20130415-086 门诊电子处方防篡改功能的实现

门诊电子处方防篡改功能的实现
黄俊波①黄浩光②陈健裕③
①东莞市石排医院，523330，广东省东莞市石排镇石排大道198号
②东莞市大朗医院，523000，广东省东莞市金朗路100号
③纳信软件有限公司，510000，广东省广州开发区软件园
摘要基于关系型数据库基础上的医院信息管理系统（HIS），往往会有一个非常致命的弱点：生成的电子处方容易通过后台修改数据库的相关表数据，甚至在前台数据中心修改收费项目（如药品或耗材）的属性即可将电子处方的内容更改。

本文探讨的一种方法，对门诊电子处方的录入、传输、存储的一系列流程可能发生被篡改的漏洞进行了研究，从而实现了门诊电子处方具有防篡改功能。

关键词门诊电子处方防篡改
1 引言
2010年上半年，卫生部公布了《电子病历基本规范（试行）》，极大促进了医院的信息化建设，各医院的电子病历也得到了广泛的应用。

随着电子病历的应用，我们发现，作为电子病历的一个重要组成部分的电子处方，由于其使用关系型数据库的技术特点，有着容易被篡改的致命弱点。

为了确保电子病历的高可信度，研究其防篡改技术就成了迫在眉睫的课题了。

2 设计思路
针对目前门诊电子处方的典型流程：医生录入确认门诊电子处方——收费处收费——药房配药——注射室注射，按照《电子病历基本规范（试行）》“第二十条门诊电子病历中的门诊病历记录以接诊医师录入确认即为归档，归档后不得修改。

”[1]的要求，我们决定在医生“录入确认门诊电子处方”的这个环节完成时，将电子处方在医生屏幕上的预览结果形成了一幅“快照”，并采用哈希（hash）加密算法对其进行加密，确保后面的所有环节都能够得到原始的、正确的电子处方。

3 实现要点
3.1 软件的设计与制作
3.1.1 系统分析众所周知，基于关系型数据库基础上的医院信息管理系统（HIS），往往会有一个非常致命的弱点：生成的电子处方容易通过后台修改数据库的相关表数据，甚至在前台数据中心修改收费项目如药品或的属性即可将电子处方的内容更改。

究其原因，主要来自以下两个方面：
一是因为医生开出的电子处方中，涉及了病人基本信息、ICD10诊断信息、药品字典信息、药物用法信息、执行科室字典信息等一系列来自不同表格的信息。

通常的编程思路是，为了不使数据过于重复、冗余，电子处方中的数据列仅仅有各种项目代码，其名称则通过项目代码从关系表中关联得到。

这就导致某个关系表中的数据不慎发生变化，则电子处方中的内容将与医生当时想要得到的真实内容不相吻合。

电子处方内容可能处于一种动态、不稳定的状态之中。

二是因为人为或机器因素影响了电子处方的实际内容。

即使采用保守的设计策略，在电子处方表格中，将每一项信息都完整的设计与保存起来，不再与其他关系表格发生关联，也存在一个严酷的现实，就是工程师在对数据库进行维护时，下意识变动了电子处方中数据导致数据被人为篡改。

在长期实践中，我们还发现，偶尔网络、硬盘读写、数据库软件等的因素也会引发数据误码，导致数据存入电子处方表格时，与实际内容有变异性误差。

在二级和三级医院中，通常每天门诊病人的电子处方信息吞吐量是巨大的。

即便是小概率事件，也可能存在某一张电子处方内容发生异常，而引发不可预料的医疗事故。

因此，如何确保医生开出的电子处方如同纸张处方一样，一经签名即固化下来，“所见即所得”？我们经过大量实践与研究，引入了哈希算法与加密技术，对电子处方进行图片化加密与验证，实现了门诊电子处方防篡改功能。

3.1.2 功能的实现
3.1.2.1 字段的设计由于时下存储设备价廉物美，读取速度今非昔比。

与其节约开销而大量关联，倒不如采用保守策略，电子处方表格的采用全字段型模式设计，一经存储，不再与其他表格发生数据关联。

以免发生数据关联风险。

3.1.2.2 图片的形成在医生将病人基本信息、ICD10诊断信息、药品字典信息、药物用法信息、执行科室字典信息等读入电子处方界面、形成电子处方之后，我们利用医生签名确认之机，将电子处方图形化，以预览的方式展示给医生。

此时，医生会看到与手工处方相类似的电子处方，经医生检查无误之后，医生点击签名，系统把电子处方抓拍下来。

如图1-1。

图1-1
3.1.2.3 数据与图片的保存抓拍之际，系统通过抽取原始记录重要信息，包括处方项目代码、名称、规规、单位、用法、数量等重要信息，形成一个哈希（hash)加密值，以数据包的方式寄存于图片之中。

最后，把图片整体转化为一段二进制的机器码，加密保存到数据库中。

通过以上三步，完成了利用加密算法对一张电子处方重要原始数据信息的保存以及处方图片处理。

它具有以下三个显著的差异性特点，用户很容易察觉数据受到篡改。

如果处方中任一重要数据被改动，通过重新计算的哈希（hash)加密值将与加密保存于图片中原始哈希（hash)值不相符。

图片内容是原始数据的最有效反映。

处方数据一旦遭变动之后，展示出来的效果将与图片上的效果不相符。

图片是医生直观检视签名的结果，上面的信息不管是内容还是排版都是固定的，无法移动的，不受原始数据删除、篡改、重排的影响。

3.2 软件的应用模式及数据的校验
3.2.1 收费时的把关收费员通过刷卡调取电子处方进行收费时，系统先把原始数据逐一调入收费界面，然后把配套的处方图片读取，展示到收费界面中。

与此同时，系统通过对原始数据进行Hash加密计算，得出的结果与图片中的哈希值相比对，相符则通过，不相符则弹出处方内容受篡改的消息，并拒绝收费与打印发票，并警示收费员作进一步处理。

3.2.2 药房打印时的把关药房打印处方或药袋之前，系统以上述的相同的办法计算出原始数据的哈希值，与图片中的哈希值相比对，相符则通过，不相符则拒绝打印。

系统还有一个重要特
点，药房打印出来的处方不是原始数据临时预览形成的，而是把上述处方图片打印出来，确保处方内容100％是经医生直观预览确认的结果。

3.2.3 注射室注射单的把关注射室把关原理有上述情况相同。

被篡改的不合格处方内容将不能形成注射单。

3.3 软件的应用效果采用哈希算法对处方数据进行加密计算以及实时抓拍医生的预览结果作为图片的办法得到了使用者的广泛认可。

主要体现在：
图片具有直观性，既符合医生手写处方的传统习惯，又可将该图片轻便地贯穿于整个门诊业务处理中。

由于图片只有60k左右，对于具有海量处理能力的数据库软件来说，依然保持着链路高速流畅的特性。

哈希加密算法具有速度快、不消耗内存的特点，能在瞬间完成数据的加密计算，且不容易被破解。

在实践中，曾出现网络交换机模块出现故障，导致部分字段数据保存在数据表中出现错位的现象，由于收费系统采用了哈希加密验算，系统及时弹出处方数据被篡改的警示，反馈给医生重新生成处方与签名，避免了不可预料的医疗事故。

即使在收费顺利通过之后，如果处方再度被人为修改，在药房、注射室篡改消息仍能被捕获，从而避免恶意少收费、尔后又篡改贵重药物的情况出现。

4 系统应用与总结
本软件系统模块于2007年8月研发成功后，先后应用于东莞市大朗医院、东莞市企石医院、东莞市寮步医院、东莞市中医院等医院，均取得良好的效果。

系统模块运行平稳，处理速度快，存储空间比原来增加了约20%，也属于正常可接受范围内。

参考文献
[1]卫生部.卫医政发（2010）24号.《电子病历基本规范（试行）》。