Sikker data backup af medicinske journaler ved hjælp af hemmelig deling og sikker kommunikation

Det Nationale Institut for Informations- og Kommunikationsteknologi (NICT, Præsident:Hideyuki Tokuda, Ph.D.), Kochi Health Science Center (KHSC, Direktør:Yasuhiro Shimada) og samarbejdende teams har udviklet et sikkert data backup-system i et 800 km netværk, der forbinder dataserverne i Kochi, Osaka, Nagoya, Otemachi og Koganei, Japan, bruge hemmelig deling og sikre kommunikationsteknologier, og demonstrerede distribueret opbevaring af lægejournaler og hurtig restaurering af vigtige genstande, såsom receptjournaler og allergioplysninger, via en satellitforbindelse inden for en tid så kort som 9 sek.

Denne teknologi ville være nyttig til medicinsk støtte i katastrofesituationer samt deling og krydshenvisning af lægejournaler mellem forskellige hospitaler i almindelige situationer. Resultaterne vil blive præsenteret i kvantekommunikationssessionen den 16. december i EU-USA-Japan International Symposium on Quantum Technology 2019 afholdt i Kyoto, Japan.

Baggrund

I det store østlige Japan jordskælv i 2011, mange medicinske institutioner blev ødelagt, og dataservere, der opbevarede lægejournaler, blev skyllet væk af tsunamivandet. Det blev dengang anerkendt, at medicinske journaler skulle sikkerhedskopieres på fjerntliggende steder sikkert for sådanne hændelser. I tilfælde af akuthjælp efter en katastrofe, lægeundersøgelser og behandling bør gives til mange mennesker på kort tid. I disse tider, der er behov for omgående at genoprette et minimum af nødvendige genstande for at profilere en patient, såsom receptjournaler og allergioplysninger.

Lægejournaler er yderst fortrolige personlige oplysninger. Derfor, sikkerhedskopiering af lægejournaler bør beskyttes med passende sikkerhedsteknikker. Desuden, hvis sikkerhedskopien er i overensstemmelse med et almindeligt standardiseret dataformat, de kan deles og krydshenvises af mange medicinske institutioner for at forhindre duplikeret undersøgelse og overdreven medicinering samt for at udvikle nye medicinske teknologier.

Indtil nu, ingen teknikker har været tilgængelige, som opfylder alle disse krav på én gang.

Præstationer

Vi kombinerede hemmelig deling og sikre kommunikationsteknologier for at realisere et sikkert databackup-system og demonstrerede distribueret lagring af lægejournaler og hurtig gendannelse af vigtige genstande, såsom receptjournaler og allergioplysninger, via en satellitforbindelse. Dette system omtales som Healthcare Long-term INTEgrity and Confidentiality Protection System (H-LINCOS).

Denne H-LINCOS er blevet implementeret i et 800 km netværk, der forbinder dataserverne i KHSC, og adgangspunkterne til et højhastigheds-F&U-netværk, der kaldes JGN, drevet af NICT, som ligger i Osaka, Nagoya, Otemachi, og Koganei (se figur 1). For at realisere meget sikker adgangskontrol til H-LINCOS, autentificeringsfunktioner er også implementeret, ved at bruge næste generations teknologier inden for kvantesikker offentlig nøglekryptering, som forventes at være sikker selv mod kvantecomputerangreb.

I dette eksperiment, prøvedata fra lægejournaler på 10, 000 patienter blev leveret af KHSC, hvis samlede datastørrelse var 90 GB, konverteret til det standardiserede dataformat til udveksling af medicinsk information (SS-MIX), og gemt på en distribueret måde i H-LINCOS. I demonstrationen af ​​datagendannelse, vi antog, at Kochi-området var beskadiget af en katastrofe, og jordbaserede kommunikationsforbindelser til Kochi-området blev afbrudt. Under dette scenarie, en satellitforbindelse leveret af SKY Perfect JSAT blev introduceret til H-LINCOS, der forbinder jordstationerne i Yokohama og KHSC. Ved en forespørgsel efter et patientdataelement fra en terminalenhed i KHSC, de originale data blev først gendannet i Koganei-dataserveren ved at kombinere datastykker fra to dataservere i Osaka, Nagoya eller Otemachi. De gendannede data blev derefter sendt til Yokohama jordstation, videresendes til KHSC-jordstationen via satellitforbindelsen, og til sidst leveret til terminalenheden i KHSC.

Vi kunne med succes gendanne vigtige genstande, såsom receptjournaler og allergioplysninger, og vis dem på en skærm inden for en tid så kort som 9 sekunder efter forespørgslen. En tilladt ventetid på informationsindhentning i akutmedicin er typisk 15 sek. Vores resultat opfyldte dette kriterium. Vores teknologi muliggør hurtig levering af medicinsk information i katastrofesituationer. Det giver også et middel til at dele og krydshenvise lægejournaler mellem forskellige hospitaler i almindelige situationer.

Fremtidsudsigter

Vi vil yderligere forbedre ydeevnen og pålideligheden af ​​H-LINCOS. I særdeleshed, vi vil analysere kommunikationsforsinkelser og H-LINCOS-overbelastning, når den lagrede datastørrelse og antallet af tilsluttede terminalenheder til adgang stiger. Vi vil også undersøge effektiv sundhedsstøtte i katastrofesituationer ved i fællesskab at drive H-LINCOS og Disaster/Digital Information System for Health and Wellbeing (D24H).