基于区块链技术的医疗云环境下电子病历安全性研究

摘要：随着医疗健康领域数字化转型加速发展，作为医疗信息数字化的核心，电子病历的安全性问题至关重要。特别是在医疗云环境下，电子病历所面临的数据泄露、篡改和访问控制等安全挑战更为严峻、复杂。本文通过介绍电子病历的安全问题现状，分析了在医疗云环境下，可以利用区块链技术增强电子病历的安全性和隐私性，并提出在实施过程中存在的风险威胁以及安全策略，以应对不断演变的电子病历安全问题。

关键词：云计算；区块链；电子病历；网络安全

引言

病历记录了患者的身份信息、病史、诊断治疗信息，以及其他与医疗相关的数据，是医疗领域的核心文档。病历在治疗计划、医疗决策、患者护理、疾病监测和临床研究等方面发挥着关键作用，同时可以提供法律证据，确保医疗的质量和安全性。然而，传统的纸质病历记录存在许多局限性，容易遗失损坏，难以检索、共享、备份。此外，传统病历对于数据的分析和利用也受到限制，其存档需要大量的物理空间，管理和维护成本高昂，一旦受到损坏或丢失几乎无法寻回。因此，病历电子化需求迫在眉睫。

1. 电子病历和区块链相关概念

1.1 电子病历在医疗健康领域的重要意义

电子病历是数字形式的医疗记录[1]，代表现代医疗信息管理的一项关键进步，包括患者的基本信息、病史、诊断、治疗方案、检验结果和医疗事件等详细记录。电子病历在提高医疗服务效率、增强医疗决策支持、促进医疗信息共享、优化医疗资源配置、降低医务管理成本、改善患者就医体验等方面具有显著的优势和价值。电子病历为医疗研究提供了宝贵的数据来源，可以进行流行病学研究、临床试验和药物疗效等研究。电子病历在医疗健康领域的广泛应用为医疗信息的管理和患者护理提供了革命性的工具，但同时也带来了安全性和隐私性的挑战。

1.2 电子病历共享模式和安全隐患

电子病历共享可以促进患者护理、医疗研究和诊疗信息交流，主要包括医疗机构内部共享、跨机构共享及患者授权共享[2]。医疗机构内部的共享是最常见的模式之一，医疗机构的各个部门和医护人员可以访问和更新患者的电子病历，这种内部共享有助于确保护理、医疗信息的一致性，但若没有严格的访问控制，就会带来未经授权的访问风险。跨机构共享是患者在不同的医疗机构接受治疗情况下，需要在机构之间共享电子病历，但挑战在于要确保数据的一致性和安全传输，并保证其合法性。患者授权共享是患者授权将他们的电子病历共享给其他医疗机构，这种模式增强了患者对其医疗数据的控制权，但也需要强大的身份验证和隐私保护机制。尽管电子病历共享为医疗信息管理带来便利的同时，也引入了数据泄露风险、数据篡改威胁、访问控制管理不当等隐私问题和安全隐患。电子病历数据为高度敏感信息，价值巨大，因此极易受到攻击。

2. 医疗云环境下电子病历的安全和隐私问题

2.1 医疗云环境的特点

医疗云环境的形成源于云计算技术的广泛应用以及医疗大数据管理的需求。云计算的灵活性、可扩展性和高效性，使医疗数据的存储、处理和共享变得更加便捷。医疗云环境具有可扩展性和弹性特点，医疗机构可根据需求、患者数量和数据量的变化来调整资源。医疗云环境促进了医疗数据的共享，提高了远程协作和医疗诊断的效率，降低了医疗机构的信息化基础设施建设成本[3]。

2.2 医疗云环境的安全挑战

医疗机构越来越倾向于将医疗数据存储在云平台上，以节省成本并提高数据可访问性。然而，医疗云环境存储了大量的患者数据，一旦云服务器受到攻击或数据访问权限失控，可能导致患者隐私数据的泄露，造成严重后果。攻击者可能通过篡改电子病历数据来干扰医疗决策或制造虚假病历，从而危害患者的安全和医疗质量。

选择公有云为部署平台的医疗云是多租户云环境，恶意用户可能尝试通过攻击云平台中的一个租户来非法访问其他租户数据进行跨租户攻击；同时，在多租户环境中，数据可能混在一起，导致数据泄露和混淆。此外，云服务供应商的合法性、数据存储，异地传输的隐私安全、数据备份，医疗机构和云服务商之间的责任划分，云供应商的安全措施、可用性、业务连续性，也都影响医疗云的安全性。

2.3 医疗云环境下电子病历的安全风险

医疗云环境的特点和风险对电子病历的安全性产生了多方面的影响。首先，云环境的可扩展性和共享性使得电子病历更易于访问，但也增加了未经授权访问的风险。其次，数据泄露和篡改威胁可能损害患者隐私和医疗数据的完整性。最后，云供应商的安全性措施和合法性对电子病历的安全产生了直接影响。

3. 云计算环境下区块链技术与电子病历安全问题分析

3.1 区块链技术原理

区块链是一个去中心化的分布式账本，数据被打包成区块，每个区块包含一定数量的交易或信息，这些区块按照时间顺序连接在一起，形成一个不断增长的链，每个区块都包含前一个区块的哈希值，确保数据的完整性和不可篡改性。区块链的去中心化特性使其与传统集中式数据库不同[4]。区块链数据和权力分散在网络中的多个节点上，降低了单点故障的风险。区块链上的每个交易和操作都被记录在不可篡改的分布式账本中，可追溯到发生的时间和参与者，增加了数据的可信度和可审计性。智能合约是一种在区块链上自动执行的合同，使用编程逻辑来管理资产和执行合同条款。加密技术在区块链中起到了关键作用，包括加密存储、数字签名等。

3.2 区块链在电子病历安全中的应用

区块链以其去中心化、不可篡改性和强大的加密技术，成为保障电子病历安全的有力工具。区块链和云计算相互补充，提供更强大、更安全、更灵活高效、可追溯的应用和服务。它们在数据存储和管理方面合作，区块链提供不可篡改的分布式账本，增强了云计算中的数据安全，而云计算则为区块链提供灵活的数据存储和处理能力。安全性和隐私方面，区块链技术保障数据完整性和隐私性，而云计算增强了区块链的安全性，提供身份验证和加密等安全机制。智能合约和分布式应用方面，云计算提供计算资源，加速智能合约的执行，同时支持分布式应用程序的集成。可扩展性方面，云计算提供高度可扩展的资源，满足区块链网络的需求，增加了区块链的处理能力。经过授权的用户获取医疗云中电子病历信息的过程如图1所示。

3.3 医疗云环境下区块链技术应用的安全风险

在医疗云环境下应用区块链技术保护电子病历安全的过程中，尽管区块链技术展现许多安全性和隐私性的优势，但不可避免存在一些安全风险，尤其是与云计算环境的结合以及实际应用中可能出现漏洞威胁。医疗云环境下区块链技术应用的安全风险情况如表1所示。

4. 医疗云环境下基于区块链技术的电子病历安全治理策略

电子病历安全治理策略包括医疗机构的安全策略、患者的参与和授权，以及安全和合法性监管。这些方面共同构成了一个综合性的治理框架，旨在确保电子病历的安全性和隐私性。

4.1 医疗机构的安全策略

医疗机构在实施基于区块链的电子病历安全治理策略时，需要综合全面考虑风险评估和管理、培训和教育、安全政策和程序方面，以达到内部控制降低安全风险。医疗机构应该定期进行风险评估，识别潜在的安全威胁和漏洞，同时制定风险管理计划、应急措施和容灾能力建设来减轻风险。

4.2 患者参与和授权

在电子病历安全治理中，患者的授权、知情同意和监督起着关键作用。医疗机构应该明确规定患者对其电子病历的访问和共享权限，而患者可以使用数字身份和智能合约来授权医护人员或研究机构访问其数据。患者应该能够监督其电子病历的访问历史，确保未经授权的访问不会发生。

4.3 加强安全审计和合法性监管

医疗机构在实施基于区块链的电子病历安全治理策略时，必须严格遵守法律法规和监管要求，及时按照国家和当地的最新政策和法律法规审查是否符合安全标准。审计是确保安全治理策略得以执行的关键，医疗机构应该定期自查并对第三方合作供应商进行合法性检查和审计，同时积极与监管机构合作，确保医疗机构操作符合监管要求。

结语

本文对医疗云环境下基于区块链技术的电子病历安全问题进行了分析研究。电子病历在医疗健康领域具有关键地位，确保电子病历安全是医疗信息安全的重中之重。然而，随着技术的更新迭代以及现有机制的长期运行，新的安全威胁和漏洞会不断出现，电子病历安全将会面临更多挑战。未来的研究可以进一步探讨如何在云计算环境下提高区块链技术的性能和可扩展性，以满足大规模医疗数据的需求。总之，本文分析了区块链技术在医疗云环境下电子病历安全中的重要作用，提出了云计算和区块链的集成方式可以提高数据安全性、可扩展性和效率，并总结电子病历在此场景下的安全威胁和安全治理策略，希望在未来实现更安全、更隐私的电子病历管理，为医疗健康领域的数字化转型安全提供坚实的支撑。

参考文献：

[1]赵士洁.卫生部、中医药管理局印发《电子病历基本架构与数据标准（试行）》通知[J].中国数字医学，2010，5（2）：6.

[2]张磊，郑志勇，袁勇.基于区块链的电子医疗病历可控共享模型[J].自动化学报，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]刘敖迪，杜学绘，王娜，等.区块链技术及其在信息安全领域的研究进展[J].软件学报，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.

作者简介：郭淑安，硕士研究生，研究方向：网络安全。