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Yen-Wu钛、Shang-Kuan陈、吴Wen-Chieh, ”药物的新视觉加密算法二维码系统管理”,移动信息系统, 卷。2020年, 文章的ID8885242, 10 页面, 2020年。 https://doi.org/10.1155/2020/8885242
药物的新视觉加密算法二维码系统管理
文摘
在卫生保健、用药错误可能导致严重的健康风险的病人,和医院需要一个安全的治疗管理系统来防止此类错误。因此本文提出了一种基于阈值的安全用药方法分享技术。当病人访问医生,医生开处方n药物,病人的照片和个人信息进行编码n二维码幻灯片可以解码的常见的智能手机二维码扫描仪可用。处方和n二维码透明度然后被存储在一个医院的药物管理系统。当病人接受药物的时候,他们可以扫描这些n使用智能手机二维码透明度,确保他们都规定的药品的医生;这个函数可以即使病人的电话没有互联网接入。提出系统的主要目的是防止医院给药错误的病人,或给小于规定的剂量的药给病人。重点不是在医院内科包装过程但柜台上的概率减少员工给药错误的病人。这个函数是相当重要的非英语的人不习惯阅读英文医学名称。
1。介绍
国家协调委员会用药错误报告和预防用药错误定义为任何可预防的事件,可能导致药物使用不当或患者伤害当药物控制的医疗专业,耐心,或消费者1]。自出版的医学研究所1999年用药错误报告,病人的倡导者们集中在改善医疗在医院的安全(2]。用药错误导致健康损害每年至少150万人,并把毒品受伤在医院的额外费用是每年35亿美元(3]。药物管理的目的是改善患者安全的技术简化护理和识别、预防和减轻药物管理事件和药物不良事件(4]。最近的一个建议加强住院病人用药的准确性是使用条形码验证技术在电子药物管理系统。大规模的研究结果表明,增加使用条形码在医院的药物管理系统可以大大减少用药错误的机会5]。特别是第二次检查过程中提供药物通过条形码或其他识别设备已经应用在医院在澳大利亚,和先前的研究结果证实,确实有可能减少医疗错误的数量(6]。在学术界和产业界、系统安装在智能手机上查看药品和保证药品的安全使用也被开发(7- - - - - -9]。许多医院愿意安装条形码系统允许不同人员反复检查的正确性的药物制药(10,11]。病人也希望使用智能手机来帮助他们正确使用药物(12,13]。使用一个集成的自动化系统,以促进处方审查已广泛采用主要医院的住院病人。自动住院病人药物系统利用射频识别技术从而实现在许多医院协助专业人员反复检查药物使用住院患者(14]。然而,大量的资金需要安装一个射频识别系统和射频识别系统不容易申请nonhospitalized病人。nonhospitalized患者,大多数医院依靠成药分配器手动确认药物,用药错误的主要原因。提出了一种更为廉价的解决方案比RFID系统避免用药错误。今天,在许多国家,几乎每个人都至少有一个或多个智能手机。该方法使用智能手机来阻止病人用药错误。此外,当一个病人使用智能手机来确认收到的药是否正确和完整,因为该方法只需要堆栈收到图片,不需要上网,减少病人的移动互联网接入费用,确保患者能够检查他们的处方。
近年来,图像处理技术在信息系统的应用已经成为流行。许多研究把重点放在了图像表示和渲染技术(15- - - - - -21]。使用新开发的技术,病人的照片可以用来加强药物安全没有任何额外的硬件的要求。在拟议的方法中,当病人访问医生和规定n药物,阈值共享技术是用于编码病人的照片n二维码透明度。处方和n二维码幻灯片然后送往医院的药品管理系统。这些n二维码透明度将分别印在病人的n药包。二维码透明度提供了所需的最小数量的信息揭示最小的原始照片的一部分。随着QR幻灯片收到数量的增加,越来越多的地区的病人的照片了。当所有n收到二维码幻灯片,图片,就足以确定病人了。每一个二维码图片的透明度与只有一个处方药物。当病人扫描二维码透明度的药包,智能手机获取二维码透明度与药物有关。当这些二维码幻灯片堆积,一种形象,是充分认识到病人可以在手机屏幕上,和图片上的二维码可以用来证实病人的个人信息。病人只需要下载一个QR扫描仪的智能手机使用这些二维码透明度得到确认药物是正确的。即使病人没有互联网接入,智能手机仍然能够展示他们的照片和个人信息通过扫描QR码。因此,病人可以用智能手机扫描二维码,确保他们有医生开的药物。因此,医院会给错了药的概率减少错误的病人和病人可以确保他们收到的所有规定的药。这个函数是尤其重要的,因为非英语的人不习惯阅读英文医学名称。因此,尽管医生规定的处方给药在英语中,他们往往不愿或不能仔细检查药品。
尽管药物安全引起了广泛的关注,但大多数相关研究成果从过去专注于避免药房工作人员犯错误当包装药品。有关预防措施,以防止医务人员给药错误的病人,医院使用射频识别或QR码(22),只有住院病人免受被给错了药。关于门诊不住院,几乎没有办法阻止在药店柜台工作人员给错误的药物的病人。许多因素导致医疗事故中,一个不容忽视的因素是药房工作人员给错误的药物的病人。有时,尽管他们没有错误的病人(6,23,24),药房工作人员可能会省略一些病人的医学。对医护人员来说并不少见的错误的病人。在2006年至2007年之间,英国国家病人安全机构(NPSA)收到24382错误的病人的报告。虽然有很多措施,防止在医院药品包装错误,很少有在医院机制来防止错误的病人(25]。此外,由两个芬兰医院从2013年到2014年收集的数据显示,10%的医学管理是与医学相关的事件给了错误的病人。这些事件的药品给错误的患者中,77%是由于药店员工不确认病人的身份26]。医学的原因给出错误的病人是在药店或医院医务人员可能熟悉这种药,但他们可能不会认识到病人。虽然从药房药的过程,并将其发送给计数器是反复检查错误,甚至可以由机器自动完成,它可能仍然被交给错误的病人(27]。事实上,根据一项调查,发现66.8%的药店工作人员在芬兰大学医院移交医学没有确认病人的身份(28]。最近的研究也证实了需要添加当前进程的机制来帮助确定病人将药品交给病人,为了确保药品不给错误的病人26]。此外,根据国民医疗服务制度(NHS)的数据,5437999年的医疗事件,发生在2005年和2010年之间,15.6%的人错过了药物或延迟相关药物(24]。因此,它是非常重要的对病人或病人的家人确认他们已经收到了自己的医学,没有失踪医学(25]。
本研究提出了一种经济、有效的方法对病人确认是否自己配发药,这药是否已经全部收到。这个系统允许医院药房柜台员工的概率减少给药错误的病人没有注意到病人。总之,今天在医院使用的方法相比,该方法可以大大提高病人的安全使用规定的药品,防止他们没有规定,病人服用药物,不需要医院把预算花在新的硬件设备。
本文的其余部分安排如下。部分2讨论相关工作。部分3描述了二维码的基本概念。部分4描述了该方法。提供了部分实验结果5。最后,给出了结论部分6。
2。相关工作
确保患者安全一直是医药管理系统的一个重要问题。许多大型医院使用无线电频率识别(RFID)技术来管理药物的分布。金等人利用椭圆曲线密码(ECC)开发射频识别身份验证方案能满足安全需求(29日]。日元等人提出的两个RFID技术来防止人为错误住院医疗管理,可用于在线和离线环境和可以防止攻击的证据。这些技术可以提供药物的可审计的证据记录,可用于药物纠纷或常规药物安全审计(14]。这些研究成果主要依赖于RFID维持用药安全。然而,不仅是RFID贵,但是它还需要额外的硬件设备在医院(22),它不适合门诊不住院。我们的方法可以应用于门诊,医院不需要添加额外的硬件设备。这种方法只需要打印一个透明的医药包时使用,不增加医院的运营成本。
在这项研究中提出的方法是基于图片分享技术和使用视觉加密来确保所使用的图像不能被病人扫描,直到所有正确的药物。视觉密码是一个图片分享技术,首次引入了Naor和1994年沙密30.]。可以被编码成一个秘密图像n幻灯片,如果至少可以透露r正片叠在一起。这个过程称为(r,n视觉密码))。该方法不需要电脑或另一个计算等效形象评价。只可以透露的秘密图像叠加一起合格的透明度。
然而,在大多数研究关注视觉密码学,秘密图像加密与规模扩张嘈杂的透明度。Chang和黄31日)提出了一种方法来生成两个有意义的幻灯片轻松地管理透明度或抵御恶意攻击。同样,Ateniese et al。32通过隐写术]生成有意义的透明度。此外,侯和吴33)采用半色调和色彩构成/分解技术为灰色或彩色图像生成有意义的透明度。2009年,陈34)提出了一个广义随机网格生成方法n不同意义的幻灯片没有规模扩张。方(35)提出了一个进步的视觉密码的方法,产生有意义的透明度。
二维码是一个二维条码,可以很容易地获得36),例如,传单和海报,经常记录网站地址,已经越来越多的近期研究的重点。的数据嵌入在一个二维码可以通过扫描二维码中提取使用智能手机上的二维码扫描仪。二维码可以被视为一个可见水印,导致图像质量的退化。黄等。37]介绍了可逆数据隐藏方法的无损恢复原始图像没有二维码与二维码作为一个图像可见水印。
不同于以往研究视觉密码,该方法结合了视觉密码学和QR码,以便每个透明度无法看到原始图像,但二维码可以读懂。因此,不能恢复原始图像没有足够数量的透明度,但二维码扫描仪可以读取二维码的信息记录。该方法提供了管理方便,特别是对于不受二维码干扰的图像,并允许用户使用二维码携带非敏感信息。
3所示。二维码的基本概念
标准的二维码由一系列黑白块,形成一个正方形,如图1。
正确和容错提取数据从一个二维码,译码器需要一个发现者和对齐模式定位二维码。finder模式如图2和3位于每个符号的三个角落,在固定位置的对齐模式取决于二维码的大小。
不同于以往的视觉密码的方法,该方法生成有意义的和完全的透明度。生成的透明度也有QR码解码的能力。这些幻灯片堆积在一起,揭示了秘密图像。用户可以存储更多的信息,通过改进管理方便使用该方法。
如果幻灯片是完全噪音,是不可能确定他们是否含有错误发生在归档之前取得了足够的透明度来恢复原始图像。使用二维码扫描仪,这现在到处都可用,该方法没有这样的问题。是特别有用的图像通过二维码不干扰。
在这项研究中,(r n))视觉密码学技术是扩展到一个(r n))图像共享方法,r≤n。在扩展的方法中,n二维码生成幻灯片从病人的照片。部分照片的初始等级显示根据二维码正片扫描的数量。当少于r二维码正片扫描,没有发现。当之间r和n扫描二维码透明度,最初的照片显示的一部分。收到的照片部分越高,较大的是透露了部分患者的照片。当n二维码正片扫描图像,是充分认识到病人和二维码记录病人的个人信息透露。
4所示。该方法
该方法不仅和传统的视觉密码相同的属性也有能力获取二维码。提出的技术,当一个病人去看医生,医院工作人员可以使用一个摄像头连接到电脑拍照的病人和病人的计算机文件中存储照片。对于该方法,数据的规模和来源不受限制;然而,以适应二维码图像数据的形状应该是广场。假设医生开处方n药物对病人时,计算机自动划分到病人的照片n二维码透明度并打印n药袋分开。为了将二维码添加到照片,图像的重要组成部分(病人的表面积)应该回避三仪模式块。通过这种方式,当病人医学,他们可以使用智能手机上的二维码扫描软件检查药品是否正确,没有失踪。只有当患者的智能手机扫描n二维码透明度将病人的照片出现在电话上。这个动作让病人知道这些正确的药物和药物已收到。图4显示了门诊医疗的过程。由于视觉密码的特点,解码过程不需要计算设备。因此,解码信息所需的时间,包括二维码解码,在几秒钟内,使它为每个病人用药有效组合,和失败很少发生。
为了确保病人只能看到他们的照片和智能手机上的二维码记录他们的个人信息一旦所有正确的药物是扫描,一个新的视觉密码学方法生成有意义的二维码透明度提出了研究。目的是确保患者没有显示完整的病人图像和二维码记录他们的个人信息,除非他们获得所有必要的QR码透明度。让病人的照片是一个秘密图像。考虑一个 二进制秘密图像年代和一个 二维码图片问。当使用建议(r,n))视觉二维码加密方法透明度,输出 二进制隐藏图像 。在该方法中,这些隐藏图像印刷n药包,分别,所以用户可以使用智能手机来扫描这些图像。然而,病人不能看到任何可识别的图像,直到他们扫描所有必要隐藏图像。
本节的其余部分将描述这个(r,n))视觉加密方法,不失一般性,(2,2))视觉二维码加密方法透明度。该方法由两部分组成。第一部分包括生成(2,2))nonexpansible视觉密码学透明度。第二部分包括生成二维码透明度。(2,2))的视觉密码学方法用于该方法的第一部分提出了表1由交换生成的列米白色的和米黑色的0/1编码矩阵,这些矩阵编码的低价值的透明度。在表1■代表一个不透明的像素和□代表一个透明像素:
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两个像素生成每个透明度(T1和T2)编码秘密图像的每个像素年代。因此,每个透明度的大小是两倍的秘密图像。有两个编码规则的透明像素秘密图像,每一个都有1/2的概率。也有两个编码规则不透明的秘密图像的像素,每一个都有1/2的概率。不过,不管这两个像素在任何份额,相应的像素的秘密图像具有相同的概率被黑色或白色。在表1⊗代表叠加操作符,□⊗□=□,□⊗■=■■⊗□=■■和⊗■=■基本操作符。发生概率的不同黑白像素的秘密图像可以用来获得叠加的结果。因此,当任何两个像素对叠加在一起,一个透明像素和一个不透明的像素的结果(□■或■□)对应一个白色像素的秘密图像。两个不透明像素的结果(■■)对应于一个黑色像素的秘密图像。不透明的比率的差异像素每两个像素(称为对比)允许观察秘密图像的内容。(2,2))视觉的加密方法,对比两个幻灯片堆叠在一起时是1/2。此外,生成nonexpansible透明,透明像素生成随机选择的两个像素为每个编码的结果。
在该方法的第二部分,(2,2))nonexpansible视觉二维码加密方法透明度。当生成透明,二维码透明度可以由下面的过程。首先,该方法生成二维码从病人的社会安全号码或其他个人信息使用QR码编码器。然后,二维码的大小适合的大小nonexpansible透明度。的发现者和对齐模式调整二维码被保留。接下来,像素大小二维码的缩短,除了发现者和校准模式。一个示例见图5。最后,透明度由填充改性的对齐模式和缩短像素大小二维码到仪模式。通过以上方法,病人看病后,如果医生开处方n药物,然后n二维码生成并打印在透明胶片n药包,分别。病人因此不需要上网,只需扫描n与智能手机二维码透明度,确认他们已经收到所有规定的药品的医生。
(一)
(b)
除了使用视觉密码允许病人确认他们收到的药品是正确的剂量没有漏掉,该方法还可以显示二维码。按照欧盟和印度的规定,所有的药品包装必须印有二维码记录药品信息(38,39]。美国食品和药物管理局(FDA)还规定,应附有关药品的详细信息的包药。因此,智能手机的日益普及,QR码被广泛用于记录药品的信息,和研究发现,用户反应良好40]。使用QR码包装的药物也可以应用于住院病人。护士有时需要阅读药品信息理解如何管理它们。在射频识别常用的过去,代价是100倍QR码;因此,使用QR码包装的药物记录药品信息既高效和低成本22]。然而,当医院提供药物给病人,病人可能不需要整盒药,但只有少数药物;因此,患者通常不接受原来的药品包装。因此,为了告知病人的药,是非常重要的医药包上的二维码打印给病人的医院。病人只需要安装一个应用程序,通过手机扫描二维码轻松阅读药品信息记录。
除了记录包含有关医学的信息的二维码,它可以包含病人的信息;因此,病人可以确认是否他们的药袋。在津巴布韦,医院记录病人的简单例子二维码中的数据并打印作为病人的卡片;因此,如果一个病人被称为另一个医院,接收医院可以很容易地了解病人的病情(41]。印刷这个二维码在药袋消除了需要打印病人的二维码名片。
基于以上,我们的方法结合了视觉加密技术和二维码。除了允许病人检查他们是否已经收到所有的药物,他们也可以阅读各种记录在二维码的信息,从而减少病人接受错了药的风险。虽然目前缺乏这种机制在医院,这是急需的。整合病人照片和QR码成一个透明度还允许医院打印药袋上的信息更快,这是非常有用的对于大型医院在亚洲大量患者。此外,根据医院的研究,药品包装已经成为一种视觉传达工具,和颜色和艺术设计的医药包的外观会影响病人的感知的医学42]。所提出的方案可以整合病人照片和QR码成透明,这可以减少干扰医药包装的艺术设计和改善病人用药的安全性。
5。实验结果
结果通过使用该方法在本研究显示在实验数据6和7。图6(一)描述了原始病人照片,和数字6 (b)和6 (c)显示生成的幻灯片。图6 (d)说明了两个透明胶片叠加的结果数据6 (b)和6 (c)。图6 (e)显示的二维码ASZ192384563嵌入的字符串。该方法可以使用各种各样的个人信息,如社会安全号码或身份证号码生成一个二维码。是不可能复制其他病人的二维码。数据6 (f)和6 (g)说明生成的二维码透明度。图6 (h)显示的结果从数据接收两个幻灯片6 (f)和6 (g)。
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
(h)
在这个实验中,计算环境采取了i7 - 9750 h 2.6 GHz CPU和16 GB的RAM。编码过程可以在几秒钟内完成,分为两个子流程。第一个过程是照片共享。在我们的例子中,这个子过程需要1.46秒生成幻灯片,如图6 (b)和6 (c)。第二个过程是嵌入一个二维码到幻灯片。在我们的例子中,这个子过程需要0.77秒的二维码生成幻灯片,如图6 (f)和6 (g)。此外,二维码的生成图所示6 (e)需要0.32秒。因此,在我们的示例中,整个过程只需要大约2.55秒生成二维码透明度。
图7显示了实际结果在智能手机扫描图6。虽然显示二维码不能扫描的智能手机和手机的摄像头,现在许多可用的QR码解码器的功能扫描智能手机的屏幕。有一个好处显示个人信息通过扫描二维码。尽管病人的名字印在药包,有时会有情况下,不同的患者具有相同的名称。病人需要额外的信息来确认包属于他们。然而,如果大量的个人信息印在药包,它可能被其他病人收集药柜台。与医药包装印刷的个人信息,如果病人只能看到他们的个人信息通过扫描二维码透明度,病人的个人隐私将会更加安全。该方法不是无损的QR码的包容。然而,如果病人的智能手机可以用作一个扫描仪,正片叠加的结果可以扫描;通过计算原始图像除了发现者的二维码可以恢复模式没有损失。
有四个水平分配二维码纠错率:L(低)水平,水平M(媒介)、问(四分位数),水平和水平H(高)。L级(低)最多可以纠正7%的码字;水平米(媒介)最多可以纠正15%的码字;水平问(四分位数)最多可以纠正25%的码字;和水平H(高)可以纠正最多30%的码字。纠错率越高的二维码,它将更能精确地使用,但它可能导致二维码的面积变得更大。结合病人的照片时,将导致更大的干扰图像恢复的程度。例如,在图6二维码编码使用级别H纠错。图6 (e)包含一个对齐模式;然而,如果它使用其他级别,将没有对齐模式生成的二维码。QR码的分配如图4个误差校正水平8。
(一)
(b)
(c)
(d)
相应的QR透明叠加结果如图9。误差校正水平可以看出,L, M,和Q,没有对齐模式和病人的脸完全显示。在纠错层面H,面对病人的部分阴影的对齐模式;然而,其纠错能力比其他的水平。
(一)
(b)
(c)
(d)
表2显示二维码的执行时间的比较幻灯片之间的误差校正水平L, M, Q, H。可以看出,当水平H分配,执行时间明显长于其他分配水平。
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6。结论
在这项研究中,一个图像共享解决方案提出了保障用药的病人。病人可以使用智能手机扫描二维码正片印在每种药物,以确保他们获得所有规定的药品的医生。该方法可以帮助防止病人拿错了药,从而确保患者安全。可以使用方法与现有的硬件在医院和智能手机,这是非常流行的今天。因此该方法是实用和竞争与其他方案。为了适应低成本智能手机的计算能力,我们提出一个视觉加密解决方案,只需要叠加操作;然而,这将不可避免地导致图像失真,因为我们的系统还没有认证,由主管机关定之。目前,该方案还没有实现在医院;因此,在未来的工作中,我们打算与医院合作实施该方案获得主管机关认证后,评估病人的接受方案,并检查的有效性提出了改善药物的安全方案。
数据可用性
所使用的图像数据来支持本研究的结果包括在本文中。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
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