基于區塊鏈技術的醫療云環境下電子病歷安全性研究

摘要：隨著醫療健康領域數字化轉型加速發展，作為醫療信息數字化的核心，電子病歷的安全性問題至關重要。特別是在醫療云環境下，電子病歷所面臨的數據泄露、篡改和訪問控制等安全挑戰更為嚴峻、復雜。本文通過介紹電子病歷的安全問題現狀，分析了在醫療云環境下，可以利用區塊鏈技術增強電子病歷的安全性和隱私性，并提出在實施過程中存在的風險威脅以及安全策略，以應對不斷演變的電子病歷安全問題。

關鍵詞：云計算；區塊鏈；電子病歷；網絡安全

引言

病歷記錄了患者的身份信息、病史、診斷治療信息，以及其他與醫療相關的數據，是醫療領域的核心文檔。病歷在治療計劃、醫療決策、患者護理、疾病監測和臨床研究等方面發揮著關鍵作用，同時可以提供法律證據，確保醫療的質量和安全性。然而，傳統的紙質病歷記錄存在許多局限性，容易遺失損壞，難以檢索、共享、備份。此外，傳統病歷對于數據的分析和利用也受到限制，其存檔需要大量的物理空間，管理和維護成本高昂，一旦受到損壞或丟失幾乎無法尋回。因此，病歷電子化需求迫在眉睫。

1. 電子病歷和區塊鏈相關概念

1.1 電子病歷在醫療健康領域的重要意義

電子病歷是數字形式的醫療記錄[1]，代表現代醫療信息管理的一項關鍵進步，包括患者的基本信息、病史、診斷、治療方案、檢驗結果和醫療事件等詳細記錄。電子病歷在提高醫療服務效率、增強醫療決策支持、促進醫療信息共享、優化醫療資源配置、降低醫務管理成本、改善患者就醫體驗等方面具有顯著的優勢和價值。電子病歷為醫療研究提供了寶貴的數據來源，可以進行流行病學研究、臨床試驗和藥物療效等研究。電子病歷在醫療健康領域的廣泛應用為醫療信息的管理和患者護理提供了革命性的工具，但同時也帶來了安全性和隱私性的挑戰。

1.2 電子病歷共享模式和安全隱患

電子病歷共享可以促進患者護理、醫療研究和診療信息交流，主要包括醫療機構內部共享、跨機構共享及患者授權共享[2]。醫療機構內部的共享是最常見的模式之一，醫療機構的各個部門和醫護人員可以訪問和更新患者的電子病歷，這種內部共享有助于確保護理、醫療信息的一致性，但若沒有嚴格的訪問控制，就會帶來未經授權的訪問風險。跨機構共享是患者在不同的醫療機構接受治療情況下，需要在機構之間共享電子病歷，但挑戰在于要確保數據的一致性和安全傳輸，并保證其合法性。患者授權共享是患者授權將他們的電子病歷共享給其他醫療機構，這種模式增強了患者對其醫療數據的控制權，但也需要強大的身份驗證和隱私保護機制。盡管電子病歷共享為醫療信息管理帶來便利的同時，也引入了數據泄露風險、數據篡改威脅、訪問控制管理不當等隱私問題和安全隱患。電子病歷數據為高度敏感信息，價值巨大，因此極易受到攻擊。

2. 醫療云環境下電子病歷的安全和隱私問題

2.1 醫療云環境的特點

醫療云環境的形成源于云計算技術的廣泛應用以及醫療大數據管理的需求。云計算的靈活性、可擴展性和高效性，使醫療數據的存儲、處理和共享變得更加便捷。醫療云環境具有可擴展性和彈性特點，醫療機構可根據需求、患者數量和數據量的變化來調整資源。醫療云環境促進了醫療數據的共享，提高了遠程協作和醫療診斷的效率，降低了醫療機構的信息化基礎設施建設成本[3]。

2.2 醫療云環境的安全挑戰

醫療機構越來越傾向于將醫療數據存儲在云平臺上，以節省成本并提高數據可訪問性。然而，醫療云環境存儲了大量的患者數據，一旦云服務器受到攻擊或數據訪問權限失控，可能導致患者隱私數據的泄露，造成嚴重后果。攻擊者可能通過篡改電子病歷數據來干擾醫療決策或制造虛假病歷，從而危害患者的安全和醫療質量。

選擇公有云為部署平臺的醫療云是多租戶云環境，惡意用戶可能嘗試通過攻擊云平臺中的一個租戶來非法訪問其他租戶數據進行跨租戶攻擊；同時，在多租戶環境中，數據可能混在一起，導致數據泄露和混淆。此外，云服務供應商的合法性、數據存儲，異地傳輸的隱私安全、數據備份，醫療機構和云服務商之間的責任劃分，云供應商的安全措施、可用性、業務連續性，也都影響醫療云的安全性。

2.3 醫療云環境下電子病歷的安全風險

醫療云環境的特點和風險對電子病歷的安全性產生了多方面的影響。首先，云環境的可擴展性和共享性使得電子病歷更易于訪問，但也增加了未經授權訪問的風險。其次，數據泄露和篡改威脅可能損害患者隱私和醫療數據的完整性。最后，云供應商的安全性措施和合法性對電子病歷的安全產生了直接影響。

3. 云計算環境下區塊鏈技術與電子病歷安全問題分析

3.1 區塊鏈技術原理

區塊鏈是一個去中心化的分布式賬本，數據被打包成區塊，每個區塊包含一定數量的交易或信息，這些區塊按照時間順序連接在一起，形成一個不斷增長的鏈，每個區塊都包含前一個區塊的哈希值，確保數據的完整性和不可篡改性。區塊鏈的去中心化特性使其與傳統集中式數據庫不同[4]。區塊鏈數據和權力分散在網絡中的多個節點上，降低了單點故障的風險。區塊鏈上的每個交易和操作都被記錄在不可篡改的分布式賬本中，可追溯到發生的時間和參與者，增加了數據的可信度和可審計性。智能合約是一種在區塊鏈上自動執行的合同，使用編程邏輯來管理資產和執行合同條款。加密技術在區塊鏈中起到了關鍵作用，包括加密存儲、數字簽名等。

3.2 區塊鏈在電子病歷安全中的應用

區塊鏈以其去中心化、不可篡改性和強大的加密技術，成為保障電子病歷安全的有力工具。區塊鏈和云計算相互補充，提供更強大、更安全、更靈活高效、可追溯的應用和服務。它們在數據存儲和管理方面合作，區塊鏈提供不可篡改的分布式賬本，增強了云計算中的數據安全，而云計算則為區塊鏈提供靈活的數據存儲和處理能力。安全性和隱私方面，區塊鏈技術保障數據完整性和隱私性，而云計算增強了區塊鏈的安全性，提供身份驗證和加密等安全機制。智能合約和分布式應用方面，云計算提供計算資源，加速智能合約的執行，同時支持分布式應用程序的集成。可擴展性方面，云計算提供高度可擴展的資源，滿足區塊鏈網絡的需求，增加了區塊鏈的處理能力。經過授權的用戶獲取醫療云中電子病歷信息的過程如圖1所示。

3.3 醫療云環境下區塊鏈技術應用的安全風險

在醫療云環境下應用區塊鏈技術保護電子病歷安全的過程中，盡管區塊鏈技術展現許多安全性和隱私性的優勢，但不可避免存在一些安全風險，尤其是與云計算環境的結合以及實際應用中可能出現漏洞威脅。醫療云環境下區塊鏈技術應用的安全風險情況如表1所示。

4. 醫療云環境下基于區塊鏈技術的電子病歷安全治理策略

電子病歷安全治理策略包括醫療機構的安全策略、患者的參與和授權，以及安全和合法性監管。這些方面共同構成了一個綜合性的治理框架，旨在確保電子病歷的安全性和隱私性。

4.1 醫療機構的安全策略

醫療機構在實施基于區塊鏈的電子病歷安全治理策略時，需要綜合全面考慮風險評估和管理、培訓和教育、安全政策和程序方面，以達到內部控制降低安全風險。醫療機構應該定期進行風險評估，識別潛在的安全威脅和漏洞，同時制定風險管理計劃、應急措施和容災能力建設來減輕風險。

4.2 患者參與和授權

在電子病歷安全治理中，患者的授權、知情同意和監督起著關鍵作用。醫療機構應該明確規定患者對其電子病歷的訪問和共享權限，而患者可以使用數字身份和智能合約來授權醫護人員或研究機構訪問其數據。患者應該能夠監督其電子病歷的訪問歷史，確保未經授權的訪問不會發生。

4.3 加強安全審計和合法性監管

醫療機構在實施基于區塊鏈的電子病歷安全治理策略時，必須嚴格遵守法律法規和監管要求，及時按照國家和當地的最新政策和法律法規審查是否符合安全標準。審計是確保安全治理策略得以執行的關鍵，醫療機構應該定期自查并對第三方合作供應商進行合法性檢查和審計，同時積極與監管機構合作，確保醫療機構操作符合監管要求。

結語

本文對醫療云環境下基于區塊鏈技術的電子病歷安全問題進行了分析研究。電子病歷在醫療健康領域具有關鍵地位，確保電子病歷安全是醫療信息安全的重中之重。然而，隨著技術的更新迭代以及現有機制的長期運行，新的安全威脅和漏洞會不斷出現，電子病歷安全將會面臨更多挑戰。未來的研究可以進一步探討如何在云計算環境下提高區塊鏈技術的性能和可擴展性，以滿足大規模醫療數據的需求。總之，本文分析了區塊鏈技術在醫療云環境下電子病歷安全中的重要作用，提出了云計算和區塊鏈的集成方式可以提高數據安全性、可擴展性和效率，并總結電子病歷在此場景下的安全威脅和安全治理策略，希望在未來實現更安全、更隱私的電子病歷管理，為醫療健康領域的數字化轉型安全提供堅實的支撐。

參考文獻：

[1]趙士潔.衛生部、中醫藥管理局印發《電子病歷基本架構與數據標準（試行）》通知[J].中國數字醫學，2010，5（2）：6.

[2]張磊，鄭志勇，袁勇.基于區塊鏈的電子醫療病歷可控共享模型[J].自動化學報，2021，47（9）：2143-2153.

[3]Azeez N A，Vyver C V D.Security and privacy issues in e-health cloud-based system：A comprehensive content analysis[J].Egyptian Informatics Journal，2019，20（2）：97-108.

[4]劉敖迪，杜學繪，王娜，等.區塊鏈技術及其在信息安全領域的研究進展[J].軟件學報，2018，29（7）：2092-2115.

[5]Li XQ，Jiang P，Chen T，et al.A Survey on the Security of Blockchain Systems[J].Future Generation Computer Systems，2020（107）：841-853.

作者簡介：郭淑安，碩士研究生，研究方向：網絡安全。