[论文解读] Exploiting Multimodal Biometrics in E-Privacy Scheme for Electronic Health Records

Adebayo Omotosho, Omotanwa Adegbola+3 more|arXiv (Cornell University)|Feb 4, 2015

Biometric Identification and Security参考文献 4被引用 5

一句话总结

本文提出了一种基于多模态生物识别技术的电子健康记录（EHR）电子隐私方案，结合指纹与虹膜识别以增强访问控制与数据保密性。系统采用Java与MySQL实现，确保安全且具备应急响应能力，指纹识别平均响应时间为6秒，虹膜识别为11.1秒，有效平衡了在医疗数据法规下的可用性与隐私保护。

ABSTRACT

Existing approaches to protect the privacy of Electronic Health Records are either insufficient for existing medical laws or they are too restrictive in their usage. For example, smart card-based encryption systems require the patient to be always present to authorize access to medical records. Questionnaires were administered by 50 medical practitioners to identify and categorize different Electronic Health Records attributes. The system was implemented using multi biometrics of patients to access patient record in pre-hospital care.The software development tools employed were JAVA and MySQL database. The system provides applicable security when patients records are shared either with other practitioners, employers, organizations or research institutes. The result of the system evaluation shows that the average response time of 6 seconds and 11.1 seconds for fingerprint and iris respectively after ten different simulations. The system protects privacy and confidentiality by limiting the amount of data exposed to users.The system also enables emergency medical technicians to gain easy and reliable access to necessary attributes of patients Electronic Health Records while still maintaining the privacy and confidentiality of the data using the patients fingerprint and iris.

研究动机与目标

• 解决现有EHR隐私方案在医疗法规下安全性不足或访问限制过严的问题。
• 为EHR开发一种安全且可用的访问控制机制，支持急诊医疗人员及授权第三方访问。
• 通过限制访问请求中共享的属性，减少数据暴露。
• 将多模态生物识别（指纹与虹膜）作为EHR系统强而可靠的认证方法进行集成。
• 在真实场景模拟条件下，评估系统在响应时间与安全性方面的性能表现。

提出的方法

• 系统结合指纹与虹膜生物识别技术，实现多因素患者身份认证。
• 通过问卷调查收集50名医疗从业者的意见，对EHR中的患者属性进行分类。
• 访问控制逻辑根据用户角色与生物识别验证结果，动态仅暴露必要的EHR属性。
• 系统使用Java实现应用逻辑，使用MySQL实现EHR的安全数据库存储。
• 将多模态生物识别认证集成至院前EHR访问工作流程中，以支持紧急情况。
• 共进行十轮模拟运行，测量指纹与虹膜认证的平均响应时间。

实验结果

研究问题

• RQ1 多模态生物识别如何在符合医疗隐私法规的前提下，提升EHR访问的安全性与可用性？
• RQ2 在EHR访问系统中使用双重生物识别因素会带来多大的性能开销？
• RQ3 基于生物识别的系统是否能在保障紧急访问关键EHR属性的同时，减少数据暴露？
• RQ4 在真实场景模拟中，指纹与虹膜认证的响应时间有何差异？
• RQ5 生物识别认证在多大程度上可替代EHR系统中的传统方法（如智能卡）？

主要发现

• 在十轮模拟中，指纹认证的平均响应时间为6秒，虹膜认证为11.1秒。
• 采用多模态生物识别显著提升了认证的可靠性，并降低了未经授权访问的风险。
• 系统通过仅共享与角色相关的EHR属性，成功限制了数据暴露，提升了隐私合规性。
• 急诊医疗技术人员可在无需物理令牌或卡片的情况下，可靠访问关键患者数据。
• 将生物识别技术集成至EHR工作流程，在保障强保密性的同时，支持了院前环境下的操作效率。
• 系统展示了实际可行性与适合真实医疗环境中部署的性能表现。