醫(yī)療數(shù)據(jù)資源近幾年一直呈爆炸式增長(zhǎng),安全有效地挖掘?qū)W習(xí)醫(yī)療大數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含潛在巨大價(jià)值,對(duì)于提高醫(yī)學(xué)研究水平和臨床服務(wù)質(zhì)量具有重要意義。在現(xiàn)實(shí)中,醫(yī)療數(shù)據(jù)往往掌握在不同的組織機(jī)構(gòu),同時(shí),這些信息包含著許多涉及患者個(gè)人隱私的敏感信息,這對(duì)傳統(tǒng)機(jī)器學(xué)習(xí)使用物理分布孤島的醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。針對(duì)這一問(wèn)題,本文開展基于區(qū)塊鏈的可信分布式醫(yī)療數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)平臺(tái)研究,在保證數(shù)據(jù)安全、保護(hù)數(shù)據(jù)所有權(quán)和敏感信息隱私的前提之下,充分利用物理分布數(shù)據(jù)孤島的醫(yī)療數(shù)據(jù)進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)模型的學(xué)習(xí)與訓(xùn)練,形成互利共贏的學(xué)習(xí)模式。具體主要工作包括:首先,為解決跨機(jī)構(gòu)間信任問(wèn)題,研究了跨機(jī)構(gòu)訓(xùn)練醫(yī)療數(shù)據(jù)的平臺(tái)系統(tǒng),基于超級(jí)賬本的身份管理和權(quán)限控制機(jī)制,研究了用于驗(yàn)證共享數(shù)據(jù)醫(yī)療機(jī)構(gòu)身份的解決方案,采取加密和證書驗(yàn)證機(jī)制,防范惡意節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)。其次,在醫(yī)療數(shù)據(jù)分布式訓(xùn)練的隱私安全方面,研究了信息證明共識(shí)算法,允許各數(shù)據(jù)擁有方在每一輪的迭代訓(xùn)練中,通過(guò)發(fā)起攜帶相應(yīng)標(biāo)志位的交易,選出擁有機(jī)器學(xué)習(xí)模型更新權(quán)的節(jié)點(diǎn)。只加密上傳迭代訓(xùn)練的參數(shù),不交易模型訓(xùn)練使用的本地?cái)?shù)據(jù),在滿足預(yù)設(shè)精度或迭代次數(shù)閾值時(shí),獲取最終共識(shí)模型。此外,在信息溯... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：65 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

傳統(tǒng)分布式訓(xùn)練結(jié)構(gòu)示意圖

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-5-Explorys的受眾覆蓋了包括企業(yè)，政府部門以及大量醫(yī)療機(jī)構(gòu)，同時(shí)擁有廣泛的數(shù)據(jù)來(lái)源廣泛，以大型臨床醫(yī)療系統(tǒng)為典型來(lái)源。Explory采用云技術(shù)、并使用HIPAA對(duì)非識(shí)別數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，具有嚴(yán)格保證數(shù)據(jù)安全的特點(diǎn)。NHIN，美國(guó)國(guó)家健康信息網(wǎng)絡(luò)。NHIN的概念始于1960年。NHIN允許通過(guò)改善患者信息的安全性來(lái)改善患者護(hù)理水平，在整個(gè)患者健康信息流動(dòng)的過(guò)程中關(guān)注患者，并使患者更多地參與到醫(yī)療保健計(jì)劃中[15]。在國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域，以衛(wèi)生部試點(diǎn)項(xiàng)目為基礎(chǔ)，湖北省推動(dòng)建設(shè)了省級(jí)醫(yī)療平臺(tái)，用以整合共享醫(yī)療信息資源。該平臺(tái)由遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)信息系統(tǒng)，通信網(wǎng)絡(luò)以及視頻會(huì)議系統(tǒng)構(gòu)成[16]。遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)信息系統(tǒng)負(fù)責(zé)收集信息，并提供存放和查閱等功能。系統(tǒng)還提供了與其他遠(yuǎn)程平臺(tái)對(duì)接的功能。針對(duì)信息化水平不同的平臺(tái)提供不同的接入方案：對(duì)于強(qiáng)信息平臺(tái)，采取讀取平臺(tái)提供的數(shù)據(jù)接口方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，對(duì)于弱信息化平臺(tái)，則采取手工錄入方式。視頻會(huì)議系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了醫(yī)護(hù)人員跨越空間和時(shí)間，借助終端設(shè)備為病患進(jìn)行診斷，此功能模塊完善了系統(tǒng)應(yīng)對(duì)突發(fā)狀況的能力。網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)則是上述兩個(gè)系統(tǒng)的堅(jiān)實(shí)保障，通過(guò)接入20M的主干網(wǎng)，以及各分支網(wǎng)絡(luò)接入4M以上的專用網(wǎng)，保證了數(shù)據(jù)訪問(wèn)途徑通暢，以及遠(yuǎn)程視頻問(wèn)診的高可靠和低時(shí)延。廈門市在“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療”的模式下，探索出了基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的醫(yī)療信息整合平臺(tái)。圖1-2美麗廈門智慧健康平臺(tái)架構(gòu)圖該平臺(tái)借助大數(shù)據(jù)技術(shù)，收集患者就診時(shí)提供的各類信息，并且使用脫敏技術(shù)進(jìn)行處理，在保證患者隱私的同時(shí)提供各類便捷服務(wù)。平臺(tái)提供智能預(yù)約，檔

不少成熟的案例。麻省理工開發(fā)的MedRec是一個(gè)基于以太坊公鏈的管理醫(yī)療記錄平臺(tái)[22]。其作者研究了利用以太坊來(lái)存放醫(yī)療數(shù)據(jù)、保護(hù)數(shù)據(jù)隱私的新方案以及可能遇到的障礙，并且給出了從現(xiàn)有方案遷移到區(qū)塊鏈解決方案需要面臨的問(wèn)題[23]。MedRec模型對(duì)當(dāng)前的醫(yī)療信息系統(tǒng)管理信息的機(jī)制進(jìn)行了變革，主要體現(xiàn)在，面向患者服務(wù)，MedRec在保證可靠性的同時(shí)，長(zhǎng)期為所有使用該系統(tǒng)的患者保存其個(gè)人信息（醫(yī)療記錄），并且患者可以自主選擇查閱和分享這些信息。在患者需要時(shí)，這些數(shù)據(jù)會(huì)被調(diào)用，方便給予患者相應(yīng)的治療建議。圖1-3MedRec系統(tǒng)的智能合約結(jié)構(gòu)MedRec設(shè)計(jì)了一個(gè)分布式的記錄管理系統(tǒng)提供給用戶使用，具有管理和和維護(hù)電子病歷的功能，在具體實(shí)現(xiàn)上采用了區(qū)塊鏈技術(shù)。該系統(tǒng)上存放的數(shù)據(jù)是不可篡改的。1，對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)，用戶可以通過(guò)系統(tǒng)提供的用戶接口方便的查閱和管理自己的信息;2，從安全性上講，MedRec結(jié)合區(qū)塊鏈的設(shè)計(jì)，在用戶認(rèn)證，信息追責(zé)方面利用區(qū)塊鏈的不可篡改性，做到了最佳并且還設(shè)計(jì)了一系列個(gè)人信息脫敏的技術(shù)來(lái)保護(hù)用戶隱私;3，從設(shè)計(jì)方面將，模塊化的設(shè)計(jì)方便其結(jié)合本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，節(jié)省鏈上空間，提升操作便利性。在國(guó)內(nèi)，王瑞錦等人提出了基于環(huán)簽名的保護(hù)醫(yī)療數(shù)據(jù)隱私的區(qū)塊鏈項(xiàng)目。該方案利用環(huán)簽名的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了完全匿名的協(xié)議，允許用戶在保證隱私安全的情況下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存放在區(qū)塊鏈之上[24]。薛騰飛等人提出了另一個(gè)基于區(qū)塊鏈的


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