安徽省醫(yī)療大數(shù)據(jù)智能系統(tǒng)工程研究中心陳付龍教授團(tuán)隊(duì)：醫(yī)療信息物理融合系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全技術(shù)

作者簡介

陳付龍，教授，博士生導(dǎo)師，安徽省學(xué)術(shù)和技術(shù)帶頭人后備人選，安徽省研究生教學(xué)名師。現(xiàn)為安徽省醫(yī)療大數(shù)據(jù)智能系統(tǒng)工程研究中心主任。主要研究信息物理融合系統(tǒng)及其安全。近年來主持國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目2項(xiàng)，主持安徽省重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目、安徽省科技創(chuàng)新攻堅(jiān)項(xiàng)目、安徽省自然基金項(xiàng)目、安徽省軟科學(xué)等科研課題10余項(xiàng)，在TDSC、TIFS、TCSS、TSC等期刊和會(huì)議上發(fā)表學(xué)術(shù)論文50余篇，獲得52件發(fā)明專利、28件實(shí)用新型專利授權(quán)，登記45件軟件著作權(quán)，獲安徽省科技進(jìn)步獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)1項(xiàng)、中國通信學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)1項(xiàng)，獲評(píng)安徽省“一改兩為”先進(jìn)個(gè)人。

醫(yī)療信息物理融合系統(tǒng)(medical cyber-physical systems，MCPS)是在現(xiàn)代醫(yī)療領(lǐng)域中，將嵌入式軟件控制設(shè)備、聯(lián)網(wǎng)能力和病人復(fù)雜生理動(dòng)態(tài)相結(jié)合的一種獨(dú)特信息物理融合系統(tǒng)，是智慧醫(yī)療關(guān)鍵支撐技術(shù)。但是，MCPS 面臨許多安全威脅，種類復(fù)雜多樣，包括物理攻擊、木馬攻擊、病毒破壞、密鑰解密、DDoS 攻擊、竊聽和流量分析等。

醫(yī)療信息物理融合系統(tǒng)基本框架

《醫(yī)療信息物理融合系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全技術(shù)》在調(diào)研MCPS中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)共享、認(rèn)證和訪問過程的安全需求以及安全的智慧醫(yī)療服務(wù)平臺(tái)的應(yīng)用需求基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究基于區(qū)塊鏈的MCPS安全認(rèn)證與訪問控制模型架構(gòu)。

醫(yī)療信息物理融合系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全技術(shù)

陳付龍等著

北京 : 科學(xué)出版社, 2025. 11

ISBN 978-7-03-083619-9

建立了MCPS身份與服務(wù)認(rèn)證的系統(tǒng)理論框架，研究了基于可信第三方的認(rèn)證技術(shù)以兼容其他的認(rèn)證方法，提出了基于區(qū)塊鏈技術(shù)去中心化面向MCPS的自適應(yīng)認(rèn)證方法與技術(shù)，以支持大規(guī)模異構(gòu)多源網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的安全認(rèn)證；并對(duì)認(rèn)證過程進(jìn)行了原型仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了所提認(rèn)證方法的效率和可靠性，對(duì)實(shí)際應(yīng)用提供理論和技術(shù)支持。設(shè)計(jì)了細(xì)粒度分層角色訪問控制策略，構(gòu)建了合理的訪問控制模型，能夠合理匹配用戶、設(shè)備和服務(wù)的訪問權(quán)限，實(shí)現(xiàn)安全訪問；并對(duì)訪問策略進(jìn)行了原型仿真測(cè)試，驗(yàn)證了所提訪問控制方法的效率和可行性，對(duì)實(shí)際應(yīng)用提供理論和技術(shù)支持。最后，結(jié)合基于區(qū)塊鏈的MCPS安全認(rèn)證與訪問控制原型系統(tǒng)開發(fā)，綜合驗(yàn)證安全認(rèn)證與訪問控制模型、方法。

系統(tǒng)模型

基于區(qū)塊鏈的MCPS 安全認(rèn)證與訪問控制原型系統(tǒng)

全書共12章，相關(guān)章節(jié)內(nèi)容安排如下：

• 第1章緒論，概述醫(yī)療信息物理融合系統(tǒng)，并分析醫(yī)療數(shù)據(jù)安全相關(guān)技術(shù)，介紹電子病歷和智能推薦系統(tǒng)等醫(yī)療數(shù)據(jù)管理和應(yīng)用相關(guān)內(nèi)容。

• 第2章數(shù)據(jù)安全相關(guān)理論與技術(shù)，首先介紹密碼學(xué)基礎(chǔ)，然后引入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù)、身份認(rèn)證技術(shù)、訪問控制技術(shù)。

• 第3章基于聯(lián)盟鏈的醫(yī)療信息物理融合數(shù)據(jù)安全，提出數(shù)據(jù)安全存儲(chǔ)和傳輸方法。

• 第4章基于區(qū)塊鏈的醫(yī)療信息物理融合安全身份認(rèn)證，提出用戶和設(shè)備身份認(rèn)證方法。

• 第5章基于區(qū)塊鏈的醫(yī)療數(shù)據(jù)訪問授權(quán)與驗(yàn)證方法，提出基于代理重加密和信任度的醫(yī)療數(shù)據(jù)訪問授權(quán)與驗(yàn)證方法。

• 第6章基于區(qū)塊鏈的醫(yī)療信息物理融合系統(tǒng)訪問控制，提出數(shù)據(jù)和設(shè)備訪問控制方法。

• 第7章基于區(qū)塊鏈的智慧醫(yī)療細(xì)粒度訪問控制，提出基于ABAC的細(xì)粒度和基于CP-ABE的部分策略隱藏醫(yī)療數(shù)據(jù)訪問控制方法。

• 第8章基于區(qū)塊鏈的醫(yī)療信息物理融合數(shù)據(jù)可搜索加密，設(shè)計(jì)基于區(qū)塊鏈的分類醫(yī)療數(shù)據(jù)公鑰可搜索加密方案和醫(yī)療數(shù)據(jù)屬性基可搜索加密共享方案。

• 第9章基于代理重加密的病理數(shù)據(jù)區(qū)塊鏈安全存儲(chǔ)和共享，設(shè)計(jì)基于混合多權(quán)限區(qū)塊鏈和IPFS的病理數(shù)據(jù)三層存儲(chǔ)模型、基于條件代理重加密和密文等值測(cè)試的病理數(shù)據(jù)區(qū)塊鏈安全共享方案。

• 第10章基于區(qū)塊鏈的多源異構(gòu)醫(yī)療數(shù)據(jù)數(shù)字簽名，提出無證書聚合簽名和代理簽名方法。

• 第11章基于國密SM算法的醫(yī)療區(qū)塊鏈電子病歷信息系統(tǒng)，設(shè)計(jì)基于國密SM算法的電子病歷管理方案和模型，并給出了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)、測(cè)試與分析方法。

• 第12章基于區(qū)塊鏈的智能醫(yī)療混合推薦，構(gòu)建混合推薦模型，設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)并測(cè)試了基于區(qū)塊鏈的醫(yī)療信息系統(tǒng)。

本書為國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“面向醫(yī)療信息物理融合的安全認(rèn)證與訪問控制關(guān)鍵方法研究”(61972438)研究成果，作者對(duì)國家自然科學(xué)基金委員會(huì)的資助深表感謝。陳付龍、劉超、吳偉、陳韌共同撰寫了本書，其中蕪湖市醫(yī)院管理中心主任陳韌為本書研究成果提供了應(yīng)用場(chǎng)景和編寫建議，黃琤、孫回、程徐、王燦玲、黃靜、湯雨晴、吳偉、張鈺漩、郭超、周悅參與了資料整理，方健平、孫翰林、楊文煉、洪宸玥、李寶玉、郭家鑫參與了本書圖、表、公式編輯和校對(duì)。本書得到了安徽省醫(yī)療大數(shù)據(jù)智能系統(tǒng)工程研究中心王濤春教授、謝冬副教授的協(xié)助，在此一并表示感謝。

本文摘編自《醫(yī)療信息物理融合系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全技術(shù)》（陳付龍等著.北京 : 科學(xué)出版社, 2025. 11）一書“前言”，有刪減修改，標(biāo)題為編者所加。

ISBN 978-7-03-083619-9

責(zé)任編輯：蔣 芳

本書探討運(yùn)用區(qū)塊鏈技術(shù)打造安全智慧醫(yī)療體系，研究基于區(qū)塊鏈的醫(yī)療信息物理融合系統(tǒng)(MCPS)安全模型、安全認(rèn)證方法、訪問控制方法，重點(diǎn)解決資源受限的MCPS安全認(rèn)證與訪問控制模型架構(gòu)構(gòu)建、基于區(qū)塊鏈去中心化的自適應(yīng)安全認(rèn)證協(xié)議設(shè)計(jì)、MCPS中多源異構(gòu)訪問控制策略設(shè)計(jì)等關(guān)鍵問題。此外，本書還介紹了電子病歷信息系統(tǒng)和智能醫(yī)療混合推薦，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)安全存儲(chǔ)、安全傳輸和安全訪問，為醫(yī)療信息物理融合系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全共享建立安全可信機(jī)制，為實(shí)現(xiàn)跨機(jī)構(gòu)、跨區(qū)域的醫(yī)療協(xié)同服務(wù)和面向全過程、全生命周期的健康管理提供可靠的技術(shù)支撐，為智慧醫(yī)療信息安全應(yīng)用平臺(tái)設(shè)計(jì)提供解決辦法，助力醫(yī)療聯(lián)合體建立。

本書適合從事數(shù)字醫(yī)療和健康研究的科技工作者，從事醫(yī)療信息化應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的設(shè)計(jì)者和工程師，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)空間安全和電子信息專業(yè)研究生、本科生閱讀。

（本文編輯：劉四旦）

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