداوم (CGM)، یک پمپ انسولین و یک الگوریتم کنترل، این سیستم ها به طور خودکار انتقال انسولین را بر اساس خواندن گلوکز واقعی تنظیم می کنند.این اتوماسیون باعث کاهش بار در بیماران و به طور قابل توجهی می تواند کنترل گلیسمیک، و کاهش خطر ابتلا به بیش از حد بالا و هیپوگلیسمی شود.

با این حال، همانطور که سیستم های جریان پانکراس مصنوعی به طور فزاینده ای متصل می شوند - برقراری ارتباط از طریق بلوتوث، Wi-Fi یا شبکه های سلولی به تلفن های هوشمند، پلتفرم های ابر و پورتال های ارائه دهنده خدمات بهداشتی - آنها همچنین به اهداف بالقوه برای حملات سایبری تبدیل می شوند. A نفوذ می تواند به مهاجم اجازه دهد تا تحویل انسولین را دستکاری کند، دستکاری با خواندن گلوکز، یا سرقت داده های بهداشتی حساس.

درک تکنولوژی Blockchain Beyond the Hype

بلاک چین اغلب با ارزهای دیجیتال مانند Bitcoin همراه است، اما معماری پایه آن یک ابزار قدرتمند برای یکپارچگی داده ها و کنترل دسترسی است.در هسته آن، یک بلاکچین یک دفتر دیجیتال (FLT:0 توزیع شده) است که معاملات در بلوک های مرتبط با هم به صورت رمزنگاری ثبت می شوند، هر بلوک شامل یک زمان بندی، مرجع به بلوک قبلی (via)، و یک اثبات کل شبکه بیزانس است که همه اطلاعات را در اختیار دارد، و یا نگه می دارد.

چندین ویژگی باعث می شود که بلاک چین برای مدیریت داده های بهداشتی جذاب باشد:

  • غیرمتمرکزسازی: هیچ نقطه ای از شکست وجود ندارد.داده ها در چندین گره تکرار می شوند، بنابراین حمله به یک گره کل سیستم را به خطر نمی اندازد.
  • قابلیت استفاده: هنگامی که یک بلوک به زنجیره اضافه می شود، تغییر آن نیاز به محاسبه مجدد تمام بلوک های بعدی در اکثر گره ها، که به طور محاسباتی غیر قابل تصور است، این تضمین می کند که سوابق پزشکی تاریخی نمی تواند دستکاری مجدد.
  • [FLT: 1 ] [ [ 0 ] [ 1 ] احزاب مجاز می توانند هر معامله را ردیابی کنند (به عنوان مثال، یک خواندن داده، یک نوشتن داده، یک رویداد رضایت بخش] به مبدا آن، ایجاد یک مسیر حسابرسی کامل.
  • کنترل دسترسی به رمزنگاری: داده ها را می توان رمزگذاری و به اشتراک گذاری تنها با احزاب که دارای کلیدهای رمزنگاری صحیح هستند، بیماران می توانند کلید های خصوصی را که دسترسی به داده های سلامت خود را اعطا یا بازیابی می کنند، نگه دارند.

برای سیستم های پانکراس مصنوعی، این خواص به طور مستقیم به نگرانی های امنیتی اشاره می کنند، با این حال، تمام بلاک چین های عمومی (مانند اتریوم) دارای غیرمتمرکز سازی هستند، اما ممکن است از تاخیر و هزینه های معامله بالا رنج ببرند و یا بلاک چین خصوصی (مانند Hyperledger Fabric یا Corda) که برای معاملات سریع تر، عضویت کنترل شده و انطباق با مقررات مانند HIPAA توصیه می شود.

مزایای خاص Blockchain برای سیستم های Pancreas مصنوعی

امنیت داده های پیشرفته از طریق رمزگذاری و غیرمتمرکزسازی

سیستم های پانکراس مصنوعی یک جریان مداوم از داده های حساس ایجاد می کنند: خواندن گلوکز، دوزهای انسولین، مصرف کربوهیدرات و تنظیمات دستگاه.این داده ها برای مهاجمان ارزشمند است – می تواند برای سرقت هویت، تقلب بیمه یا حتی ایجاد آسیب فیزیکی مستقیم با دستکاری تحویل انسولین استفاده شود.

اطلاعات دقیق برای سوابق پزشکی دقیق

در یک سیستم پانکراس مصنوعی، هر دو دستگاه و تصمیمات درمانی باید قابل اعتماد باشند.اگر بیمار یک رویداد هیپوگلیسمی شدید را تجربه کند، پزشکان باید دقیقا بدانند که سیستم در ساعت های قبل از پایگاه داده های سنتی چه کار کرده است؛ یک مهاجم پیچیده می تواند برای پنهان کردن سوء تفاهم ها، داده های غیر قابل تغییر را فراهم کند.

کنترل حریم خصوصی بیمار-Centric Privacy Control

هر بیمار مبتلا به پانکراس مصنوعی باید حق تصمیم گیری در مورد اینکه چه کسی می تواند به داده های گلوکز خود دسترسی داشته باشد، امروزه داده ها اغلب به ابر تولید کننده دستگاه، متخصص غدد نهایی بیمار و احتمالا یک پایگاه داده تحقیقاتی دسترسی دارند، اما بیماران به طور خودکار می توانند اطلاعات دقیق را بخوانند یا کنترل کنند. بلاکچین هویت خود را کاهش می دهد: بیمار یک کیف پول دیجیتال حاوی کلیدهای رمزنگاری شده با استفاده از قراردادهای هوشمند (کد خود را برای دسترسی بیمار به طور خودکار تعریف می کند).

اشتراک گذاری داده های امن و شفاف در میان ارائه دهندگان

مدیریت دیابت اغلب شامل تیم های مراقبت های متعدد است: پزشکان مراقبت های اولیه، متخصصان تغذیه و مربیان دیابت گواهی شده، این ارائه دهندگان نیاز به دسترسی به همان گلوکز و داده های انسولین برای هماهنگ کردن مراقبت از امروز دارند، به اشتراک گذاری اغلب از طریق فکس، ایمیل یا پورتال های بیمار یکپارچه انجام می شود، که همه آنها امن یا ناکارآمد هستند.

Tamper-Proof Device Updates و Software Updates

یکی از مهمترین بردارهای حمله برای دستگاه های پزشکی، فرآیند به روز رسانی سیستم عامل است. [۶] اگر یک مهاجم به روز رسانی مخرب را به یک پمپ انسولین فشار دهد، می تواند باعث شود که دوزهای خطرناکی را ارائه دهد. بلاکچین می تواند برای ایمن سازی توزیع سیستم عامل به روز رسانی استفاده شود: هر به روز رسانی می تواند در بلاک چین اعمال و ثبت شود؛ دستگاه بلاک چین را برای یک تأیید معتبر و اثبات صداقت قبل از به روز رسانی این خطر استفاده از طریق استفاده می کند.

پرداختن به چالش ها و ملاحظات عملی

علی رغم وعده، یکپارچه سازی بلاک چین به سیستم های مصنوعی پانکراس ساده نیست، چندین مانع فنی، نظارتی و قابلیت استفاده باید قبل از استقرار گسترده برطرف شود.

خطای محاسباتی و Latency

سیستم های مصنوعی پانکراس نیاز به پاسخ زمان واقعی یا نزدیک به زمان واقعی دارند – تنظیماتinsulin هر چند دقیقه اتفاق می افتد. مکانیسم های اجماع بلاکچین سنتی، به ویژه اثبات کار، تاخیر (ثانیه به دقیقه) و مصرف انرژی بالا، بلاک چین با یک توافق کارآمد (به عنوان مثال، رافائلت، خطای استانبول بیزانس) می تواند تاخیر را برای کاهش سطح پایین، اما یکپارچگی طولانی مدت (برای استفاده از یک دستگاه های امنیتی به صورت دوره ای ساده).

مقیاس پذیری و ذخیره سازی

هر مطالعه گلوکز (معمولا هر 5 دقیقه) و هر رویداد دوز انسولین یک نقطه داده جدید را در طول یک سال ایجاد می کند، بیش از 100،000 نقطه داده در هر زنجیره بیمار است که تمام داده های موجود در زنجیره بلوک را ذخیره می کند، افزایش هزینه ذخیره سازی و تجزیه عملکرد رایج است که ذخیره داده های خام را از زنجیره (به عنوان مثال، تایید شده در یک پایگاه داده هش) و داده هشی است که تنها می تواند داده های هش کردن آن را تایید کند.

تنظیم مقررات

داده های بهداشتی در معرض مقررات حریم خصوصی دقیق است: HIPAA در ایالات متحده، GDPR در اروپا و قوانین مشابه پانکراس در جای دیگر، عدم تغییر قابلیت بلاک چین می تواند با "حق فراموش شدن" تحت GDPR تعارض باشد - اگر داده ها به طور واقعی غیر قابل تغییر باشد، نمی توان آن را با ذخیره سازی فقط هش بر روی زنجیره (که نه اطلاعات شخصی) و یا مقررات تأیید شده توسط یک سیستم اعتباری، حل کرد.

تجربه کاربری و پذیرش بیمار

درخواست بیماران برای مدیریت کلیدهای رمزنگاری و درک قراردادهای هوشمند برای اکثر کاربران غیر واقعی است. رابط باید شفاف باشد – بیماران نباید بدانند که بلاکچین وجود دارد. سیستم باید به طور خودکار مدیریت کلید را با مکانیسم های پشتیبان گیری و بازیابی (به عنوان مثال، استفاده از بازیابی اجتماعی یا ماژول های امنیتی سخت افزار) مدیریت کند. علاوه بر این، ارائه دهندگان مراقبت های بهداشتی در حال حاضر با سیستم های ضبط سلامت الکترونیکی غرق شده اند؛ هر گونه راه حل مبتنی بر بلاک چین باید به طور یکپارچه به برنامه های کاربردی و غیر مستقیم متصل شود و غیر مستقیم، و غیر مستقیم، و بدون نیاز به یک هدف اضافی، و غیر مستقیم اضافه کردن نیست.

قابلیت همکاری با سیستم های میراث

سیستم های پانکراس مصنوعی امروز اغلب به سیستم عامل های اختصاصی ابر (به عنوان مثال، Dexcom CLARITY، Medtronic CareLink) متکی هستند، این سیستم ها برای تعامل با بلاک چین طراحی نشده اند تا به قابلیت همکاری دست یابند، ما به فرمت های داده استاندارد شده (به عنوان مثال، HL7 FHIR) و رابط های برنامه نویسی (APIs) که می توانند داده ها را به یک گره مبتنی بر بلاک چین تغذیه کنند، [FLT1] دستورالعمل های طراحی شده و پروتکل های اتصالی مشترک (ConLT1، تا پروتکل های اتصال 110 (ConLT1، موافقت کنند.

چشم انداز آینده: از مفهوم تا واقعیت بالینی

بلاک چین هنوز یک تکنولوژی نوظهور در زمینه مراقبت های بهداشتی است، اما چندین پروژه تحقیقاتی و استارتاپ ها به طور فعال روی برنامه های مربوط به سیستم های پانکراس مصنوعی کار می کنند.

تحقیقات و ابتکارات فعلی

]Guardtime [شرکت ] بلاکچین را برای یکپارچگی داده های بهداشتی در استونی مستقر کرده است، اطمینان حاصل می کند که هر دسترسی به سوابق بیمار به طور غیر قابل تغییر ثبت شده است. ] پروژه تحویل بالینی دیگر [FLT3] از بلاکچین برای ردیابی دارو استفاده می کند، اما اصول اساسی برای اعمال داده های پزشکی در تحقیقات علمی حلقه، یک مطالعه مبتنی بر انسولین (F4) پیشنهاد شده است:

ادغام با Edge Computing و AI

نسل بعدی سیستم های پانکراس مصنوعی احتمالاً شامل محاسبات لبه (داده های پردازشی به صورت محلی بر روی پمپ یا گوشی هوشمند برای کاهش وابستگی ابر است. blockchain می تواند بر روی گره های لبه اجرا شود، ارائه تأیید داده های غیرمتمرکز بدون تکیه بر یک سرور مرکزی، علاوه بر این، الگوریتم های یادگیری ماشین مورد استفاده برای مدیریت گلوکز پیش بینی می تواند از داده های آموزش ایمن بلاک چین بهره مند شوند.

برنامه های تنظیم مقررات و خلبان

برای تسریع پذیرش، تنظیم کنندگان مراقبت های بهداشتی در چندین کشور " Sandbox منظم" را ایجاد کرده اند که در آن فن آوری های جدید می توانند تحت قوانین آرام آزمایش شوند، به عنوان مثال، مرکز بهداشت دیجیتال FDA از مکمل عالی، برنامه های آزمایشی را برای رویکردهای جدید امنیت سایبری تشویق می کند.یک سیستم پانکراس مصنوعی امن شده می تواند در یک محیط sandbox محاکمه شود، جمع آوری شواهد واقعی امنیت و نتایج موفقیت آمیز برای خلبانان، اگر راه رسمی را هموار کند.

نقش همکاری ذینفعان

هیچ سازمان واحدی نمی تواند تمام چالش های تولید کنندگان دستگاه را حل کند (به عنوان مثال Medtronic، Tandem، Insulet) باید API های خود را باز کرده و به استانداردهای امنیتی متعهد شوند. تنظیم کنندگان باید راهنمایی روشنی در مورد چگونگی ارزیابی دستگاه های پزشکی مبتنی بر بلاک چین و گفتگوی متنوع ارائه دهند.

نتیجه گیری: یک مسیر امن برای تحویل انسولین خودکار

فناوری بلاک چین ابزار قانع کننده ای برای پرداختن به چالش های امنیتی داده های سیستم های پانکراس مصنوعی ارائه می دهد، توانایی آن برای ارائه قابلیت های غیر قابل تغییر، اعتماد غیر متمرکز، دسترسی بیمار و مسیرهای حسابرسی شفاف به طور مستقیم با نیازهای مراقبت های دیابت مدرن هماهنگ می شود، در حالی که موانع عملی باقی مانده است - سازگاری، انطباق قانونی و تجربه کاربر - هیچ یک از زنجیره ای با اتخاذ یک بررسی سریع برای عملکرد خصوصی و امنیت، می تواند به عملیات های ذخیره سازی و امنیت سریع دست یابد.

هدف نهایی این نیست که بلاک چین را برای بیماران یا پزشکان قابل مشاهده کند، بلکه برای ایمن تر کردن سیستم به طور ذاتی ایمن تر شود تا بتوانند به تکنولوژی که یک درمان پایدار را مدیریت می کند اعتماد کنند، زیرا پروژه های تحقیقاتی پیشرفت می کنند و پروژه های آزمایشی مزایای دنیای واقعی را نشان می دهند، بلاک چین می تواند به عنوان یک جزء استاندارد از طراحی پانکراس مصنوعی تبدیل شود – درست به عنوان رمزگذاری و تأیید امروز بیماران مبتلا به نوع 1 سیستم های دیابت زندگی می کنند که شایسته آن هستند و نه تنها در حال تحول تهدیدات سایبری، بلکه به طور موثر هستند.