Eine sichere Plattform für den Austausch von Gesundheitsdaten

Das schnelle Wachstum digitaler Dienste bedeutet, dass wir grosse Mengen an Daten erstellen und speichern. Diese Daten können helfen, Geschäfts- und Gesundheitsdienste zu verbessern, was zu besseren Behandlungen führt. Allerdings bringt das Teilen von Gesundheitsdaten erhebliche Bedenken hinsichtlich des persönlichen Datenschutzes und der Sicherheit mit sich. Um diese Probleme anzugehen, schlagen wir eine neue Plattform vor, die den Patienten mehr Kontrolle über ihre Gesundheitsinformationen gibt und ihnen ermöglicht, zu entscheiden, wer auf ihre Daten zugreifen kann.

#Bedeutung des Teilens von Gesundheitsdaten

In der Gesundheitsbranche kann das Teilen von Gesundheitsdaten zu besserer Versorgung und Innovation führen. Allerdings sind diese Daten hochsensibel und erfordern besondere Schutzmassnahmen. Regierungen haben Vorschriften wie die Datenschutz-Grundverordnung (DSGVO) und das Gesetz über den Schutz der Gesundheitsinformationen (HIPAA) geschaffen, um sicherzustellen, dass Einzelpersonen Kontrolle über ihre persönlichen Daten haben.

#Aktuelle Sicherheitsmassnahmen

Es wurden viele Sicherheitsmethoden für elektronische Gesundheitssysteme entwickelt. Traditionelle Verschlüsselungsmethoden wie der Advanced Encryption Standard (AES) und die elliptische Kurven-Kryptografie (ECC) werden häufig verwendet, können aber kompliziert werden, wenn Daten zwischen mehreren Parteien geteilt werden müssen. Andere Methoden, wie die attributbasierte Verschlüsselung (ABE), haben ebenfalls Schwierigkeiten, den Zugriff effizient zu verwalten.

#Einführung von Proxy Re-Encryption

Proxy Re-Encryption (PRE) ist eine Methode, die es einer dritten Partei ermöglicht, verschlüsselte Daten zu teilen, ohne zu wissen, was diese Daten sind. Das bedeutet, dass ein Patient die Erlaubnis geben kann, seine Gesundheitsakten sicher zu teilen. PRE ermöglicht das Teilen von Daten, das den Datenschutz respektiert, während die Daten sicher bleiben. Diese Methode wurde bereits erfolgreich in einigen Gesundheitsfällen verwendet, einschliesslich Notfällen.

#Der Bedarf an einer neuen Plattform

Obwohl PRE vielversprechend ist, gibt es noch Herausforderungen, insbesondere wie Daten in Notfällen abgerufen werden können. Wir brauchen eine Plattform, die den Patienten mehr Macht über ihre Daten gibt und sicherstellt, dass diese auch in weniger vertrauenswürdigen Umgebungen wie Cloud-Speicher sicher bleiben.

#Der vorgeschlagene Lösung

Unsere Plattform konzentriert sich auf vier Hauptbereiche: die Kontrolle der Patienten über Daten, starken Datenschutz, eine zuverlässige Möglichkeit, den Zugriff zu widerrufen, und eine Methode für den Notzugriff.

#Kontrolle der Patienten über Daten

Patienten sollten immer im Mittelpunkt des Teilens von Gesundheitsdaten stehen. Diese Plattform ermöglicht es ihnen, zu entscheiden, wer ihre Gesundheitsakten sehen darf. Patienten können jederzeit die Erlaubnis erteilen oder widerrufen, wann immer sie es für nötig halten. Diese Kontrolle ist entscheidend, um Vertrauen aufzubauen und sicherzustellen, dass Daten nicht ohne Zustimmung geteilt werden.

#Sicheres Teilen von Daten mit PRE

Um Gesundheitsdaten sicher zu teilen, nutzen wir das PRE-System von Umbral. Dies stellt sicher, dass die Zustimmung des Patienten erforderlich ist, bevor Informationen geteilt werden. Die Plattform ermöglicht es Patienten, Daten mit Gesundheitsdienstleistern zu teilen, ohne ihre privaten Schlüssel preiszugeben, was den Prozess einfacher und sicherer macht.

#Widerrufbarkeit des Zugriffs

Die Plattform bietet Patienten Optionen, um den Zugriff auf ihre Daten einfach zu widerrufen. Dies könnte auf Zeitlimits basieren oder vom Patienten jederzeit initiiert werden. Im Gegensatz zu anderen Systemen, bei denen der Widerruf des Zugriffs Änderungen an der gesamten verschlüsselten Datenbank erfordern kann, ermöglicht unsere Plattform sofortigen Widerruf ohne komplexe Anpassungen.

#Notfallzugriff auf Daten

Im Gesundheitswesen erfordern Notfälle oft schnellen Zugriff auf Patientendaten, auch wenn der Patient nicht in der Lage ist, die Zustimmung zu geben. Unsere Plattform behandelt dieses Problem, indem sie eine vertrauenswürdige Stelle einbezieht, die im Notfall auf die Daten zugreifen kann. Dies stellt sicher, dass Gesundheitsdienstleister die benötigten Informationen ohne Verzögerung erhalten, was in kritischen Situationen entscheidend sein kann.

#Plattformarchitektur

Die Plattform besteht aus vier Hauptkomponenten: dem Client, dem Ressourcenserver, dem Proxy-Server und dem Autorisierungsserver.

1. Client: Hier interagiert der Patient mit der Plattform, lädt seine Gesundheitsakten hoch und verwaltet, wer sie sehen kann.

2. Ressourcenserver: Dieser Teil verwaltet die Datenspeicherung und die erste Verschlüsselung der Gesundheitsakten. Er bearbeitet auch Anfragen zum Teilen des Zugriffs.

3. Proxy-Server: Dieser dient als Vermittler, der den Re-Verschlüsselungsprozess verwaltet und notwendige Schlüssel für sicheres Teilen von Daten speichert.

4. Autorisierungsserver: Diese Komponente verwaltet die Benutzerautorisierung und stellt sicher, dass nur autorisierte Personen auf die Plattform zugreifen können.

#Wie die Zugriffsdelegation funktioniert

Wenn ein Patient eine Gesundheitsakte hochlädt, wird diese zuerst verschlüsselt. Der Patient kann dann entscheiden, mit wem er sie teilen möchte. Zum Beispiel, wenn eine Patientin namens Alice ihre Gesundheitsakte hochlädt und sie mit ihrem Gesundheitsdienstleister namens Bob teilen möchte, kann sie eine Anfrage an den Ressourcenserver senden. Der Server überprüft, ob Bob die Erlaubnis hat, basierend auf Alices Zustimmung.

Wenn Alice die Anfrage akzeptiert, generiert sie einen speziellen Schlüssel, um Bob den Zugriff auf die Datei zu erlauben. Dieser Schlüssel wird vom Proxy-Server verwaltet, sodass Bob auf die Datei zugreifen kann, ohne Alices privaten Schlüssel zu benötigen. Wenn Alice sich entscheidet, ihre Akte nicht zu teilen, kann sie die Anfrage ablehnen, und es wird keine weitere Aktion unternommen.

#Sicherstellung des Notfallzugriffs

In bestimmten Situationen ist schneller Zugriff auf Gesundheitsakten entscheidend. Unsere Plattform umfasst eine vertrauenswürdige Stelle, die automatisch unter Notfallbedingungen Zugriff erhalten kann. Dies minimiert die Notwendigkeit für direkte Genehmigungen und ermöglicht es Gesundheitsdienstleistern, benötigte Daten umgehend zu erhalten.

#Leistungsanalyse der Plattform

Um sicherzustellen, dass unsere Plattform unter realen Bedingungen gut funktioniert, haben wir ihre Hauptoperationen getestet, wobei wir uns auf Datei-Uploads, Zugriffsanforderungen und das Abrufen von Dateien konzentriert haben.

#Leistung beim Datei-Upload

Wir haben den Upload-Prozess für Dateien verschiedener Grössen getestet und beobachtet, dass das Hochladen grösserer Dateien mehr Zeit in Anspruch nimmt. Zum Beispiel dauerte der Upload einer 1MB-Datei etwa 1154 Millisekunden, während eine 10MB-Datei 3870 Millisekunden benötigte. Auch wenn dies nicht ideal für sofortige Antworten sein mag, ist die benötigte Zeit angesichts der Komplexität der Operationen akzeptabel.

#Akzeptieren von Freigabeanfragen

Die Zeit, die benötigt wird, um den speziellen Schlüssel für den Zugriff zu teilen, ist schnell und beträgt durchschnittlich etwa 869 Millisekunden. Dieser Schritt beinhaltet die Verwaltung kryptografischer Schlüssel, und seine Geschwindigkeit ist ein positives Merkmal der Plattform.

#Leistung beim Abrufen von Dateien

Beim Abrufen von Daten hing die benötigte Zeit ebenfalls von der Dateigrösse ab. Zum Beispiel dauerte das Abrufen einer 1MB-Datei etwa 903 Millisekunden im Vergleich zu 2529 Millisekunden für eine 10MB-Datei. Die Nutzung von PRE erhöhte die Abrufzeit leicht, aber der Unterschied war nicht signifikant, was zeigt, dass unser System effizient ist.

#Fazit

Unsere vorgeschlagene Plattform bietet eine robuste Lösung für das Teilen von Gesundheitsdaten, während sie sich auf die Kontrolle und Sicherheit der Patienten konzentriert. Indem wir sicherstellen, dass der Zugriff nur mit ausdrücklicher Zustimmung erfolgt, das einfache Widerrufen ermöglichen und den Notfallzugriff einbeziehen, verbessern wir die Art und Weise, wie Gesundheitsdienstleister Daten sicher nutzen können.

Wichtige Merkmale sind die Nicht-Interaktivität, was bedeutet, dass keine der Parteien kritische private Informationen austauschen muss, und ein Bekenntnis zum Schutz der Patientendaten in Notfällen. Unsere Plattform zielt darauf ab, die Zusammenarbeit im Gesundheitswesen zu verbessern, was zu besseren Ergebnissen für die Patienten führt, die durch effektives Teilen von Daten unterstützt werden.

#Zukünftige Arbeiten

In Zukunft planen wir, die Plattform auszubauen, indem wir mehrere Proxy-Server integrieren, um Anfragen besser zu bearbeiten und die Effizienz zu verbessern. Ausserdem hoffen wir, weitere Tests in verschiedenen Umgebungen durchzuführen, um die Zuverlässigkeit und Leistung der Plattform unter unterschiedlichen Bedingungen sicherzustellen.

Zusammenfassend trägt die vorgeschlagene Lösung zu einem effektiveren Gesundheitssystem durch patientenorientiertes Datenmanagement bei, was letztendlich zu besseren Behandlungen und einer besseren Versorgung für die Patienten führt.