心律調節器被駭怎麼辦? 你的心跳就是密碼

作者 | 發布日期 2013 年 09 月 26 日 16:21 | 分類 生物科技 , 醫療科技
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心律不整的患者配戴植入體內的心律調節器,隨時監控並調整心跳,但此類裝置其實並不安全,它有可能會傷害人體組織,有可能沒電,甚至有可能駭客入侵進而害死患者。科學家利用病患自己的心跳當密碼,可以大幅減少植入式醫療裝置反而變成殺人工具的問題,而從幹細胞中培養出光敏感心肌細胞,甚至可能與原生細胞共存,完全取代植入裝置的功用。



心心相映保你一命

如果你常看電視影集,可能見過某些人用攻擊對方心律調整器的方式致人於死地。怎麼做到的?其實這些心律調節器也是一種無線裝置,你甚至可能在家裡或公司裡的Wi-Fi路由器上看到它。為什麼要設計成這樣開放?因為在遇到緊急狀況時,急救員需要快速存取裝置裡的資料以便救人一命,但是也因此留了一扇讓人隨意進入的大門。

所以,如果被駭,心律調節器本身就可以奪去使用者的性命,如果他正好是什麼大人物或關鍵的目標的話,再多保鏢也沒有用;一般人也別以為沒人想害你,誰知道有沒有此類專家失心瘋拿著發射器亂按,你的心律調節器又正好接收到他的訊號?

因此美國德州萊斯大學(Rice University)的電子與電腦工程師 Farinaz Koushanfar 與研究生 Masoud Rostami 就設計了一款叫"Heart to Heart"的認證系統,為植入式的醫療裝置提供安全保障。他們的研究成果將在11月於德國柏林召開的電腦與通訊安全會議上發表。

“Heart to Heart"利用病患本身的心跳做為「密碼」,並且必須與病患接觸到才能使用。植入裝置本身要有相關軟體,以便與急救員手持的外部裝置溝通。外部裝置會先擷取一段病患的心電圖,並與體內的植入裝置比對,兩邊資料相同,其他人才能存取植入裝置的資料。

Heart to Heart
▲急救員手持暱稱為Programmer的外部裝置與病患的植入醫療裝置(IMD)比對密碼,才能存取資料。(Photo Credit: Rice University)

Rostami 表示心跳的訊號每一秒都不同,此認證系統擷取的資料,也就是比對用的密碼,也因此每次都不一樣,無法預測或預先準備。 Koushanfar 表示"Heart to Heart"可以應用在數百萬已經使用中的植入裝置,而且耗電量低,不是一般電腦使用的加密技術,透過無線網路,更新軟體也很容易。

光敏感心肌細胞產生心跳

現在的心臟起搏器或除顫器都是一個實體的裝置,必須以侵入性的方式安置在胸部或腹部,以確保心跳維持在適當的頻率,不會太快也不能太慢。不過是實體的,就有可能因為電極的關係傷害到體內的組織,或是電池如果沒電的話,馬上就有生命危險。因此史丹福大學醫學院心血管醫師 Oscar Abilez 針對心律不整所研究的生物工程與光驅動、非實體裝置的解決方案,就格外有意義。

他利用幹細胞發展出一種光敏感心肌細胞,裡頭包含一種叫 opsins 的蛋白質,當光線照到它時,會發出電子訊號給整個細胞,如此便能控制心跳的頻率。目前為止他們已經可以做到讓 opsins 針對特定波長的藍光反應,並且釋出黃光回饋。

未來在植入這些心肌細胞後,必須與既有的細胞「連線同步」,因此目前他們正在嘗試讓人體內細胞能接受這些外來的心肌細胞。他們的最終目標是讓外來的心肌細胞與原生細胞緊密結合,例如彼此形成間隙連接(gap junctions),如此一來隨著時間推移,連光驅動這個程序都可以省略。

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(Photo Credit: Wikimedia Commons)

他們要做的工作還有很多,比方說光的來源為何?是否會跟之前的實體裝置一樣,必須要在胸部植入一條光纖線並連接光源,或是也許放在體外就可以做到?Oscar Abilez 表示,這項研究進行到臨床階段至少還要10年。

(Opening Photo Credit: National Science Foundation)

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