DICOM標(biāo)準(zhǔn)下對(duì)醫(yī)學(xué)圖像數(shù)字簽名的研究.pdf

1、利用醫(yī)學(xué)影像存儲(chǔ)與通信系統(tǒng)(Picture Archiving and Communicati onSystem,PACS),醫(yī)院各科室、國內(nèi)各城市以至全世界各醫(yī)療機(jī)構(gòu)都可通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)查詢、傳輸醫(yī)學(xué)圖像信息,使醫(yī)學(xué)圖像信息資源得到充分的利用。臨床醫(yī)生可對(duì)來自不同設(shè)備同一病人的圖像進(jìn)行綜合比較、研究從而加以診斷,也可以通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行會(huì)診。同時(shí),利用PACS提供的信息可以縮短每個(gè)病人的診斷時(shí)間,對(duì)病人提供及時(shí)和高質(zhì)量的診斷、治療和護(hù)理。促成醫(yī)

2、院向信息化、現(xiàn)代化發(fā)展,提高診斷水平,降低成本,加強(qiáng)管理,構(gòu)建臨床信息資源。在此推動(dòng)下,遠(yuǎn)程醫(yī)療(Telemedieine)作為一項(xiàng)具有極大經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的系統(tǒng)工程,己成為一項(xiàng)在國際上得到廣泛關(guān)注、跨學(xué)科的高新科技。人們通過遠(yuǎn)程醫(yī)療在醫(yī)學(xué)專家和病人之間建立全新的聯(lián)系,使病人在原地、原醫(yī)院即可接受遠(yuǎn)程專家的會(huì)診及在其指導(dǎo)下的治療與護(hù)理。
　　 經(jīng)過很長時(shí)間的發(fā)展,遠(yuǎn)程醫(yī)療已經(jīng)得到了很大的普及及推廣。然而,由于遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)是一門新興

3、的邊緣學(xué)科,它涉及到醫(yī)療、通訊、計(jì)算機(jī)等多方面技術(shù),并且在我國起步較晚,在發(fā)展過程中也出現(xiàn)了一些亟待解決的問題。遠(yuǎn)程醫(yī)療的推廣應(yīng)用目前除受制于設(shè)備、經(jīng)費(fèi)、人員等因素外,還存在法律上的障礙,即電子化的診斷報(bào)告及病歷的真實(shí)性得不到肯定,在可能出現(xiàn)的醫(yī)療事故及訴訟程序中,不能作為法律認(rèn)可的證據(jù)。為了確保醫(yī)學(xué)影像圖像診斷報(bào)告及病歷的真實(shí)性、可靠性,可以采用數(shù)字簽名技術(shù),由簽署者對(duì)與之相關(guān)的各類醫(yī)學(xué)影像圖像及電子文檔簽名,表示同意電子文件所陳述的

4、內(nèi)容并對(duì)此負(fù)責(zé)。數(shù)字簽名系統(tǒng)通過特定的技術(shù)方案來鑒別當(dāng)事人的身份,確保所傳輸?shù)碾娮游臋n內(nèi)容不被篡改。
　　 DICOM(digital imaging and communication of medical,醫(yī)學(xué)數(shù)字成像與通信)是PACS系統(tǒng)里的一個(gè)重要的標(biāo)準(zhǔn),目前國內(nèi)外大多數(shù)先進(jìn)的醫(yī)療設(shè)備,如CT(斷層掃描),MR(核磁共振)等,都支持這一標(biāo)準(zhǔn)。DICOM標(biāo)準(zhǔn)允許把數(shù)字簽名加入到所有的DICOM對(duì)象中,比如圖像,波形和結(jié)構(gòu)化

5、報(bào)告。數(shù)字簽名提供一種機(jī)制來保證一個(gè)DICOM對(duì)象的權(quán)威性及完整性。在支持對(duì)DICOM對(duì)象(比如圖像)簽名的新醫(yī)療器械成為可能之前,急需一種解決方案來支持對(duì)現(xiàn)有使用中的醫(yī)療器械的數(shù)字簽名。在DICOM標(biāo)準(zhǔn)第15章中的附錄41中描述了標(biāo)準(zhǔn)怎么執(zhí)行在一個(gè)應(yīng)用程序中。為了證明分散在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,比如企業(yè)內(nèi)網(wǎng),或者外網(wǎng)中的DICOM對(duì)象的來源性,醫(yī)療成像系統(tǒng)的廠商,比如 MRT 或者 CT的制造商一直致力于在設(shè)備中能直接對(duì)圖像進(jìn)行簽名。為了生成一個(gè)

6、DICOM簽名,我們將使用一個(gè)嵌入式電腦系統(tǒng),這個(gè)系統(tǒng)在DICOM標(biāo)準(zhǔn)下有足夠的能力來執(zhí)行特定的加密算法:哈希算法和RSA算法。
　　 實(shí)際上,在現(xiàn)在的醫(yī)院系統(tǒng)中,很多現(xiàn)代的醫(yī)療儀器本身都已經(jīng)具備了數(shù)字簽名的功能。但是醫(yī)院中仍然存在很多陳舊的醫(yī)療設(shè)備,而它們也依然在工作中。對(duì)于遠(yuǎn)程醫(yī)療以及區(qū)域醫(yī)療來講,這些設(shè)備便無法證實(shí)自己的身份,也難以保證傳送過程中的完整性及是否遭到篡改。因此有必要實(shí)現(xiàn)這些陳舊設(shè)備的數(shù)字簽名。具體的實(shí)現(xiàn)方式為

7、在這些成像設(shè)備與工作站之間直接加入這么一個(gè)電腦主機(jī),電腦主機(jī)來完成數(shù)字簽名功能。這樣在電腦主機(jī)后面接兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)端口,其中一個(gè)連接成像設(shè)備,另一個(gè)連接醫(yī)生工作站或者服務(wù)器。然后,從醫(yī)療成像設(shè)備生成的圖像傳到這個(gè)負(fù)責(zé)進(jìn)行數(shù)字簽名的主機(jī)上面,由這臺(tái)主機(jī)對(duì)其進(jìn)行數(shù)字簽名,簽名之后,再將處理完的圖像從另一個(gè)端口傳出去。這樣的結(jié)果是使得從醫(yī)療成像設(shè)備出去的圖像都得到數(shù)字簽名,能夠證明自己的身份,證明傳輸出去的圖像是具體哪個(gè)醫(yī)院哪個(gè)科室的哪個(gè)設(shè)備給傳送

8、出去的,這樣就防止了醫(yī)療糾紛。這也就是文章所研究的目的。對(duì)于這臺(tái)主機(jī),其內(nèi)部數(shù)字簽名采用的是基于消息摘要的數(shù)字簽名,其實(shí)現(xiàn)過程為,首先對(duì)DICOM醫(yī)學(xué)圖像文件里面的必要的標(biāo)簽文件,如病人姓名等標(biāo)簽進(jìn)行Hash運(yùn)算,這里采取的是 RIPEMD-160 算法,這是基于 RIPEMD-160 算法免于碰撞,并且是最快的一種Hash算法。由此生成 MAC(message authentication codc)。緊接著,用RSA 算法的私鑰對(duì)

9、MAC 進(jìn)行加密,之后則形成了數(shù)字簽名。此數(shù)字簽名嵌入到DICOM的相應(yīng)標(biāo)簽中。然后,DICOM 醫(yī)學(xué)文件被傳輸?shù)巾憫?yīng)的醫(yī)生工作站或者服務(wù)器。在對(duì)數(shù)字簽名驗(yàn)證的過程中,則是通過同樣對(duì)相應(yīng)的標(biāo)簽進(jìn)行 Hash運(yùn)算,得到Hash值。然后用RSA算法對(duì)應(yīng)的公鑰對(duì)傳輸過來的DICOM醫(yī)學(xué)文件中的數(shù)字簽名進(jìn)行解密。比較兩個(gè)Hash值的異同來判斷文件是否是由對(duì)方傳輸過來的。
　　 本文中,作者做了以下工作:
　　 1、提出醫(yī)療設(shè)備數(shù)