Los ingenieros desarrollan un nuevo protocolo de seguridad para proteger a los implantes médicos inalámbricos miniaturizados de los cibernétricos

Se secuestra un implante cerebral diseñado para ayudar a controlar las convulsiones. Un marcapasos recibe señales falsas, interrumpiendo su ritmo. Un hacker se infiltra en una bomba de insulina, que ofrece una sobredosis fatal. Si bien estos escenarios suenan como escenas de un thriller de ciencia ficción, tales amenazas de ciberhealth son de verdadera preocupación a medida que la tecnología médica se mueve hacia implantes inteligentes y conectados de forma inalámbrica.

Los implantes bioelectrónicos inteligentes prometen revolucionar la atención médica, brindando a los médicos acceso remoto para monitorear y ajustar los tratamientos. Pero a medida que estos dispositivos se vuelven más avanzados, también se vuelven más vulnerables. Al igual que los teléfonos inteligentes y las cuentas bancarias, los implantes médicos podrían ser atacados por los cibercriminales. Y cuando eso sucede, las consecuencias podrían ser potencialmente mortales.

En la Universidad de Rice, el ingeniero eléctrico e informático Kaiyuan Yang está trabajando para mantenerse por delante de estas amenazas, desarrollando implantes resistentes a los piratas informáticos que protegen a los pacientes del lado oscuro de la innovación médica.

«A medida que avanza la tecnología biomédica, las apuestas de la seguridad se están volviendo cada vez más críticas», dijo el ingeniero de la Universidad de Rice Kaiyuan Yang, quien dirige el laboratorio seguro e inteligente de micro-sistemas (SIMS).

«Imagine un pequeño implante médico sin batería, no más grande que un grano de arroz, que puede tratar enfermedades sin cirugía mayor o regímenes de medicamentos.

«Tales implantes, alimentados de forma inalámbrica y conectada a Internet a través de un centro portátil, podrían marcar una gran diferencia para la autonomía y la calidad de la vida de las personas que viven con afecciones crónicas como la epilepsia o la depresión resistente al tratamiento, por ejemplo», dijo Yang, profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática en Rice.

La tecnología implantable inalámbrica avanzada podría permitir a los médicos monitorear la salud de los pacientes y ajustar el tratamiento de forma remota, lo que hace que la necesidad de pruebas y tratamiento en el sitio sea obsoleto. Pero Yang advierte que con este potencial viene un riesgo grave: los piratas informáticos podrían interceptar comunicaciones, robar contraseñas o enviar comandos falsos, amenazando la seguridad del paciente.

En trabajo reciente presentado en el Conferencia internacional de circuitos de estado sólido (ISSCC)—La Conferencia insignia del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) —Yang y su equipo presentaron un protocolo de autenticación de primer tipo para los implantes inalámbricos, sin batería y ultraminiaturizados que aseguran que estos dispositivos permanezcan protegidos mientras aún permiten el acceso de emergencia.

Conocido como seguridad de la capa de transporte de datagrama magnetoeléctrico, o ME-DTL, el protocolo explota una peculiaridad de transferencia de potencia inalámbrica, una tecnología que permite que los implantes médicos se alimenten externamente sin batería. Normalmente, cuando la fuente de energía externa, o en este caso el cubo externo usado por el paciente, desprende ligeramente la alineación, la cantidad de potencia que el implante recibe fluctúa.

«El movimiento lateral o de lado a lado provoca una desalineación de señal que generalmente se considera un defecto en estos sistemas, pero lo convertimos en una característica de seguridad al transmitir valores binarios a movimientos específicos con plena conciencia del paciente», dijo Yang.

Por ejemplo, codificando movimientos cortos como «1» y movimientos más largos como un «0», el protocolo permite a los usuarios ingresar un patrón de acceso seguro simplemente moviendo el concentrador externo de manera específica. Esta entrada basada en patrones actúa como un segundo factor de autenticación, al igual que ingresar un PIN después de usar una contraseña o dibujar un patrón para desbloquear un teléfono.

La experiencia general del usuario con la autenticación de dos factores ME-DTLS se parece mucho al proceso de iniciar sesión en cuentas bancarias hoy. Los usuarios ingresan sus credenciales de inicio de sesión, esperen un SMS con un código de acceso temporal y luego ingrese este código de acceso para iniciar sesión.

Esta innovación resuelve dos problemas principales en ciberseguridad médica. Primero, protege contra las contraseñas robadas al requerir un paso de confirmación física que no se puede fallar de forma remota.

En segundo lugar, asegura que los respondedores de emergencia puedan acceder al dispositivo sin necesidad de credenciales prehalsadas. Por lo tanto, si un paciente está inconsciente o no puede proporcionar una contraseña, el implante transmite una señal de autenticación temporal que solo puede detectarse a corta distancia.

«Esto asegura que solo un dispositivo autorizado cercano pueda acceder al implante», dijo Yang. «En emergencias, el implante verifica al respondedor o al médico por el patrón que dibujan y les da acceso incluso si no hay conexión a Internet».

Al aprovechar una característica intrínseca de los sistemas de transferencia de potencia inalámbrica, la solución desarrollada por Yang y su equipo evita los inconvenientes de otras medidas de seguridad para tecnologías implantables, como la adición de sensores voluminosos.

Los investigadores probaron el método de entrada de patrones con voluntarios y descubrieron que reconoció correctamente los patrones el 98.72% del tiempo, lo que demuestra que su solución es confiable y fácil de usar. El equipo también desarrolló un método rápido y de baja potencia para que el implante devuelva los datos de forma segura y efectiva.

«Hasta donde sabemos, somos los primeros en utilizar la falla natural de la transferencia de potencia inalámbrica para enviar información segura al implante y permitir la autenticación segura de dos factores en implantes miniaturizados», dijo Yang. «En comparación con otros dispositivos médicos, nuestro diseño ofrece el mejor equilibrio entre seguridad, eficiencia y confiabilidad».

Para los pacientes, esto podría significar un futuro en el que sus implantes médicos son seguros y accesibles cuando más importa, ofreciendo una forma simple e intuitiva de garantizar que solo las personas adecuadas, ya sean médicas, cuidadores o respondedores de emergencia, puedan controlar la tecnología dentro de sus cuerpos.