基于区块链的可信分布式医疗数据机器学习平台研究
发布时间：2021-03-28 11:35
医疗数据资源近几年一直呈爆炸式增长,安全有效地挖掘学习医疗大数据中蕴含潜在巨大价值,对于提高医学研究水平和临床服务质量具有重要意义。在现实中,医疗数据往往掌握在不同的组织机构,同时,这些信息包含着许多涉及患者个人隐私的敏感信息,这对传统机器学习使用物理分布孤岛的医学大数据带来了巨大挑战。针对这一问题,本文开展基于区块链的可信分布式医疗数据学习平台研究,在保证数据安全、保护数据所有权和敏感信息隐私的前提之下,充分利用物理分布数据孤岛的医疗数据进行机器学习模型的学习与训练,形成互利共赢的学习模式。具体主要工作包括:首先,为解决跨机构间信任问题,研究了跨机构训练医疗数据的平台系统,基于超级账本的身份管理和权限控制机制,研究了用于验证共享数据医疗机构身份的解决方案,采取加密和证书验证机制,防范恶意节点加入网络。其次,在医疗数据分布式训练的隐私安全方面,研究了信息证明共识算法,允许各数据拥有方在每一轮的迭代训练中,通过发起携带相应标志位的交易,选出拥有机器学习模型更新权的节点。只加密上传迭代训练的参数,不交易模型训练使用的本地数据,在满足预设精度或迭代次数阈值时,获取最终共识模型。此外,在信息溯...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传统分布式训练结构示意图
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-5-Explorys的受众覆盖了包括企业，政府部门以及大量医疗机构，同时拥有广泛的数据来源广泛，以大型临床医疗系统为典型来源。Explory采用云技术、并使用HIPAA对非识别数据进行分析，具有严格保证数据安全的特点。NHIN，美国国家健康信息网络。NHIN的概念始于1960年。NHIN允许通过改善患者信息的安全性来改善患者护理水平，在整个患者健康信息流动的过程中关注患者，并使患者更多地参与到医疗保健计划中[15]。在国内相关领域，以卫生部试点项目为基础，湖北省推动建设了省级医疗平台，用以整合共享医疗信息资源。该平台由远程医学信息系统，通信网络以及视频会议系统构成[16]。远程医学信息系统负责收集信息，并提供存放和查阅等功能。系统还提供了与其他远程平台对接的功能。针对信息化水平不同的平台提供不同的接入方案：对于强信息平台，采取读取平台提供的数据接口方式进行数据采集，对于弱信息化平台，则采取手工录入方式。视频会议系统实现了医护人员跨越空间和时间，借助终端设备为病患进行诊断，此功能模块完善了系统应对突发状况的能力。网络通信系统则是上述两个系统的坚实保障，通过接入20M的主干网，以及各分支网络接入4M以上的专用网，保证了数据访问途径通畅，以及远程视频问诊的高可靠和低时延。厦门市在“互联网+医疗”的模式下，探索出了基于大数据技术的医疗信息整合平台。图1-2美丽厦门智慧健康平台架构图该平台借助大数据技术，收集患者就诊时提供的各类信息，并且使用脱敏技术进行处理，在保证患者隐私的同时提供各类便捷服务。平台提供智能预约，档
不少成熟的案例。麻省理工开发的MedRec是一个基于以太坊公链的管理医疗记录平台[22]。其作者研究了利用以太坊来存放医疗数据、保护数据隐私的新方案以及可能遇到的障碍，并且给出了从现有方案迁移到区块链解决方案需要面临的问题[23]。MedRec模型对当前的医疗信息系统管理信息的机制进行了变革，主要体现在，面向患者服务，MedRec在保证可靠性的同时，长期为所有使用该系统的患者保存其个人信息（医疗记录），并且患者可以自主选择查阅和分享这些信息。在患者需要时，这些数据会被调用，方便给予患者相应的治疗建议。图1-3MedRec系统的智能合约结构MedRec设计了一个分布式的记录管理系统提供给用户使用，具有管理和和维护电子病历的功能，在具体实现上采用了区块链技术。该系统上存放的数据是不可篡改的。1，对于用户来说，用户可以通过系统提供的用户接口方便的查阅和管理自己的信息;2，从安全性上讲，MedRec结合区块链的设计，在用户认证，信息追责方面利用区块链的不可篡改性，做到了最佳并且还设计了一系列个人信息脱敏的技术来保护用户隐私;3，从设计方面将，模块化的设计方便其结合本地数据库，节省链上空间，提升操作便利性。在国内，王瑞锦等人提出了基于环签名的保护医疗数据隐私的区块链项目。该方案利用环签名的特点，设计了完全匿名的协议，允许用户在保证隐私安全的情况下实现数据存放在区块链之上[24]。薛腾飞等人提出了另一个基于区块链的
本文编号：3105487
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传统分布式训练结构示意图
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-5-Explorys的受众覆盖了包括企业，政府部门以及大量医疗机构，同时拥有广泛的数据来源广泛，以大型临床医疗系统为典型来源。Explory采用云技术、并使用HIPAA对非识别数据进行分析，具有严格保证数据安全的特点。NHIN，美国国家健康信息网络。NHIN的概念始于1960年。NHIN允许通过改善患者信息的安全性来改善患者护理水平，在整个患者健康信息流动的过程中关注患者，并使患者更多地参与到医疗保健计划中[15]。在国内相关领域，以卫生部试点项目为基础，湖北省推动建设了省级医疗平台，用以整合共享医疗信息资源。该平台由远程医学信息系统，通信网络以及视频会议系统构成[16]。远程医学信息系统负责收集信息，并提供存放和查阅等功能。系统还提供了与其他远程平台对接的功能。针对信息化水平不同的平台提供不同的接入方案：对于强信息平台，采取读取平台提供的数据接口方式进行数据采集，对于弱信息化平台，则采取手工录入方式。视频会议系统实现了医护人员跨越空间和时间，借助终端设备为病患进行诊断，此功能模块完善了系统应对突发状况的能力。网络通信系统则是上述两个系统的坚实保障，通过接入20M的主干网，以及各分支网络接入4M以上的专用网，保证了数据访问途径通畅，以及远程视频问诊的高可靠和低时延。厦门市在“互联网+医疗”的模式下，探索出了基于大数据技术的医疗信息整合平台。图1-2美丽厦门智慧健康平台架构图该平台借助大数据技术，收集患者就诊时提供的各类信息，并且使用脱敏技术进行处理，在保证患者隐私的同时提供各类便捷服务。平台提供智能预约，档
不少成熟的案例。麻省理工开发的MedRec是一个基于以太坊公链的管理医疗记录平台[22]。其作者研究了利用以太坊来存放医疗数据、保护数据隐私的新方案以及可能遇到的障碍，并且给出了从现有方案迁移到区块链解决方案需要面临的问题[23]。MedRec模型对当前的医疗信息系统管理信息的机制进行了变革，主要体现在，面向患者服务，MedRec在保证可靠性的同时，长期为所有使用该系统的患者保存其个人信息（医疗记录），并且患者可以自主选择查阅和分享这些信息。在患者需要时，这些数据会被调用，方便给予患者相应的治疗建议。图1-3MedRec系统的智能合约结构MedRec设计了一个分布式的记录管理系统提供给用户使用，具有管理和和维护电子病历的功能，在具体实现上采用了区块链技术。该系统上存放的数据是不可篡改的。1，对于用户来说，用户可以通过系统提供的用户接口方便的查阅和管理自己的信息;2，从安全性上讲，MedRec结合区块链的设计，在用户认证，信息追责方面利用区块链的不可篡改性，做到了最佳并且还设计了一系列个人信息脱敏的技术来保护用户隐私;3，从设计方面将，模块化的设计方便其结合本地数据库，节省链上空间，提升操作便利性。在国内，王瑞锦等人提出了基于环签名的保护医疗数据隐私的区块链项目。该方案利用环签名的特点，设计了完全匿名的协议，允许用户在保证隐私安全的情况下实现数据存放在区块链之上[24]。薛腾飞等人提出了另一个基于区块链的
本文编号：3105487
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