Úvod: Bezpečnostné imperiatívne v modernej starostlivosti o cukrovku

Umelý pankreas

Avšak, ako umelé pankreas systémy sa čoraz viac pripájajú a komunikujú cez Bluetooth, Wi-Fi, alebo bunkové siete na smartfóny, cloud platformy, a portály poskytovateľov zdravotnej starostlivosti

Pochopenie technológie blokového reťazca nad rámec Hype

Blockchain je často spojená s kryptomeny, ako je Bitcoin, ale jeho základná architektúra je výkonný nástroj pre integritu údajov a kontrolu prístupu. V jeho jadre je blockchain [[]distribuované digitálne vedenie [], kde transakcie sú zaznamenané v blokoch spojených kryptograficky. Každý blok obsahuje časovú pečiatku, odkaz na predchádzajúci blok (prostredníctvom hash) a užitočné zaťaženie dát. Účtovník je udržiavaný sieťou uzlov, každá drží kópiu a konsenzuálne mechanizmy (napr. dôkaz o práci, dôkaz o prevzatí, alebo praktické Byzantine chybné tolerancie) zabezpečiť, že všetky uzly sa zhodujú na súčasnom stave vedenia.

Viaceré vlastnosti robia z blokuchain atraktívny pre správu údajov o zdravotnej starostlivosti:

  • Decentralizácia:] Žiadny bod zlyhania. Údaje sa replikujú cez viaceré uzly, takže útok na jeden uzol neohrozí celý systém.
  • [Nemutabilita:[] Po pridaní bloku do reťazca by zmena vyžadovala prepočet všetkých ďalších blokov vo väčšine uzlov, čo je výpočtovo nemožné. Tým sa zabezpečí, že historické zdravotné záznamy sa nemôžu manipulovať so spätnou účinnosťou.
  • [Transparentnosť a auditovateľnosť: Autorizované strany môžu sledovať každú transakciu (napr. čítanie údajov, zápis údajov, udalosť súhlasu) späť k jej vzniku, čím sa vytvorí úplný audit trail.
  • [Cryptographic Access Control: Dáta môžu byť šifrované a zdieľané len so stranami, ktoré majú správne šifrovacie kľúče. Pacienti môžu držať súkromné kľúče, ktoré poskytujú alebo odnímajú prístup k ich zdravotným údajom.

Pre systémy umelé pankreasu, tieto vlastnosti priamo riešiť bezpečnostné obavy. Avšak, nie všetky bloky reťazcov sú rovnaké. Verejné bloky (ako Ethereum) ponúkajú decentralizáciu, ale môžu trpieť latenciou a vysokými transakčnými nákladmi. Povolenie alebo súkromné blokchains (ako Hyperledger Fabric alebo Corda) umožňujú rýchlejšie transakcie, kontrolované členstvo, a súlad s predpismi, ako je HIPAA. Hybridný prístup

Špecifické výhody blokového reťazca pre umelé systémy pankreasu

Zvýšená bezpečnosť dát prostredníctvom šifrovania a decentralizovania

Umelé pankreas systémy generujú nepretržitý prúd citlivých dát: glukóza čítanie, inzulín dávky, príjem sacharidov, a nastavenie zariadenia. Tieto údaje sú cenné pre útočníkov

Bezúhonnosť údajov pre presné lekárske záznamy

V systéme umelej pankreasu, ako zariadenia protokoly a rozhodnutia o liečbe musia byť dôveryhodné. Ak pacient zažíva závažné hypoglykemické udalosti, lekári potrebujú vedieť presne, čo systém urobil v predchádzajúcich hodinách. S tradičnými databázami, sofistikované útočník môže zmeniť protokoly skryť malfeasance. Blokové reťazce nemennosť záruky, že po zaznamenaní údajov, to nemôže byť zmenený bez detekcie. To je dôležité nielen pre bezpečnosť, ale aj pre regulačné dodržiavanie a mediko-legálne vyšetrovania. Napríklad, FDA môže vyžadovať, aby výrobcovia zariadení udržiavať []] Audítorové stopy [] pre všetky aktualizácie softvéru a prístup k údajom

Kontrola súkromia pacientov

Každý pacient s umelým pankreasom by mali mať právo rozhodnúť, kto môže mať prístup k ich glukóza dát. Dnes, údaje často prúdi do zariadenia výrobcu chrupu, pacient chyť endokrinológa, a možno aj výskumné databázy cheat checking. Blockchain umožňuje vlastné-zvrchované identity: pacient má digitálnu peňaženku obsahujúcu kryptografické kľúče. Použitie inteligentných zmlúv (samo-vykonávací kód na blockchain), pacient môže definovať prístup politiky. Napríklad, by inteligentné zmluvy mohol udeliť read-len prístup k konkrétnemu lekárovi na nasledujúcich 30 dní, zrušiť automaticky, alebo požadovať, aby pacient výslovne súhlasí pre každý podiel dát. To stavia kontrolu súkromia späť do rúk pacienta.

Bezpečné a transparentné zdieľanie dát medzi poskytovateľmi

Manažment cukrovky často zahŕňa viac opatrovateľských tímov: endokrinológov, lekárov primárnej starostlivosti, dietológov a certifikovaných pedagógov diabetu. Títo poskytovatelia potrebujú prístup k rovnakým údajom o glukóze a inzulíne na koordináciu starostlivosti. Dnes sa zdieľanie často vykonáva prostredníctvom faxu, e-mailu alebo portálov sprostredkovaných pacientmi, z ktorých všetky sú neisté alebo neefektívne. Blockchain-based výmena zdravotných informácií (HIE) môže vytvoriť zdieľanú, povolenú účtovnú knihu, kde každý poskytovateľ má konzistentný pohľad na údaje, a každý prístup je prihlásený. To znižuje duplicitu testovania a zlepšuje koordináciu starostlivosti. Napríklad MedRec] projekt na MIT používa pacientovi jednotný pohľad na ich elektronické zdravotné záznamy v rôznych inštitúciách.

Update firmvéru a softvéru zariadení

Jedným z najzaujímavejších útočných vektorov zdravotníckych pomôcok je proces aktualizácie firmvéru. Ak útočník tlačí zákernú aktualizáciu inzulínovej pumpy, môžu spôsobiť, že sa dodajú nebezpečné dávky. Blokový reťazec môže byť použitý na zabezpečenie aktualizácie distribúcie: každá aktualizácia môže byť hašovaná a zaznamenaná na blockchain; zariadenie kontroluje blockchain na platný podpis a dôkaz integrity pred použitím aktualizácie. Tým sa eliminuje riziko muž-in-the-middle útok, ktorý dodáva falšovaný firmware. Spoločnosti ako Xage Security] už používajú blokovací reťazec pre bezpečnú identitu zariadení a aktualizácie firmvéru v priemyselnom IoT, a rovnaký prístup platí pre zdravotnícke pomôcky.

Riešenie problémov a praktických úvah

Napriek sľubu, integrácia blokového reťazca do systémov umelého pankreasu nie je jednoduchá. Pred širokým nasadením je potrebné prekonať niekoľko technických, regulačných a užívateľských prekážok.

Výpočtová nadúvanie a latencia

Umelé pankreas systémy vyžadujú v reálnom čase alebo takmer-real-time odpoveď

Skalabilita a skladovanie

Každý glykemické čítanie (zvyčajne každých 5 minút) a každý inzulín dávku udalosť generuje nový dátový bod. Za rok, že , že , že je viac ako 100.000 dátových bodov na pacienta. Ukladanie všetkých dát na-reťazec by blocha účtovnej knihy, zvýšenie nákladov na ukladanie a ponižujúce výkon. Spoločnou prácou je uložiť surové dáta off-reťazec (napr, v zašifrovanej databáze) a uložiť len haš každej dávky dát na blokovacích reťazcoch. Haš slúži ako dôkaz existencie a integrity , Každý, kto má surové dáta môžu overiť, že zodpovedá hash, ale blok chain doesn chield údaje sám. To sa nazýva off-chain úložisko s on-rechain overovanie]

Dodržiavanie predpisov

Údaje o zdravotnej starostlivosti podliehajú prísnym predpisom o ochrane súkromia: HIPAA v Spojených štátoch, GDPR v Európe, a podobné zákony inde. Blokové reťaze môže byť v rozpore s y a práva byť zabudnutý, ak dáta je naozaj nemenný, to nemôže byť vymazané. Avšak, to môže byť riešené uložením len hašé na-reťazec (ktoré sa nepovažujú za osobné údaje) alebo pomocou povolené blokovacie reťazce, kde určený správca môže zrušiť blok. Navyše, Blockchain riešenia musia byť overené podľa predpisov o zdravotníckych zariadeniach, ako je FDA chiefing Quality System Regulation a ISO 13485. Akýkoľvek softvér používaný v umelom pankrease, ktorý spracováva bezpečnostné kritické funkcie môžu vyžadovať FDA 510(k) povolenie alebo predtrh. Vývojári musia úzko spolupracovať s regulačnými orgánmi, aby definovali jasnú cestu na trh.

Skúsenosti používateľov a adopcia pacienta

Požiadať pacientov, aby spravovali šifrovacie kľúče a pochopili inteligentné zmluvy, je pre väčšinu používateľov nereálne. Rozhranie musí byť transparentné a trpezliví by nemalo vedieť, že blockchain existuje. Systém by mal riadiť riadenie kľúčov automaticky, s záložnými a ozdravnými mechanizmami (napr. pomocou sociálnych regenerácií alebo hardvérových bezpečnostných modulov). Okrem toho, poskytovatelia zdravotnej starostlivosti sú už zaplavení elektronickými systémami zdravotných záznamov; akékoľvek riešenie založené na blockchain musí bezproblémovo integrovať do existujúcich pracovných postupov a nepridávať ďalšie zaťaženie. Budovanie užívateľsky priaznivých, bezpečných aplikácií, ktoré abstraktné technológie sú kľúčovým cieľom návrhu.

Interoperabilita so systémami odkazov

Dnes sa systémy umelé pankreasu často spoliehajú na proprietárne cloudové platformy (napr. Dexcom CLARITY, Medtronic CareLink). Tieto systémy nie sú navrhnuté tak, aby vzájomne spolupracovali s blokovacím reťazcom. Na dosiahnutie interoperability potrebujeme štandardizované formáty dát (napr. HL7 FHIR) a rozhrania programovania aplikácií (API), ktoré môžu prenášať dáta do bloku reťazcov. [IEEE 11073] normy pre komunikáciu so zdravotníckymi zariadeniami a Kontinua Design Guidelines poskytujú rámce, ale prijatie je nekonzistentné. Až kým výrobcovia zariadení nebudú súhlasiť so spoločnými protokolmi na výmenu údajov, ekosystém založený na blokoch zostane roztrieštený.

Budúci výhľad: Od konceptu k klinickej realite

Blokový reťazec je stále novou technológiou v oblasti zdravotnej starostlivosti, ale niekoľko výskumných projektov a začínajúcich podnikov aktívne pracuje na aplikáciách súvisiacich s umelými systémami pankreasu.

Súčasný výskum a iniciatívy

Spoločnosť [[Guardtime] zaviedla blokovací reťazec pre integritu údajov o zdravotnej starostlivosti v Estónsku, čím sa zabezpečuje, že každý prístup k záznamom pacientov je prihlásený nemenne. MediLedger Project používa blokovací reťazec na sledovanie farmaceutických výrobkov, ale základné zásady sa vzťahujú na údaje o zdravotníckych pomôckach. V akademickom výskume sa v ]výskum papiera na rok 2020 v [OEEZ Access[ navrhol rámec založený na blokovaní pre bezpečnú výmenu údajov pri dodaní inzulínu s uzavretým cyklom, ktorý dokazuje, že súkromný blokový reťazec s praktickou Byzantinovou chybovosťou by mohol spĺňať požiadavky na latenciu. Ďalšia štúdia z Kalifornskej univerzity v San Diegu skúmaná pomocou inteligentných zmlúv [] na automatovanie pacientov súhlas s zdieľaním údajov o glukóze s klinickými výskumnými registrami.

Integrácia s počítačovou doskou hrany a AI

Ďalšia generácia systémov umelé pankreasu bude pravdepodobne zahŕňať výpočtové zariadenia na spracovanie hrany lokálne na pumpe alebo smartphone znížiť závislosť od cloudu. Blockchain môže bežať na hranatých uzloch, poskytuje decentralizované overovanie dát bez spoliehania sa na centrálnom serveri. Okrem toho, strojné algoritmy používané pre prediktívne riadenie glukózy môže ťažiť z blockchain-zabezpečené tréningové súbory. Ak pacienti sú ochotní zdieľať svoje anonymizované dáta prostredníctvom blockchain-based data markets, výskumníci by mohli trénovať presnejšie modely pri ochrane súkromia pacientov. Platformy ako Ocean Protokol[]] a Fetch.ai sú priekopníkmi tohto konceptu.

Regulačné pieskoviská a pilotné programy

Na urýchlenie prijatia, regulátory zdravotnej starostlivosti vo viacerých krajinách majú zavedené

Úloha spolupráce zainteresovaných strán

Žiadna organizácia nemôže vyriešiť všetky výzvy. Výrobcovia zariadení (napr. Medtronic, Tandem, Insulin) musia otvoriť svoje API a zaviazať sa k bezpečnostným normám. Regulátori musia poskytnúť jasné usmernenie o tom, ako budú hodnotené blockchain-based zdravotnícke pomôcky. Poskytovatelia zdravotnej starostlivosti potrebujú vzdelanie o výhodách a obmedzeniach. A pacienti musia byť zapojení včas do procesu navrhovania, aby sa zabezpečilo, že riešenia sú použiteľné a dôveryhodné. Organizácie, ako [Diabetes Technology Society a Medzinárodná spoločnosť pre pediatrické a adolescentné diabety môže uľahčiť dialóg a rozvíjať osvedčené postupy.

Záver: Bezpečná cesta vpred pre automatické dodanie inzulínu

Technológia Blockchain ponúka presvedčivý súbor nástrojov na riešenie problémov bezpečnosti údajov systémov umelého pankreasu. Jeho schopnosť poskytovať nemennosť, decentralizovanú dôveru, pacientovo riadený prístup a transparentné kontrolné stopy priamo súvisí s potrebami modernej starostlivosti o cukrovku. Kým praktické prekážky zostávajú odchýlkou, škálovateľnosť, regulačné dodržiavanie, a užívateľské skúsenosti

Konečným cieľom nie je, aby sa blokovanie viditeľné pre pacientov alebo lekárov, ale aby systém je prirodzene bezpečnejšie, takže môžu dôverovať technológii, ktorá riadi liečbu život-udržateľnou. Ako výskum postupuje a pilotné projekty demonštrujú skutočné výhody, by sa blok chain mohol stať štandardnou súčasťou umelej pankreasu dizajnu a autentifikácia sú dnes. Pacienti žijúci s diabetes typu 1 si zaslúžia systémy, ktoré sú nielen účinné, ale aj odolné proti vyvíjajúce sa kybernetické hrozby. Blockchain, aplikované premyslene, môže pomôcť splniť tento sľub.